Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Выбор электродвигателя по нагрузке и режиму работы — это согласование требуемой механической мощности на валу, характера нагрузки во времени и теплового состояния машины. Двигатель подбирают так, чтобы он развивал нужный момент на рабочей скорости, выдерживал пуски и кратковременные перегрузки и при этом не перегревал изоляцию обмоток в заданном режиме. Ниже разобраны расчёт требуемой мощности, номинальные режимы работы S1–S8, перегрузочная способность и нагрев, выбор запаса и подбор типоразмера по действующим стандартам.
Выбор начинается с механики приводимого механизма: какой момент сопротивления нужно преодолеть и на какой частоте вращения. Эти две величины связаны с мощностью на валу простым соотношением.
Синхронная частота вращения поля асинхронной машины определяется числом пар полюсов и частотой сети:
Реальная (номинальная) частота вращения под нагрузкой меньше синхронной на величину скольжения s = (n1 − n) / n1, которое у асинхронных двигателей составляет единицы процентов. Это нужно учитывать, когда механизму задана конкретная рабочая скорость.
Для типовых механизмов мощность на валу считают по физике процесса, а затем делят на КПД механизма и передачи. Ниже — две наиболее частые задачи: насос и вентилятор.
КПД берут из каталога механизма; при отсутствии данных пользуются справочными диапазонами. Для прямой передачи КПД равен единице, для ремённой и зубчатой — несколько ниже.
Полученная мощность — это нагрузка на валу. Номинальную мощность двигателя выбирают не меньше расчётной с учётом запаса (см. раздел о подборе), а затем округляют до ближайшего большего значения стандартного ряда мощностей.
Номинальный режим описывает, как нагрузка и паузы чередуются во времени, и определяет тепловое состояние машины. Типовые режимы S1–S10 установлены действующим стандартом на вращающиеся электрические машины; для большинства приводов достаточно режимов S1–S8. Если заказчик не указал режим, по умолчанию принимается продолжительный режим S1.
Кратковременный режим дополняется длительностью периода нагрузки, например S2 60 мин (применяются и другие значения — 30, 60, 90 мин и иные, оговариваемые в документации). Периодические режимы характеризуются продолжительностью включения в цикле (ПВ):
Для режимов с пусками и торможением (S4, S5) дополнительно нормируются число пусков в час (рекомендуемые значения — 30, 60, 120, 240, если не оговорено иное) и коэффициент инерции — отношение приведённого к валу момента инерции нагрузки к моменту инерции ротора. Двигатель, рассчитанный на S2 или периодические режимы, при том же типоразмере допускает большую мощность на валу, чем в S1, поскольку за рабочий период не достигает установившейся температуры.
Мощности мало — двигатель должен обеспечить нужный момент в трёх характерных точках: при пуске, в рабочей точке и при кратковременной перегрузке. Эти свойства задаются каталожными кратностями моментов.
Перегрузочная способность — отношение максимального момента к номинальному. По каталогам асинхронных двигателей общего назначения она обычно лежит в диапазоне около 2,0–2,5; конкретное значение указывается в технических данных конкретной серии. Стандарт на вращающиеся машины отдельно нормирует способность двигателей выдерживать кратковременную перегрузку по вращающему моменту в течение короткого времени без остановки или резкого изменения частоты вращения.
Рабочий максимум момента нагрузки должен оставаться с запасом ниже максимального момента двигателя. Если нагрузка кратковременно приближается к Mmax, двигатель «опрокидывается» — резко теряет скорость и останавливается, что ведёт к недопустимому нагреву.
Решающее ограничение при работе под нагрузкой — нагрев обмоток. Допустимая температура определяется классом нагревостойкости изоляции. Классы и их предельные температуры установлены системой термической классификации электрической изоляции.
В современных асинхронных двигателях общепромышленного назначения наиболее распространены классы B, F и H. Предельные превышения температуры нормируются для стандартных условий: температура охлаждающего воздуха до +40 °C и высота над уровнем моря до 1000 м. Приведённые значения относятся к обмоткам с косвенным охлаждением при измерении методом сопротивления; для других конструкций и способов охлаждения пределы берут из соответствующих таблиц стандарта. При более высокой температуре среды или большей высоте номинальную мощность снижают (применяют поправочные коэффициенты по стандарту).
Сумма «допустимое превышение + температура среды + запас на самую горячую точку» не должна выходить за предельную температуру класса изоляции.
Если нагрузка в течение цикла меняется, двигатель проверяют по нагреву методом эквивалентной мощности: переменную нагрузочную диаграмму заменяют эквивалентной по тепловому действию постоянной мощностью.
При повторно-кратковременных режимах паузы ухудшают охлаждение самовентилируемых двигателей, поэтому простое усреднение неприменимо — расчёт ведут с учётом условий охлаждения и приведения к стандартной ПВ. Метод эквивалентной мощности в чистом виде корректен для переменной нагрузки без длительных остановок.
Расчётную мощность увеличивают на коэффициент запаса, учитывающий неточность исходных данных, колебания нагрузки и сети, износ механизма. Ориентировочные значения запаса зависят от характера нагрузки.
Для механизмов малой мощности относительный запас берут больше, для крупных — меньше: разброс реальной нагрузки сильнее сказывается на малых двигателях. После умножения на запас мощность округляют вверх до ближайшего значения стандартного ряда номинальных мощностей.
Дополнительно при выборе учитывают условия окружающей среды и монтаж: степень защиты оболочки, способ охлаждения, класс энергоэффективности, а также особенности питания (например, работа от преобразователя частоты, при которой целесообразен запас по нагреву и более высокий класс изоляции).
Сначала определяют требуемую мощность или момент на валу на рабочей скорости с учётом КПД механизма и передачи. Затем устанавливают режим работы (S1–S8) и при переменной нагрузке проверяют двигатель по нагреву методом эквивалентной мощности. После этого сверяют пусковой и максимальный моменты, добавляют запас и округляют до ближайшего стандартного номинала, выбирая класс изоляции и охлаждение под условия эксплуатации.
S1 — продолжительный режим с постоянной нагрузкой до установившегося нагрева. S2 — кратковременный: нагрузка ограниченное время, затем остывание до температуры среды. S3 — повторно-кратковременный: циклы «нагрузка — пауза». S4 и S5 — повторно-кратковременные с учётом пусков и электрического торможения. S6, S7, S8 — непрерывные периодические режимы с холостым ходом, торможением или изменением нагрузки и скорости.
Мощность на валу насоса равна произведению плотности, ускорения свободного падения, подачи и напора, делённому на КПД насоса и передачи: P = ρ·g·Q·H / (1000·η). Результат увеличивают на запас и округляют до ближайшего большего стандартного номинала. КПД насоса берут из каталога; при отсутствии данных пользуются справочными диапазонами.
ПВ — отношение времени работы под нагрузкой к продолжительности цикла, выраженное в процентах. Нормируемые значения — 15, 25, 40 и 60 %; продолжительность цикла по умолчанию принимается равной 10 минутам. ПВ указывают для повторно-кратковременных и периодических режимов, например S3 40 %.
Пусковой момент — это момент при неподвижном роторе; он должен превышать момент трогания механизма, иначе двигатель не стронется с места. Перегрузочная способность — отношение максимального момента к номинальному; она определяет, какую кратковременную перегрузку двигатель выдержит, не «опрокидываясь». У асинхронных двигателей общего назначения максимальный момент обычно превышает номинальный примерно в 2,0–2,5 раза по каталогу.
В общепромышленных двигателях распространены классы B (130 °C), F (155 °C) и H (180 °C). Для работы при повышенной температуре среды, с частыми перегрузками или при питании от преобразователя частоты целесообразен класс F или H с запасом по нагреву. Предельные превышения температуры нормируются для среды до +40 °C и высоты до 1000 м; при выходе за эти условия мощность снижают.
Запас компенсирует неточность исходных данных, колебания нагрузки и сети, износ механизма. Ориентировочно берут 10–15 % для равномерной нагрузки, 15–25 % для переменной и 25–60 % для ударной; для двигателей малой мощности относительный запас выше. После добавления запаса мощность округляют вверх до стандартного ряда номинальных мощностей.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.