Typy elektromotorů a pro ně vypočítané parametry

Elektromotory se dělí na stejnosměrné a střídavé motory. Od té doby se v moderních průmyslových odvětvích zřídka setkáte se zdroji stejnosměrného proudu. Poptávka po tomto typu elektromotorů výrazně klesla. Spotřeba střídavých elektromotorů ale v průběhu let s rozvojem ekonomiky roste. Princip činnosti střídavých elektromotorů je založen na vytváření elektromagnetického pole mezi statorem a rotorem. Elektrický proud procházející měděným nebo hliníkovým drátem vinutí (smaltovaný drát) vytváří magnetické pole. Síla elektromagnetického proudu, rotující rotor elektromotoru, se přeměňuje na mechanickou sílu. Existují synchronní a asynchronní elektromotory.

<strong>Synchronní elektromotory</strong>

Synchronní elektromotory – nutné hlavně u generátorů, kompresorů apod., kde je důležité zajistit konstantní otáčky. Za takových podmínek je použití těchto elektromotorů nejoptimálnějším řešením z hlediska snížení ztrát elektrické energie v síti.

<strong>Asynchronní elektromotory</strong>

V současné fázi ekonomiky používá téměř každý druhý elektromotor ve výrobě asynchronní elektromotory. Proč asynchronní? Rychlost magnetického pole je vyšší než rychlost otáčení rotoru elektromotoru, to vysvětluje samotný název Asynchronní. V kombinaci s asynchronním elektromotorem lze v závislosti na úkolech použít stav nouze. Elektromotory tohoto typu se používají ve velmi širokých oblastech, kde je vyžadován pohon pro zařízení.

<strong>Výkon elektromotoru</strong>

Jakékoli zařízení pracuje s určitou zátěží, ať už se jedná o ventilátory, kompresory, čerpadla nebo jiná zařízení. Proto je nutné vypočítat výkon elektromotoru s ohledem na výkon spotřebovaný zařízením. K tomu můžete použít výpočetní vzorec pro výkon na hřídeli elektromotoru:

• Рм – výkon spotřebovaný zařízením;
• ηп – účinnost přenosu.

Z hlediska výkonu je lepší zvolit elektromotor větší, než je vypočtená hodnota.

<strong>Výkon elektromotoru pro čerpadlo v kW</strong>

Vzorec, podle kterého můžete vypočítat výkon motoru čerpadla

Označení

• K3 – bezpečnostní faktor;
• g – koeficient zrychlení volného pádu;
• Q – označení výkonu čerpadla;
• H – hodnota tlaku čerpadla;
• Y – hustota kapaliny čerpané čerpadlem;
• ηus – účinnost čerpadla;
• ηп – účinnost přenosu.

Konstrukční tlak čerpadla se vypočítá podle vzorce:

<strong>Výkon motoru pro kompresor</strong>

Výkon pístového kompresoru se zjistí pomocí vzorce:

Označení

• Q – výkon kompresoru (objem);
• ηk – účinnost pístového kompresoru;
• ηп – účinnost přenosu;
• K3 – bezpečnostní faktor.

Hodnota A se zjistí pomocí vzorce:

<strong>Výkon motoru pro ventilátory</strong>

Označení

• Q – výkon ventilátoru;
• H – výstupní tlak;
• K3 – bezpečnostní faktor
• ηv – účinnost ventilátoru;
• ηп – účinnost přenosu.

<strong>Proud motoru</strong>

Pokud potřebujeme vypočítat proud třífázového elektromotoru, pak při znalosti jmenovitého výkonu elektromotoru, jmenovitého napětí, jej snadno zjistíme pomocí následujícího vzorce.

Označení

• PH – výkon elektromotoru;
• UH je hodnota napětí elektromotoru,
• ηH je účinnost elektromotoru;
• cosfH je účiník elektromotoru.

Znáte-li hodnotu jmenovitého proudu, můžete vypočítat startovací proud.

startovací proud motoru

Označení

• IH – aktuální hodnota;
• Кп – stejnosměrný proud násobek jmenovité hodnoty.

<strong>Provozní režimy elektromotorů</strong>

Elektromotor v mnoha případech vyžaduje provoz v různých režimech. Některé motory pracují nepřetržitě a mohou vyžadovat časté cyklování. Níže uvádíme, které standardní provozní režimy se liší.

• S1: V tomto provozním režimu je zatížení po určitou dobu konstantní. Jinými slovy, nezapíná se často.
• S2: Při provozu v tomto režimu nedosahuje teplota elektromotoru v době jeho aktivace požadovaných hodnot. Tedy režim, kdy je potřeba krátkodobá aktivace elektromotoru.
• S3: Provoz, kdy se motor cyklicky zapíná a vypíná.

Můžeme říci, že motor se po určitou dobu často zapíná a vypíná. Zároveň je nutné vědět, kolik inkluzí lze vyrobit za jednotku času.

Přezkoumali jsme hlavní provozní režimy elektromotorů.

<strong>Varianty elektromotorů podle klimatizace</strong>

Při výběru elektromotoru musíte vědět, v jakých klimatických podmínkách bude tento motor používán.

Označení pro různé klimatické verze jsou uvedeny níže:

• U – Mírné klima;
• HL – Studené klima;
• TC – tropické suché klima;
• TV – tropické vlhké klima;
• T – Tropické klima (zobecněné);
• M – Přímořské klima;

Digitální hodnota za písmenným označením značky označuje typ jejího umístění:

• 1 – práce na „ulici“;
• 2 – práce na „ulici“, ale pod širákem;
• 3 – práce v interiéru;

Stupeň ochrany IP

Stupeň krytí je označen písmeny IP a dvoumístným číslem (IP54).

Většina v současnosti vyráběných elektromotorů má stupně krytí IP54 a IP55

Abychom to shrnuli, při výběru elektromotoru je nutné vzít v úvahu řadu technických podmínek. V tomto článku jsme vzali v úvahu pouze technické parametry elektromotoru, nicméně je nutné vzít v úvahu jeho zapojení a celkové rozměry, což je důležitý faktor při kompletaci výbavy. Tomuto tématu se budeme v nejbližší době věnovat v příštím článku.

Elektrický motor je elektrický stroj, který přeměňuje elektrickou energii na energii otáčení hřídele s malými tepelnými ztrátami. Základním principem činnosti každého elektromotoru je použití elektromagnetické indukce jako hlavní hnací síly. Proto je elektromotor navržen takto:

• Pevná část (stator nebo induktor).
• Pohyblivá část (rotor nebo kotva).

V závislosti na oblasti použití, typu použitého proudu a konstrukčních vlastnostech se elektromotory dodávají v různých typech.

DC motory

Stejnosměrné elektromotory kombinují širokou škálu zařízení, která poskytují vysoký stupeň účinnosti při přeměně elektrické energie na mechanickou energii. Kartáčový komutátor slouží ke spolehlivému propojení pohyblivého a pevného obvodu v pohonu stejnosměrného motoru. V závislosti na konstrukčních vlastnostech sběrací jednotky kartáčů jsou všechny stejnosměrné elektrické stroje rozděleny do následujících skupin:

• Kolektor.
• Bez sběrače.

Na druhé straně jsou kolektorové motory konvenčně rozděleny do následujících typů:

• Sebebuzení.
• S buzením ze stejnosměrných elektromagnetů.

Stroje s vlastním buzením se vyznačují nízkým výkonem, proto se takové pohony používají pro nekritický provoz při nízkém zatížení. Samobuzené stroje se dělí na:

• Sériově vinuté stroje, u kterých je kotva zapojena do série s budicím vinutím.
• Stroje s paralelním buzením, u kterých je kotva zapojena paralelně s budicím vinutím.
• Motory se složeným buzením, u kterých je kotva zapojena paralelně a sériově.

AC motory

Třífázové motory nabízejí širokou škálu produktů, které se mohou lišit na základě četných konstrukčních a výkonnostních charakteristik. Podle rychlosti rotoru se elektrické stroje dělí na synchronní nebo asynchronní.

Synchronní motory se vyznačují rovnoměrnými otáčkami rotoru a magnetickým polem napájecího napětí. Tento typ elektromotoru se používá k vytvoření výkonného zařízení. Kromě toho existuje další typ synchronního pohonu – krokové motory. Mají přesně definovanou polohu rotoru v prostoru, která je fixována napájením statorového vinutí. Přechod z jedné polohy do druhé se provádí přivedením napětí na požadované vinutí.

Asynchronní elektromotor má otáčky rotoru, které se liší od rychlosti otáčení magnetického pole napájecího napětí. Dnes se tento typ elektromotoru nejčastěji používá jak v průmyslu, tak v domácnosti.

V závislosti na počtu fází napájecího napětí patří pohon do jedné ze skupin:

• 1-fázový;
• 2-fázový;
• 3-fázový;
• vícefázový.

Kategorie ubytování a klimatický výkon

Všechny elektromotory jsou vyráběny s ohledem na určité faktory prostředí během provozu. Z tohoto důvodu jsou všechny elektrické stroje rozděleny do následujících kategorií:

• Pro prostředí s vysokou vlhkostí.
• Pro uzavřené prostory s přirozeným větráním bez umělé regulace klimatu. Vystavení prachu, vlhkosti a ultrafialovému záření je omezené.
• Na otevřených prostranstvích.
• Pro uzavřené prostory s uměle řízeným klimatem. S omezeným vystavením prachu, vlhkosti a UV záření.
• Pro vnitřní prostory, kde se kolísání vlhkosti a teploty neliší od venkovních.

V závislosti na klimatické verzi podle GOST 15150-69 jsou všechny elektromotory rozděleny do následujících verzí:

• Všechny možné makroklimatické oblasti (B).
• Studená (CL).
• Všechny mořské oblasti (OM).
• Tropické suché (TS).
• Generál (O).
• Střední (U).
• Mořské mírné (M).
• Tropické mokré (TW).

Kategorie umístění a klimatické vlastnosti jsou uvedeny na typovém štítku motoru a v pasu motoru.

Stupeň ochrany bydlení

Zkratka IP označuje stupeň ochrany skříně elektromotoru před škodlivými vlivy prostředí. Následující informace jsou umístěny na krytu měniče:

• Vysoký stupeň ochrany proti prachu – IP65, IP66.
• Krytí – ne nižší než IP21, IP22.
• Odolnost proti vlhkosti – IP55, IP5.
• Odolnost proti postříkání a pádům – IP23, IP24.
• Zařízení v krytu IP44 – IP54.
• Krytí: IP67, IP68.

Při výběru elektromotoru pro provoz v určitých nebezpečných podmínkách je třeba pečlivě zvážit stupeň ochrany krytu.

Všeobecné bezpečnostní požadavky na instalaci a provoz

Při instalaci elektromotoru je třeba dodržovat následující opatření:

• Před připojením se ujistěte, že frekvence a napětí elektrické sítě odpovídá údajům uvedeným v technickém listu elektromotoru.
• Před instalací elektromotoru je nutné změřit elektrický odpor izolace vinutí statoru vůči skříni. Pokud jsou hodnoty nevyhovující, vysušte izolaci, dokud nedosáhnete požadované hodnoty.
• Při spojování hřídelí dodržujte striktní soustřednost s maximální tolerancí 0,2 mm.
• K uzemnění krytu motoru používejte pouze speciální zemnící vodiče uvedené v pokynech výrobce.
• Instalace živého disku je přísně zakázána.

Při obsluze elektrických strojů je třeba dodržovat následující základní pravidla:

• Pravidelné sledování stavu elektromotoru je předpokladem pro včasné odhalení závad.
• Po celou dobu provozu jsou v pravidelných intervalech prováděny pravidelné kontroly proudové a tepelné ochrany, čištění a mazání, kontrola kontaktů a uzemnění.
• V případě nadměrné hlučnosti nebo klepání se provádí vibrační diagnostika pro zjištění stavu ložisek a jiných rotujících částí.
• Nenechávejte běžet jednofázový elektromotor delší dobu v klidovém režimu, protože to nepříznivě ovlivní životnost motoru.
• Nespouštějte motor, pokud je vadná ochrana proti přehřátí, přetížení nebo nadměrnému zemnímu odporu.

Jeřábové motory

Jeřábové motory jsou asynchronní střídavé stroje nebo stejnosměrné motory s paralelním nebo sériovým buzením.

Na rozdíl od jiných kategorií elektromotorů mají elektromotory pro jeřáby následující vlastnosti:

• Většina jeřábových motorů má uzavřenou skříň.
• Moment setrvačnosti rotoru je co nejmenší, což zajišťuje minimální ztráty energie při přechodových procesech.
• Krátkodobý moment přetížení pro stejnosměrné zvedací motory je 2,0 – 5,0 a pro střídavé motory 2,3 – 3,5.
• Izolační materiály musí mít teplotní třídu alespoň F.
• Střídavé motory pro pohony elektrických jeřábů musí mít střední dobu mezi poruchami nejméně 80 minut za jmenovitých provozních podmínek.
• Pro dosažení vysoké přetížitelnosti točivého momentu je dosaženo vysokých hodnot magnetického toku.
• Poměr maximálních přípustných otáček k jmenovité hodnotě pro stejnosměrné motory je 3,5 – 4,9 a pro střídavé stroje – 2,5.

Provoz pohonu jeřábu je charakterizován následujícími provozními podmínkami:

• Časté zapínání, couvání a brzdění.
• Regulace rychlosti v širokém rozsahu hodnot.
• Zvýšené vibrace a otřesy.
• Přerušované pracovní cykly.
• Vystavení vysokým teplotám, plynu, prachu a páře.
• Silné přetížení při práci.

Obecné průmyslové elektromotory

K pohonu mechanismů se používají průmyslové elektromotory, které nemají žádné zvláštní požadavky na účinnost, energetickou účinnost, skluzové vlastnosti nebo startovací vlastnosti. Vyznačují se přerušovaným chodem a izolací s tepelnou třídou F. Nejoblíbenějšími elektromotory v této kategorii jsou asynchronní motory s rotorem nakrátko. Pro své četné výhody se tento typ pohonu úspěšně používá ve všech výrobních závodech. Co jej odlišuje od jiných značek, je následující:

• Jednoduchý design bez pohyblivých kontaktů.
• Nízká cena ve srovnání s jinými typy elektrických strojů.
• Vysoká snadná údržba všech hlavních jednotek a pracovních součástí.
• Použití síťového napětí 380 V bez dalších regulátorů a filtrů.
• Motor je namontován na patky nebo příruby pro nejkratší dobu instalace.

Univerzální elektrické stroje se používají v případech, kdy není potřeba vysoká produktivita: ventilační systémy, čerpací stanice, obráběcí stroje, kompresorové jednotky atd. Existují dva hlavní provozní režimy průmyslových elektromotorů: generátor a motor. V generátorovém režimu jsou elektromotory zdrojem elektrické energie přeměnou mechanické energie rotačního pohybu hřídele. V režimu motoru přijímá pohon pro všeobecné použití elektrickou energii a přeměňuje ji na mechanickou energii otáčení hřídele.

Elektromotory s elektromagnetickou brzdou

Elektromotory s elektromagnetickou brzdou jsou určeny pro přerušovaný nebo krátkodobý provoz. Je speciálně navržen pro aplikace, které vyžadují nucené vypnutí v určitou dobu. Patří sem: elektrické výtahy, automatizované skladovací systémy, zpracovatelské stroje atd. Brzdový mechanismus je obvykle umístěn na opačné straně hřídele motoru. Zajišťuje rychlé brzdění elektrického pohonu při výpadku proudu a uvolňuje pohon při opětovném zapnutí napájení.

Elektrické stroje s vestavěnou elektromagnetickou brzdou fungují na následujícím principu:

1. Cívka elektromagnetické brzdy je zapojena do série s jedním z fázových vinutí elektromotoru.
2. Cívka je napájena stejnosměrným napětím přes usměrňovač v blízkosti svorkovnice nebo střídavým napětím přímo z vinutí motoru.
3. Při nepřítomnosti fázového napětí je cívka bez napětí a kotva je pevně sevřena zajišťovacím mechanismem.
4. Po obnovení napájení cívka stáhne kotvu, což umožňuje volný pohyb hřídele motoru.

Elektromotory s vestavěnou elektromagnetickou brzdou jsou k dispozici v následujících verzích v závislosti na způsobu instalace:

• S vodorovným hřídelem.
• S vertikální hřídelí.

Tento typ pohonu díky svým výhodám z hlediska doby zastavení hřídele motoru zajišťuje spolehlivý a bezpečný provoz zařízení s vysokými požadavky na polohování nebo nouzové zastavení.