Los contenidos básicos requeridos para la selección del motor incluyen el tipo de carga impulsada, potencia nominal, voltaje nominal, velocidad nominal y otras condiciones.

1. El tipo de carga impulsada

Esto hay que decirlo a su vez de las características del motor. Los motores se pueden dividir simplemente en motores de CC y motores de CA, y los motores de CA se dividen a su vez en motores síncronos y motores asíncronos.

Motor 1.1 CC

La ventaja de un motor de CC es que puede ajustar fácilmente la velocidad cambiando el voltaje y puede proporcionar un par mayor. Es adecuado para cargas que necesitan ajustar la velocidad con frecuencia, como laminadores en acerías, polipastos en minas, etc. Pero ahora, con el desarrollo de la tecnología de conversión de frecuencia, los motores de CA también pueden ajustar la velocidad cambiando la frecuencia. Sin embargo, aunque el precio del motor de conversión de frecuencia No es mucho más caro que el del motor normal, el precio del convertidor de frecuencia ocupa la mayor parte de todo el equipo, por lo que otra ventaja del motor de CC es que es económico.

La desventaja de los motores de CC es su estructura compleja. Mientras cualquier equipo tenga una estructura compleja, inevitablemente conducirá a un aumento en la tasa de fallas. En comparación con los motores de CA, los motores de CC tienen devanados más complicados (devanados de excitación, devanados de polos de conmutación, devanados de compensación y devanados de armadura), y también se agregan anillos colectores, escobillas y conmutadores. No solo tiene altos requisitos en cuanto a la mano de obra del fabricante, sino que también el costo de mantenimiento posterior es relativamente alto. Por lo tanto, en aplicaciones industriales, los motores de CC se encuentran en una situación embarazosa en la que están disminuyendo gradualmente pero aún son útiles en la etapa de transición. Si el usuario tiene fondos suficientes, se recomienda elegir la solución de un motor de CA con un convertidor de frecuencia. Al fin y al cabo, el uso de un convertidor de frecuencia también puede aportar muchas ventajas.

1.2 Motor asincrónico

Las ventajas de los motores asíncronos son una estructura simple, un rendimiento estable, un mantenimiento conveniente y un precio bajo. Y el proceso de fabricación también es el más sencillo. Una vez escuché a un viejo técnico en el taller decir que las horas hombre necesarias para ensamblar un motor DC pueden completar dos motores síncronos o cuatro motores asíncronos de potencia similar, lo cual es evidente. Por ello los motores asíncronos son los más utilizados en la industria.

Los motores asíncronos se dividen en motores de jaula de ardilla y motores bobinados, la diferencia radica en el rotor. Los rotores de los motores de jaula de ardilla están hechos de tiras de metal, ya sea de cobre o de aluminio. El precio del aluminio es relativamente bajo y mi país es un gran país con minas de aluminio, por lo que se utiliza ampliamente en ocasiones con bajos requisitos. Sin embargo, las propiedades mecánicas y la conductividad eléctrica del cobre son mejores que las del aluminio. La mayoría de los rotores con los que he entrado en contacto son rotores de cobre. Después de que el motor de jaula de ardilla resuelve el problema de las filas rotas en la tecnología, su confiabilidad supera con creces la de un motor con rotor devanado. La desventaja es que el rotor metálico corta la línea de inducción magnética en el campo magnético del estator giratorio para obtener un par pequeño y la corriente de arranque es grande, lo cual es difícil para cargas que requieren un par de arranque grande. Aunque se puede obtener más torque aumentando la longitud del núcleo del motor, la fuerza es muy limitada. Cuando se arranca el motor bobinado, el anillo colector se utiliza para energizar el devanado del rotor para formar un campo magnético del rotor, que se mueve en relación con el campo magnético giratorio del estator, por lo que el par es mayor. Y la resistencia al agua está conectada en serie para reducir la corriente de arranque durante el proceso de arranque, y la resistencia al agua está controlada por un dispositivo de control electrónico maduro para cambiar el valor de la resistencia con el proceso de arranque. Es adecuado para cargas como laminadores y polipastos. En comparación con el motor de jaula de ardilla, el motor asíncrono bobinado tiene anillos colectores y resistencias de agua agregados, por lo que el precio general del equipo ha aumentado hasta cierto punto. En comparación con los motores de CC, el rango de velocidad es más estrecho y el par es relativamente pequeño, y el valor correspondiente también es menor.

Sin embargo, dado que el motor asíncrono energiza el devanado del estator para establecer un campo magnético giratorio, y el devanado es un elemento inductivo que no realiza trabajo, necesita absorber energía reactiva de la red, lo que tiene un gran impacto en la red. Experimente intuitivamente que cuando se conectan aparatos inductivos de alta potencia a la red eléctrica, el voltaje de la red eléctrica caerá y el brillo de las luces disminuirá al mismo tiempo. Por lo tanto, la oficina de suministro de energía limitará el uso de motores asíncronos, que también es algo que muchas fábricas deben considerar. Algunos grandes consumidores de energía, como las acerías y las fábricas de aluminio, optan por construir sus propias centrales eléctricas para formar sus propias redes eléctricas independientes y reducir las restricciones al uso de motores asíncronos. Por lo tanto, si el motor asíncrono necesita usarse para cargas de alta potencia, debe estar equipado con un dispositivo de compensación de potencia reactiva, mientras que el motor síncrono puede proporcionar energía reactiva a la red a través del dispositivo de excitación. Cuanto mayor es la potencia, más evidentes son las ventajas de los motores síncronos, creando así la etapa de los motores síncronos.

1.3 Motor sincrónico

Las ventajas de los motores síncronos incluyen la compensación de potencia reactiva en el estado sobreexcitado y 1) la velocidad de los motores síncronos cumple estrictamente con n=60f/p, lo que puede controlar con precisión la velocidad; 2) alta estabilidad operativa. Cuando el voltaje de la red cae repentinamente, su sistema de excitación generalmente forzará la excitación para garantizar el funcionamiento estable del motor, mientras que el par del motor asíncrono (proporcional al cuadrado del voltaje) disminuirá significativamente; 3) La capacidad de sobrecarga es mayor que la del motor asíncrono correspondiente; 4) La eficiencia operativa es alta, especialmente para motores síncronos de baja velocidad.

Los motores síncronos no pueden arrancarse directamente y requieren arranque asíncrono o de frecuencia variable. Arranque asíncrono significa que el motor síncrono está equipado con un devanado de arranque similar al devanado de jaula del motor asíncrono en el rotor, y una resistencia adicional aproximadamente 10 veces el valor de resistencia del devanado excitador se conecta en serie en el circuito de excitación para formar un circuito cerrado, y el estator del motor síncrono está conectado directamente a la red eléctrica, de modo que arranca como un motor asíncrono, y cuando la velocidad alcanza la velocidad subsincrónica (95%), el método de arranque para cortar el resistencia adicional; El inicio de la conversión de frecuencia no se repetirá. Entonces, una de las desventajas de los motores síncronos es la necesidad de agregar equipos adicionales para el arranque.

Un motor síncrono funciona con la corriente de excitación. Si no hay excitación, el motor es asíncrono. La excitación es un sistema de CC aplicado al rotor. Su velocidad de rotación y polaridad son consistentes con las del estator. Si hay un problema con la excitación, el motor perderá su paso y no podrá ajustarse. Activará el disparo del motor de protección “fallo de excitación”. Por lo tanto, la segunda desventaja del motor síncrono es la necesidad de aumentar el dispositivo de excitación, que en el pasado era alimentado directamente por la máquina de CC, pero que ahora es alimentado principalmente por el rectificador de tiristores. Como dice el viejo refrán, cuanto más compleja es la estructura y más equipo, más puntos de falla y mayor es la tasa de falla.

Según las características de rendimiento de los motores síncronos, sus aplicaciones son principalmente en cargas como polipastos, molinos, ventiladores, compresores, laminadores y bombas de agua.

En resumen, el principio de selección de un motor es elegir un motor con una estructura simple, precio bajo, operación confiable y mantenimiento conveniente bajo la premisa de que el rendimiento del motor cumpla con los requisitos de la maquinaria de producción. En este sentido, los motores de CA son superiores a los motores de CC, los motores asíncronos de CA son superiores a los motores síncronos de CA y los motores asíncronos de jaula de ardilla son superiores a los motores asíncronos bobinados.

Para maquinaria de producción con una carga estable y sin requisitos especiales de arranque y frenado, el funcionamiento continuo de la maquinaria de producción debe utilizar preferentemente motores asíncronos de jaula de ardilla ordinarios, que se utilizan ampliamente en maquinaria, bombas de agua, ventiladores, etc.

Los motores asíncronos de tipo bobinado deben usarse para maquinaria de producción que arranca y frena con frecuencia y requiere pares de arranque y frenado relativamente grandes, como puentes grúa, polipastos de minas, compresores de aire y laminadores irreversibles.

Los motores síncronos deben usarse en ocasiones donde no existe un requisito de regulación de velocidad, se requiere una velocidad constante o se requiere una mejora del factor de potencia, como bombas de agua de mediana y gran capacidad, compresores de aire, polipastos, molinos, etc.

Se requiere que el rango de regulación de velocidad sea superior a 1:3, y la maquinaria de producción que requiere una regulación de velocidad continua, estable y suave debe utilizar motores de CC excitados por separado o motores asíncronos de jaula de ardilla o motores síncronos con regulación de velocidad de conversión de frecuencia, como Máquinas herramienta de gran precisión, cepilladoras de pórtico, laminadores, elevadores, etc.

Para maquinaria de producción que requiere un gran par de arranque y características mecánicas suaves, utilice motores de CC de excitación compuesta o en serie, como tranvías, locomotoras eléctricas y grúas pesadas.

2. Potencia nominal

La potencia nominal del motor se refiere a la potencia de salida, es decir, la potencia del eje, también conocida como capacidad, que es el parámetro simbólico del motor. Es el índice más importante para cuantificar la capacidad del motor para arrastrar la carga, y también es un requisito de parámetro que se debe proporcionar al seleccionar el motor.

El principio de selección correcta de la capacidad del motor es determinar la potencia del motor de la forma más económica y razonable bajo la premisa de que el motor es capaz de producir los requisitos de carga mecánica. Si se selecciona una potencia demasiado grande, la inversión en el equipo aumentará, lo que generará desperdicio, y el motor a menudo estará subcargado y la eficiencia y el factor de potencia del motor de CA serán bajos; por el contrario, si la potencia se selecciona demasiado pequeña, el motor se sobrecargará, provocando daños prematuros al motor.

Hay tres factores que determinan la potencia principal del motor:

1) El calentamiento y el aumento de temperatura del motor, que es el factor más importante que determina la potencia del motor;

2) Permitir capacidad de sobrecarga de corta duración;

3) Para motores asíncronos de jaula de ardilla, también se debe considerar la capacidad de arranque.

Primero, la maquinaria de producción específica calcula y selecciona la potencia de carga de acuerdo con su generación de calor, aumento de temperatura y requisitos de carga, y luego preselecciona la potencia nominal del motor de acuerdo con los requisitos de potencia de carga, servicio y sobrecarga. Después de preseleccionar la potencia nominal del motor, es necesario verificar la generación de calor, la capacidad de sobrecarga y la capacidad de arranque cuando sea necesario. Si uno de ellos no está calificado, se debe volver a seleccionar el motor y verificarlo nuevamente hasta que todos los elementos estén calificados. Por tanto, el sistema de trabajo es también uno de los requisitos que se deben proporcionar. Si no hay ningún requisito, se manejará de forma predeterminada según el sistema de trabajo S1 más convencional; los motores con requisitos de sobrecarga también deben proporcionar múltiplos de sobrecarga y el tiempo de funcionamiento correspondiente; Los motores asíncronos de jaula de ardilla impulsan ventiladores y otras rotaciones grandes. Para cargas inerciales, también es necesario proporcionar el momento de inercia de la carga y el gráfico del par de resistencia de arranque para verificar la capacidad de arranque.

La selección anterior de potencia nominal se realiza bajo la premisa de que la temperatura ambiente estándar es de 40°C. Si la temperatura ambiente del motor cambia, se debe corregir la potencia nominal del motor. Según los cálculos teóricos y la práctica, cuando la temperatura ambiente es diferente, la potencia del motor se puede aumentar o disminuir aproximadamente según la siguiente tabla.

Por lo tanto, las zonas con climas duros también necesitan proporcionar temperatura ambiente. Por ejemplo, en la India, la temperatura ambiente debe calibrarse a 50°C. Además, la gran altitud también afectará la potencia del motor. Cuanto mayor sea la altitud, mayor será el aumento de temperatura del motor y menor será la potencia de salida. Y los motores utilizados a gran altura también deben tener en cuenta la influencia del fenómeno corona.

3 Tensión nominal

El voltaje nominal del motor se refiere al voltaje de línea en el modo de trabajo nominal.

La selección del voltaje nominal del motor depende del voltaje de suministro de energía del sistema eléctrico a la empresa y del tamaño de la capacidad del motor.

La selección del nivel de voltaje del motor de CA está determinada principalmente por el nivel de voltaje de la fuente de alimentación del lugar de uso. Generalmente, la red de bajo voltaje es de 380 V, por lo que el voltaje nominal es 380 V (conexión Y o △), 220/380 V (conexión △/Y) y 380/660 V (conexión △/Y). Cuando la potencia del motor de bajo voltaje aumenta a un cierto nivel (como 300 KW/380 V), la corriente está limitada por la capacidad de carga del cable, por lo que es difícil agrandarlo o el costo es demasiado alto. . Es necesario lograr una alta potencia de salida aumentando el voltaje. El voltaje de suministro de energía de la red de alto voltaje es generalmente de 6000 V o 10000 V, y también hay niveles de voltaje de 3300 V, 6600 V y 11000 V en países extranjeros. Las ventajas de los motores de alto voltaje son su alta potencia y su fuerte resistencia al impacto; las desventajas son una gran inercia y dificultad para arrancar y frenar.

El voltaje nominal del motor de CC también debe coincidir con el voltaje de la fuente de alimentación. Generalmente 110V, 220V y 440V. Entre ellos, 220 V es el nivel de voltaje común y el motor de alta potencia se puede aumentar a 600-1000 V. Cuando la fuente de alimentación de CA es de 380 V y se utiliza un circuito rectificador de tiristor de puente trifásico para la fuente de alimentación, el voltaje nominal del motor de CC debe ser de 440 V. Cuando se utiliza una fuente de alimentación rectificadora de tiristor de media onda trifásica como fuente de alimentación, el voltaje nominal del motor de CC debe ser de 220 V.

4. Velocidad clasificada

La velocidad nominal del motor se refiere a la velocidad en el modo de trabajo nominal.

Tanto el motor como la maquinaria de trabajo accionada por él tienen su propia velocidad nominal. Al seleccionar la velocidad del motor, se debe tener en cuenta que la velocidad no debe seleccionarse demasiado baja, porque cuanto menor sea la velocidad nominal del motor, más polos, mayor será el volumen y mayor será el precio; al mismo tiempo, la velocidad del motor no debe seleccionarse demasiado alta, ya que esto haría que el mecanismo de accionamiento fuera demasiado complejo y difícil de mantener.

Además, cuando la potencia es constante, el par del motor es inversamente proporcional a la velocidad.

Por lo tanto, aquellos que no tienen altos requisitos de arranque y frenado pueden hacer una comparación exhaustiva con varias velocidades nominales diferentes en términos de inversión inicial del equipo, espacio en el piso y costos de mantenimiento, y finalmente determinar la velocidad nominal; Sin embargo, si la duración del proceso de transición tiene poco efecto sobre la productividad, además de considerar la inversión inicial, la relación de velocidad y la velocidad nominal del motor se seleccionan principalmente en función de la condición de que la pérdida del proceso de transición sea mínima. . Por ejemplo, el motor del polipasto requiere frecuentes rotaciones hacia adelante y hacia atrás y un gran par, pero la velocidad es muy baja. El motor es voluminoso y caro.

Cuando la velocidad del motor es alta, también es necesario considerar la velocidad crítica del motor. El rotor del motor vibrará durante el funcionamiento. La amplitud del rotor aumenta con el aumento de la velocidad. Disminuya gradualmente y estabilice dentro de un cierto rango, la velocidad a la cual la amplitud del rotor es mayor se llama velocidad crítica del rotor. Esta velocidad de rotación es igual a la frecuencia natural del rotor. Cuando la velocidad continúa aumentando, la amplitud volverá a aumentar cuando esté cerca de 2 veces la frecuencia natural. Cuando la velocidad es igual a 2 veces la frecuencia natural, se llama velocidad crítica de segundo orden y, por analogía, existen velocidades críticas de tercer y cuarto orden. Si el rotor funciona a una velocidad crítica, vibrará violentamente y la curvatura del eje aumentará significativamente. El funcionamiento prolongado también provocará una grave deformación por flexión del eje o incluso su rotura. La velocidad crítica de primer orden del motor generalmente está por encima de 1500 rpm, por lo que los motores convencionales de baja velocidad generalmente no consideran la influencia de la velocidad crítica. Por el contrario, para un motor de alta velocidad de 2 polos con una velocidad nominal cercana a 3000 rpm, es necesario considerar este efecto y el motor no debe usarse en el rango de velocidad crítica durante un tiempo prolongado.

En términos generales, el motor se puede determinar de forma aproximada proporcionando el tipo de carga impulsada, la potencia nominal, el voltaje nominal y la velocidad nominal del motor. Pero estos parámetros básicos no son suficientes para satisfacer de forma óptima las necesidades de carga. Los parámetros que deben proporcionarse incluyen frecuencia, sistema de trabajo, requisitos de sobrecarga, nivel de aislamiento, nivel de protección, momento de inercia, curva de momento de resistencia de carga, método de instalación, temperatura ambiente, altitud, requisitos exteriores, etc., según condiciones específicas. .