У вас есть конкретный запрос и нужна помощь? Просто отправьте нам сообщение со своими вопросами.
К этой группе асинхронных машин относятся электрические машины, принцип работы которых основан на вращающемся магнитном поле в воздушном зазоре между статором и ротором. Наиболее важной и широко используемой машиной в этой группе является асинхронный двигатель переменного тока с короткозамкнутым ротором. Он отличается следующими особенностями:
В области приводная техника обычно используются следующие электродвигатели:
Поскольку двигатели переменного тока с преобразователями частоты обеспечивают более качественное, простое и не требующее особого технического обслуживания управление скоростью, двигатели постоянного тока и двигатели переменного тока с контактными кольцами теряют свою актуальность. Другие типы асинхронных двигателей переменного тока имеют лишь второстепенное значение в приводной технике. В связи с этим они не будут подробно рассматриваться в данной статье.
Если объединить электродвигатель, например, двигатель переменного тока, с редуктор , получается мотор-редуктор. Независимо от принципа работы электродвигателя, способ его монтажа к редуктору приобретает особое значение с точки зрения механической конструкции двигателя. Компания SEW-EURODRIVE использует специально адаптированные двигатели, разработанные именно для этой цели.
Ротор
В слотах пакета пластин ротора расположена впрыснутая или вставленная обмотка (обычно изготовленная из алюминия и/или меди). Как правило, один виток обмотки соответствует одной фазе. Эта обмотка закорочена с обоих концов кольцами, изготовленными из того же материала. Фазы с замыкающими кольцами напоминают клетку. Отсюда и происходит второе распространенное название двигателей переменного тока: «двигатель с короткозамкнутым ротором».
Статор
Обмотка, пропитанная синтетической смолой, вставляется в полузакрытые слоты пакета пластин статора. Количество и ширина катушек варьируются для получения различного числа полюсов (= скоростей). Вместе с корпусом двигателя пакет пластин образует статор.
Подшипниковые щиты
Подшипниковые щиты изготавливаются из стали, серогого чугуна или литого под давлением алюминия и герметизируют внутреннее пространство двигателя со стороны A и со стороны B. Конструктивное решение в месте перехода к статору определяет, в частности, степень защиты двигателя.
Вал ротора
Пакет пластин ротора со стороны ротора закреплен на стальном валу. Оба конца вала проходят через подшипниковые щиты как со стороны A, так и со стороны B. Конец выходного вала установлен со стороны A (исполняется в виде конца вала для шестерни для мотор-редуктора); со стороны B устанавливаются вентилятор с лопастями и/или дополнительные системы, такие как механические тормоза и датчики.
Корпус двигателя
Корпус двигателя может изготавливаться из литого под давлением алюминия при низкой и средней мощности. Однако корпус для всех классов мощности выше указанных изготавливается из серого чугуна и сварной стали. К корпусу прикреплена клеммная коробка, в которой концы обмотки статора подключены к клеммной колодке для подключения со стороны заказчика. Охлаждающие ребра увеличивают площадь поверхности корпуса, а также способствуют отводу тепла в окружающую среду.
Вентилятор, кожух вентилятора
Вентилятор, расположенный на конце вала со стороны B, закрыт кожухом. Этот кожух направляет воздушный поток, создаваемый при вращении вентилятора, через ребра охлаждения на корпусе. Как правило, вентиляторы не зависят от направления вращения ротора. Дополнительная защитная крышка предотвращает проваливание (мелких) деталей сквозь сетку защиты вентилятора при вертикальной монтажной позиции.
Подшипники
Подшипники в подшипниковых щитах со стороны A и со стороны B механически соединяют вращающиеся детали с неподвижными. Обычно используются радиальные шарикоподшипники. Роликоподшипники с цилиндрическими роликами используются редко. Типоразмер подшипника зависит от сил и скоростей, которые он должен выдерживать. Различные типы уплотнительных систем обеспечивают поддержание необходимых свойств смазки в подшипнике и предотвращают утечку масла и/или смазки.
Симметричная трехфазная система обмоток статора подключена к трехфазному току с соответствующим напряжением и частотой. В каждой из трёх фаз обмотки протекаютсинусоидальные токи одинаковой амплитуды.Каждый из этих токов имеет фазовый сдвиг относительно других на 120°. Поскольку фазы обмотки также пространственно смещены на 120°, статор создает магнитное поле, которое вращается с частотой приложенного напряжения.
Это вращающееся магнитное поле — или вращающееся поле, если говорить кратко — induцирует электрическое напряжение в обмотке ротора или в стержнях ротора. Токи короткого замыкания протекают из-за того, что обмотка замыкается на кольцо. Вместе с вращающимся полем эти токи создают силы и генерируют вращающий момент по радиусу ротора, который ускоряет частоту вращения ротора в направлении вращающегося поля. Частота напряжения, генерируемого в роторе, падает по мере увеличения скорости ротора. Это происходит из-за того, что разность между скоростью вращающегося поля и скоростью ротора уменьшается.
В результате индуцированные напряжения становятся ниже, что приводит к снижению токов в клетке ротора и, следовательно, к уменьшению сил и крутящих моментов. Если бы ротор вращался с той же скоростью, что и вращающееся поле, он вращался бы синхронно, напряжение не индуцировалось бы, и, как следствие, двигатель не смог бы развивать никакого крутящего момента. Однако вращающий момент нагрузки и вращающие моменты трения в подшипниках приводят к разнице между частотой вращения ротора и частотой вращающегося поля, что приводит к равновесию между динамическим моментом и моментом нагрузки. Двигатель работает асинхронно.
Величина этой разницы увеличивается или уменьшается в зависимости от нагрузки на двигатель, но никогда не равна нулю, поскольку в подшипниках всегда присутствует трение, даже при холостом ходе. Если момент нагрузки превышает максимальный динамический момент, который может развивать двигатель, двигатель «заглохнет», перейдя в недопустимое состояние при эксплуатации, которое может привести к тепловому повреждению.
Это относительное отклонение между скоростью вращающегося поля и механической скоростью, необходимое для работы, определяется как проскальзывание «s» и указывается в процентах от скорости вращающегося поля. Двигатели с меньшей номинальной мощностью могут иметь проскальзывание от 10 до 15 процентов. Двигатели переменного тока с большей номинальной мощностью имеют проскальзывание примерно от 2 до 5 процентов.
Двигатель переменного тока получает электрическую энергию от системы электропитания и преобразует её в механическую энергию, то есть в скорость и крутящий момент. Если бы двигатель работал без потерь, товыходная механическая мощность Pout соответствовала бы входной электрической мощности Pin.
Однако в двигателях переменного тока также возникают потери, что неизбежно при любом преобразовании энергии:Медные тепловые потери PCuимагнитные потери PFeвозникают при протекании тока через проводник.Магнитные потери PFeвозникают в результате перемагничивания пакета пластин с частотой электросети.Потери на трение PRbвозникают в результате трения в подшипниках, а потери на воздухообмен — в результате использования воздуха для охлаждения. Потери в меди, на стержне, в железе и потери на трение приводят к нагреву двигателя. КПД машины определяется как отношение выходной мощности к входной мощности.
В связи с введением правовых норм в последние несколько лет всё больше внимания уделяется использованию двигателей с более высоким уровнем КПД. Класс эффективности был определен в соответствующих нормативных документах. Производители включили эти классы в свои технические данные. Для снижения значительных потерь, вызванных работой машины, это повлекло за собой следующие изменения в конструкции электродвигателя:
Регистрируя значения крутящего момента и тока в зависимости от скорости, можно получить механическую характеристику «скорость-крутящий момент» двигателя переменного тока. Двигатель следует этой характеристике при каждом включении до тех пор, пока не достигнет своей устойчивой рабочей точки. На кривые влияют число полюсов, а также конструкция и материал обмотки ротора. Знание этих кривых особенно важно для приводов, работающих с моментами сопротивления (например, подъемные устройства).
Если момент сопротивления рабочей машины превышает минимальныйпусковой момент, частота вращения ротора «застревает в впадине». Двигатель больше не достигает своей номинальной рабочей точки (то есть стабильной, термически безопасной рабочей точки). Двигатель даже останавливается, если момент сопротивления превышает пусковой момент. Если работающий привод подвергается перегрузке (например, перегруженный ленточный конвейер), его скорость падает по мере увеличения нагрузки. Если момент сопротивления превышает опрокидывающий момент, двигатель «заглохнет», и его скорость снизится до скорости разгона или даже до нуля. Все эти сценарии приводят к появлению чрезвычайно высоких токов в роторе и статоре, что означает их очень быстрое нагревание. Этот эффект может привести к непоправимому тепловому повреждению двигателя — или его «перегоранию» — если не установлены соответствующие защитные устройства.
Тепло, выделяемое в проводнике с током, зависит от сопротивления проводника и величины тока, протекающего по нему. Частое включение и пуск с моментом сопротивления создают очень большую тепловую нагрузку на двигатель переменного тока. Допустимый нагрев двигателя зависит от температуры окружающей охлаждающей среды (например, воздуха) и теплового сопротивления изоляционного материала обмотки.
Двигатели отнесены к температурным классамизоляции (ранее называвшимся «классами изоляции»), которые определяют максимально допустимые перегревы в двигателях. Двигатель должен быть способен выдерживать длительную эксплуатацию при повышенной температуре, соответствующей его номинальной мощности в том температурном классе изоляции, для которого он был рассчитан, без повреждений. Например, при максимальной температуре охлаждающей жидкости 40 °C максимально допустимое превышение температуры в температурном классе изоляции 130 (B) составляет dT = 80 K.
Пример:Режим работы S3/40 % применяется, если двигатель поочередно работает в течение четырёх минут и подвергается отключению в течение шести минут.
Допустимая частота коммутации определяет, сколько раз в час можно включать двигатель без риска его тепловой перегрузки. Она зависит от следующих факторов:
Допустимую пусковую частоту двигателя можно увеличить с помощью следующих мер:
Двигатели переменного тока могут работать с различными скоростями за счет переключения обмоток или их отдельных участков. Различное число полюсов достигается за счёт установки нескольких обмоток в пазы статора или за счёт изменения направления тока в отдельных частях обмотки. В случае отдельных обмоток мощность для каждого числа полюсов составляет менее половины мощности односкоростного двигателя того же типоразмера.
Трехфазные мотор-редукторы с многоскоростным режимом работы используются, например,в качестве приводов перемещения. Скорость перемещения высока при работе с малым числом полюсов. Для позиционирования включается многополюсная обмотка. Из-за инерции двигатель вначале продолжает вращаться с высокой скоростью во время переключения. В этот момент двигатель переменного тока работает как генератор и замедляется. Кинетическая энергия преобразуется в электрическую и возвращается в сеть питания. Недостатком является значительный скачок вращающего момента, вызываемый переключением. Однако для его уменьшения можно принять соответствующие меры по организации цепи.
Современные разработки в области недорогих инверторных технологий способствуют технологической замене двигателей многоскоростных на односкоростные двигатели с частотным инверторным управлением во многих областях применения.
Однофазный двигатель — хороший выбор, если в ваших условиях эксплуатации
Типичными примерами применения являются вентиляторы, насосы и компрессоры. Здесь имеются два принципиальных конструктивных различия:
С одной стороны, классический асинхронный двигатель переменного тока подключается только к одной фазе и нулевому проводу. Третье подключение создается за счет сдвига фаз с помощью конденсатора. Поскольку конденсатор может создавать только фазовый сдвиг на 90°, а не на 120°, номинальная мощность такого однофазного двигателя обычно составляет лишь две трети от мощности сопоставимого двигателя переменного тока.
Второй способ создания однофазного двигателя предполагает технические изменения в обмотке. Вместо трехфазной обмотки реализуются только две фазы: одна в качестве основной, а другая — в качестве вспомогательной. Катушки, пространственно смещенные на 90°, также получают ток от конденсатора с временным смещением на 90°, что создает вращающееся поле. Неравное соотношение токов в основной и вспомогательной обмотках также, как правило, позволяет развивать лишь две трети мощности двигателя переменного тока того же типоразмера. Типичными двигателями для однофазной работы являются конденсаторные двигатели, двигатели с затененным полюсом и пусковые двигатели, в которых отсутствуют конденсаторы.
Ассортимент SEW-EURODRIVE включает оба типа однофазных двигателей — Двигатели серии DRK... Оба типа питаются рабочим конденсатором. Поскольку этот конденсатор размещен непосредственно в клеммной коробке, удается избежать появления мешающих контуров. При наличии рабочего конденсатора для пуска доступно примерно 45–50 процентов номинального вращающего момента.
Для заказчиков, которым требуется более высокий пусковой момент — до 150 % от номинального вращающего момента, — компания SEW-EURODRIVE может предоставить пусковые конденсаторы с необходимыми для этой цели значениями ёмкости, которые можно приобрести у хорошо укомплектованных специализированных дилеров.
Моторы с удерживающим моментом представляют собой специальную конструкциюдвигателей переменного тока с короткозамкнутыми роторами. По конструкции они рассчитаны таким образом, что их потребляемый ток достаточно высок лишь для того, чтобы при нулевой скорости не допустить непоправимого теплового повреждения самого двигателя. Эта особенность полезна, например, при открывании дверей и установке точек, а также в прессовых матрицах, когда достигнута определённая позиция, которая должна надёжно удерживаться электродвигателем.
Ещё одним распространённым режимом работы является торможение противовключением: внешняя нагрузка способна вращать ротор против направления вращения вращающегося поля. Вращающееся поле «замедляет» скорость и извлекает из системы рекуперативную энергию, которая подается в сеть питания — аналогично торможению вращения без работы тормоза.
Компания SEW-EURODRIVE предлагает серию DRM../DR2M.. вместе с 12-полюсными моторами крутящего момента, которые рассчитаны на длительную работу с номинальным крутящим моментом в режиме холостого хода. Моторы крутящего момента SEW-EURODRIVE подходят для самых разных требований и скоростей и, в зависимости от режима работы, доступны с тремя вариантами номинального вращающего момента.
Если вы используете электродвигатели в зонах с взрывоопасной средой (в соответствии с Директивой 2014/34/ЕС (ATEX)), необходимо принять специальные меры предосторожности в отношении приводов. С учетом этого SEW-EURODRIVE предлагает ряд различных конструкций в зависимости от зоны и региона применения.
Компания SEW‑EURODRIVE предлагает линейку электродвигателей LSPM для применений, в которых двигатели работают напрямую от сети питания и требуют синхронной скорости или обеспечивают эту характеристику без датчиков при использовании простого преобразователя частоты. LSPM — это аббревиатура от «Line Start Permanent Magnet». Двигатель LSPM представляет собой трехфазный асинхронный двигатель переменного тока с дополнительными постоянными магнитамив роторе. Он работает в асинхронном режиме, синхронизируется с рабочей частотой и с этого момента работает в синхронном режиме без проскальзывания, синхронно с частотой сети. Технология двигателей, открывающая новые, гибкие возможности применения в приводной технике, например, передачу нагрузок без падения скорости.
Эти компактные гибридные двигатели не имеют никаких потерь в роторе во время эксплуатации и отличаются высоким КПД-ом. Достигаются классы энергосбережения до IE4.
Типоразмер двигателя серии DR..J с технологией LSPM на две ступени меньше по сравнению с двигателем серийного производства той же мощности и того же класса эффективности. С другой стороны, двигатели того же типоразмера достигают класса эффективности, в два раза превосходящего показатели асинхронных двигателей.
При активации поиска по почтовому индексу данные передаются Google в США. Для получения дополнительной информации см. нашу политику конфиденциальности.