0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Асинхронный двигатель типы по оборотам

Сравнение различных типов электродвигателей (в чем разница), характеристики, достоинства и недостатки, особенности их использования

Конструктивные возможности электрических двигателей обеспечивают выполнение различных требований — по мощности, механическим характеристикам, внешним условиям работы. Это позволяет электропромышленности выпускать специализированные серии двигателей, предназначенные для определенных отраслей промышленности, наиболее полно соответствующие режиму работы данных рабочих машин.

Подбор электродвигателя начинается с выбора типа двигателя, соответствующего по механическим характеристикам режиму работы приводимого механизма, с учетом экономических характеристик разных типов: стоимости, к. п. д., cos фи.

Электропромышленность выпускает следующие типы электродвигателей:

Асинхронные трехфазные электродвигатели с короткозамкнутым ротором

Из всех типов электрических двигателей это наиболее простые по конструкции, надежные механически, простые в эксплуатации и управлении, самые дешевые. Механическая характеристика «жесткая»: обороты мало изменяются при всех значениях нагрузки. Большой пусковой ток (в 5 — 7 раз больше номинального). Регулировать обороты трудно, и раньше это почти никогда не делалось.

Выпускаются многоскоростные электродвигатели, которые применяются в приводах станков и различных агрегатов, не имеющих специальных устройств для изменения числа оборотов. Выпускаются они с короткозамкнутым ротором, двух, трех и четырехскоростные, с переключением числа полюсов обмотки статора.

Принципиальный недостаток асинхронных электродвигателей — коэффициент мощности (cos фи) всегда заметно меньше единицы, особенно при недогрузках.

В настоящее время проблемы связанные с большим пусковым током асинхронных трехфазных электродвигателей решаются с помощью устройств плавного пуска (софт-стартеров), а проблемы регулирования оборотов решаются подключением электродвигателей через частотные преобразователи.

Преимущества асинхронных электродвигателей, обеспечившие такое широкое и повсеместное их применение, следующие:

высокие экономические показатели. К. п. д. электрических двигателей массового применения находится в пределах 0,8-7-0,9, у крупных машин — до 0,95 и выше;

простота конструкции, механическая надежность, легкость управления;

возможность выпуска на любые практически необходимые мощности;

легкая применяемость конструктивных форм двигателя к условиям работы: при повышенной температуре, при наружной установке и воздействии разных климатических факторов, при наличии пыли или повышенной влажности, во взрывоопасных условиях и пр.

несложность автоматического управления, как единичной рабочей машиной, так и группой их, связанных одним производственным процессом.

Асинхронные трехфазные электродвигатели с контактными кольцами и реостатным пуском

По сравнению с короткозамкнутыми — большая сложность управлений и большая стоимость. Остальные характеристики те же, что и у асинхронных трехфазных электродвигателей с короткозамкнутым ротором.

Асинхронные однофазные электродвигатели

По сравнению с трехфазными — меньший к. п. д., более низкий cos фи. Выпускаются только в малых единичных мощностях.

Синхронные двигатели

Конструктивно сложнее и дороже, чем асинхронные; сложнее управление. К. п. д. заметно выше, чем у асинхронных. Обороты зависят только от частоты тока и при постоянной частоте строго неизменны при всех нагрузках. Регулирование оборотов не применяется. Основное преимущество — возможность работы при cos фи = 1 и в емкостном режиме. Выпускаются и применяются в основном в единичных мощностях больше 100 кВт.

Коллекторные двигатели переменного тока

Основное достоинство — хорошая регулировка оборотов. Конструктивно сложны. Наличие коллектора и щеток влияет на надежность работы электродвигателя и требует их специального обслуживания.

Двигатели постоянного тока, последовательного, параллельного и смешанного возбуждения

Конструктивно намного сложнее и значительно дороже, чем асинхронные. У них сложнее управление, требуют постоянного эксплуатационного присмотра. Основное достоинство — легкая возможность плавной и в достаточно широких пределах регулировки оборотов.

Механическая характеристика сериесных двигателей «мягкая»: обороты весьма чувствительно изменяются с нагрузкой, обороты шунтового двигателя при колебаниях нагрузки изменяются мало.

Общий недостаток двигателей постоянного тока — необходимость в дополнительных устройствах для получения постоянного тока (магнитных усилителей, тиристорных регуляторов напряжения и т.п.).

Электродвигатели автоматических систем управления: шаговые двигатели и сервоприводы.

В пределах выбранного типа подбирается двигатель на необходимую скорость вращения и необходимую мощность.

Правильный выбор двигателя по мощности имеет очень большее значение, заметно сказываясь на экономических показателях работы и производительности рабочих машин.

Результатом завышения установленной мощности двигателей будет работа с пониженными значениями к. п. д., а для асинхронных двигателей переменного тока и с пониженными значениями cos фи кроме того, будут завышены капиталовложения на электрооборудование.

Занижение мощности неизбежно приведет к тому, что двигатель будет перегреваться и быстро выйдет из строя.

Чем больше нагрузка двигателя, тем больше и количество выделяемого в машине тепла, а значит тем выше будет та температура, на уровне которой установится тепловое равновесие.

В конструкции электрических машин элементом, наиболее чувствительным к температуре, определяющим нагрузочную способность машины, является изоляция обмоток.

Все потери энергии в двигателе — в его обмотках («потери в меди»), в магнитопроводах («потери в стали»), на трение вращающихся частей о воздух и в подшипниках, на вентиляцию («механические потери») превращаются в тепло.

Читать еще:  Volkswagen passat 2008 какие двигатели

По действующим нормам температура нагрева изоляционных материалов, обычно применяемых для обмоток электрических машин (изоляционные материалы класса А), не должна превышать 95°С. При этой температуре двигатель может надежно работать примерно 20 лет.

Всякое повышение температуры сверх 95°С ведет к ускоренному износу изоляции. Так, при температуре 110°С срок службы снизится до 5 лет, при температуре 145°С (которая может быть достигнута повышением силы тока по сравнению с номинальной, всего на 25%) изоляция будет разрушена за 1,5 месяца, а при температуре 225°С (что соответствует увеличению силы тока на 50%) изоляция обмотки придет в негодность в течение 3 часов.

Выбор двигателя по мощности производится в зависимости от характера нагрузки, создаваемой приводимым механизмом. Если нагрузка равномерна, что бывает в приводе насосов, вентиляторов, двигатель берется с номинальной мощностью, равной нагрузочной.

Однако гораздо чаще график нагрузки двигателя неравномерен: повышения нагрузки чередуются с провалами, вплоть до холостого хода. В этих случаях двигатель выбирается с номинальной мощностью, меньшей максимума нагрузки, так как в периоды уменьшенных нагрузок (или остановок) двигатель будет охлаждаться.

Разработаны методы выбора мощности двигателя в соответствии с графиком его нагрузки, т. е. с режимом работы приводимого механизма. Они изложены в специальных руководствах.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Ранее на эту тему: Электропривод

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Асинхронные двигатели популярно

В этой научно-популярной обзорной статье рассмотрим некоторые вопросы, которые позволят читателю расширить и закрепить свои знания о мире двигателей.

Экспресс-знакомство

В настоящее время на практике в подавляющем большинстве случаев применяют асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Они имеют сравнительно простую конструкцию, и относительно недороги.

Для работы асинхронного двигателя нужно обязательно трехфазное напряжение, которое, благодаря обмоткам статора, создает вращающееся магнитное поле внутри двигателя. Это поле вращает ротор двигателя, который, в свою очередь, передает вращение на нагрузку. Например, редуктор или лопасти вентилятора.

Изменяя конфигурацию обмоток статора (количество пар полюсов), можно менять основную характеристику асинхронного двигателя — частоту оборотов. Мощность на валу двигателя зависит от мощности, получаемой электродвигателем от сети.

Другие виды

Другие двигатели, которые в настоящее время также находят применение — это электродвигатели постоянного тока. Они имеют щетки (рисунок 1), которые подвержены износу и искрению. Также, необходима обмотка подмагничивания (возбуждения), на которую подается постоянное напряжение. Несмотря на эти недостатки, электродвигатели постоянного тока находят применение там, где нужно быстрое изменение скорости вращения и контроль момента, а также при мощностях более 100 кВт.

Рисунок 1. Электродвигатель постоянного тока.

В быту также применяют коллекторные (щеточные) электродвигатели переменного тока, которые имеют низкую надежность по сравнению с асинхронными.

Другие типы двигателей — серводвигатели и шаговые двигатели — применяют сравнительно редко в случаях, когда необходимо сверхточное позиционирование нагрузки на валу. Например, в координатных станках.

В однофазной сети

Мы уже говорили выше, что для работы асинхронного двигателя нужно вращающееся магнитное поле, которое обеспечивается трехфазным напряжением.

Однако, часто есть необходимость питать такой двигатель от бытовой однофазной сети 220 В. В случае работы асинхронного двигателя в однофазной сети применяют фазосдвигающие и пусковые конденсаторы. При этом получают подобие трехфазной питающей сети. Номинальную мощность на валу получить не получится, приходится рассчитывать на 70–80% от номинала.

Это происходит из-за того, что не удается обеспечить отсутствие перекоса по фазам при изменении нагрузки.

Способы управления

Управление электродвигателем подразумевает возможность изменения его скорости и мощности (момента). Так, если на асинхронный двигатель подать напряжение нужной величины и частоты, он будет вращаться с номинальной частотой, и сможет обеспечить мощность на валу не более номинальной. Если же нужно понизить или повысить скорость электродвигателя, в основном применяют преобразователи частоты (ПЧ) — рисунок 2. Благодаря этому для двигателя можно обеспечить нужный режим разгона, торможения, а также управлять частотой работы оперативно, по желанию оператора оборудования.

Рисунок 2. Преобразователь частоты Schneider Electric.

Если нужно обеспечить требуемый разгон и торможение без изменения рабочей частоты, то применяют устройство плавного пуск (УПП). Если нужно управлять только разгоном двигателя для минимизации пусковых токов, то применяют схему включения «звезда-треугольник».

Для подачи питания на двигатель без ПЧ и УПП также широко применяются контакторы, которые позволяют дистанционно управлять пуском, остановом и реверсом.

Управление запуском

Запуск может происходить в простейшем случае от кнопки «Пуск». Но за этой кнопкой может скрываться, например, контроллер, который действует по сложной программе и выдает сигнал на запуск преобразователя частоты. Также кнопка запуска может быть непосредственно подключена ко входу управления ПЧ или УПП.

Читать еще:  Двигатель 51100 технические характеристики

В классическом варианте, когда двигатель запускается через контактор, кнопка «Пуск» подает питание на катушку контактора, контактор включается, и своим дополнительным (блокировочным) контактом становится на самоподхват.

Остановка производится кнопкой «Стоп», которая обычно имеет нормально замкнутые контакты.

Направление вращения

Реверс двигателя — важная функция в его управлении. Осуществляется реверс очень простым способом — нужно поменять местами любые две питающие фазы.

Реализуется это в контакторной схеме путем использования двух контакторов, каждый из которых имеет свой порядок фаз. Контакторы имеют обязательно механическую и электрическую блокировки, чтобы избежать возможности одновременного включения.

Вращение может быть прямым и обратным. Прямое вращение распознать очень просто. Стоит посмотреть двигателю «в зад», и, если вал крутится по часовой стрелке — это прямое вращение.

Как определить мощность

Иногда нужно на практике узнать, какой двигатель перед нами. Проще всего определить номинальную мощность электродвигателя по его шильдику (рисунок 3). На нем указана механическая мощность (мощность на валу), которая всегда меньше потребляемой мощности за счет КПД двигателя (потерь на трение и нагрев). Однако, если шильдик на корпусе двигателя отсутствует, то можно ориентировочно определить мощность по его габаритам. При одинаковой мощности при большем диаметре вала мощность навалу будет больше, а частота оборотов — меньше.

Рисунок 3. Шильда механической мощности двигателя.

Также, определить мощность можно по нагрузке, а также по уставкам защитных устройств, через которые питается двигатель (мотор-автомат, тепловое реле).

Другой способ — нужно включить двигатель на номинальную мощность, обеспечив нужную нагрузку на валу. После этого, померить токоизмерительными клещами ток двигателя, который должен быть по всем обмоткам одинаков. На основании измеренного тока можно оценить мощность двигателя. Приблизительно оценить мощность асинхронного двигателя, при подключении его по схеме «звезда» можно, разделив его номинальный измеренный ток на 2.

Регулировка оборотов

Управление скоростью вращения двигателем может быть в трех режимах работы — при разгоне, в рабочем режиме, и при торможении.

Наиболее универсальным способом управления оборотами двигателя во всех перечисленных режимах является применение преобразователя частоты. Настройками можно добиться любой частоты вращения в пределах технической возможности. При этом можно управлять и другими параметрами электродвигателя, а также следить за его состоянием во время работы. Частоту можно менять и плавно, и ступенчато. Возможно управление от дистанционного пульта или с контроллера по цифровому каналу связи.

Управление оборотами двигателя только в режиме разгона и торможения возможно при использовании УПП — рисунок 4. Это устройство позволяет значительно снизить пусковой ток за счет плавного разгона с медленным увеличением оборотов.

Рисунок 4. Устройство управление оборотами двигателя ABB.

Торможение

В некоторых устройствах, например, лифтах, крайне необходимо при остановке двигателя зафиксировать его вал в неподвижном состоянии. Для этого применяют электромагнитный механический тормоз, который закреплен в задней части двигателя и входит в его конструкцию.

Управление тормозом происходит от ПЧ или схемы на контакторах. Важно, чтобы это происходило синхронно с остановом двигателя.

Рисунок 5. Электродвигатель с тормозом с креплением через фланец.

На рисунке 5 показан электродвигатель с тормозом с креплением через фланец. Также применяют электрическое торможение постоянным током. Для этого через ПЧ или диодный выпрямитель подают на обмотки двигателя постоянное (однополярное) напряжение в 3–4 раз меньше номинального рабочего.

Неисправности

Большинство неисправностей электродвигателей проявляется их нагревом.

Причины неисправностей могут быть следующие:

  • износ подшипников и повышенное механическое трение;
  • увеличение нагрузки на валу;
  • перекос напряжения питания;
  • пропадание фазы;
  • замыкание в обмотке из-за ухудшения изоляции;
  • проблема с обдувом (охлаждением).

Неисправности электродвигателей можно разделить на два вида: электрические и механические.

К электрическим можно отнести неисправности, связанные с обмоткой:

  • межвитковое замыкание;
  • замыкание обмотки на корпус;
  • обрыв обмотки.

Для устранения этих неисправностей требуется перемотка двигателя.

  • износ и трение в подшипниках;
  • проворачивание ротора на валу;
  • повреждение корпуса двигателя;
  • проворачивание или повреждение крыльчатки обдува.

Замена подшипников должна производиться регулярно, учитывая их износ и срок службы. Повреждение крыльчатки устраняется путем ее замены. Остальные неисправности устранению практически не подлежат, и в таких случаях двигатель подлежит замене.

Защита

Как было сказано выше, основной причиной неисправностей двигателя является его перегрев. Сам перегрев, как правило, является следствием каких-либо аномальных электрических или механических режимов работы.

Следовательно, предотвратив перегрев, можно отключить и сохранить двигатель в исправном состоянии. Для этого используются три основных способа:

Электронный контроль тока — этот способ используется в электронных устройствах пуска двигателей — ПЧ и УПП. С помощью встроенного трансформатора тока происходит его измерение, а встроенный контроллер принимает решение об остановке двигателя.

Читать еще:  Характеристика газового двигателя паз

Тепловой контроль тока. Для этого применяются устройства тепловой защиты — тепловые реле или защитные мотор-автоматы. В них имеется возможность выставить точно токовую уставку, при которой реле или автомат отключат питание двигателя.

Непосредственный контроль температуры корпуса и обмоток реализуется за счет терморезистора или термоконтакта, встроенного внутрь корпуса двигателя. Недостаток этого способа — большая инерционность, и его обычно применяют как дополнительный способ защиты.

Асинхронные и синхронные двигатели

Содержание

  1. Асинхронные и синхронные двигатели
  2. Асинхронные и синхронные двигатели: устройство
  3. В чем ключевое отличие синхронного двигателя от асинхронного

Чтобы производственные механизмы работали с максимальной эффективностью, необходимо правильно подобрать электрический двигатель, который будет применяться в качестве привода. В этой статье мы рассмотрим, чем отличаются асинхронные и синхронные двигатели с точки зрения конструктивных особенностей, функциональности и экономичности.

Асинхронные и синхронные двигатели: устройство

Электрические двигатели представляют собой агрегаты для преобразования электроэнергии в энергию механическую. Основу конструкции двигателя (как синхронного, так и асинхронного типа) составляют следующие элементы:

  • неподвижный (статор);
  • вращающийся (ротор).

Статоры электродвигателей обеих категорий имеют схожий принцип устройства. В специальные пазы (осевые прорези) уложены токонесущие проводки из меди или алюминия. Функцией статора является создание вращающегося магнитного поля. Ротор (с обмоткой возбуждения) закреплен на валу двигателя и вращается под воздействием возникающей электродвижущей силы.

В чем ключевое отличие синхронного двигателя от асинхронного

Главное отличие синхронного от асинхронного двигателя заключается в устройстве ротора.

Роторы синхронных двигателей представляют собой постоянные или электрические магниты. Постоянное магнитное поле, создаваемое ими, взаимодействует с вращающимся магнитным полем статора.

В случае с асинхронным двигателем (который также называют индукционным) в пазы ротора вставляются короткозамкнутые металлические пластины. Кроме короткозамкнутой разновидности, применяются также фазные роторы, снабженные контактными кольцами, которые после разбега замыкаются накоротко.

В результате соотношение частоты оборотов двигателя, находящегося под нагрузкой, с частотой вращения, которая присуща магнитному полю статора, для разных типов двигателя следующее:

  • равное для агрегатов синхронного типа;
  • неравное для асинхронных двигателей (наблюдается постоянное отставание от скорости вращения магнитного поля статора, равное величине скольжения).

На основе понимания того, чем отличается асинхронный двигатель от синхронного, можно сформулировать главные преимущества и недостатки этих двигателей.

Сравнение разных типов двигателей

Двигатели синхронной разновидности сложнее в использовании, поскольку они:

  • в отличие от асинхронных моделей нуждаются в дополнительном источнике постоянного тока;
  • подвержены более быстрому износу деталей (по причине использования контактных колец со щетками);
  • требуют применения вспомогательных механизмов для запуска (индукционный двигатель имеет собственный пусковой момент).

Для асинхронных моделей характерны:

  • простота конструкции;
  • надежность в эксплуатации.

При этом синхронные двигатели обладают более широкими возможностями с точки зрения коэффициента мощности, а также менее чувствительны к перепадам напряжения, но стоимость таких агрегатов выше, что делает их использование менее выгодным.

У ВАС АВАРИЙНАЯ СИТУАЦИЯ?

Звоните нам по сервисному телефону. Мы всегда доступны для Вас по данному номеру: T +49 5066 90333-0
emergency(at)helmke.de

Новое

ПРИВОДНЫЕ СИСТЕМЫ, РАЗРАБОТАННЫЕ HELMKEHELMKE является признанным во всем мире специалистом по обеспечению комплексными приводными системами. Преобразователи, разработанные HELMKE, проектируются и изготавливаются для выполнения конкретных задач заказчиков и специфических отраслевых задач. [ [подробнее] ]

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ИСПОЛНЕНИЯ В СОТТВЕТСТВИИ С ТРЕБОВАНИЯМИ ЗАКАЗЧИКОВ

Наши уникальные преимущества

Электродвигатели, разработанные по индивидуальному заказу: проектирование, изготовление и обратный инжиниринг электрических машин. HELMKE – ведущий специалист в области производства заказных, некатологизированных электрических машин. Гибкие методики изготовления позволяют обеспечивать заказчиков особыми изделиями, предназначенными для работы в самых сложных условиях:

  • Меньшие потери, что повышает эффективность
  • Низкий уровень шума
  • Низкие пусковые токи при большом пусковом вращающем моменте
  • Короткозамкнутый ротор со вставными стержнями, что обеспечивает существенную надежность конструкции ротора
  • Универсальность конструкции
  • Оптимизируемое количество пазов статора и ротора, задаваемое независимо друг от друга

HELMKE может предложить услуги по ускоренной замене с сохранением параметров имеющейся машины.

  • Тип DKK900-14
  • Технические данные: 1 650 кВт; 6 300 В, ± 5%; 50 Гц, ± 2%; частота вращения – 422 об/мин
    (14-полюсный); IM B20; IP 55; IC 666
  • Подшипники скольжения особой конструкции, допускающие замену масла на работающей машине
  • Особый фланцевый вал
  • Специальное устройство для ручного вращения

Создание копии оригинальной машины с сохранением электрических и механических характеристик

  • Электродвигатель, предназначенный для замены существующего электродвигателя на электростанции в Шотландии
  • Технические данные: 3 500 л.с. (2 610 кВт); 3 300 V; 10-ти полюсный; IC 611
  • Доработка: корпус электродвигателя, подшипники скольжения, клеммы и клеммная коробка
  • Адаптация: напряжения электродвигателя и вала электродвигателя
  • Замена IC 01 (незамкнутая система вентиляции) на воздухо-воздушный теплообменник без потерь выходной мощности электродвигателя
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector