Асинхронный двигатель работа с перегрузкой

Дмитрий Левкин

Трехфазный асинхронный электродвигатель, как и любой электродвигатель, состоит из двух основных частей — статора и ротора. Статор — неподвижная часть, ротор — вращающаяся часть. Ротор размещается внутри статора. Между ротором и статором имеется небольшое расстояние, называемое воздушным зазором, обычно 0,5-2 мм.

Статор состоит из корпуса и сердечника с обмоткой. Сердечник статора собирается из тонколистовой технической стали толщиной обычно 0,5 мм, покрытой изоляционным лаком. Шихтованная конструкция сердечника способствует значительному снижению вихревых токов, возникающих в процессе перемагничивания сердечника вращающимся магнитным полем. Обмотки статора располагаются в пазах сердечника.

Ротор состоит из сердечника с короткозамкнутой обмоткой и вала. Сердечник ротора тоже имеет шихтованную конструкцию. При этом листы ротора не покрыты лаком, так как ток имеет небольшую частоту и оксидной пленки достаточно для ограничения вихревых токов.

Принцип работы. Вращающееся магнитное поле

Принцип действия трехфазного асинхронного электродвигателя основан на способности трехфазной обмотки при включении ее в сеть трехфазного тока создавать вращающееся магнитное поле.

Вращающееся магнитное поле — это основная концепция электрических двигателей и генераторов.

Вращающееся магнитное поле асинхронного электродвигателя

Частота вращения этого поля, или синхронная частота вращения прямо пропорциональна частоте переменного тока f1 и обратно пропорциональна числу пар полюсов р трехфазной обмотки.

• где n1 – частота вращения магнитного поля статора, об/мин,
• f1 – частота переменного тока, Гц,
• p – число пар полюсов

Концепция вращающегося магнитного поля

Чтобы понять феномен вращающегося магнитного поля лучше, рассмотрим упрощенную трехфазную обмотку с тремя витками. Ток текущий по проводнику создает магнитное поле вокруг него. На рисунке ниже показано поле создаваемое трехфазным переменным током в конкретный момент времени

Составляющие переменного тока будут изменяться со временем, в результате чего будет изменяться создаваемое ими магнитное поле. При этом результирующее магнитное поле трехфазной обмотки будет принимать разную ориентацию, сохраняя при этом одинаковую амплитуду.

Магнитное поле создаваемое трехфазным током в разный момент времени Ток протекающий в витках электродвигателя (сдвиг 60°) Вращающееся магнитное поле

Теперь разместим замкнутый проводник внутри вращающегося магнитного поля. По закону электромагнитной индукции изменяющееся магнитное поле приведет к возникновению электродвижущей силы (ЭДС) в проводнике.

В свою очередь ЭДС вызовет ток в проводнике.

Таким образом, в магнитном поле будет находиться замкнутый проводник с током, на который согласно закону Ампера будет действовать сила, в результате чего контур начнет вращаться.

Влияние вращающегося магнитного поля на замкнутый проводник с током

Короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя

По этому принципу также работает асинхронный электродвигатель. Вместо рамки с током внутри асинхронного двигателя находится короткозамкнутый ротор по конструкции напоминающий беличье колесо. Короткозамкнутый ротор состоит из стержней накоротко замкнутых с торцов кольцами.

Короткозамкнутый ротор «беличья клетка» наиболее широко используемый в асинхронных электродвигателях (показан без вала и сердечника)

Трехфазный переменный ток, проходя по обмоткам статора, создает вращающееся магнитное поле. Таким образом, также как было описано ранее, в стержнях ротора будет индуцироваться ток, в результате чего ротор начнет вращаться.

На рисунке ниже Вы можете заметить различие между индуцируемыми токами в стержнях. Это происходит из-за того что величина изменения магнитного поля отличается в разных парах стержней, из-за их разного расположения относительно поля.

Изменение тока в стержнях будет изменяться со временем.

Вы также можете заметить, что стержни ротора наклонены относительно оси вращения. Это делается для того чтобы уменьшить высшие гармоники ЭДС и избавиться от пульсации момента. Если стержни были бы направлены вдоль оси вращения, то в них возникало бы пульсирующее магнитное поле из-за того, что магнитное сопротивление обмотки значительно выше магнитного сопротивления зубцов статора.

Скольжение асинхронного двигателя. Скорость вращения ротора

Отличительный признак асинхронного двигателя состоит в том, что частота вращения ротора n2 меньше синхронной частоты вращения магнитного поля статора n1.

Объясняется это тем, что ЭДС в стержнях обмотки ротора индуцируется только при неравенстве частот вращения n2

Асинхронный двигатель работа с перегрузкой

Главная » Двигатель

Рейтинг статьи Загрузка…

• Электромонтаж.рф — это electro-mpo.ru по-русски

• Стабилизаторы напряжения Интепс
• Маленький бойлер AEG под раковину
• Словенские автоматы ETI
• Магнитные пускатели на большие токи

• Насосы Belamos для дома и сада
• Маkita: пила, лобзик, и всё-всё

• УБЗ-301 защищает электродвигатели
• Реле напряжения и тока Новатек

Частотный преобразователь FI-E13 обеспечивает точное и надежное векторное управление различными типами двигателей:

• асинхронные двигатели
• синхронные двигатели с постоянными магнитами (СДПМ, PMSM)
• бесколлекторные двигатели постоянного тока (БДПТ, BLDC)
• реактивные синхронные двигатели (SynRM)

Преобразователи частоты FI-E13 имеют 1-фазный вход 200-240В переменного тока и 3-фазный выход 230В переменного тока. Основные особенности данной серии:

• Степень защиты IP66
• 7-сегментный светодиодный дисплей и кнопочное управление
• Монтаж на DIN-рейку или поверхностный монтаж
• Возможность выбора предустановленных настроек: промышленный режим, режим управления вентилятором, режим управления насосом
• ПИ-управление
• Встроенные сетевые порты CANopen и Modbus RTU (опционально – Profibus DP, DeviceNet через внешний шлюз)
• Перегрузка 150 % в течение 60 сек
• Работа с переменным или постоянным крутящим моментом
• Внутренний EMC-фильтр категории C1
• Встроенный тормозной резистор (кроме типоразмера 1)

МодельFI-E13023E6FI-E13043E6FI-E13070E6FI-E13105E6

Артикул Optidrive E3	ODE-3-120023-1F1X	ODE-3-120043-1F1X	ODE-3-120070-1F1X	ODE-3-220105-1F4X
Мощность, кВт	0,37	0,75	1,5	2,2
Выход. ток, А	2,3	4,3	7,0	10,5
Типоразмер	1	1	1	2

Действия перед монтажом

В первую очередь следует:

• Проверить двигатель на предмет внешних повреждений;
• Проверить на соответствие напряжения и частоты от питающей сети, которые должны соответствовать данным, что указаны в таблице двигателя;
• Если есть такая необходимость, то снять стопорные пластины ротора. Они могут находиться на стороне рабочего конца вала;
• Удалите смазку с законсервированных частей двигателя;
• Ротор должен свободно вращаться от движения руки;
• Измерьте сопротивление изоляции обмотки статора. В случае, если оно ниже 10 МОм, то двигатель следует просушить;
• Проверить соответствие нагрузки приводного механизма и мощности выбранного электродвигателя;
• Динамически отбалансировать с полушпонкой детали привода, которые устанавливаются на вал.

Монтаж

В первую очередь следует произвести такие действия:

1. Произвести надежную фиксацию и крепление двигателя. Позаботьтесь о том, чтобы фундамент под двигателем был жестким и большим по площади, для предотвращения образования вибрации;
2. Необходимо обеспечить свободный приток к двигателю охлаждающего воздуха, а также свободный отвод нагретого воздуха;
3. Обеспечить соосность и параллельность соединяемых валов. Допустимая несоосность валов не более 0,2 мм;
4. Если вы используете ременную передачу, то следует обеспечить правильное взаимное расположение валов двигателя и приводимого механизма;
5. Нагрузку второго конца вала производить только при помощи эластичной муфты;
6. При насаживании шкива, муфты или шестерни на вал, следует обеспечить упор для торца противоположного конца вала, чтобы возникающие усилия не передавались на подшипники;
7. Регулирующую аппаратуру для пуска необходимо выбирать в соответствии с мощностью электродвигателя, а также с учетом всех составляющих нагрузки приводимого данным электродвигателем механизма;
8. Чтобы предотвратить перегрузки двигателя, следует позаботиться об установке теплового реле по номинальному току нагрузки. Но если есть в наличие термодатчик, то следует подключить его.
9. Те кабельные вводы, которые не используются, должны быть закрыты.

Действия по окончанию установки

Следует провести данные действия, в соответствии с правилами безопасности:

1. Проверьте схему соединения двигателя, чтобы она совпадала с именной табличкой и схемой представленной на коробке двигателя;
2. Проверьте надежно ли затянуты контакты соединений, а также крепежные соединения и уплотнения в коробке вывода;
3. Проверьте исправность заземления;
4. Произведите пробный пуск двигателя на холостом ходу, чтобы проверить направление вращения, а также исправность механической части. При работе двигателя любой стук, задевания и вибрации должны отсутствовать;
5. Чтобы поменять направление вращения ротора двигателя, на клеммной панели нужно поменять местами два любых провода питания;
6. После того, как был произведен пуск на холостом ходу и были устранены все замеченные недостатки, нужно проверить работу двигателя при нагрузке. Главное, чтобы ток при нагрузке не превышал номинальных показателей, приведенных в таблице.

Владимирский

Владимирский электромоторный завод

это крупнейший российский производитель асинхронных электродвигателей.Специализация ВЭМЗ — низковольтные электродвигатели мощностью от 0,75 до 315 кВт общепромышленного и специального исполнений, энергосберегающие двигатели.

По основным характеристикам двигатели ВЭМЗ соответствуют международным и европейским нормам.

Владимирский электромоторный завод входит в состав Российского электротехнического концерна «РУСЭЛПРОМ», объединяющего ряд крупных электромашиностроительных предприятий России.

Ассортимент продукции, выпускаемой группой компаний ВЭМЗ, постоянно расширяется и совершенствуется. В сотрудничестве с научно-исследовательским проектно-конструкторским и технологическим институтом электромашиностроения завод занимается созданием новых видов электродвигателей и модернизацией существующих серий.

На предприятии постоянно ведутся работы по техническому перевооружению. За последние несколько лет введен в эксплуатацию комплекс высокотехнологичного оборудования по выпуску алюминиевого литья, оснащено новым оборудованием штамповочное, обмоточно-пропиточное и механическое производство, освоен выпуск новой серии энергоэффективных двигателей серии 7АVE.

Продукция ВЭМЗ

На заводе производят трехфазные асинхронные двигатели общепромышленного назначения, а также специальные модификации: взрывозащищенные, однофазные, двигатели для привода лифтов, бессальниковых компрессоров холодильных машин, электрических талей, вибромашин, вспомогательных механизмов магистральных электровозов, станков-качалок.

Электродвигатели выпускаются в различных исполнениях по степени защиты (брызгозащищенные, закрытые обдуваемые, взрывозащищенные) и имеют исполнения для эксплуатации в различных климатических зонах.

Сертификация ISO 9001

Электродвигатели ВЭМЗ и система менеджмента качества, внедренная на предприятии, сертифицированы британской корпорацией «Регистр Ллойда» (Lloyds’ Register Quality Assurance) на основе международного стандарта ISO.

ЕС Декларация Соответствия

Получена Декларация соответствия международным стандартам с правом маркировки продукции знаком «СЕ» — это официальное подтверждение, что продукция ВЭМЗ безопасна и соответствует всем требованиям и нормам.

РУСАКОВСКИЙ Алексей Михайлович

генеральный директор ООО «Группа компаний «ВЭМЗ»

С 1990 года — главный инженер Владимирского электромоторного завода. С 1997 года — генеральный директор ОАО «ВЭМЗ»,

с 2010 года — генеральный директор ООО «Группа компаний «ВЭМЗ».

• Доктор электротехники, академик Академии электротехнических наук РФ.
• Является членом научно-экономического совета при губернаторе Владимирской области, членом Правления Торгово-промышленной палаты Владимирской области.
• Депутат Законодательного Собрания Владимирской области шестого созыва.

Адрес

600009, г. Владимир,Электрозаводская ул., 5

Асинхронный двигатель подключается к электропитанию, как трехфазному, так и однофазному. Меняются только схемы подключения. Эта универсальность еще один плюс в применении асинхронного двигателя. Однако для подключения электродвигателя есть определенные правила, которые нужно соблюдать для обеспечения электробезопасности и продолжительной работы двигателя.

Электродвигатель это электроустановка, и любые аварийные ситуации, связанные с электропроводкой дома, могут привести к поломке двигателя. Это касается коротких замыканий, падение и пиковый скачок напряжения, повреждение питающего кабеля, удар молнии и т.д.

Для защиты электродвигателя, согласно ПУЭ, нужно предусмотреть тройную защиту:

• От токов короткого замыкания;
• От падения напряжения;
• От токовой перегрузки.

Посмотрим на каждый вид защиты, ранжируя их по степени важности.

Защитим двигатель от короткого замыкания

КЗ (короткое замыкание) самая опасная аварийная ситуация и не только для электродвигателей.

Для защиты от короткого замыкания, электрическую цепь к которой подключен асинхронный двигатель, должна быть защищена автоматическим выключателем (автоматом защиты).

Номинальный ток автомата защиты должен иметь номинальный ток срабатывания в 2,5 раза больше пускового тока электродвигателя. Это позволит не срабатывать автомату при запуске двигателя.

Защитим двигатель от перегрузки

Перегрузка по току или иначе, тепловая перегрузка возникает при обрыве одной из фаз питания электродвигателя. При обрыве происходит перекос фаз и амплитудное возрастание токов обмотки статора оставшихся фаз. Возрастание тока в два раза приводит к перегреву обмоток статора, нарушение изоляции и замыканию его обмоток. Как результат, двигатель выходит из строя.

Для защиты от перегрузки применяется тепловое реле с задержкой срабатывания.

Защитим двигатель от падения напряжения

Падение напряжения в цепи, также опасно для электродвигателя. При падении напряжения, при работающем асинхронном двигателе на 10 процентов, приводит к повышению температуры обмоток статора на 20 процентов, как следствие, перегорание обмоток и выход двигателя из строя.

Защита от падения напряжения в цепи электродвигателя установка реле напряжения. Которое будет отключать цепь электродвигателя при падении напряжения.

Читать еще:  Что такое гидропривод двигателя Асинхронный двигатель работа с перегрузкой Ссылка на основную публикацию

Электродвигатели




Обмотка ротора состоит из медных или алюминиевых стержней, замкнутых накоротко с торцов двумя кольцами (беличья клетка).

Обмотка статора (обмотка возбуждения) питается от сети переменным током – образуется вращающееся магнитное поле, которое индуцирует в обмотках ротора ток.

На проводники с током обмотки ротора со стороны магнитного поля обмотки возбуждения действуют электромагнитные силы — образуется вращающий момент, увлекающий ротор за магнитным полем.

Частота вращения ротора не может достигнуть частоты вращения магнитного поля статора (поэтому электродвигатель и называется асинхронным), в противном случае угловая скорость вращения магнитного поля относительно обмотки ротора станет равной нулю и магнитное поле перестанет индуцировать в обмотке ротора ЭДС и создавать крутящий момент.

Асинхронный двигатель с фазным ротором

Обмотки ротора выводятся на контактные кольца, вращающиеся вместе с валом машины. С помощью металлографитовых щёток, скользящих по этим кольцам, в цепь обмотки ротора включается пускорегулирующий реостат. Увеличивая сопротивление реостата в момент пуска, можно увеличить пусковой момент и снизить пусковой ток.

Синхронные электродвигатели

Обмотка статора (якорная обмотка) питается от сети переменным током – образуется вращающееся магнитное поле. На роторе находится индукторная обмотка, выведенная на контактные кольца.

При пуске обмотки ротора закорачиваются накоротко или через реостат, и двигатель разгоняется в асинхронном режиме.

После выхода на скорость, близкую к номинальной, индуктор запитывается постоянным током — создаётся постоянное магнитное поле, которое сцепляется с магнитным полем статора и начинает вращаться с ним синхронно (двигатель входит в синхронизм).

Режимы работы асинхронного двигателя

• Двигательный

Электродвигатель преобразует электрическую энергию, потребляемую из сети, в механическую.

• Генераторный

Асинхронный двигатель переходит в генераторный режим, если ротор начинает вращаться быстрее магнитного поля – на валу появляется тормозной момент. В этом режиме электродвигатель преобразовывает механическую энергию в электрическую и отдаёт её в сеть.

• Электромагнитного тормоза

Асинхронный двигатель переходит в режим электромагнитного тормоза, если ротор и магнитное поле статора вращаются в разные стороны — на валу появляется тормозной момент, но двигатель при этом продолжает потреблять электроэнергию из сети — вся потребляемая энергия идёт на нагрев двигателя.

Способы регулирования скорости вращения асинхронного двигателя

• Реостатное

В цепь ротора (двигателя с фазным ротором) вводятся добавочные сопротивления — механическая характеристика двигателя становится мягче (ухудшается устойчивость работы, увеличивается скольжение), скорость снижается, при этом увеличивается пусковой момент и сохраняется перегрузочная способность. Недостатки: большие потери на реостате, скорость меняется скачками.

• Изменением числа пар полюсов В многоскоростных двигателях, по-разному коммутируя обмотки статора, можно менять число пар полюсов, а значит и скорость вращения вала, т.к. скорость вращения магнитного поля пропорциональна числу пар полюсов. При этом способе сохраняется КПД и жёсткость механических характеристик, но снижается перегрузочная способность (которую можно сохранить, изменяя напряжение). Недостатки: ступенчатое регулирование, высокая цена, большие габариты.
• Частотное

Для этого способа регулирования применяются преобразователи частоты. Если при изменении частоты сохранять неизменным магнитный поток (а для этого мы должны поддерживать постоянным соотношение U/f), то мы получаем семейство механических характеристик с одинаковой жёсткостью и перегрузочной способностью. Преимущества: плавность регулирования, отличные экономические характеристики, возможность увеличивать частоту выше 50 Гц (частоты сети).

• Короткозамкнутый ротор (беличья клетка)
• Фазный ротор: обмотка ротора выведена на контактные кольца, вращающиеся с валом двигателя. С помощью металлографитовых щёток в цепь ротора включается пуско-регулирующий реостат. С помощью этого реостата можно уменьшить пусковой ток и регулировать скорость вращения вала двигателя.

Обмотка статора может быть соединена по схеме «звезда» или «треугольник». Если на шильдике двигателя написано: 220/380, D/Y, то это значит, что двигатель можно включать в сеть с Uл = 220 В по схеме «треугольник», а с Uл = 380 В — по схеме «звезда».

Для IEC двигателей стандартное напряжение — 230/400 В, а для отечественных — 220/380 В.

Типоразмер

Типоразмер или габарит (Frame size) — это расстояние в миллиметрах «от пола» до оси вала двигателя. Типоразмеры отечественных двигателей (ГОСТ) и импортных (IEC, NEMA) в общем случае не совпадают: наши двигатели ниже, чем импортные той же мощности.

Материал корпуса (станины)

• Алюминий (Aluminium)
• Чугун (Cast Iron).

Коэффициент полезного действия (Efficiency)

• КПД η равен отношению механической мощности на валу двигателя P2 к потребляемой из сети электрической мощности P1.
•    P1 = √3 х U х I х cos φ    P2 = M х n / 9,55    η = P2 / P1
• Выходная мощность меньше входной на величину потерь.

Класс энергоэффективности

• EFF1 (High Efficiency motors)
• EFF2 (Improved Efficiency motors)
• EFF3 (Conventional Efficiency motors).

Монтажное исполнение

• Лапы (Foot) литые с корпусом или прикручиваемые
• Фланцы (Flange) с врезными отверстиями (малые фланцы) или со сквозными (большие фланцы)
• Комбинированные — лапы и фланец.

Конструктивное исполнение по способу монтажа электродвигателей

Класс защиты корпуса двигателя IP

Стандартная степень защиты электродвигателей — IP55.

Подробнее о расшифровке кодов IP

Скорость вращения

Скорость вращения магнитного поля двигателя (синхронная скорость): n1 = 60f / p [об/мин], где p — число пар полюсов двигателя,

f — частота сети (50 Гц).

• 2 полюса — 3000 об/мин
• 4 полюса — 1500 об/мин (стандарт)
• 6 полюсов — 1000 об/мин
• 8 полюсов — 750 об/мин
• 10 полюсов — 600 об/мин
• 12 полюсов — 500 об/мин.

Скорость вращения ротора асинхронного двигателя меньше скорости вращения магнитного поля: n2 = n1(1 — s), где s — скольжение.

Многоскоростные электродвигатели — это двигатели, у которых ступенчатое изменение скорости реализовано с помощью переключения числа пар полюсов.

Температура окружающей среды и высота над уровнем моря

При установке двигателя выше 1000 метров над уровнем моря и при эксплуатации при повышенной температуре окружающей среды необходимо учитывать снижение (Derating) мощности двигателя (для этого есть специальные таблицы).

Класс нагревостойкости изоляции

• B — 130° С
• F — 150° С (достаточно для работы от преобразователя частоты)
• H — 180° С

Номинальные характеристики двигателя для всех классов изоляции указываются для температуры охлаждающей среды +40°С.

Подробнее о классах нагревостойкости изоляции

Режим нагрузки (Duty)

• S1 — продолжительный: двигатель работает при установившейся температуре
• S2 — кратковременный: двигатель не успевает нагреться до установившейся температуры, но во время остановки успевает полностью охладиться
• S3 — повторно-кратковременный: работа с постоянной нагрузкой чередуется с выключениями, при этом двигатель не успевает ни нагреться, ни охладиться до установившейся температуры
• S4 — повторно-кратковременный с длительными пусками: двигатель не успевает ни нагреться, ни охладиться до установившейся температуры
• S5 — повторно-кратковременный с длительными пусками и электрическим торможением: двигатель не успевает ни нагреться, ни охладиться до установившейся температуры
• S6 — перемежающийся: работа с постоянной нагрузкой чередуется с работой на холостом ходу, при этом двигатель не успевает ни нагреться, ни охладиться до установившейся температуры
• S7 — перемежающийся с длительными пусками и торможениями: двигатель не успевает ни нагреться, ни охладиться до установившейся температуры
• S8 — перемежающийся с периодическим изменением скорости вращения: двигатель не успевает ни нагреться, ни охладиться до установившейся температуры

Тепловая защита двигателя

• PTC-термисторы — это резисторы, сопротивление которых мгновенно возрастает при достижении заданной температуры. От 1 до 3 термисторов соединяются последовательно для сигнализации температуры отключения (Trip), например, 155°C. Ещё одна цепочка термисторов может быть настроена на сигнал предупреждения (Alarm), например, 145°C.
• PT100 — платиновые датчики температуры обладают высокой стойкостью к окислению и большой точностью измерения. PT100 подключаются по 2-х, 3-х или 4-х проводной схеме (чем больше проводов — тем меньше влияние помех). От 3 до 6 датчиков PT100 могут устанавливаться в обмотку статора.Для измерения температуры подшипников могут быть использованы ещё 2 датчика PT100.
• KTY — кремниевые термодатчики с положительным коэффициентом сопротивления, характеризуются высокой линейностью характеристики, высоким быстродействием, надёжной твёрдотельной конструкцией и небольшой стоимостью.

Сервис-фактор

Двигатель с сервис-фактором 1.1 может постоянно работать с перегрузкой 10% от номинального выходного момента.

Класс по моменту (Torque class)

Класс по моменту показывает кратность пускового момента (при прямом пуске от сети) при пониженном на 5% напряжении:

• Класс 16 — 160%
• Класс 13 — 130%
• Класс 10 — 100%
• Класс 7 — 70%
• Класс 5 — 50%

Коэффициент мощности cos φ

Коэффициент мощности (cos φ) равен отношению потребляемой двигателем активной мощности к полной мощности. Активная мощность расходуется на совершение полезной работы. Полная мощность равна геометрической сумме активной и реактивной мощности.

Реактивная мощность расходуется на намагничивание двигателя.

Антиконденсационный нагрев

Для того, чтобы перед пуском двигателя в сыром помещении просушить обмотки есть два способа:

• Использовать двигатель со специальным встроенным нагревателем
• Подать на одну обмотку статора напряжение от 4 до 10% номинального (чтобы пропустить ток от 20 до 30% от номинального), что достаточно для испарения конденсата (применимо не для всех двигателей). Некоторые преобразователи частоты умеют это делать.

Охлаждение

• Поверхностное охлаждение (Non-ventilated: вентилятора нет)
• Самовентиляция (Self-ventilated: вентилятор на валу двигателя)
• Принудительное охлаждение (Forced cooling: независимый вентилятор или жидкостное охлаждение водой или маслом)

Для турбомеханизмов (вентиляторы и насосы, для которых момент на валу пропорционален квадрату скорости), как правило, достаточно самовентиляции. Двигатели, которые работают от преобразователей частоты с постоянным моментом длительное время на низких скоростях, необходимо или переразмеривать, или обеспечить принудительным охлаждением.

Классификация методов охлаждения электрических двигателей

Вентилятор

• Пластиковый
• Металлический
• Металлический с увеличенным моментом инерции

Требования к двигателю при работе от преобразователя частоты

• Температурный класс изоляции не ниже F
• Возможно принудительная вентиляция (см. выше)
• Изолированный подшипник с нерабочей стороны вала (рекомендуется для типоразмеров 225 и выше)

Подшипники

При работе от преобразователя частоты на частотах выше 50 Гц срок службы подшипников уменьшается.

У одних двигателей с рабочей стороны вала установлен плавающий подшипник (Floating bearing), а с нерабочей стороны подшипник зафиксирован (Located bearing). У других — наоборот (для сочленения с редуктором, например).

В стандартном исполнении подшипники подпружинены в аксиальном направлении (вдоль вала) для обеспечения равномерной работы двигателя. У двигателей с радиально-упорными подшипниками такой пружины нет, поэтому радиальное усилие (перпендикулярно валу — от ремня, например) должно быть приложено постоянно, иначе подшипник быстро выйдет из строя.

Смазка

Как правило, для двигателей с типоразмерами до 250, работающих в номинальном режиме, смазка рассчитана на весь срок службы подшипников. Для пополнения смазки у двигателя должен быть предусмотрен специальный ниппель.

Вал двигателя

У двигателя может быть выведен второй конец вала двигателя, который может передавать как номинальный, так и меньший момент. Второй конец вала несовместим с такими опциями как: датчик скорости и вентилятор принудительного охлаждения, а, возможно, и с тормозом.

Тормоз

При выборе тормоза необходимо учесть:

• Тип:
• статический (удерживающий тормоз срабатывает только при неподвижном вале)
• динамический (можно регулировать момент торможения, меньше изнашивается в случае аварийного торможения)
• Максимальную скорость, при которой возможно аварийное торможение
• Момент нагрузки
• Момент инерции
• Число пусков
• Напряжение питания: переменное (~220В) или постоянное (=24В)
• Скорость срабатывания: тормоз с выключением на DC-стороне срабатывает быстрее (для подъёмника, например), чем тормоз с выключением на AC-стороне (для конвейера)

Датчик скорости

1. Датчик скорости может находится герметично внутри корпуса (Incapsulated) или снаружи под защитной крышкой.
2. Сервопривод
3. Устройства плавного пуска



 © Туманов А.В., 2016-2022

Асинхронный двигатель. Устройство и принцип работы

Здравствуйте, дорогие читатели! Сегодня вы узнаете, что такое асинхронный двигатель, рассмотрим его основные характеристики, а так же поговорим о плюсах и минусах.

Принцип работы любого асинхронного двигателя основан на физическом взаимодействии магнитного поля, возникающего в статоре, с током, который это же поле наводит в обмотке ротора.

Электрическое напряжение прикладывается к обмотке статора, которая выполнена как три группы катушек. Под действием напряжения в обмотке возникает переменный трехфазный ток, который и наводит вращающееся магнитное поле.

При пересечении замкнутой обмотки ротора, это поле, в соответствии с законом об электромагнитной индукции, создает в ней ток.

Взаимодействие вращающегося магнитного поля (статор) и тока (ротор) создает вращающий электромагнитный момент, который и приводит ротор в движение.

Благодаря совокупности моментов, создаваемых отдельными проводниками, возникает результирующий момент, электромагнитная пара сил, заставляющая вращаться ротор в направлении, в котором движется электромагнитное поле в статоре. Ротор и магнитное поле при этом вращаются с различными скоростями, т.е.

асинхронно (отсюда и основное название двигателей). У асинхронных двигателей скорость, с которой будет вращаться ротор, всегда будет меньше скорости, с которой вращается магнитное поле в статоре.

   Рис. 1. Асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель с фазным ротором необходим в приводах, которые сразу требуют большого пускового момента – лифты, краны, мельницы и т.д. В таких механизмах необходимее уже при запуске двигателя получить максимальный момент, но при этом ограничив значение пускового тока.

Основные элементы асинхронного двигателя – ротор и статор, разделяемые воздушным зазором. Активные части двигателя – магнитопровод и обмотки, остальные составляющие – конструктивные, призванные обеспечить необходимую жесткость, прочность, возможность вращения и его стабильность, охлаждение и т.д.

Cтатор – неподвижная часть, на внутренней стороне сердечника которого размещаются обмотки. Обмотка статора — это трехфазная (для общего случая — многофазная) обмотка, в которой проводники равномерно распределяются по окружности статора и уложены пофазно в пазах, соблюдая угловое расстояние равное 120 эл.град.

Статорные фазы обмотки соединены стандартно – «звезда» или «треугольник» — и подключены к трехфазной сети электротока.

В процессе вращения (изменения) магнитного потока в обмотках возбуждения, происходит перемагничивание магнитопровода статора, поэтому он изготовлен шихтованным (набирается из пластин) из особой электротехнической стали – таким способом удается минимизировать магнитные потери.

Асинхронные двигатели, особенности пуска

Асинхронные двигатели сегодня – это доля в 80% от всего количества разнообразных электродвигателей, выпускаемых мировой промышленностью. Все это – благодаря простоте конструкции, в эксплуатации и обслуживании, низкой себестоимости и высокой надежности.

Но есть один существенный недостаток – из сети асинхронные двигатели потребляют реактивную составляющую мощности. Поэтому их предельная мощность напрямую зависит от мощности системы энергоснабжения.

Кроме того, такой электропривод имеет значения пускового тока, которые в трое больше рабочих. При малой мощности системы энергоснабжения, это может вызвать значительное падение напряжение в сети и отключение других приборов.

Асинхронные двигатели с фазным ротором, благодаря введению в цепь ротора пусковых реостатов, могут запускаться с небольшим пусковым током.

Резисторы, стоящие в цепи ротора, помогают ограничить ток не только в течении запуска, но так же и при торможении, реверсе и при снижении скорости.

По мере того, как двигатель набирает скорость – разгоняется, чтобы поддерживать необходимое ускорение, резисторы выводятся.

При окончании разгона и выхода на паспортную частоту, все резисторы шунтируются, двигатель переходит на работу со своей естественной механической характеристикой.

Рассмотрим пример запуска асинхронного двигателя с фазным ротором.

   Рис. 3. Асинхронный двигатель с фазным ротором, схема запуска

Используя схему асинхронного двигателя (рис) рассмотрим запуск в две ступени который проводится с использованием релейно-контакторной аппаратуры. Одновременно напряжение подается как на силовые цепи, так и на управляющие – замыкается выключатель QF.

При подаче напряжения реле времени (обозначены КТ1 и КТ2) в цепи управления срабатывают, размыкая свои контакты. После нажатия кнопки запуска (SB1) срабатывает контактор КМ3 и запускается двигатель с резисторами, которые введены в цепь ротора – в этот момент на контакторах КМ1 и КМ2 питания нет.

При подключении контактора КМЗ, из-за потери питания, в цепи контактора КМ1 реле КТ1 замыкает контакт через интервал времени, заданный задержкой времени в реле КТ1.

По истечению времени (двигатель разгоняется, ток ротора начинает падать) происходит включение контактора КМ1 – происходит шунтирование первой пусковой ступени резисторов. Ток снова возрастает , но по мере разгона его значение начинает уменьшаться.

Одновременно с этим в цепи происходит размыкание реле КТ2, оно теряет питание и с выставленной выдержкой происходит замыкание контакта в цепи контактора КМ2. Происходит шунтирование второй ступени резисторов, включенных в цепь ротора. Двигатель работает в штатном режиме.

Благодаря ограничению пускового тока, асинхронный двигатель с фазовым ротором можно устанавливать в слабых сетях.

Порядок подключения асинхронного двигателя приведен на видео:

Асинхронные двигатели, плюсы и минусы

Как уже указывалось выше, если сравнивать его с двигателем с короткозамкнутым ротором, имеет два основных преимущества:

• возможность запуска двигателя с уже подключенной к валу значительной нагрузкой – двигатель с самого начала создает большой вращающий момент
• ограничение по току включения позволяет устанавливать асинхронные двигатели с фазовым ротором в маломощных сетях

Кроме того, следует отметить и другие достоинства:

• возможность работы с большой перегрузкой
• малые колебания скорости вращения – при разных нагрузках скорость вращения остается приблизительно одинаковой
• возможность установки автоматики – пусковых приспособлений

Отметим и недостатки:

• введение резисторов в цепь ротора усложняет и удорожает двигатель
• большие габариты
• меньший, чем у короткозамкнутых двигателей, показатель КПД и cos φ
• при недогрузках значение cos φ имеет минимальные значения

На практике асинхронный двигатель с фазным ротором оптимально подходят для случаев, когда нет необходимости в широкой и плавной регулировке скорости и требуется очень большая (особенно на первоначальном этапе) мощность двигателя. Для правильного подключения асинхронного двигателя важно правильно определить начала и концы фазных обмоток. Как это сделать – подробно рассмотрено на видео:

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

[wysija_form id=»1″]