5 étapes de sélection du moteur, faciles à apprendre et à utiliser !
Le type de charge entraînée
Cela doit être inversé par rapport aux caractéristiques du moteur. Le moteur peut être simplement divisé en moteur à courant continu et moteur à courant alternatif, et le courant alternatif est divisé en moteur synchrone et moteur asynchrone.
1, moteur à courant continu
L’avantage des moteurs à courant continu est qu’ils peuvent facilement ajuster la vitesse en modifiant la tension et qu’ils peuvent fournir un couple important. Il convient aux charges qui doivent ajuster fréquemment la vitesse, comme les moulins dans les aciéries, les palans dans les mines, etc. Mais maintenant, avec le développement de la technologie de conversion de fréquence, les moteurs à courant alternatif peuvent également ajuster la vitesse en changeant la fréquence. Cependant, bien que le moteur à conversion de fréquence ne soit pas beaucoup plus cher qu'un moteur ordinaire, le prix du convertisseur de fréquence occupe la majeure partie de l'ensemble de l'équipement, de sorte que le moteur à courant continu présente un autre avantage : il est bon marché.
L'inconvénient du moteur à courant continu est que la structure est complexe et que tout équipement, tant que la structure est complexe, entraînera inévitablement une augmentation du taux de défaillance. Moteur à courant continu par rapport au moteur à courant alternatif, en plus du complexe d'enroulement (enroulement de champ, enroulement de collecteur, enroulement de compensation, enroulement d'induit), mais augmente également la bague collectrice, le balai et le collecteur. Non seulement les exigences du fabricant en matière de processus sont élevées, mais les coûts de maintenance ultérieurs sont également relativement élevés. Par conséquent, le moteur à courant continu dans les applications industrielles connaît un déclin progressif, mais la phase de transition reste utile dans une situation délicate. Si l'utilisateur dispose de fonds suffisants, il est recommandé de choisir le programme de moteur à courant alternatif avec convertisseur de fréquence. Après tout, l'utilisation d'un convertisseur de fréquence apporte également de nombreux avantages, cela n'est pas détaillé.
2, moteur asynchrone
Les avantages du moteur à induction sont une structure simple, des performances stables, un entretien facile et un prix bon marché. Et le processus de fabrication est aussi le plus simple, j'ai entendu le vieux technicien de l'atelier dire que l'assemblage d'un moteur à courant continu, peut compléter la même puissance de deux moteurs synchrones ou de quatre moteurs asynchrones, ce qui se voit. C’est pourquoi les moteurs asynchrones sont les plus utilisés dans l’industrie.
Le moteur à induction est divisé en moteur de type cage d'écureuil et moteur de type bobiné, la différence est le rotor. Les rotors des moteurs à cage d'écureuil sont constitués de barres métalliques, de cuivre ou d'aluminium. Le prix de l'aluminium est relativement bas et la Chine est un grand pays minier d'aluminium, largement utilisé dans les situations où les besoins sont faibles. Mais les propriétés mécaniques et électriques du cuivre sont meilleures que celles de l’aluminium, et la plupart des rotors avec lesquels je contacte sont en cuivre. La fiabilité du moteur à cage d'écureuil est bien supérieure à celle du moteur à rotor bobiné après avoir résolu le problème de la rangée cassée dans le processus. L'inconvénient du rotor est que le couple obtenu en coupant la ligne d'inductance magnétique dans le champ magnétique du stator rotatif est faible et que le courant de démarrage est important, ce qui est difficile à répondre aux exigences d'une charge de couple de démarrage importante. Bien que l'augmentation de la longueur du noyau du moteur puisse obtenir plus de couple, la force est très limitée. Le moteur bobiné électrifie l'enroulement du rotor à travers la bague collectrice lors du démarrage, formant un champ magnétique du rotor, qui se déplace par rapport au champ magnétique du stator rotatif, de sorte que le couple soit plus grand. Dans le processus de démarrage, la résistance à l'eau est connectée en série pour réduire le courant de démarrage, et la résistance à l'eau est contrôlée par un dispositif de contrôle électronique mature pour modifier la valeur de résistance avec le processus de démarrage. Convient pour laminoir, ascenseur et autres charges. Étant donné que le moteur asynchrone à enroulement par rapport au moteur à cage d'écureuil augmente la bague collectrice, la résistance à l'eau, etc., le prix global de l'équipement a une certaine augmentation. Par rapport au moteur à courant continu, la plage de vitesse est relativement étroite et le couple est relativement faible, et la valeur correspondante est également faible.
Cependant, le moteur à induction crée un champ magnétique rotatif en alimentant l'enroulement du stator, et l'enroulement est un élément inductif qui ne fonctionne pas, il doit donc absorber la puissance réactive du réseau électrique, ce qui a un grand impact sur le réseau électrique. Expérience intuitive lorsqu'un appareil électrique inductif de haute puissance est connecté au réseau électrique, la tension du réseau électrique chute et la luminosité de la lampe diminue. Par conséquent, le bureau de l'alimentation électrique aura des restrictions sur l'utilisation de moteurs asynchrones, ce qui est également un endroit que de nombreuses usines doivent prendre en compte. Certains grands utilisateurs d'électricité, tels que les aciéries, les usines d'aluminium, etc., choisissent de construire leurs propres centrales électriques pour former leur propre réseau électrique indépendant afin de réduire les restrictions d'utilisation des moteurs asynchrones. Par conséquent, si le moteur asynchrone doit répondre à l'utilisation d'une charge de haute puissance, il doit être équipé d'un dispositif de compensation de puissance réactive, tandis que le moteur synchrone peut fournir de la puissance réactive au réseau via le dispositif d'excitation, et plus la puissance est grande, plus les avantages du moteur synchrone sont évidents, ce qui donne naissance à l'étage de moteur synchrone.
3, moteur synchrone
Les avantages du moteur synchrone en plus de l'état de surexcitation peuvent compenser la puissance réactive, mais incluent également 1) la vitesse du moteur synchrone est strictement conforme à n=60f/p, peut contrôler avec précision la vitesse ; 2) La stabilité de fonctionnement est élevée, lorsque la tension du réseau électrique chute soudainement, le système d'excitation forcera généralement l'excitation pour assurer le fonctionnement stable du moteur, et le couple du moteur asynchrone (proportionnel au carré de la tension) diminuera considérablement ; 3) la capacité de surcharge est supérieure à celle du moteur asynchrone correspondant ; 4) Efficacité de fonctionnement élevée, en particulier moteur synchrone à basse vitesse.
Le moteur synchrone ne peut pas être démarré directement, nécessite un démarrage asynchrone ou un démarrage par conversion de fréquence. Le démarrage asynchrone signifie que le moteur synchrone est équipé d'un enroulement de démarrage similaire à l'enroulement de la cage du moteur asynchrone sur le rotor, et que la résistance supplémentaire d'environ 10 fois la valeur de résistance de l'enroulement d'excitation est connectée en série dans la boucle d'excitation pour former un En circuit fermé, le stator du moteur synchrone est directement connecté au réseau électrique, de sorte qu'il démarre selon le moteur asynchrone, lorsque la vitesse atteint la vitesse sous-synchrone (95%). Le mode de départ de suppression de la résistance supplémentaire ; Le démarrage de la conversion de fréquence n'est pas détaillé. Par conséquent, l’un des inconvénients des moteurs synchrones est la nécessité d’ajouter des équipements supplémentaires pour le démarrage.
Le moteur synchrone fonctionne par courant d'excitation, s'il n'y a pas d'excitation, le moteur est asynchrone. L'excitation est un système DC ajouté au rotor, sa vitesse de rotation et sa polarité sont cohérentes avec le stator, s'il y a un problème d'excitation, le moteur sera déphasé, ne pourra pas être ajusté, déclencher la protection "panne d'excitation" déclenchement du moteur . Par conséquent, le deuxième inconvénient du moteur synchrone est la nécessité d'augmenter le dispositif d'excitation, qui était directement alimenté par la machine à courant continu, et qui est désormais principalement alimenté par un redresseur à thyristors. Toujours selon le vieil adage, plus la structure est complexe, plus il y a d'équipements, plus il y a de points de défaillance, plus le taux de défaillance est élevé.
(Référence du moteur synchrone : Bibliothèque Baidu > Informations professionnelles > Technologie d'ingénierie > Alimentation/Eau « Caractéristiques du moteur synchrone »)
Selon les caractéristiques de performance du moteur synchrone, son application concerne principalement les machines de levage, les broyeurs, les ventilateurs, les compresseurs, les laminoirs, les pompes à eau et autres charges.
En résumé, le principe de sélection du moteur est que les performances du moteur répondent aux exigences des machines de production et que le moteur avec une structure simple, un prix bon marché, un travail fiable et un entretien facile est préféré. À cet égard, les moteurs à courant alternatif sont meilleurs que les moteurs à courant continu, les moteurs asynchrones à courant alternatif sont meilleurs que les moteurs synchrones à courant alternatif et les moteurs asynchrones à cage d'écureuil sont meilleurs que les moteurs asynchrones bobinés.
Pour les machines de production avec une charge stable et sans exigences particulières en matière de démarrage et de freinage, il convient de préférer le moteur asynchrone à cage d'écureuil ordinaire, largement utilisé dans les machines, les pompes, les ventilateurs, etc.
Les démarrages et les freinages sont plus fréquents, ce qui nécessite que les machines de production avec un couple de démarrage et de freinage important, telles que les ponts roulants, les élévateurs de mines, les compresseurs d'air, les machines à rouler irréversibles, etc., doivent utiliser des moteurs asynchrones à enroulement.
Aucune exigence de régulation de vitesse, besoin d'une vitesse constante ou d'occasions de facteur de puissance améliorées, des moteurs synchrones doivent être utilisés, tels que des pompes de moyenne et grande capacité, des compresseurs d'air, des ascenseurs, des broyeurs, etc.
La plage de vitesse doit être supérieure à 1∶3, et la nécessité d'une régulation continue, stable et fluide de la vitesse des machines de production, il convient d'utiliser un moteur à courant continu indépendant ou un moteur asynchrone à cage d'écureuil ou un moteur synchrone avec contrôle de fréquence, tel que machines-outils de grande précision, raboteuse à portique, laminoir, palan, etc.
Machines de production nécessitant une grande rotation de démarrage et des caractéristiques mécaniques douces, utilisant des moteurs à excitation série ou à courant continu composé, tels que les tramways, les locomotives électriques, les grues lourdes, etc.
Puissance nominale
La puissance nominale du moteur fait référence à la puissance de sortie, c'est-à-dire à la puissance de l'arbre, également connue sous le nom de capacité, qui est le paramètre de signature du moteur. Les gens demandent souvent quelle est la taille du moteur, ne se référant généralement pas à la taille du moteur, mais à la puissance nominale. C'est l'indicateur le plus important pour quantifier la capacité de charge du moteur, et c'est également le paramètre requis qui doit être fourni lors de la sélection du moteur.
Le principe de sélection correcte de la capacité du moteur doit être la détermination la plus économique et la plus raisonnable de la puissance du moteur en partant du principe que le moteur est capable de produire des exigences de charge mécanique. Si la puissance est sélectionnée trop grande, l'investissement en équipement augmente, ce qui entraîne un gaspillage, et le fonctionnement du moteur est souvent sous-chargé, l'efficacité et le facteur de puissance du moteur à courant alternatif sont faibles ; Au contraire, si la puissance est trop faible, le moteur fonctionnera en surcharge, ce qui entraînera des dommages prématurés au moteur.
Trois facteurs déterminent la puissance principale du moteur :
1) La chaleur et l’augmentation de la température du moteur, qui sont le facteur le plus important pour déterminer la puissance du moteur ; 2) Autoriser la capacité de surcharge à court terme ; 3) La capacité de démarrage du moteur asynchrone à cage d’écureuil doit également être prise en compte.
Tout d'abord, les machines de production spécifiques calculent et sélectionnent la puissance de charge en fonction de leurs exigences en matière de chauffage, d'augmentation de température et de charge, et le moteur présélectionne la puissance nominale en fonction de la puissance de charge, du système de fonctionnement et des exigences de surcharge. Une fois la puissance nominale du moteur présélectionnée, il est également nécessaire de vérifier le chauffage, la capacité de surcharge et la capacité de démarrage si nécessaire. Si l'un d'entre eux n'est pas qualifié, le moteur doit être resélectionné puis vérifié jusqu'à ce que tous soient qualifiés. Par conséquent, le système de travail est également l'une des exigences nécessaires, s'il n'y a aucune exigence, la valeur par défaut est traitée selon le système de travail S1 le plus conventionnel ; Le moteur avec exigence de surcharge doit également fournir une surcharge multiple et un temps de fonctionnement correspondant ; Lorsque le moteur asynchrone à cage d'écureuil entraîne le ventilateur et d'autres charges à grand moment d'inertie, il est également nécessaire de fournir le moment d'inertie de la charge et la courbe du moment de résistance de démarrage pour vérifier la capacité de démarrage.
La sélection ci-dessus de la puissance nominale est effectuée en supposant une température ambiante standard de 40 degrés C. Si la température ambiante du moteur est modifiée, la puissance nominale du moteur doit être corrigée. Selon le calcul théorique et la pratique, lorsque la température ambiante est différente, la puissance du moteur peut être grossièrement augmentée ou diminuée selon le tableau suivant.
Par conséquent, les régions au climat rigoureux doivent également fournir une température ambiante, comme en Inde, où la température ambiante doit être vérifiée selon 50 degrés C. De plus, l'altitude élevée aura également un impact sur la puissance du moteur, plus la température ambiante est élevée. altitude, plus la température du moteur augmente, plus la puissance de sortie est faible. Et le moteur utilisé à haute altitude doit également prendre en compte l’influence du phénomène corona.
Pour la plage de puissance actuelle des moteurs électriques sur le marché, je voudrais répertorier les données du tableau de performances de l'entreprise à titre de référence.
Moteur à courant continu : ZD9350 (moulin) 9350 kW
Moteur asynchrone : cage d'écureuil YGF1120-4 (ventilateur de haut fourneau) 28 000 kW
Bobinage YRKK1000-6 (usine de matières premières) 7 400 kW
Moteur synchrone : TWS36000-4 (ventilateur de haut fourneau) 36 000 kW (unité de test jusqu'à 40 000 kW)
Tension nominale
La tension nominale du moteur fait référence à la tension secteur dans le mode de fonctionnement nominal.
Le choix de la tension nominale du moteur dépend de la tension d'alimentation du système électrique de l'entreprise et de la taille de la capacité du moteur.
Le choix du niveau de tension du moteur AC dépend principalement du niveau de tension d'alimentation sur le site d'utilisation. Généralement, le réseau basse tension est de 380 V, donc la tension nominale est de 380 V (connexion Y ou △), 220/380 V (connexion △/Y), 380/660 V (connexion △/Y). La puissance du moteur basse tension augmente dans une certaine mesure (comme 300KW/380V), le courant est limité par la capacité portante du fil, il est difficile de faire grand, ou le coût est trop élevé. Il faut augmenter la tension pour obtenir une puissance de sortie élevée. La tension d'alimentation du réseau haute tension est généralement de 6 000 V ou 10 000 V, et il existe également des niveaux de tension de 3 300 V, 6 600 V et 11 000 V à l'étranger. Les avantages du moteur haute tension sont une grande puissance et une forte résistance aux chocs ; L'inconvénient est que l'inertie est importante et que le démarrage et le freinage sont difficiles.
La tension nominale du moteur à courant continu doit également correspondre à la tension d'alimentation. Généralement 110V, 220V et 440V. Parmi eux, 220 V est le niveau de tension commun et le moteur haute puissance peut être augmenté jusqu'à 600 ~ 1 000 V. Lorsque l'alimentation CA est de 380 V et que le circuit redresseur à thyristor en pont triphasé est utilisé pour l'alimentation, la tension nominale du moteur à courant continu doit être de 440 V, et lorsque l'alimentation électrique du redresseur à thyristor demi-onde triphasé est utilisée, le La tension nominale du moteur à courant continu doit être de 220 V.
Vitesse nominale
La vitesse nominale du moteur fait référence à la vitesse dans le mode de fonctionnement nominal.
Le moteur et les machines entraînées par celui-ci ont leur propre vitesse nominale. Lors du choix de la vitesse du moteur, il convient de noter que la vitesse ne doit pas être sélectionnée trop basse, car plus la vitesse nominale du moteur est faible, plus sa série est grande, plus le volume est grand, plus le prix est élevé ; Dans le même temps, la vitesse du moteur ne doit pas être sélectionnée trop élevée, car cela rendrait le mécanisme de transmission trop complexe et difficile à entretenir.
De plus, lorsque la puissance est constante, le couple moteur est inversement proportionnel à la vitesse. Vitesse nominale
La vitesse nominale du moteur fait référence à la vitesse dans le mode de fonctionnement nominal.
Le moteur et les machines entraînées par celui-ci ont leur propre vitesse nominale. Lors du choix de la vitesse du moteur, il convient de noter que la vitesse ne doit pas être sélectionnée trop basse, car plus la vitesse nominale du moteur est faible, plus sa série est grande, plus le volume est grand, plus le prix est élevé ; Dans le même temps, la vitesse du moteur ne doit pas être sélectionnée trop élevée, car cela rendrait le mécanisme de transmission trop complexe et difficile à entretenir.
De plus, lorsque la puissance est constante, le couple moteur est inversement proportionnel à la vitesse.
Par conséquent, si les exigences de démarrage et de freinage ne sont pas élevées, une comparaison complète peut être effectuée avec plusieurs vitesses nominales différentes à partir de l'investissement initial de l'équipement, de la surface au sol et des coûts de maintenance, et la vitesse nominale est finalement déterminée. Pour ceux qui démarrent, freinent et reculent souvent, mais la durée du processus de transition a peu d'impact sur la productivité, en plus de considérer l'investissement initial, le rapport de vitesse et la vitesse nominale du moteur sont principalement sélectionnés sur la base du minimum perte quantitative du processus de transition. Par exemple, la machine de levage nécessite une rotation positive et négative fréquente et le couple est très important, la vitesse est très faible, le moteur est gros et coûteux.
Lorsque la vitesse du moteur est élevée, il faut également considérer la vitesse critique du moteur. Le rotor du moteur vibrera pendant le fonctionnement, l'amplitude du rotor augmente avec l'augmentation de la vitesse, et l'amplitude atteint une valeur maximale à une certaine vitesse (c'est-à-dire communément appelée résonance), et l'amplitude diminue progressivement avec l'augmentation. de la vitesse après avoir dépassé cette vitesse, et est stable dans une certaine plage, la vitesse maximale de l'amplitude du rotor est appelée vitesse critique du rotor. Cette vitesse est égale à la fréquence propre du rotor. Lorsque la vitesse continue d'augmenter, l'amplitude augmentera lorsque la vitesse est proche de 2 fois la fréquence naturelle, lorsque la vitesse est égale à 2 fois la fréquence naturelle, on l'appelle la deuxième vitesse critique, et ainsi de suite, il y en a trois et quatre vitesses critiques. Si le rotor tourne en dessous de la vitesse critique, il y aura de fortes vibrations et le degré de flexion de l'arbre augmentera considérablement, et le fonctionnement à long terme provoquera une grave déformation par flexion de l'arbre, voire une rupture. La vitesse critique de premier ordre du moteur est généralement supérieure à 1 500 tr/min, de sorte que le moteur à basse vitesse conventionnel ne prend généralement pas en compte l'impact de la vitesse critique. Au contraire, pour le moteur à grande vitesse 2-pôles, la vitesse nominale est proche de 3 000 tr/min, l'effet doit être pris en compte et l'utilisation à long terme du moteur dans la plage de vitesse critique doit être évité.
D'une manière générale, le type de charge motrice, la puissance nominale, la tension nominale et la vitesse nominale du moteur peuvent être grossièrement déterminés. Mais si l’on souhaite répondre de manière optimale aux exigences de charge, ces paramètres de base sont loin d’être suffisants. Les paramètres doivent également être fournis : fréquence, système de fonctionnement, exigences de surcharge, niveau d'isolation, niveau de protection, moment d'inertie, courbe de résistance de charge, mode d'installation, température ambiante, altitude, exigences extérieures, etc., en fonction de la situation spécifique. .