ELEKTRIAJAMITE ÜLESANDED (0)

6. ELEKTRIAJAMITE ÜLESANDED
Tootmises kasutatakse töömasinate käitamiseks rõhuvas enamuses elektriajameid. Ka pneumo- ja hüdroajamid saavad oma energia ikka elektrimootoritega käitatavatelt kompressoritelt ja hüdropumpadelt. Elektriajam koosneb elektrimootorist ja juhtimissüsteemist, mõnikord on vajalik veel muundur ja ülekanne. Elektriajamite kursuse põhieesmärk on valida võimsuse poolest otstarbekas elektrimootor , arvestades ka kiiruse reguleerimise vajadust ja võimalikult head kasutegurit. Järgnevad ülesanded käsitlevad selle valikuprotsessi erinevaid külgi.
6.1. Rööpergutusmootori mehaaniliste tunnusjoonte arvutus

Ülesanne 6.1

Arvutada ja joonestada rööpergutusmootorile loomulik ja reostaattunnusjoon. Mootori nimivõimsus Pn = 20 kW, nimipinge Un = 220 V, ankruvool Ia = 105 A, nimi­pöörlemissagedus nn = 1000 min-1, ankruahela takistus (ankru- ja lisapooluste mähised) Ra = 0,2  ja ankruahelasse on lülitatud lisatakisti takistusega Rl = 1,8 .
Rööpergutusmootori tunnusjoonte arvutamiseks on otstarbekas leida elektromotoor ­jõutegur, mis konstantse magnetvoo korral on püsiva väärtusega
kus kE on elektromotoorjõu võrdetegur,  – magnetvoog , Wb; Un – nimipinge, V; In – nimivool , A; Ra – ankruahela takistus, ; nn – nimipöörlemissagedus, s-1.
Pöörlemissagedus pööret sekundis on
või s-1.
Elektromotoorjõu tegur sel juhul on
Vs.
Elektromotoorjõu tegur näitab kui suur vastuelektromotoorjõud tekib siis, kui ankur pöörleb kiirusega 1 radiaan või 1 pööre ajaühikus (sekundis või minutis ). Seega elektrimotoorjõu teguri ühik ja suurus sõltuvad pöörlemissageduse ühikust rad/s, s-1, min-1.
Ideaalse tühijooksu pöörlemissagedus leitakse valemiga
, s-1.
Tunnusjoone teise punkti võib leida nimipöörlemissageduse ja nimimomendi juures. Arvutame nimielektromagnetilise momendi
, Nm.
Tehistunnusjoone leidmiseks arvutame mootori pöörlemissageduse nimimomendi korral, kui ankruahelasse on lülitatud lisatakisti Rl
s-1.
Joonis 6.1. Rööpergutusmootori loomulik (1) ja reostaattunnusjoon (2).

Ülesanne 6.2

Arvutada ja joonestada rööpergutusmootorile loomulik ja tehistunnusjooned, kui: a) ankruahelasse on lülitatud lisatakisti Rl = 1,2 , b) vähendatud toitepinge Ut = 180 V, c) vähendatud magnetvoog 1 = 0,87 n. Mootori andmed: Pn = 22 kW, nn = 820 min-1, Un = 220 V, Ra = 0,09 , In = 110 A. Pöörlemissagedus 820/60 = 13,67.
Elektromotoorjõu tegur
Vs.
Ideaalse tühijooksu pöörlemissagedus
s-1.
Elektromagnetiline nimimoment on
Nm.
Pöörlemissagedus tehistunnusjoonel nimikoormusel ja ankruahelasse lülitatud lisa­takistiga Rl on
s-1.
Ideaalse tühijooksu pöörlemissagedus vähendatud pingel (180 V)
, s-1.
Pöörlemissagedus nimikoormusel ja vähendatud pingel U1
, s-1,
s-1.
Ideaalse tühijooksu pöörlemissagedus vähendatud magnetvoo korral
s-1.
Pöörlemissagedus nimikoormusel ja vähendatud magnetvoo , korral
s-1.
J
oonis 6.2. Rööpergutusmootori loomulik tunnusjoon ja tehistunnusjooned

Ülesanne 6.3

Alalisvoolu rööpergutusmootoriga П-101 käitatakse tõstevints. Arvutada:

Mootori talitlus (töörežiim) koormuse langetamisel, ankruvool ja moment kui mootori pöörlemissagedus on 800 min-1 = 13,33 s-1.

Mootori talitlus ja pöörlemissagedus koormuse tõstmisel, kui ankruahelasse on lülitatud lisatakisti Rl = 0,325  ja koormus mootoril on Mt = 640 Nm.
Joonestada mõlema olukorra mehaanilised tunnusjooned elektromagnetilise ja võlli­momendina. Mootori andmed: Pn = 42 kW, Un = 110 V, In = 446 A, nn = 750 min-1, Ra = 0,0125 , Re = 9,45 .
Nimipöörlemissagedus
s-1.
Ergutusvool
, A.
Elektromotoorjõu tegur
Vs.
Ideaalse tühijooksu pöörlemissagedus
s-1.
Mootori pöörlemissagedus langetamisel
s-1.
Seejuures on mootori vool
, A.
Kuna vool I0, siis mootor töötab langetamisel rekuperatiivpidurduses, s.t. mootor töötab langeva koormuse toimel generaatorina ja annab energiat elektrivõrku.
Momendi tegur on
Ankruvool on
, A.
Mootori elektromagnetiline nimimoment
, Nm,
ja võllimoment
, Nm.
Elektromagnetiline moment koormuse langetamisel kui mootor töötab generaatorina
, Nm.
Hõõrdekaod mootoris on
W.
Hõõrdemoment
Nm.
Mootori võllimoment generaatorirežiimis
, Nm.
Mootori pöörlemissagedus koormuse tõstmisel
, s-1.
Kuna pöörlemissagedus tõstmisel on “–“ märgiga, viitab see asjaolule, et koormus hoopis langeb. Sellest saab teha järelduse, et ankruahelasse lülitatud suure lisatakistuse tõttu mootori moment ei ole küllaldane tõstmiseks ja mootor töötab vastulülituspidurduses.
J
oonis 6.3. Alalisvoolu-rööpergutusmootori mehaanilised tunnusjooned
koormuse tõstmisel ning langetamisel rekuperatiiv- ja vastulülituspidurduses

Ülesanne 6.4

Arvutada rööpergutusmootori 2ПH132M käivitustakistid analüütilisel ja graafilisel meetodil, kui töömasina takistusmoment on Mt = 0,75Mn. Käivitusastmeid on 3. Pn = 2,4 kW, Un = 220 V, nn = 1600 min-1, n = 0,77.
s-1.
Analüütiline meetod.
Võtame ankruvoolu võrdseks mootori nimivooluga, kuna ülesandes puuduvad andmed ergutusmähise kohta.
, A.
Ankruvool antud koormuse korral
, A.
Andmed ankrumähise takistuse kohta puuduvad, seetõttu võib selle arvutada ligikaudse valemiga
, .
Maksimaalne vool käivitamisel
kus  on maksimaalse momendi suhe minimaalmomenti, I2 – minimaalne vool käivitamisel, A.
Võtame käivitamise minimaalse momendi võrdseks mootori nimimomendiga, seega ka I2 = Ian. Maksimaalse ja minimaalse käivitusmomendi suhe on
kus M1 on maksimaalne moment käivitamisel, Nm, M2 – minimaalne moment käivitamisel, Nm, m – käivitusastmete arv.
Maksimaalse voolu käivitamisel saame
A.
Reostaadi astmete takistused
, .
, .
, .
Reostaadi kogutakistus on
, .
Grafoanalüütiline meetod.
Ideaalse tühijooksu pöörlemissagedus
, s-1.
Nimipöörlemissagedus
s-1.
Ehitame elektromehaanilised tunnusjooned
Joonis 6.4. Käivitustakistite graafilise leidmise diagramm
Lõik HG vastab ankrumähise takistusele. Selle põhjal leiame takistuse mastaabi
, /mm
, ,
, ,
, .
Kogu reostaadi takistus
6.2. Jadaergutusmootori tunnusjoonte arvutus

Ülesanne 6.5

Arvutada jadaergutusmootorile loomulik kiirus- ja mehaaniline tunnusjoon univer­saaltunnusjoonte järgi. Arvutada lisatakistid ankruahelasse pöörlemissageduse vähen­damiseks, et saada nimimomendi juures pöörlemissagedused n1 = 10 s-1 ja n2 = 5 s-1. Ehitada reostaattunnusjooned nende takistite jaoks. Mootori andmed Pn = 4,5 kW, In = 28 A, Un = 220 V, nn = 14,7 s-1, Mn= 50 Nm, Ra = 0,87 , Rj = 0,26 .
Tabel 6.1. Jadaergutusmootori universaaltunnusjooned
i, %
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
, %
25
50
75
100
130
160
190
220
255
285
, %
190
135
115
100
90
85
75
70
65
60
Tabelis on
– suhteline vool,
– suhteline moment,
– suhteline pöörlemissagedus. Väärtused In, Mn ja nn võtame 100%-ks. Tegeliku I, M ja n absoluutväärtused arvutame universaaltunnusjoonte ja nimiväärtuste järgi
, , .
Näiteks arvutame I, M ja n väärtused tabeli 6.2 esimese veeru jaoks.
A; Nm;
s-1
Tabelis 6.2 esitame kõigi arvutuste tulemused.
Tabel 6.2. Jadaergutusmootori loomulikud tunnusjooned
i, %
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
I, A
11,2
16,8
22,4
28,0
33,6
39,2
44,8
50,4
56,0
61,6
M, Nm
12,5
25,0
37,5
50,0
65,0
80,0
95,0
110,0
127,5
142,5
n, s-1
27,8
19,8
16,8
14,7
13,2
12,5
11,0
10,3
9,53
8,80
Joonis 6.5. Jadaergutusmootori loomulik kiirustunnusjoon
Tehistunnusjoonte arvutamiseks arvutame mootori nimitakistuse
, .
Ankruahela takistus
, .
Lisatakistuse korral arvutame pöörlemissageduse
J
oonis 6.6. Jadaergutusmootori loomulik mehaaniline tunnusjoon
Sellest valemist avaldame lisatakistuse
Tehistunnusjoonte pöörlemissagedused erineva voolu korral arvutame eelpooltoodud valemitega ja tulemused kanname tabelisse 6.3.
Tabel 6.3. Jadaergutusmootori reostaattunnusjooned juhul kui R1 = 2,15  ja R2 = 4,44 
M, Nm
12,5
25,0
37,5
50,0
65,0
80,0
95,0
110,0
127,5
142,5
n, s-1
27,8
19,8
16,8
14,7
13,2
12,5
11,0
10,3
9,53
8,80
nR1, s-1
24,7
16,3
12,6
10,0
8,0
6,5
4,77
3,50
2,25
1,05
nR2, s-1
21,1
12,5
8,1
5,0
2,25
0
-2,1
-4,0
-6,23
-7,4
Joonis 6.7. Jadaergutusmootori loomulik mehaaniline tunnusjoon ja reostaattunnusjooned
6.3. Töömasina tunnusjoone arvutus

Ülesanne 6.6

Arvutada tsentrifugaalpumba mehaaniline tunnusjoon. Pumba nimitakistusmoment Mt = 9,63 Nm. Paigaltvõtumoment on 10% nimitakistusest. Nimipöörlemissagedus nn = 24,0 s-1. Töömasina mehaanilise tunnusjoone avaldis on
kus Mtn on staatiline nimitakistusmoment, Nm, Mpv – paigaltvõtumoment, Nm, ntn – nimipöörlemissagedus, s-1, x – astmenäitaja, mis sõltub töömasina liigist.
Ventilaatorite ja pumpade takistusmoment sõltub kiiruse ruudust , x = 2. Seega pumba mehaaniline tunnusjoon
Andes pöörlemissagedusele n erinevaid väärtusi, saame mehaanilise tunnusjoone punktid. Arvutuse tulemused on koondatud tabelisse 6.4.
Tabel 6.4. Pumba mehaanilise tunnusjoone arvutuse tulemused
n, s-1
0
4
8
12
16
20
24
28
M
t, Nm
0,963
1,204
1,926
3,130
4,815
6,982
9,63
11,14
Joonis 6.8. Tsentrifugaalpumba mehaaniline tunnusjoon
Ülesanne 6.7.
Arvutada tross -seibkonveieri mehaaniline tunnusjoon. Nimitakistusmoment Mt = 6,2 Nm. Paigaltvõtumoment on 120% nimitakistusmomendist. Nimipöörlemissagedus on ntn = 0,452 s-1. Konveieritel x = 0. Seega takistusmoment on konstantne ja tunnusjoone arvutus üksikpunktide kaupa ei oma mõtet, sest tunnusjoone valem omandab kuju
, Mt = 6,2 Nm.
J
oonis 6.9. Tross-seibkonveieri mehaaniline tunnusjoon
6.4. Asünkroonmootori tunnusjoone arvutus

Ülesanne 6.8

Arvutada asünkroonmootori 4A80B4 mehaaniline tunnusjoon. Mootori andmed on: Pn = 1,5 kW; sn = 0,058; sv = 0,345; nn = 23,55 s-1; Mn = 10,14 Nm; k = Mk/Mn = 2,0; v = Mv/Mn = 2,2. Mehaanilise tunnusjoone arvutamiseks kasutame täpsustatud Klossi valemit
kus q(s) on libistusest sõltuv tegur.
kus qk on käivitusmomenti täpsustav tegur libistusel s = 1, qn – nimimomenti täpsustav tegur libistusel s = sn.
ja
Tegurid arvutame järgmiselt
Teguri
jaoks saame seose
ja mootori momendi arvutamiseks
Joonis 6.10. Asünkroonmootori mehaaniline tunnusjoon
Kahte viimast seost kasutame mehaanilise tunnusjoone arvutamiseks, kui anname libistusele väärtusi. Tihedamalt tuleks punkte valida allapoole nimilibistust ja väära­tuspunkti ümbruses. Libistuse järgi saame arvutada pöörlemissageduse
kus ns on sünkroonvälja pöörlemissagedus, s-1.
n = 25 (1-s).
Tabel 6.5. Mootori mehaanilise tunnusjoone arvutustabel
s
0
0,02
0,058
0,08
0,1
0,2
0,3
q(s)
0,8752
1,0665
1,4300
1,6404
1,8317
2,7882
3,7447
M, Nm
0
3,72
10,14
13,13
15,34
20,97
22,23
n, s-1
25,00
24,50
23,55
23,00
22,55
20,00
17,50
s
0,345
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
q(s)
4,1751
4,7011
5,6576
6,6141
7,5706
8,5270
9,4835
10,44
M, Nm
22,31
22,24
21,91
21,52
21,15
20,82
20,53
20,28
n, s-1
16,38
15,00
12,50
10,00
7,50
5,00
2,5
0
Kui vääratuslibistust ei ole antud, võime selle arvutada valemiga
või täpsemalt valemiga
6.5. Süsteemi inertsimomendi arvutus

Ülesanne 6.9

Arvutada süsteemi elektrimootor-kettkraapkonveier inertsimoment . Süsteemi kuulub elektrimootor M2AA132S: Pn = 3,0 kW; nn = 960 min-1; J = 0,031 kgm2. Töömasina pöörlemissagedus ntn = 12,7 min-1, konveieri mass mk = 1122 kg. Töömasina ja elektrimootori vaheline ülekandearv
V
alime elektrimootori ja töömasina vahele joonisel 6.11 kujutatud reduktori
Joonis 6.11. Kraapkonveieri reduktori skeem koos mootori ja konveierit vedava rattaga
Kogu süsteemi inertsmoment arvutatakse tema liikuvate osade masside ja inertsi­ momentide järgi taandatuna elektrimootori võllile
kus Jm on mootori inertsimoment, kgm2, Ji – töömasina või ülekande pöörleva detaili inertsimoment, kgm2, ni – detaili pöörlemissagedus, s-1, nn – mootori pöörlemissage­dus, s-1, vk – sirgliikuva detaili joonkiirus , m/s, mk – sirgliikuva detaili mass, kg.
Reduktori detailide massid arvutame ruumala järgi ja inertsiraadiuste ruudu arvutame täissilindri valemiga
Hammasratta ruumala
kus R on hammasratta raadius, m, h – hammasratta paksus, m.
Hammasratta mass m
kus  on materjali tihedus, kg/m3, terasel Fe = 7874 kg/m3.
Hammasratta inertsiraadiuse ruut 2
Hammasratta inertsimoment J
Reduktori hammasrataste ja konveieri veoratta inertsimomentide arvutus on koondatud tabelisse 6.6.
Tabel 6.6. Reduktori hammasrataste ja konveieri vedava ratta andmed ja inertsimoment
Jrk.
nr.
Raadius,
R, m
Paksus
H, m
Ruumala
V, m3
Mass
M, kg
Pöörlemis-
Sagedus
n, min-1
Inertsiraa­diuse
ruut, 2, m2
Inertsi-
moment
J, kgm2
1
0,035
0,03
0,0001155
0,9
960
0,0006125
0,000551
2
0,147
0,03
0,0020366
16
228,6
0,01108045
0,172872
3
0,035
0,03
0,0001155
0,9
228,6
0,0006125
0,000551
4
0,147
0,03
0,0020366
16
54,4
0,0108045
0,172872
5
0,035
0,03
0,0001155
0,9
54,4
0,0006125
0,000551
6
0,150
0,03
0,0021206
16,7
12,7
0,01125
0,187875
7
0,135
0,03
0,0017177
13,5
12,7
0,0091125
0,1230187
Süsteemi inertsimomendi valem antud kraapkonveieri ja ajami jaoks
6.6. Mootori valimine püsiva ja muutliku koormusega kestevtööks

Ülesanne 6.10

Valida püsivkoormusega kestvas talitluses, S1 töötavale pumbale lühisasünkroonmootor, mis on pumbaga ühendatud otse, siduri vahendusel. Keskkonna temperatuur
C. Pumba jõudlus
m3/h, tõstekõrgus 20 m, pumba kasutegur , pumba pöörlemissagedus np = 24,2 s-1.
Pumba võimsus
kus p on pumba rõhk, Pa, ü – ülekande kasutegur.
Pumba rõhk peab olema vähemalt
1m H2O = 9,81 kPa,
p = 209,81 = 196,2 kPa.=196,2103
m3/h = 36/ 3600 = 0,01 m3/s.
W.
Valime esialgse mootori MT100LC4,0 kW, sünkroonpöörlemissagedusega 1500 min-1. Mootori jaoks on standardne keskkonna temperatuur kuniC. Lubatava koormuse 50 C keskkonna jaoks arvutame valemiga
kus P on mootori võimsus standardse keskkonna temperatuuri juures, C, p – mootori ületemperatuur tegeliku koormuse juures, K, n – mootori ületemperatuur nimikoormuse juures, K, γ – kaotegur (püsiv ja muutuv kadude suhe).
Asünkroonmootoritel γ = 0,5…0,7.
Võtame mootori lubatavaks pinnatemperatuuriks Θlub = 135 ºC. Mootori mähised on F klassiga, seega mähistele lubatav maksimaalne temperatuur on Θm = 155 ºC. Mootori tegelik ületemperatuur on seega
K.
Mootori ületemperatuur nimikoormuse juures oleks
K.
Arvutame mootori vajaliku võimsuse kõrgema keskkonna temperatuuri juures
W.
Kuna Pn>P, st 4000>3936, siis valitud mootor sobib ja ei kuumene üle ka 50 ºC keskkonnatemperatuuri juures.

Ülesanne 6.11

Valida mootor püsivkoormusega kestvas talituses, S1 töötavale lintkonveierile. Ajamimootoriks valida asünkroonmootor, millelt käitatakse konveieri veotrummel reduktori vahendusel, ülekandearv i = 7,8, kasutegur r = 0,96. Koormatud lindi korral on konveieri takistus Ft = 360 N, lindi kiirus vt = 3,25 m/s. Veotrumli läbimõõt Dtr = 675 mm. Töömasina takistusmoment
Nm.
Taandame töömasina takistusmomendi elektrimootori võllile
Nm.
Mootori pöörlemissagedus peaks olema
s-1.
Lähim sünkroonvälja kiirus on 12,5 s-1, s.o. 750 min-1.
Mootori võimsus peaks olema vähemalt
W.
Mootori valime tingimuse Pn  P järgi. Seega M2AA112M, Pn = 1,5 kW, nn = 695 min-1, n = 74,5%, cos n = 0,65, In = 4,5 A, Ik/In = 4,1, Mn = 20,6 Nm, k = 1,9, v = 2,4, m = 28 kg, J = 0,016 kgm2.

Ülesanne 6.12

Valida asünkroonmootor tõstevintsi käitamiseks. Koormusgraafik on kestvalt korduv ja esitatud joonisel 6.12. Liikumiskiirus v = 1,8 m/s. Trumli läbimõõt D = 0,4 m, reduktori ülekandearv i = 16,4, r = 0,92. Koormusgraafikult nähtub, et tegemist on suunamuutliku talitlusega S7.
J
oonis 6.12. Tõstevintsi koormusgraafik: M1 = 840 Nm, M2= 876 Nm,
M3 = 870 Nm, t1 = 16,1 s, t2 = 5,4 s, t3 = 4,1 s.
Koormust võime vaadelda muutliku kestevtalitlusena S1 ja rakendame vastavat arvutusmetoodikat. Arvutame töömasina ekvivalentse momendi ristkülikukujuliste lõikude jaoks
Nm.
Trumli pöörlemissagedus on
s-1.
Mootori pöörlemissagedus
s-1.
Töömasina moment taandatuna mootori võllile on
Nm.
Mootori võimsus peaks vähemalt olema
W.
Valime mootori M2AA132MB, Pn = 11 kW, nn = 1450 min-1,  = 88%, cos n = 0,86, In = 21 A, Ik/In = 8,3, Mn = 72,4 Nm, k =3,0, v = 2,7, J = 0,048 kgm2, m = 59 kg.
6.7. Mootori valimine lühiajaliseks tööks

Ülesanne 6.13

V
alida mootor joonisel 6.13 kujutatud koormusgraafiku järgi. Võimsus on taandatud mootori võllile. Määrata talitlus. Töömasina võlli pöörlemissagedus on nt = 3,2 s-1, reduktori ülekandearv i = 7,5, r = 0,94.
Joonis 6.13. Töömasina koormusgraafik: P1 = 5,4 kW, P2 = 2,9 kW, t1 = 10 s,
t2 = 520 s, t3 = 180 s.
Ekvivalentne võimsus selle koormusgraafiku järgi on
kW
Standardsed lühiajalise töö kestused, mille jaoks valmistatakse elektrimootoreid on 10, 30, 60 ja 90 min. Töötsükli kestus on
s = 11,83 min.
Kui loeme tegeliku töö kestuse ligikaudu võrdseks standardse töö kestusega 11,83  10, siis võime kohe valida elektrimootori lühiajaliste mootorite kataloogist (S2) tingimuse Pnl  Pekv, tst = 10 min järgi. Kui meil lühiajalise töö mootorite kataloogi ei ole, siis valime kestva töö mootori (S1), mida võime rohkem koormata. Ülekoormatavuse arvutamiseks on vaja valida esialgne mootor S1 mootorite hulgast. Valime mootori MT100LB, Pn = 3,0 kW, nn = 1430 min-1, n = 80%, Mn = 20 Nm, m = 24 kg, B klassi mähise isolatsioon – 130 C. Kui ei ole selgelt arusaadav, et tegemist on lühiajalise tööga, siis võrdleme töökestust mootori soojenemise ajakonstandiga. Mootor soojeneb püsivtemperatuurini (3…5)Ts kestel
kus c on mootori põhimaterjali ( kere ) erisoojus, J/(kgK), m – mootori mass, kg,  – mootori pinna ületemperatuur, K.
s= 24,0 min.
Et 11,83  324 on kindlasti tegemist lühiajalise tööga (S2). Kestva töö mootori (S1) ülekoormamise võimaluse lühiajalisel tööl arvutame valemiga
kus tl on lühiajalise töö kestus,  – kaotegur.
Arvutame
W.
Soojenemise seisukohalt rahuldab mootor Pn  2040. Valime kestva töö mootori MT100LA, Pn = 2,2 kW, nn = 1430 min-1, n = 83%, cos n = 0,81, In = 4,8 A, Ik/In = 5,5, Mn = 15 Nm, k = 2,4, v = 2,9, J = 0,0069 kgm2, m = 21 kg. Valitud mootorit tuleb kontrollida käivitusmomendi ja maksimaalse koormusmomendi järgi, arvestades ka võimalikku pingekadu mootori klemmidel . Normaalse töö tagamiseks peaksid olema rahuldatud tingimused
Mn k   Mpv, Mn v   Mmax,
kus Mpv on mootori võllile taandatud töömasina paigaltvõtumoment (nihkemoment), Nm, Mmax – mootori võllile taandatud töömasina koormusgraafiku maksimaalne moment, Nm,  = 1,2…1,4, tegur, mis arvestab mootori klemmidel tekkida võivat pingekadu.
Jooniselt 6.13 näeme, et töömasina paigaltvõtumoment on 0. Graafiku maksimaalse momendi arvutame
Nm.
Maksimaalse momendi ületamise kontroll
152,9  1,336,06,
43,5  46,88.
Arvestades pingekadu on mootori vääratusmoment väiksem kui töömasina maksimaalne moment. Seega valitud mootor momendi järgi ei sobi ja valida tuleb ühe astme võrra võimsam mootor. See on aga juba eespool valitud MT100LB, Pn = 3,0 kW.
6.8. Mootori valimine vaheajaliseks tööks

Ülesanne 6.14

V
alida mootor joonisel 6.14 kujutatud koormusgraafiku järgi töötavale töömasinale. Töömasina pöörlemissagedus n = 24 s-1.
Joonis 6.14. Töömasina koormusgraafik: Pv = 1,425 kW, tt = 2813 s, t0 = 5709 s.
Mootori valimiseks vaheajaliseks tööks (S3) arvutame lülitatuskestuse
kus tt on tööperioodi kestus, s, t0 – pausi kestus, s.
Kui valida vaheajalise töö mootor, siis tuleb mootori võimsus arvutada ümber standardsele -le. Standardsed  väärtused on st = 0,25; 0,40; 0,60; Ümberarvutuse käik on
kW.
Vaheajalise töö mootorite kataloogist tuleb valida mootor, mis  = 0,4 juures oleks võimsusega
kW.
Seega sobib mootor 4AC80A4, Pn = 1,3 kW,  = 0,4, sn = 9,5%, nn = 1358 , In = 3,5 A, n = 68,5, cos n = 0,85. Kui tegelik töötamiskestus on lähedane mingile standardsele töötamiskestusele,   st, siis saab mootori valida kohe, võimsust ümber arvutamata. Käesoleva ülesande lahendamiseks on ka teine võimalus, kui kasutame kestva talitluse mootorit (S1) vaheajalisel tööl. Siis on omakorda kaks võimsuse ümberarvutamise meetodit.

Kasutame valemit
kW.
Valime kestva töö mootori. Seega soojuslikult rahuldab kestva töö mootor võimsusega vähemalt 819 W. Valime mootori tingimuse Pn  PS1 järgi. Mootor MT80C, Pn = 1,1 kW, nn = 1380 s-1, n = 0,73, cos n = 0,80, In = 2,7 A, Mn = 7,5 Nm, k = 2,0, v = 2,2, m = 11 kg.

Vaatleme vaheajalist koormust kui muutliku koormusega kestevtalitlust S1, siis
kW.
Saime täpselt sama tulemuse, kui eelmise valemiga. See on ka loomulik, sest viimases valemis on sisuliselt ruutjuure all P2.
Mootor on seega sama, kui eelmise meetodiga leitud. Mootor sobib soojuslikult, kuid seda mootorit tuleb kontrollida momendi järgi, nagu tegime lühiajalisel talitlusel. Arvutame töömasina momendi
Nm.
Koormusgraafikult võib näha, et see on nii paigaltvõtumoment kui ka maksimaalne moment, seetõttu peavad olema rahuldatud võrratused 7,52,0  1,39,45; 15  12,29 käivitamisel ja 7,52,2  1,39,45; 16  12,29 maksimaalse momendi juures. Mõlemad võrratused on täidetud ja siit teeme järelduse, et valitud kestva töö mootor on võimeline ületama ka mehaaniliselt nimivõimsusest suuremat vaheajalist koormust. Valitud kestva töö mootor sobib vaheajaliselt tööle nii soojenemise kui ka mehaanilise koormuse seisukohalt.
6.9. Mootori lubatud lülitussageduse arvutus

Ülesanne 6.15

Arvutada asünkroonmootorile lubatav maksimaalne lülitussagedus (lülituste arv tunnis). Töömasina koormusgraafik taandatuna mootori võllile koosneb kolmest lõigust: käivitus Mk = 11,8 Nm, püsivkoormusega töö Mt = Mn, 15 s ja vastulülitus­pidurdus Mp = 5,9 Nm. Töömasina inertsimoment Jt = 0,03 kgm2. Püsivkaod nimi­koormusel on 0,35 ja muutuvkaod 0,65 nimikadudest. Soojussiirde halvenemine mootori seismisel 0 = 0,3 ja käivitamisel 1 = 0,65. Mootor Pn = 10 kW, nn = 24,17 s-1, n0 = 25 s-1, n = 0,875, cosn = 0,88, v = 2,0, k = 1,2, J = 0,09 kgm2, r1 = 0,515 , r2 = 0,645 . Mootori nimimoment
Nm.
Vääratusmoment
Nm.
Käivitusmoment
Nm.
Käivituse kestel keskmine moment
Nm
Kogu süsteemi inertsimoment
kgm2.
Kaod mootori rootoris käivitamisel
J
Nimilibistus
Vääratuslibistus
Käivitusaeg
s.
Vastulülituspidurdusel keskmine mootori moment
Nm.
Energiakaod vastulülituspidurdusel
J.
Pidurduse kestus
s.
Mootori nimikaod
W.
Ülesande tingimuste järgi Mt = Mn, järelikult
W.
Nimikadude avaldis
Leiame siit pausi kestus t0, mis määrab ära ühe tsükli kestuse
Minimaalne pausi kestus, millele vastab maksimaalne lülitussagedus, on
s
Minimaalne lubatud tsükli kestus on
s.
Lubatud lülitussagedus on
s-1.
Lülituste arv tunnis
h-1
Seega ülesandes kirjeldatud koormuse juures võib mootorit maksimaalselt tunnis sisse ja välja lülitada 89,5 korda.

Ülesanne 6.16

Leida telferi mootori lubatud lülitussagedus. Telfer töötab vaheajalises talitluses  = 0,21. Tõstetrumli takistusmoment Mt = 12,3 Nm. Süsteemi summaarne inertsimoment on J = 0,065 kgm2. Käivitusaeg tk = 0,23 s, k = 0,75. Mootori andmed: Pn = 2,2 kW;  = 0,25, Un = 380 V, In = 6,4 A, nn = 14,72 s-1, n = 0,685, r1 = 3,67 , v = 2,6, Ik/In =3,3. Mootori nimikaod
W.
Nimimoment ja -libistus
Nm,
Võttes mehaanilise tunnusjoone nimilibistuse piirkonnas sirgeks, arvutame libistuse, pöörlemissageduse ja võimsuse töömasina takistusmomendi Mt korral järgmiselt
s-1,
W.
Kui st = 0,0613, siis vool It = 5,2 A ja võimsustegur cos  = 0,59. (Saadud voolu ja coc  kõveratelt). Arvutame võrgust tarbitava võimsuse
W.
Kaovõimsus on
W.
Elektrimootori püsivkao võimsus
Püsivenergia kadu käivituse kestel
J.
Energiakadu rootoris käivituse kestel
W
Võttes käivituse kestel voolu muutuse sirge seaduspärasuse järgi, kui
A.
Energiakadu staatorimähises käivituse kestel, kui vool muutub IkIt trapetsikujuliselt
J.
Kogukadu käivitamisel
J.
Vahelduvas talitluses töötava mootori lubatud lülitussageduse võime leida järgmistest kaalutlustest . Kui puudub elektriline pidurdus, võime keskmise kaovõimsuse leida valemiga
kus ja ,
siit .
Kui arvestada, et
siis lülituste arv tunnis vahelduval tööl (S3) on avaldatav kujul
Ülesandes kirjeldatud elektriajamit võib sisse-välja lülitada kuni 463 korda tunnis.
6.10. Hoorattaga ajami arvutus

Ülesanne 6.17

Leida asünkroonmootoriga ajamile vajalik hooratta inertsimoment. Hetkeline koormus 260 kW on vaja ületada 0,5 sekundi jooksul. Mootori maksimaalne pöörlemissagedus nmax = 24,6 s-1 ja minimaalne nmin = 20 s-1. Mehhanismi taandatud inertsimoment J1 = 3,9 kgm2. Faasirootoriga mootori inertsimoment Jm = 1,9 kgm2, Pn = 100 kW, nn = 24,33 s-1, Un = 380 V, In = 191 A, v = 2,8.
Ajami keskmine pöörlemissagedus
s1.
Ebaühtlustegur
Energia, mida ajam annab koormuse ületamisel ja salvestab tühijooksul on
J
Kogu süsteemi vajalik inertsimoment taandatult mootori võllile
kgm2.
Hooratta inertsimoment peaks seega olema
kgm2.

Ülesanne 6.18

Stants on ette nähtud maksimaalselt h = 12,5 mm paksu teraslehte kuni 50 mm läbimõõduga aukude stantsimiseks. Ekstsentriku pöörlemissagedus ht = 3,33 s-1. Stantsi käik h1 = 100 mm. Ülekandearv elektrimootorilt ekstsentrikule i = 7,2. Stantsimise algul on ekstsentriku pöördenurk horisontaali suhtes  = 30 (joonis 6.15). Laida mootori võimsus ja hooratta inertsimoment, kui materjali lõiketugevus on  = 420 MPa. Pingi kasutegur t = 0,8.
Materjali läbimiseks peab ekstsentrik pöörduma nurga  võrra.
siit
Aeg augu läbilöömiseks ja paus kahe stantsimise vahel on
s,
Joonis 6.15. Stantsi ekstsentriku skeem.
s,
Lõikamiseks vajalik jõud
N = 824,7 kN.
Stantsimise lõpul on jõud F = 0, keskmise jõu võime leida ligikaudu valemiga F/2. Stantsimiseks kuluv energia
Nm, J.
Stantsimiseks vajalik võimsus
W.
Võimsuskadu tööpingis
W.
Keskmine vajalik võimsus
N.
Elektrimootori pöörlemissagedus
s-1.
Valime esialgse elektrimootori suurendatud libistusega 4AC200 M4, Pn = 26 kW, nn = 1410 min-1, sn = 0,06, In = 59,4 A, n = 87,5%, cos n = 0,92, Ik/In = 7, k = 2,0, min = 1,6, v = 2,2, Jm = 0,37 kgm2.
Töömasina ekstsentriku täpsustatud pöörlemissagedus
s-1, s-1
Leiame mootori võllile taandatud töömasina takistusmomendid stantsimisel ja tühijooksus
Nm,
Nm.
Elektrimootori nimi- ja vääratusmoment
Nm,
Nm.
Süsteemi inertsimomendi arvutame
kgm2.
Stantsi hooratta vajalik inertsimoment elektrimootori võllil
kgm2.
Kuna hooratas asub stantsi ekstsentriku võllil, siis vajalik hooratta inertsimoment on
kgm2.
31