Работы по обновлению и замене оборудования – важная часть регулярных задач по поддержанию материально-технической базы любого предприятия. В частности, речь идет о замене морально устаревших неэкономичных электродвигателей на более современные модели, позволяющие сократить расходы электроэнергии и повысить безопасность.
Прежде чем принять решение о замене двигателей, важно провести тщательное техническое обследование оборудования – оценить, какова реальная нагрузка на двигатели, проанализировать рабочие режимы и условия эксплуатации. Это позволит выработать оптимальные методики использования нового оборудования и подобрать именно те модели электродвигателей, которые будут на 100% отвечать актуальным потребностям предприятия.
Подбор вида и мощности промышленного электродвигателя
При выборе электродвигателя, который будет работать под постоянными продолжительными нагрузками, стоит придерживаться
простого правила: предпочтение должно быть отдано синхронным моторам. Современные синхронные двигатели имеют короткое время запуска, сравнимое с временем запуска асинхронных моторов, но при этом обладают меньшими габаритными размерами и большей экономичностью. Если сравнивать синхронный и асинхронный двигатели одинаковой мощности, то синхронный выиграет в максимальном моменте и коэффициенте мощности. Асинхронные же имеют преимущество в возможности регулирования скорости вращения. Кроме того, они позволяют выполнять реверс, устанавливая требуемый для работы момент.
Если стоит задача выбора электродвигателя привода, которому предстоит работать с часто изменяющимися нагрузками, регулярными пусками и изменяемой частотой вращения реверса, то здесь важно предварительно сопоставить будущие условия работы мотора с техническими характеристиками различных типов двигателей. Практика показывает, что в данном случае самым экономичным, надежным и удобным в эксплуатации является асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. В тех случаях, когда его эксплуатация по каким-либо причинам невозможна (к примеру, если нужна большая мощность), двигатель с короткозамкнутым ротором может быть заменен на асинхронный мотор с фазным ротором.
В тех случаях, когда требуется без затруднений менять частоту вращения мотора в широких пределах, предпочтение стоит отдавать двигателям постоянного тока. Наличие коллекторно-щеточного узла в таких двигателях делает их более сложными и дорогими – двигатели постоянного тока нуждаются в более тщательном уходе и частом техобслуживании, но при этом быстро вырабатывают свой ресурс.
Конструкцию двигателя следует выбирать также с учетом характеристик рабочей среды, в которой он будет эксплуатироваться. Так, если на предприятии присутствует взрывоопасная атмосфера, то необходимо позаботиться о взрывозащите двигателя. Также электродвигатель в любых условиях должен быть защищен от проникновения внутрь влаги, пыли и любых химикатов.
Регулировка частоты вращения ротора
Нередко при эксплуатации электродвигателя возникает необходимость регулировать скорость вращения ротора. Существует два основных метода, позволяющих это делать.
Первый метод заключается в переключении количества пар полюсов обмотки статора. Он дает возможность выполнять дискретное регулирование вращения и оптимален для использования в маломощных приводах.
Второй метод предусматривает включение резисторов в цепи якорных обмоток ротора. Он применяется в тех случаях, когда диапазон скоростного регулирования невелик, а момент на валу двигателя – постоянен.
В последние годы получил широкое развитие рынок мощных полупроводниковых приборов. Благодаря этому появилась возможность менять частоту тока в значительном диапазоне – а, значит, и выполнять плавную регулировку скорости вращения. Это справедливо как для синхронных, так и для асинхронных двигателей.
Выбирая мощность электродвигателя, необходимо помнить, что только мотор с оптимальным значением мощности способен удовлетворять всем ключевым критериям: быть надежным в эксплуатации, экономичным и поддерживать работоспособность в разных условиях. Некорректный выбор мощности влечет за собой проблемы. Так, монтаж двигателя с мощностью меньше необходимой понижает производительность электропривода и ухудшает его надежность. Негативно это сказывается и на сроке эксплуатации самого двигателя. Выбор же электродвигателя с чересчур высокой мощностью чреват перерасходом электроэнергии и ее потерями, что, в свою очередь, означает высокие расходы предприятия.
Надежный электродвигатель стабильно работает и при условии временных перегрузок. Кроме того, он способен развивать на валу необходимый пусковой момент, требующийся для нормального функционирования оборудования. Нагрев двигателя до предельно допустимых температурных значений разрешен только на короткое время. В связи с этим выбор электромотора должен учитывать и эти значения (выбор мощности по нагреву).
При подборе важно также учитывать соответствие перегрузочных характеристик того или иного двигателя реальным эксплуатационным условиям (пуск, временные перегрузки). В некоторых случаях, если условия эксплуатации требуют значительных кратковременных перегрузок, двигатель необходимо выбирать с учетом требуемой максимальной мощности – делая, однако, скидку на то, что в штатном режиме работы уровень максимальной мощности достигаться не будет.
Если двигатель планируется эксплуатировать в условиях постоянной либо незначительно изменяющейся нагрузки, то его мощность должна равняться мощности в момент этой нагрузки. В данном случае проверка на допустимый перегрев не актуальна. Внимание следует уделить пусковому моменту на валу – достаточен ли он для соблюдений пусковых условий оборудования.
