Choix du moteur électrique

Conditions de choix d'un moteur électrique

Le choix de l'un des types de moteurs électriques du catalogue est considéré comme correct si les conditions suivantes sont remplies :

a) la correspondance la plus complète du moteur électrique avec la machine de travail (entraînement) en termes de propriétés mécaniques. Cela signifie que le moteur électrique doit avoir une caractéristique mécanique telle qu'il puisse fournir à l'entraînement les valeurs de vitesse et d'accélération nécessaires à la fois pendant le fonctionnement et au démarrage ;

b) utilisation maximale de la puissance du moteur électrique pendant le fonctionnement. La température de toutes les parties actives du moteur électrique dans les modes de fonctionnement les plus sévères doit être aussi proche que possible de la température de chauffage déterminée par les normes, mais ne pas la dépasser ;

c) compatibilité du moteur électrique avec le variateur et les conditions environnementales en termes de conception ;

d) conformité du moteur électrique aux paramètres de son réseau électrique.

Pour choisir un moteur électrique, les données initiales suivantes sont nécessaires :

a) le nom et le type de mécanisme ;

b) la puissance maximale de l'arbre d'entraînement du mécanisme, si le mode de fonctionnement est continu et la charge est constante, et dans d'autres cas - des graphiques de variations de puissance ou de moment de résistance en fonction du temps;

c) la vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement du mécanisme ;

d) le mode d'articulation du mécanisme avec l'arbre du moteur électrique (en présence d'engrenages, le type de transmission et le rapport de transmission sont indiqués) ;

e) l'amplitude du couple initial que doit fournir le moteur électrique sur l'arbre d'entraînement du mécanisme ;

(f) les limites de contrôle de vitesse du mécanisme d'entraînement, indiquant les valeurs de vitesse supérieure et inférieure et les valeurs de puissance et de couple correspondantes ;

(g) la nature et la qualité (régularité, gradation) de la commande de vitesse requise ;

(h) fréquence de démarrage ou d'enclenchement de l'entraînement dans l'heure ; i) caractéristiques environnementales.

La sélection d'un moteur électrique basée sur la prise en compte de toutes les conditions est effectuée conformément aux données du catalogue.

Pour les mécanismes répandus, le choix d'un moteur électrique est grandement simplifié du fait des données contenues dans les informations pertinentes des constructeurs, et revient à préciser le type de moteur électrique en fonction des paramètres du réseau et de la nature de l'environnement .

Sélection des moteurs électriques par puissance

Le choix de la puissance du moteur électrique doit être fait en fonction de la nature des charges de la machine de travail. Ce caractère est évalué sur deux critères :

a) selon le mode de fonctionnement nominal ;

b) par des changements dans la quantité d'énergie consommée.

Les modes de fonctionnement suivants sont distingués :

a) long (long), lorsque la période de travail est si longue que chauffage du moteur électrique atteint sa valeur stable (par exemple, pour les pompes, les bandes transporteuses, les ventilateurs, etc.);

b) de courte durée, lorsque la durée de la période de fonctionnement est insuffisante pour que le moteur électrique atteigne la température de chauffage correspondant à la charge donnée, et les périodes d'arrêt, au contraire, sont suffisantes pour refroidir le moteur électrique à la température ambiante . Les moteurs électriques avec une grande variété de mécanismes peuvent fonctionner dans ce mode;

c) avec interruptions - avec un cycle de service relatif de 15, 25, 40 et 60% avec une durée d'un cycle ne dépassant pas 10 minutes (par exemple, pour les grues, certaines machines à couper les métaux, les moteurs-générateurs de soudage monoposte, etc.).

En fonction de l'évolution de la valeur de consommation d'énergie, les cas suivants diffèrent :

a) charge constante lorsque la quantité d'énergie consommée pendant le fonctionnement est constante ou présente de légers écarts par rapport à la valeur moyenne, comme pour les pompes centrifuges, les ventilateurs, les compresseurs à débit d'air constant, etc. ;

b) charge variable, lorsque la quantité d'énergie consommée change périodiquement, comme pour les excavatrices, les grues, certaines machines à couper les métaux, etc. ;

c) charge pulsée lorsque la quantité d'énergie consommée change continuellement, comme les pompes alternatives, les concasseurs à mâchoires, les cribles, etc.

La puissance du moteur doit répondre à trois conditions :

a) chauffage normal pendant le fonctionnement ;

b) une capacité de surcharge suffisante ;

c) couple de démarrage suffisant.

Tous les moteurs électriques sont classés en deux groupes principaux :

a) pour un travail de longue durée (sans limitation de la durée d'inclusion) ;

b) pour un fonctionnement intermittent avec des temps de commutation de 15, 25, 40 et 60 %.

Pour le premier groupe, les catalogues et les passeports montrent la puissance continue que le moteur électrique peut développer pendant une durée indéfinie, pour le second groupe - la puissance que le moteur électrique peut développer, fonctionnant par intermittence pendant une longue durée arbitraire avec un certain tour -par durée.

Correctement sélectionné dans tous les cas, on considère un tel moteur électrique qui, travaillant avec la charge selon le programme déterminé par la machine de travail, atteint le chauffage total autorisé de toutes ses pièces. Le choix des moteurs électriques avec le soi-disant La "réserve de puissance", basée sur la plus grande charge possible selon le calendrier, conduit à une sous-utilisation du moteur électrique, et donc à une augmentation des coûts d'investissement et des coûts d'exploitation en raison de facteurs de puissance et d'efficacité réduits.

Une augmentation excessive de la puissance du moteur peut également entraîner des à-coups lors de l'accélération.

Si le moteur électrique doit fonctionner pendant une longue période avec une charge constante ou légèrement variable, la détermination de sa puissance n'est pas difficile et s'effectue selon des formules qui incluent généralement des coefficients empiriques.

Il est beaucoup plus difficile de choisir la puissance des moteurs électriques dans d'autres modes de fonctionnement.

La charge à court terme se caractérise par le fait que les périodes d'inclusion sont courtes et les pauses suffisantes pour le refroidissement complet du moteur électrique. Dans ce cas, on suppose que la charge du moteur électrique pendant les périodes de commutation reste constante ou quasi constante.

Pour que le moteur électrique soit utilisé correctement pour le chauffage dans ce mode, il est nécessaire de le choisir de sorte que sa puissance continue (indiquée dans les catalogues) soit inférieure à la puissance correspondant à la charge à court terme, c'est-à-dire le moteur électrique présente une surcharge thermique pendant les périodes de son fonctionnement de courte durée.

Si les périodes de fonctionnement du moteur électrique sont nettement inférieures au temps nécessaire à son chauffage complet, mais que les pauses entre les périodes de mise en marche sont nettement plus courtes que le temps de refroidissement complet, il y a alors une charge répétée à court terme.

En pratique, il convient de distinguer deux types de tels travaux :

a) la charge pendant la période de fonctionnement est d'amplitude constante et, par conséquent, son graphique est représenté par des rectangles alternant avec des pauses ;

b) la charge pendant la période de travail évolue selon une loi plus ou moins complexe.

Dans les deux cas, le problème du choix d'un moteur électrique en termes de puissance peut être résolu à la fois analytiquement et graphiquement. Les deux méthodes sont assez compliquées, c'est pourquoi une méthode simplifiée de magnitude équivalente est recommandée, qui comprend trois méthodes :

a) courant efficace ;

b) puissance quadratique moyenne;

(c) moment quadratique moyen.

Vérification de la capacité de surcharge mécanique du moteur électrique

Après avoir sélectionné la puissance du moteur électrique en fonction des conditions de chauffage, il est nécessaire de vérifier la capacité de surcharge mécanique du moteur électrique, c'est-à-dire de s'assurer que le couple de charge maximal selon le programme pendant le fonctionnement et le couple de démarrage ne seront pas dépasser la valeur de couple maximale moment selon le catalogue.

Dans les moteurs électriques asynchrones et synchrones, la valeur de la surcharge mécanique admissible est déterminée par leur moment électromagnétique de renversement, à l'atteinte duquel ces moteurs électriques s'arrêtent.

Le produit des couples maximaux par rapport au calibre doit être de 1,8 pour les moteurs asynchrones triphasés à bagues et d'au moins 1,65 pour les mêmes moteurs à cage d'écureuil. Le multiple du couple maximal d'un moteur électrique synchrone doit également être d'au moins 1,65 à la tension, à la fréquence et au courant d'excitation assignés, avec un facteur de puissance de 0,9 (au courant d'avance).

Pratiquement, les moteurs électriques asynchrones et synchrones ont une capacité de surcharge mécanique allant jusqu'à 2-2,5, et dans certains moteurs électriques spéciaux, cette valeur augmente jusqu'à 3-3,5.

La surcharge admissible des moteurs à courant continu est déterminée par les conditions de fonctionnement et selon GOST est de 2 à 4 par couple, la limite inférieure s'applique aux moteurs électriques à excitation parallèle et la limite supérieure aux moteurs électriques à excitation série.

Si les réseaux d'alimentation et de distribution sont sensibles à la charge, il faut vérifier la capacité de surcharge mécanique en tenant compte des pertes de tension dans les réseaux.

Pour les moteurs électriques asynchrones en court-circuit et synchrones, le multiple de couple de démarrage doit être d'au moins 0,9 (par rapport au nominal).

En fait, le multiplicateur de couple initial dans les moteurs électriques à double cellule d'écureuil et à rainure profonde est beaucoup plus élevé et atteint 2-2,4.

Lors du choix de la puissance du moteur électrique, il convient de tenir compte du fait que la fréquence de commutation affecte le chauffage des moteurs électriques.La fréquence de commutation admissible dépend du glissement normal, du couple du volant du rotor et de la fréquence du courant d'appel.

Les moteurs électriques asynchrones de types normaux ne permettent pas une charge de 400 à 1000, et les moteurs électriques à glissement accru - de 1100 à 2700 démarrages par heure. Lors du démarrage sous charge, le nombre de démarrages autorisés est considérablement réduit.

Le courant de démarrage des moteurs électriques à rotor à cage d'écureuil est important, et cette circonstance dans les conditions de démarrages fréquents et en particulier avec un temps d'accélération accru est importante.

Contrairement aux moteurs électriques à rotor de phase, dans lesquels une partie de la chaleur générée lors du démarrage est libérée dans le rhéostat, c'est-à-dire à l'extérieur de la machine, dans les moteurs à cage d'écureuil, toute la chaleur est relâchée dans la machine elle-même, ce qui provoque son échauffement accru. De ce fait, le choix de la puissance de ces moteurs électriques doit être fait en tenant compte de l'échauffement lors des démarrages multiples.