гательном и тормозных режимах работы. Для получения жестких характеристик при пониженных скоростях при меняются различные специальные схемы включения дви гателей. В ряде случаев использование этих схем связано с повышенными потерями при малых скоростях.
Для механизмов средней и большой мощности, где не требуется регулирование скорости, весьма перспек тивным является использование синхронных двигателей. Эти машины характеризуются такими положительными качествами, как жесткая механическая характеристика, высокая перегрузочная способность, меньшая по сравне нию с асинхронными двигателями зависимость максималь ного момента от напряжения сети, высокие энергетические показатели, возможность компенсации реактивной энергии.
Для механизмов, где предъявляются высокие требо вания в отношении регулирования скорости, качества переходных процессов, а также при напряженных режимах с частыми пусками и остановками электропривода, при меняются двигатели постоянного тока. Их использование в этих случаях связано с необходимостью применения в промышленных условиях установок для преобразования переменного тока в постоянный.
В зависимости от требований в отношении диапазона регулирования и характера статического момента на валу для электропривода производственных механизмов исполь зуются двигатели постоянного тока независимого, после довательного или смешанного возбуждения. Во многих промышленных установках несколько двигателей постоян ного тока получают питание от общей сети; для двигателей независимого возбуждения характерным является пита ние от отдельных машинных или вентильных преобразо вателей.
Наиболее простой, надежный и дешевый электропри вод может быть создан на базе короткозамкнутого асинх ронного двигателя. При выборе другой системы должны быть тщательно проанализированы технологические усло вия, по которым она выбирается, и проведен технико-эко номический сравнительный анализ, доказывающий необхо димость использования, например, машины постоянного тока или иного двигателя, более дорогого, чем короткозамкнутый.
Асинхронные двигатели малой и средней мощности выпускаются с номинальными напряжениями 220/127, 380/220 и 660 В. Асинхронные и синхронные двигатели сред
ней и |
большой |
мощности |
выпускаются на |
напряжения |
3 000, |
6 000 и |
10 000 В. |
Наиболее распространенными |
номинальными |
напряжениями двигателей |
постоянного |
тока являются 110, 220 и 440 В. При значительной мощ ности двигателей постоянного тока 'номинальные напря жения лежат в пределах 660—900 В.
Когда электропривод проектируется для механизмов действующего предприятия, двигатели следует выбирать по напряжениям существующих на предприятии сетей переменного и постоянного тока. Выбор напряжения для питания двигателей вновь сооружаемого предприятия решается совместно с выбором напряжений для всего предприятия в целом путем технико-экономического срав нения нескольких вариантов электроснабжения.
Выбор номинальной скорости двигателя в случае применения типового редуктора производится по извест ному передаточному отношению и заданной скорости производственного механизма. Выбор номинальной ско рости и передаточного отношения вновь проектируемого привода должен производиться путем технико-экономи ческого сравнения нескольких вариантов. Особое внимание следует уделять выбору номинальной скорости двигателя и передаточного отношения в случае напряженного режима работы с частыми пусками и остановками, так как от выбора этих величин зависит продолжительность переходных процессов, что в ряде случаев определяет производитель ность производственных механизмов.
Большое значение при комплектовании автоматизи рованного электропривода имеет правильный выбор дви гателя по конструктивному исполнению в отношении крепления и защиты от воздействия окружающей среды. Для большинства производственных механизмов приме няются двигатели с горизонтальным расположением вала и лапами для крепления к несущим конструкциям. Отме тим также, что для некоторых механизмов целесообраз ным является применение двигателей с вертикальным расположением вала и креплением на лапах. Для созда ния более совершенных форм механизмов и уменьшения их габаритов электротехническая промышленность выпус кает двигатели с горизонтальным и вертикальным располоя{ением валов и фланцевым креплением. Еще в боль шей степени вписываются в конструктивные формы меха низмов встраиваемые двигатели, которые не имеют ста нины, подшипниковых щитов, а иногда и вала. Монти
руются они в корпусах производственных механизмов и в ряде случаев непосредственно выполняют функции рабочих органов.
Очень ответственной задачей является правильный выбор двигателя для работы в определенных условиях окружающей среды. От способа защпты двигателя зависят его долговечность, надежность и безопасность обслужи вания. По защите от действия окружающей среды разли чают открытые, защищенные в том числе каплезащищеиные и герметичные двигатели.
Открытые двигатели не имеют защитных приспособ лений, препятствующих соприкосновению с вращающимися и токоведущимп частями, а также попаданию внутрь двигателя посторонних предметов. У защищенных дви гателей имеются защитные приспособления в виде коробов, решеток и сеток. Каплезащищенные двигатели имеют устройства, предохраняющие их от попадания внутрь капель, падающих отвесно или под углом не более 60° к вертикали; брызгозащшценпые двигатели предохра няются от попадания внутрь брызг любого направления. Защитные устройства различного назначения не нарушают свободного обмена воздуха между двигателем и окружа ющей средой. Пыль, влага и газы имеют свободный доступ внутрь защищенных, каплезащищенных и брызгозащи щенных двигателей.
Более сложны по конструкции защитных устройств закрытые двигатели. Они пе имеют специальных отверс тий для обмена воздухом между двигателем и окружающей средой. Некоторый обмен воздухом имеет место за счет неплотностей в соединении деталей. С большей гермети зацией двигателей увеличиваются их масса и стоимость вследствие усложнения защитных приспособлений.
Так взрывозащищенные двигатели снабжаются специ альным кожухом, который может противостоять без повреждений взрыву внутри двигателя и препятствует распространению пламени в окружающую среду. Водо защищенные двигатели выполняются с усиленными уплот нениями крышек при помощи резиновых прокладок, а выступающий конец вала пропускается через специаль ный сальник. Уплотнения водозащищенного двигателя не пропускают внутрь воды при обливании двигателя из брандспойта. У герметичных двигателей все отверстия и соединения закрыты и уплотнены настолько тщательно, что исключается всякое сообщение между внутренним
пространством машины и -внешней газовой средой или жидкостью. Герметичная машина может работать погру женной в воду.
Для работы. в особых условиях окружающей среды выпускаются специализированные двигатели. Так, для работы в условиях тропического климата, характери зующегося значительной температурой, влажностью, росой, наличием грибковой плесени, выпускаются двигатели тропического исполнения. Для работы в помещениях с повышенпой влажностью, а также на открытом воздухе при температуре окружающей среды от —45 до +45° С выпускаются двигатели влагостойкого и холодостойкого исполнения. Для работы в химически активных средах выпускаются двигатели химически стойкого исполнения. Двигатели специализированных исполнений отличаются от обычных двигателей электроизоляционными материа лами, особой пропиткой обмоток и антикоррозионными покрытиями. Все это приводит к повышению их стоимости.
Несколько разнятся по своему конструктивному испол нению двигатели за счет различных способов вентиляции. Двигатели выполняются с естественной вентиляцией, с самовеитиляцией и независимой вентиляцией. При естествен ной вентиляции двигатели не имеют каких-либо специаль ных устройств для охлаждения. У двигателей с самовентиляцией охлаждение осуществляется вентилятором, смонти рованным на валу двигателя. При закрытом исполнении вентилятор устанавливается снаружи под колпаком и обдувает ребристую поверхность двигателя. Такие двига тели называют обдуваемыми. Интенсивность охлаждения двигателей с естественной вентиляцией и самовентиляцней зависит от угловой скорости вала двигателя и ухуд шается при ее сниженип.
Охлаждение двигателей при независимой вентиляции осуществляется ■с помощью специального вентилятора, приводимого в движение дополнительным двигателем. Наличие независимой вентиляции позволяет несколько повысить нагрузку главного двигателя, рсобенно при снижении его скорости.
Выбор двигателя по защите от действия окружающей среды должен производиться в соответствии с условиями, в которых он будет работать. При выборе двигателей необходимо учитывать, что при одной и той же мощности и скорости наибольшие масса, габариты и стоимость имеют закрытые двигатели. Необоснованный выбор, напри-
мор, закрытого двигателя вместо защищенного приводит к излишнему увеличению капитальных затрат и утяже лению конструкции.
Общие указания, касающиеся выбора двигателей по
способу защиты от воздействия окружающей среды, |
прп- |
ведены в табл. 11-1. |
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
11-1 |
Место установки двигателя |
Рекомендуемый тип двигателя |
Сухое помещение без пыли, грязп |
Открытый или защищенный |
п едких газов |
помещение |
Закрытый |
|
Пыльное или влажное |
|
Помещение с высокой |
температу |
Закрытый с независимой вен |
рой |
|
тиляцией |
|
По.мещення с высокой влажностью |
Закрытый нлп герметичный |
или содержащие едкие газы |
Взрывозащшценный |
|
Взрывоопасные помещения |
|
Открытый воздух |
|
Закрытый плп защищенный |
При выборе двигателя по мощности следует исходить из необходимости его полного использования в процессе работы. В случае завышения номинальной мощности двигателя снижаются технико-экономические показатели электропривода, т. е. к. и. д. и коэффициент мощности. Если же нагрузка на валу двигателя превышает номиналь ную, то это, естественно, приводит к росту токов в его обмотках, а значит, и потерь мощности выше соответ ствующих номинальных значений, вследствие чего темпе ратура двигателя может превысить допустимую величину. Рост температуры выше определенных значений прежде всего приводит к снижению электрической прочности электроизоляционных’ материалов вследствие изменения их физико-химических свойств, что связано с опасностью пробоя изоляции обмоток и выходом двигателя из строя. В связи с этим одним из критериев выбора двигателя по мощности является температура его обмоток.
Задача выбора электродвигателя по мощности в ряде случаев осложняется еще тем обстоятельством,что нагрузка на его валу в процессе работы не остается постоянной, а изменяется во времени, вследствие чего изменяются также потери мощности, а значит, и температура двигателя. Если при этих условиях выбрать двигатель таким образом, чтобы его номинальная мощность была равна наибольшей мощности статической нагрузки, то в периоды снижения