Самостоятельный выбор электродвигателя

Электродвигатель — это агрегат, преобразующий электричество в кинетическую энергию. Промышленную отрасль и бытовые механизмы сегодня распространены повсеместно. Они применяются для кондиционирования и вентиляции воздуха, в насосных агрегатах, промышленных машинах, грузоподъемниках, конвейерах и других механизмах, работа которых предусмотрена на механической тяге.

При выборе электродвигателя необходимо учитывать некоторые основные критерии:

тип электрооборудования,
мощность двигателя,
методы работы,
факторы окружающей среды.

От этих факторов зависит общий КПД двигателя и срок его фактической эксплуатации.

Типы электродвигателей

В зависимости от механизма, для которого требуется собрать мотор-редуктор, нужно выбирать тип двигателя. По типу питания агрегаты делятся на две группы:

устройства постоянного тока,
устройства переменного тока.

Сегодня двигатели постоянного тока не востребованы и занимают малую долю на производстве. В массовом масштабе они заменены асинхронным двигателем, работающим по принципу ротора короткого замыкания. Но они не упразднены полностью и еще встречаются там, где их использование оправдано.

Основной недостаток и зависимость электрического двигателя — питание от переменного/постоянного тока. По этой причине градообразующие предприятия несут большие финансовые расходы для обеспечения мощностей резервным питанием на случай отключения основной электросети. Для небольшой фабрики это не критично и кратковременная остановка работы не приносит убытков.

За счет постоянной мощности у двигателя успешный холодный пуск в неблагоприятных условиях (за исключением агрегатов с червячным редуктором). Их использование оправдано для стационарного и мобильного оборудования.

Режим работы

Двигатели разделяют по принципу работы, который предусматривается для отдельного механизма. Этого требуют современные промышленные мощности, которые и сейчас не имеют универсального электродвигателя:

Синхронные двигатели. Практичный агрегат в системах, которые требуют только 1 режим крутящего момента: генерирующие мощности постоянного тока, подъемник, компрессоры, вентиляторы, обрабатывающие станки. Скорость вала достигает 125-1000 об/мин, номинальная мощность колеблется от 0.1 кВт до 10 МВт. Асинхронная работа обеспечивается за счет ротора короткого замыкания в блоке. Основное преимущество этих двигателей в эффективной производительности и компактности, что снижает расходы на обслуживание. Недостаток — отсутствие возможности сменить обороты.

Асинхронные двигатели. Агрегаты, работающие на переменном токе, имеют подавляющее распространение в стационарном оборудовании, реже в подъемниках. За счет переменного тока скорость магнитного поля превышает угловую скорость вала и придает ему дополнительное ускорение, хотя и незначительное. Современные аналоги являются самой легкой версией среди всех типов электродвигателей зав счет алюминиевого ротора, что упрощает его эксплуатацию и транспортировку. На старте КПД агрегата составляет 33 — 50%, что делает холодный пуск плавным. Другим недостатком таких типов электродвигателя заключается в значительной мощности на старте. Инверторы или распылители используются для снижения мощности. Асинхронные двигатели обеспечивают плавный запуск и остановку механизма, следовательно, для них отсутствует проблема резкого холодного запуска. Также эти агрегаты, оснащенные электромагнитной катушкой торможения, обеспечивают ведущему механизму фиксированное положение, что требуется для лифтов и станков при нештатном отключении питания.

Вентильные двигатели. В состав данного электродвигателя входят блоки, в которых режим работы управляется адаптерами. Преимущества этого устройства: высокое сопротивление и отсутствие высокой перегрузки, большой выбор регуляторов скорости, высокий КПД. Также вентильный электродвигатель дает и дополнительные преимущества, не связанные напрямую с работой — быстрое отключение, отсутствие рисков выхода из строя при нештатном отключении питания, компактность и тестирование работы без разбора.

Очевидно, явными преимуществами обладает именно вентильный двигатель, но он более дорогой и не выгоден для простых механизмов. Если требуется запуск обычного станка или простого устройства, которому достаточно одного режима крутящего момента, более оправданным выбором станет синхронный аналог.

Мощность

В режиме незначительно меняющихся условий нагрузки (изменения климата, повышенная производительность) работают многие механизмы: вентиляторы, компрессоры, насосы и другие устройства. Активную работу электродвигателя нужно контролировать за счет энергии, потребляемой устройством. Потеря полезной энергии электропривода должна определяться формулой: Р = Рм/ηп, где ηп — КПД передачи энергии, Рм — потребляемая энергия двигателем.

Важно! Выбор требуется делать с запасом от требуемой мощности, но небольшим. Если агрегат будет значительно мощнее, его КПД станет низким, следователь:
Более мощный электродвигатель будет дороже, а деньги зря потрачены.
Производители тестируют агрегаты перед продажей на околопредельной мощности и, при неполной нагрузки нет гарантии, что он не выйдет из строя, не отработав рабочий ресурс.

Типы редуктора

Для долговечной работы мотор-редуктора нужно делать выбор с учетом специфики использования, в противном случае редуктор быстро выйдет из строя. Выделяются несколько типов редукторов:

Планетарные. Основной тип редукторов для оборудования, работающего на синхронном электродвигателе. Главное его достоинство — отсутствие числовых потерь при передаче крутящего момента, следовательно, он передает оборудованию 100%-е значение, полученное от двигателя. Недостаток планетарных редукторов в ограниченной сфере применения. Они не имеют возможности менять передаточное число, т.е. работают в единственном скоростном режиме, равном крутящему моменту, полученном от двигателя.

Червячные. Используются в каждом оборудовании, от которого требуется посредственная работа и не предусмотрена предельная нагрузка. Колесо редуктора передает от двигателя 100%-й крутящий момент. Червячной винт ограничивает передачу крутящего момента оборудованию. С ростом мощности падает сопротивление винта, что обеспечивает плавный запуск и остановку агрегата. При холодном пуске плавность более отчетлива. Червячные агрегаты не меняют передаточное число, и они не предусмотрены для работы на предельной мощности двигателя.

Цилиндрические. Соосные и плоские редукторы, меняющие передаточное число. Они универсальны и работают с любым оборудованием, т.к. сохраняют КПД высоким и при работе в единственном скоростном режиме. Цилиндрические редукторы отличны по количеству передач и конструкции сцепления

Климатическое исполнение

Редукторы классифицируются на типы по эксплуатации с учетом особенностей окружающей среды:

В — все районы. В данном случае подразумеваются районы, условия которых позволяют вести производство, т.е. полюса холода исключаются;
ОМ/ТМ — морская версия, предназначенная для работы с высоким уровнем влажности, ОМ для тропических районов, ТМ в привычном климате;
О — универсальный климат без экстремальных условий;
Т — эксплуатация в термических условиях (в районе жаркого климата или возле котла/печи);
ХЛ — холодный климат, субарктический пояс;
УХЛ — умеренно-холодный климат;
У — умеренный климат (средние широты).

С учетом климатического исполнения редукторы бывают с закрытым и открытым механизмом передачи крутящего момента оборудованию.

Критерии выбора мотор-редуктора

Выше представлены все варианты электродвигателей и редукторов, однако не следует спешить с выбором. Главное правило при подборе агрегата — соотношение цены/мощности. Более мощный (по отношению к требуемой мощности) агрегат намного дороже по нескольким причинам:

Цена двигателя напрямую зависима от его мощности (за редким исключением типа импортной модели против отечественного аналога от посредственного производителя или б/у против нового);
Стоимость редуктора повышается в зависимости от сложности конструкции и здесь нельзя пренебрегать его устройством и климатическим исполнением;
Производители выдвигают требования и сроки эксплуатации с учетом тестов, которые проводятся на пограничной предельной мощности, и нет гарантии, что при работе на неполной мощности мотор-редуктор прослужит столько же.

Какой мотор-редуктор выбрать

Конфигурация агрегата зависит исключительно от условий работы и оборудования, для которого он требуется:

Для обычных металло- и деревообрабатывающих станков можно брать синхронный двигатель и редуктор с планетарным механизмом. Такая схема мотор-редуктора выгодна и для воздушных и циркуляционных насосов.
Для любых подъемников нужен червячной редуктор, который плавно запускает и останавливает механизм.
Стационарным и мобильным (перфораторы) устройствам сверления-долбления для оптимальной работы потребуется цилиндрический редуктор. Работа с разным материалом требует отличной мощности.

Для вентиляторов не имеет значения схема мотор-редуктора. Ее особенность лишь влияет на качество работы:

Червячной редуктор с плавным запуском немногим продлит срок службы механизмов вентилятора (при отсутствии свободного хода);
Цилиндрический дает несколько режимов, следовательно, вентилятор можно эксплуатировать максимально эффективно без риска выхода из строя;
С планетарным редуктором будет только один режим работы, однако сам агрегат будет самым дешевым вариантом.
При учете климатического исполнения следует учитывать не только окружающую среду, но и техногенные факторы, которые могут повлиять на работу редуктора. Например, для эксплуатации возле котла пригоден только T-редуктор, рассчитанный на работу при высоких температурах.

Заказывать мотор-редуктор лучше у одного производителя:

У поставщика могут возникнуть сложности при подборе редуктора под сторонний двигатель. Как минимум, покупка усложнится, а продавец может не дать гарантии работоспособности.
При выборе агрегата производитель уже знает удачные и эффективные комбинации своих двигателей и редукторов. В долговечности такого устройства можно не сомневаться.

Естественно, нужно заказывать мотор-редуктор только у надежного поставщика и о покупки б/у не может идти речь.

Первый запуск

Перед подключением к оборудованию требуется проверить работоспособность агрегата отдельно. Для этого достаточно провести простой эксперимент с лампой накаливания любой мощности. Нужно разбить и очистить ее от стекла, и проводами подвести контакты к патрону. Т.к. мощность лампы намного ниже (не более 120 Вт), нить накаливания быстро перегорит. Если ничего не произошло, проверите:

Питание. Возможно, отключена электросеть или неисправны подводящие провода к агрегату.
Подводящие к патрону провода. Т.к. между агрегатом и лампой накаливания огромная разница в мощности, тонкие провода могут быстро выгореть, не передав напряжение на нить накаливания. Нужно использовать только толстые провода.

Когда все сделано и мотор-редуктор исправен, нужно выполнить первый запуск. Перед этим важно смазать все механизмы. Желательно качественным маслом, т.к. проверка агрегата на производстве могла быть проведена давно, и жидкость в труднодоступных местах уже высохла. Есть контакт и все хорошо. Когда пуск выполнен, требуется ждать около получаса для разогрева всех механизмов, после чего менять скорость вращения (если используется цилиндрический редуктор).

На этом завершается первичный пуск и мотор-редуктор готов к постоянной эксплуатации. Остановив двигатель после первого запуска, рекомендуется проверить механизмы на стыке. Если они практически сухие, а при работе был сильный шум, используется некачественная смазка и нужно купить другую продукцию.