不同負載類型和運行方式設備的電動機選擇

為生產機構正確選擇電動機可確保其在整個標準使用壽命期間持續可靠地運行。這是一個非常重要的過程，必須考慮許多不同的因素和標準。最重要的因素之一是考慮負載的性質和類型。

以下是選擇時要考慮的所有標準： 如何選擇合適的電動機

在為各種機器、裝置和機器選擇電動機時，有必要考慮不同類型的負載、機械特性的類型、這些機構工作循環的性質和持續時間。

了解所選電動機軸上的負載將如何變化，就可以準確地確定運行期間功率損耗將如何變化，因此，選擇在給定負載下工作不會過熱的電動機.電動機絕緣的最高發熱溫度在整個工作週期內不會超過允許值。

生產機制的電動機選擇不當會導致生產過程中斷，並導致製成品的損失和額外的電力成本。

帶有電動機的電氣設備必須完全滿足工藝流程的要求。

如果滿足以下條件，則認為選擇目錄類型之一的電動機是正確的：

• 電動機與工作機器（驅動機構）在機械性能方面的最完整對應關係。這意味著電動機必須具有這樣的機械特性，可以在靜止和瞬態狀態下為驅動器提供必要的速度和加速度值；

• 在所有操作模式下最大限度地利用電動機功率。在最嚴酷的運行模式下，電動機所有活動部件的溫度應盡可能接近允許的發熱溫度，但不得超過；

• 電動機在設計方面與驅動和環境條件的兼容性；

• 電動機是否符合電源參數。

要選擇電動機，需要以下數據：

• 驅動機構的類型和名稱；

• 最大軸功率，如果運行模式是連續的並且負載是恆定的，在其他情況下，軸的功率或阻力矩的變化圖作為時間的函數；

• 驅動軸的旋轉頻率（或旋轉頻率範圍）；

• 驅動機構與電動機軸的鉸接方法（在存在運動變速器的情況下，指示變速器類型和傳動比）；

• 電動機必須提供給驅動軸的啟動扭矩量；

• 調速限制（上限值和下限值以及相應的功率和扭矩值）；

• 所需的速度控制質量（平滑度、層次）；

• 一小時內啟動驅動器的頻率；

• 外部環境的特點。

在考慮所有條件和標稱數據的基礎上選擇電動機是根據目錄進行的。

電力驅動器可能的操作模式在循環的性質和持續時間、負載值、冷卻條件、啟動損耗和平穩運行的比率等方面存在巨大差異，因此為每個生產電動機對電力驅動的可能操作模式進行研究沒有實際意義。

基於對實模的分析，確定了一類特殊的模態——標稱模態，串行引擎就是為這種模態設計和製造的。

電機護照中包含的數據是指某種標稱模式，稱為電機標稱數據。

製造商保證電動機在額定負載下以額定模式運行時，熱能得到充分利用。

當前的 GOST 提供了 8 種標稱模式，根據國際分類，它們的符號為 S1 — S8。

連續工作 S1 — 機器在恆定負載下運行足夠長的時間，以實現其所有部件的恆溫。

短期工作 S2 — 機器在恆定負載下運行的時間不足以使機器的所有部件達到設定溫度，然後停止機器足夠的時間以將機器冷卻到不超過 2 的溫度°C 來自環境溫度。對於短期工作，工作時間為 15、30、60、90 分鐘。

間歇工作制 S3 — 一系列相同的工作循環，每個工作循環包括機器未升溫至設定溫度的連續負載運行時間和機器未冷卻至環境溫度的停車時間。

在此模式下，佔空比使得浪湧電流不會顯著影響溫升。循環時間不足以達到熱平衡且不超過 10 分鐘。該模式的特點是包含持續時間的百分比值：

該行業為這種運行模式生產的電機具有佔空比 (PV) 特徵，該佔空比由一個佔空比的持續時間定義

其中 tp 是發動機運行時間； tp——暫停時間。

納入持續時間的標準化值：15%、25%、40%、60%或工作期間持續時間的相對值：0.15； 0.25； 0.40； 0.60。對於S3模式，額定數據只對應一定的佔空比，是指佔空比。

模式 S1 - S3 是目前​​的主要模式，其標稱數據由當地電動汽車工廠包含在機器的目錄和護照中。

在這裡閱讀更多相關信息： 電動機的運行模式

為了在功率方面合理選擇電機，有必要了解電機軸負載如何隨時間變化，這反過來又可以評估功率損耗變化的性質。

此外，有必要確定發動機的加熱過程如何因釋放其中的能量損失而進行。這種方法允許您以繞組絕緣的最高溫度不超過允許值的方式選擇電機。該條件是確保發動機在其整個使用壽命期間可靠運行的主要條件之一。

必鬚根據工作機器上負載的性質來選擇電動機的功率。該特徵基於兩個方面進行評估：

• 根據標稱操作模式；

• 通過能量消耗量的變化。

發動機功率必須滿足三個條件：

• 運行時正常發熱；

• 足夠的過載能力；

• 足夠的啟動轉矩。

所謂的電動機選擇“功率儲備”，基於根據計劃的最大可能負載，導致電動機未充分利用，因此由於功率因數和效率降低而導致資本成本和運營成本增加。發動機功率的過度增加也會導致加速過程中的顛簸。

如果電動機必須在恆定或略有變化的負載下長時間工作，則確定其功率並不困難，並根據公式進行。在其他操作模式下選擇電動機的功率要困難得多。

短時負載的特點是夾雜時間短，間歇時間足以使電動機完全冷卻。在這種情況下，假設在切換週期期間電動機上的負載保持恆定或幾乎恆定。

為了在這種模式下正確使用電動機進行加熱，必須選擇電動機，使其連續功率（在目錄中註明）小於對應於短期負載的功率，即電動機在短期運行期間會出現熱過載...

如果電動機的運行週期明顯少於其完全加熱所需的時間，但接通週期之間的停頓明顯短於完全冷卻的時間，則存在重複的短期加載。

連續運行的功率計算和電機選擇

在軸負載恆定或略有變化的情況下，電機功率應僅略微超過負載功率。在這種情況下，必須滿足條件

Pn≥P,

式中 Pn 為發動機額定功率； P——負載功率。選擇引擎歸結為從目錄中選擇它。

選擇連續運行的發動機功率。如果生產機構的扭矩和功率不變，則應選擇額定功率 Pn 等於負載功率的電機，同時考慮到傳動（齒輪箱）中的損耗：

Pn≥Pm/ηt,W

其中 ηt 是傳動（變速箱）效率。

在給定的驅動機構阻力 Ms, N ∙ m 和齒輪箱輸出軸的旋轉頻率 n2, rpm

Pm = Mc ∙ ω2, W

其中 ω2 = 2π ∙ n2 / 60, rad / s

對於一些連續運轉、軸阻力矩恆定的生產機械，有確定電機功率的近似公式。

短期負載功率計算及電機選型

用於電驅動短期運行的電機根據其額定功率選擇，額定功率必須等於負載功率，同時考慮運行持續時間。業界為短期運行而生產的發動機的標准允許值為 10、30、60、90 分鐘。

在沒有間歇工作電機的情況下，可以安裝間歇工作電機。在這種情況下，30 分鐘的運行時間對應佔空比 = 15%，60 分鐘對應佔空比 = 25%，90 分鐘對應佔空比 = 40%。作為最後的手段，可以使用電機在 Pn < P 的情況下連續運行並隨後檢查熱狀況。

間歇性負載功率計算及電機選型

對於以間歇模式運行的電力驅動，電機功率使用平均損耗法或等效值計算。第一種方法更準確，但更費力。用等值法比較方便，根據給定的負荷表P=f(t)，M=f(t)，I=f(t)，求均方值，分別為稱為等價。

等效功率是負載圖的RMS功率

其中 t1, t2, …, tk — 負載功率分別等於 P1, P2, …, Pk 的時間間隔。

根據目錄，對於Reqv和PV的獲得值，電機額定功率從Pn≥REKV的條件中選擇。

如果給定圖表 M = f (t)，則等效力矩

速度 n 下的等效功率由下式給出

Req = Meq • n / 9550 (kW)。

如果給出圖表 I = f (t)，則加熱等效電流

PVr 的計算值通常與標準值不同，因此要么將獲得的 PVr 值四捨五入到最接近的標準值，要么使用公式重新計算等效功率

在運行期間，觀察到超過電機額定功率的短期過載。它們不會顯著影響發動機的加熱，但會導致不正確的操作或熄火。因此，應根據表達式檢查電動機的過載能力

Pm / Pn = ku ∙ Mm / Mn,

其中 Pm 是負載圖中的最高功率； Mm/Mn——最大扭矩的倍數由目錄確定；係數 ku = 0.8 考慮了網絡中可能出現的壓降。

如果不滿足此條件，則必須從目錄中選擇功率更大的電機並再次檢查過載能力。

另請參閱此主題： 間歇運轉發動機的選擇

本行業生產多個系列的間歇負載電機：

• MTKF 系列鼠鼠轉子和 MTF 系列相轉子異步起重機；

• 類似的冶金系列MTKN和MTN；

• 直流系列D。

指定係列的機器的特點是細長轉子（錨）的形狀，可減少轉動慣量。為了減少瞬變過程中定子繞組中釋放的損耗，MTKF 和 MTKN 系列電機增加了標稱滑差 snom = 7 ÷ 12%。起重機和冶金系列電機的過載能力為 2.3 — 3 在佔空比 = 40% 時，在佔空比 = 100% 對應於 λ = Mcr / Mnom100 = 4.4-5.5。