Каталоги асинхронных двигателей содержат все необходимые данные для выбора двигателей.
В каталогах указываются: типоразмер двигателя, номинальная мощность для режима S1 (длительный режим), частота вращения при номинальной мощности, ток статора при номинальной мощности, коэффициент полезного действия при номинальной мощности, коэффициент мощности при номинальной мощности, кратность начального пускового тока, т. е. отношение начального пускового тока к номинальному, или кратность пусковой мощности, т. е. отношение полной мощности при пуске к номинальной мощности, кратность начального пускового момента, кратности минимального момента, динамический момент инерции ротора.
Кроме этих данных, относящихся к номинальному или пусковому режимам, в каталогах сообщаются более подробные данные об изменении КПД и коэффициента мощности при изменении нагрузки на валу электродвигателя. Эти данные приводятся в табличной или графической форме. Пользуясь этими данными, можно рассчитать также ток статора и скольжение при различных значениях нагрузки на валу.
В каталогах указываются также размеры, необходимые для установки двигателя на объекте и присоединения его к питающей сети.
На различных этапах создания, распределения, установки, эксплуатации и ремонта двигателей требуется различная детальность описания. Для большинства целей достаточна детализация на уровне типоразмера. Каталожное описание типоразмера двигателей серий 4А и АИ содержит признаки, обозначаемые максимально 24 символами.
Примеры.4А160М4УЗ — асинхронный двигатель серии 4А, со степенью защиты IP44, станина и щиты чугунные, высота оси вращения 160 мм, выполнен в станине средней длины М, четырехполюсный, предназначен для эксплуатации в умеренном климате, категория размещения 3.
4АА56В4СХУ1 — асинхронный двигатель серии 4А со степенью защиты IP44, станина и щиты алюминиевые, высота оси вращения 56 мм, имеет длинный сердечник, четырехполюсный, сельскохозяйственная модификация по условиям окружающей среды, предназначен для эксплуатации в умеренном климате, категория размещения 1.
Номинальной мощностью двигателя называют механическую мощность на валу в режиме работы, для которого он предназначен предприятием-изготовителем.
Ряд номинальных мощностей электродвигателей: 0,06; 0,09; 0,12; 0,18; 0,25; 0,37; 0,55; 0,75; 1,1; 1,5; 2,2; 3,7; 5,5; 7,5; 11; 15; 18,5; 22; 30; 37; 45; 55; 75; 90; 110; 132; 160; 200; 250; 315; 400 кВт.
Предельно допустимая мощность двигателя может изменяться при изменении режима работы, температуры охлаждающего агента и высоты установки над уровнем моря.
Двигатели должны сохранять номинальную мощность при отклонениях напряжения сети от номинального значения в пределах ±5 % при номинальной частоте сети и при отклонениях частоты сети в пределах ±2,5 % при номинальном напряжении. При одновременном отклонении напряжения и частоты сети от номинальных значений двигатели должны сохранять номинальную мощность, если сумма абсолютных отклонений не превосходит 6 % и каждое из отклонений не превышает нормы.
Синхронная частота вращения электродвигателя
Ряд синхронных частот вращения асинхронных двигателей установлен ГОСТ и при частоте сети 50 Гц имеет следующие значения: 500, 600, 750, 1000, 1500 и 3000 об/мин.
Динамический момент инерции ротора электродвигателя
Мерой инерционности тела при вращательном движении является момент инерции, равный сумме произведений масс всех точечных элементов на квадрат их расстояний от оси вращения. Момент инерции ротора асинхронного двигателя равен сумме моментов инерции многоступенчатого вала, сердечника, обмотки, вентилятора, шпонки, вращающихся частей подшипников качения, обмоткодержателей и нажимных шайб для фазного ротора и т. д.
Крепление электрических электродвигателей на объекте производится посредством лап, фланцев или лап и фланцев одновременно.
Установочные размеры асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором на лампах (а) и с флянцем (б)
Электрические электродвигатели на лапах имеют четыре главных установочных размера:
h(H) - расстояние от оси вала до опорной поверхности лап (основной размер),
b10 (A) - расстояние между осями крепительных отверстий,
l10 (B) - расстояние между осями крепительных отверстий (боковой вид),
l31 (C) - расстояние от опорного торца свободного конца вала до оси ближайших крепительных отверстий в лапах.
Электрические электродвигатели с фланцами имеют четыре главных установочных размера:
d(M) - диаметр окружности центров крепительных отверстий,
d25(N) — диаметр центрирующей заточки,
d24(P) — внешний диаметр фланца,
l39(R) — расстояние от опорной поверхности фланца до опорной поверхности свободного конца вала.
Характеристики электродвигателей
Механические характеристики и пусковые свойства двигателя
Механическая характеристика представляет зависимость вращающего момента двигателя от его частоты вращения при неизменных напряжении, частоте питающей сети и внешних сопротивлениях в цепях обмоток двигателя.
Пусковые свойства характеризуются значениями пускового момента Мп, минимального момента Мmin, максимального (критического) момента Мкр, пускового тока Iп или пусковой мощности Рп или их кратностями. Зависимость момента, отнесенного к номинальному моменту, от скольжения называется относительной механической характеристикой электродвигателя.
Номинальный вращающий момент электродвигателя, Н/м, определяется по формуле
Мном = 9550 (Рном / nном)
где Рном — номинальная мощность, кВт; nном — номинальная частота вращения, об/мин.
Разновидности механических характеристик для различных модификаций асинхронных двигателей показаны на рисунке.
Механические характеристики асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором: 1 - базового рада, 2 - с повышенным пусковым моментом, 3 - с повышенным скольжением.
Механические характеристики группы двигателей, представляющих отрезок серии, укладываются в некоторую зону. Среднюю линию этой зоны назовем групповой механической характеристикой отрезка серии. Ширина зоны групповой характеристики не превышает поля допуска на моменты.
Рабочие характеристики электродвигателей
Рабочие характеристики — это зависимости подводимой мощности P1, тока в обмотке статора I, вращающего момента М, КПД, коэффициента мощности cos ф и скольжения s от полезной мощности двигателя Р2 при неизменных напряжении на выводах обмотки статора, частоте сети и внешних сопротивлениях в цепях обмоток двигателя. Если такие зависимости отсутствуют, то значения КПД и cos ф могут быть приближенно определены по рисункам.
Типовые рабочие характеристики асинхронных электродвигателей
Коэффициент полезного действия электродвигателя при частичных нагрузках: 1 - Р2 / Р2ном = 0,5, 2 - Р2 / Р2ном = 0,75, 3 - Р2 / Р2ном = 1,25
Коэффициент мощности электродвигателя при частичных нагрузках: 1 - Р2 / Р2ном = 0,5, 2 - Р2 / Р2ном = 0,75, 3 - Р2 / Р2ном = 1,25
Скольжениениеэлектродвигателя приближенно может быть определено по формуле:
sном = s2 (P2 / Pном),
а линейный ток статораэлектродвигателя — по формуле:
где I — ток статора, А, cos ф — коэффициент мощности, Uном — номинальное линейное напряжение, В.
Частота вращения ротора электродвигателя:
n = nc (1 - s),
где nc - синхронная частота вращения электродвигателя, об/мин.
Конструкция электродвигателей
Степень защитыэлектродвигателей
Степень защиты для электрических электродвигателей установлена в ГОСТ 17494-72. Характеристики степеней защиты и их обозначения определены в ГОСТ 14254-80. Этот стандарт устанавливает степени защиты персонала от соприкосновения с находящимися под напряжением или движущимися частями, находящимися внутри электродвигателей, и от попадания твердых посторонних тел и воды внутрь электродвигателей.
Степени защиты обозначаются двумя латинскими буквами IP (International Protection) и двумя цифрами. Первая цифра обозначает степень защиты персонала от соприкосновения с движущимися или находящимися под напряжением частями, а также степень защиты от попадания внутрь электродвигателей твердых посторонних тел. Вторая цифра обозначает степень защиты от проникновения воды внутрь электродвигателей
Способы охлаждения электродвигателей
Способы охлаждения обозначаются двумя латинскими буквами 1С (International Cooling) и характеристикой цепи охлаждения.
Каждая цепь охлаждения электродвигателей имеет характеристику, обозначаемую латинской буквой, указывающей вид хладагента, и двумя цифрами. Первая цифра обозначает устройство цепи для циркуляции хладагента, вторая — способ подвода энергии для циркуляции хладагента. Если электродвигатель имеет две или более цепи охлаждения, то в обозначении указываются характеристики всех цепей охлаждения. Если воздух является единственным хладагентом электродвигателя, то разрешается опускать букву, обозначающую природу газа.
В асинхронных двигателях применяются следующие способы охлаждения: IC01 —двигатели со степенями защиты IP20, IP22, IP23 с вентилятором, расположенным на валу двигателя, IC05 —двигатели со степенями защиты IP20, IP22, IP23 с пристроенным вентилятором, имеющим независимый привод, IC0041 —двигатели со степенями защиты IP43, IP44, IP54 с естественным охлаждением; IC0141 —двигатели со степенями защиты IP43, IP44, IP54 с наружным вентилятором, расположенным на валу двигателя, IC0541 —двигатели со степенями защиты IP43, IP44, IP54 с пристроенным вентилятором, имеющим независимый привод.
Закрытый обдуваемый электродвигатель (степень защиты IP44)
Классы нагревостойкости системы изоляции электродвигателей
Изоляционные материалы, применяемые в электрических электродвигателях, разделяются по нагревостойкости на классы.
Изоляционный материал относится к тому или иному классу в зависимости от максимальной допустимой температуры. Двигатели работают при различных температурах окружающего воздуха.
За номинальную температуру окружающего воздуха для умеренного климата, если не оговорено противное принимают температуру 40 °С. Предельно допустимое превышение температуры обмотки двигателя получается вычитанием из температурного индекса системы изоляции числа 40.
При выборе более высокого класса нагревостойкости (например, F вместо В) могут быть достигнуты на выбор две цели:
1) увеличение мощности двигателя при неизменном теоретическом сроке службы,
2) увеличение срока службы и надежности при неизменной мощности. В большинстве случаев применение более нагревостойкой изоляции имеет целью повысить надежность двигателя в тяжелых условиях работы.