Выбор электродвигателей для приводов металлообрабатывающих станков

4. Выбор электродвигателей для приводов

металлообрабатывающих станков

4.1. Основные сведения об электроприводе и режимах работы электродвигателей

Для приведения в движение производственных машин и механизмов (и, в частности, металлообрабатывающих станков) используют электропривод, состоящий из электродвигателя, передаточного устройства и систем преобразования управления и автоматики. В некоторых случаях передаточные устройства и преобразователи (тока, частоты и др.) могут отсутствовать.

В соответствии с характером работы производственных механизмов в условиях эксплуатации различают следующие основные режимы работы двигателя: продолжительный (ДП), кратковременный (КР) и повторно-кратковременный (ПКР).

Продолжительный режим – режим, в котором электродвигатель может работать длительное время, при этом установившееся значение превышения температуры двигателя  t над температурой окружающей среды не превышает установленного значения. Такой режим работы характерен для двигателей вентиляторов, насосов, компрессоров, трансформаторов, мощных металлорежущих станков и др.

График продолжительного режима работы приведен на рис. 4.1а – при постоянной и рис. 4.1б – при изменяющейся нагрузке.

Кратковременный режим – режим, при котором превышение температуры электродвигателя достигает предельно допустимого значения для данного класса изоляции, но не достигает установившегося значения. В этом режиме двигатель работает в течение сравнительно небольшого периода времени, а перерыв в работе велик и двигатель успевает охладиться до температуры окружающей среды.

В кратковременном режиме работают двигатели затворов шлюзов, подъемные механизмы разводных мостов. На рис. 4.2 показаны графики нагрузки при кратковременном режиме.

Повторно-кратковременный режим – режим, при котором периоды работы электродвигателя под нагрузкой чередуются с паузами, когда двигатель отключается. При этом периоды работы и паузы не настолько длительные, чтобы температура достигла установившегося значения. Такой режим характерен для двигателей подъемно-транспортных механизмов, прессов, штамповочных машин и некоторых металлообрабатывающих станков. Время цикла этого режима , где  - время работы двигателя, а  - время паузы. Время цикла обычно не превышает десяти минут. Повторно-кратковременный режим характеризуется продолжительностью включения

%.                           (4.1)

Для электродвигателей стандартные значения ПВ=15, 25, 40 и 60%. Пример графика нагрузки при повторно-кратковременном режиме приведен на рис. 4.3а, б.

4.2. Принципы выбора электродвигателей

Выбор двигателя заключается в подборе для соответствующего механического оборудования электродвигателя, подходящего по роду тока, напряжению, мощности и частоте вращения.

Для машин и механизмов, не требующих регулирования частоты вращения, рекомендуется применять асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором или синхронные.

Двигатели постоянного тока допускается применять только в случаях, когда двигатели переменного тока не удовлетворяют характеристикам механизма или являются неэкономичными. Синхронные двигатели рекомендуется применять для нерегулируемых механизмов продолжительного режима работы при единичной мощности 100 кВт и более.

Поскольку чаще всего в электроприводах металлообрабатывающих станков применяются трехфазные асинхронные двигатели, то последующий материал посвятим именно этим двигателям.

4.3. Трехфазные асинхронные двигатели (АД)

Асинхронная машина – это машина переменного тока, у которой в установившемся режиме магнитное поле, участвующее в основном процессе преобразования энергии, и ротор вращаются с разными угловыми скоростями.

Выпускаются асинхронные машины с короткозамкнутым и фазным ротором. Они могут работать в двигательном, генераторном и тормозном режимах. Наиболее распространенные асинхронные двигатели характеризуются номинальными (паспортными) данными: механической мощностью , напряжением обмотки статора , током статора , частотой напряжения сети f, частотой вращения ротора , КПД - , коэффициентом мощности , напряжением между контактными кольцами при разомкнутой обмотке ротора  и номинальный ток  для АД с фазным ротором.

В каталогах на двигатели, кроме того, указывают начальную кратность пускового тока , начальную кратность пускового момента , кратность максимального момента .

В двигателях с шестью выводами обмоток статора указывают два значения  и  (в числителе – при соединении треугольником, а в знаменателе – при соединении звездой).

4.3.1. Условное обозначение АД

Современной серией АД является серия 4А. Двигатели выпускаются в двух вариантах исполнения по степени воздействия окружающей среды: защищенные (1Р23) и закрытые обдуваемые (1Р44).

Двигатели мощностью от 60 Вт до 270 Вт выпускаются на напряжение 220/380 В, двигатели мощностью 0,55-110 кВт – на напряжение   220/380 В и 380/660 В, двигатели мощностью 132-400 кВт – на напряжение 380/660 В.

АД выпускаются следующих типов: 4А, 4АН, 4АК, 4АР, 4АС, где 4 – номер серии, А – асинхронный, Н – защищенного исполнения, К – с фазным ротором, Р – с повышенным пусковым моментом, С – с повышенным скольжением.

Двигатели с повышенным пусковым моментом предназначены для привода механизмов с тяжелыми условиями пуска (компрессоры, поршневые насосы, транспортеры и др.)