Aniks-lift.ru

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

Электрический двигатель: виды и характеристики

Это машина, вал которой вращается в результате взаимодействия постоянных или переменных магнитных полей. Классификация электродвигателей напрямую зависит от типа тока, который течет по его обмоткам. Они бывают:

  • постоянными;
  • переменными.

Это одно из наиболее эффективных устройств среди всех, которые были созданы за тысячелетия развития цивилизации: КПД электродвигателя достигает 99 процентов. Обладает он и еще одним, чрезвычайно полезным свойством: из потребителя электроэнергии может стать ее производителем.

Двигатели постоянного тока

Майкл Фарадей, английский физик, официальный изобретатель электрической машины постоянного тока, нашел практическое применение эффекту отталкивания одноименных полюсов магнита, который известен даже младшим школьникам. Он выяснил, что если согнутый в виде рамки проводник, по которому течет постоянный ток, поместить магнитное поле, то он стремится повернуться так, чтобы одноименные полюса совпали.

Диск Фарадея

Вообще-то, гениальный англичанин создавал негальванический источник постоянного тока. Он состоял из неподвижного магнита U-образной формы, между полюсами которого находился край бронзового диска, вращаемого вручную. К поверхности диска прислонен проводник – так, чтобы он мог скользить по ней. Его подключили к плюсовой клемме. Во время вращения диска между плюсовой клеммой и землей измерялась ЭДС величиной в десяток вольт. Одновременно было замечено, что если подать на плюсовую клемму напряжение извне, то диск делал половину оборота самостоятельно. Последовательная же смена полюсов приводила его в движение.

Позже было установлено, что диск можно заменить на несколько витков токопроводящего материала. А чтобы получить непрерывное вращение, в устройство электродвигателя такого типа надо ввести особый элемент – коллектор. Это медное кольцо, разделенное на две половинки диэлектриком. По нему скользят концы питающих проводников, которые назвали щетками. Каждая из половинок этого кольца соединена с обмоткой, являющейся самостоятельным электромагнитом со своим полюсом. В момент поворота коллектора происходит смена полюсов, что и провоцирует непрерывное вращение.

Подвижный элемент двигателя постоянного тока получил название ротора или якоря. А неподвижный – статора. В последующем эту терминологию распространили и на машины переменного тока.

При малых мощностях было достаточно устанавливать постоянный магнит. Однако для ее увеличения необходима его замена на несколько независимых электромагнитов – катушек, подключенных к источнику постоянного тока. Поскольку именно она является причиной вращения ротора и вала двигателя, ее назвали обмоткой возбуждения. Это потребовало увеличить и количество обмоток (полюсов) на якоре и, как следствие, разбить кольцо коллектора не на два, а на гораздо большее количество токопроводящих участков.

Обмотку возбуждения можно подключить и параллельно обмотке якоря, и последовательно с ней. Поэтому электродвигатели постоянного тока бывают двух типов:

  1. С параллельным возбуждением. Можно регулировать частоту вращения. Используется для привода станков, требующих постоянства скорости вращения.
  2. С последовательным возбуждением. Регулируется момент вращения (мощность). Используется в тяговых приводах.

Двигатель постоянного тока

Достоинством электрических машин этого типа является то, что ими очень просто управлять: для изменения скорости вращения достаточно изменить силу тока в цепи якоря или статора. Реверс электродвигателя осуществляется переключением полюсов питающего напряжения. Кроме того, из них наиболее просто можно сделать генератор, для этого не потребуется никаких конструктивных переделок, все выводы обмоток уже имеются.

Читайте так же:
Как прозвонить регулятор напряжения генератора мультиметром

К недостаткам стоит отнести большой вес и сложность машины, поскольку требуется устройство обмоток и на статоре, и на роторе. Однако с этим мирятся, поскольку вращающий момент двигателя постоянного тока наиболее высок, как и его КПД. Это объясняется тем, что магнитные потоки вращаются практически синхронно, с очень малым отставанием друг от друга.

Синхронные электрические машины чаще всего используются в качестве тяговых: на транспорте, крановые электродвигатели. Они безразличны к переменным нагрузкам и даже приветствуют реверсирование. Самый мощный электродвигатель постоянного тока приводит в движение атомный ледокол «Арктика».

Двигатели переменного тока

Изменение направления движения заряженных частиц позволяет получить, при соблюдении условия сдвига фаз, вращающееся магнитное поле. На нем основан принцип действия электродвигателя переменного тока. Его конструкция как бы вывернута наизнанку по отношению к машинам постоянного тока: питающее напряжение подается не на коллектор якоря, а на статорную обмотку.

Из-за механической и электрической инерционности якорь трогается с места не сразу, а спустя некоторое время (субъективно оно незаметно) и как бы пытается догнать магнитное поле в статорной обмотке. Рассогласование фаз достигает 18 градусов, поэтому такие электрические машины называются асинхронными, а их КПД ниже (оно не бывает более 85 процентов), чем синхронных.

Асинхронный электрический двигатель

По типу конструкции якоря асинхронные двигатели бывают двух типов:

  1. С короткозамкнутой обмоткой. Она состоит из двух колец и соединяющих их медных проводников. По форме напоминает «беличье колесо». Благодаря простоте применяется наиболее широко, однако в момент начала движения вала провоцирует короткое замыкание, из-за чего пусковые токи выше номинальных в два-три раза.
  2. С фазной обмоткой. Три независимых катушки, соединенных звездой, их концы припаяны к сплошным кольцам на конце вала. Используется в электродвигателях большой мощности, когда требуется плавный пуск с минимальным падением напряжения. По мере разгона вала напряжение на якоре снижают.

Машины переменного тока проще и легче, они хорошо выдерживают критические нагрузки на валу, но не лишены недостатков:

    • сложно регулировать частоту вращения, для этого надо в цепь питания включать преобразователи частоты;
    • лучше всего работают в режиме максимальных нагрузок, в режиме холостого хода снижают КПД;
    • зависят от качества питающего напряжения.

Питание асинхронных двигателей

Первые практические опыты применения многофазных токов осуществлялись изобретателем Николой Тесла, он создал генератор с двумя обмотками на статоре, расположенными под углом в 90 0 друг к другу. Более стабильные результаты по току и напряжению дал генератор трехфазный, который был изобретен русским инженером М.О. Доливо-Добровольским. В нем статорные обмотки сдвинуты на 120 0 .

Сдвиг фаз на 90 или 120 градусов порождает вращающееся магнитное поле без дополнительных конструкторских ухищрений. Если же машину переменного тока надо питать от однофазной сети, то его создают принудительно. Для этого в клеммной коробке трехфазного двигателя шесть выводов обмоток соединяют по схеме «треугольник», а между двумя любыми входными зажимами устанавливают электролитический конденсатор большой мощности, обеспечивающий нужный угол смещения фаз. Изменение скорости вращения невозможно. Для реверсирования необходимо переподключить реактивную нагрузку.

Однофазные двигатели, имеющие две последовательно включенные статорные обмотки, без включения между ними реактивной нагрузки так же не работают. Если при включении двигатель только «мычит», немедленно обесточьте его и проверьте исправность цепи конденсатора, иначе вы рискуете сжечь обмотки большими пусковыми токами. Управление ими невозможно.

Читайте так же:
Аккумулятор для шуруповерта не заряжается что делать

Электродвигатели переменного тока

Электродвигатели разделяются между собой, в зависимости от применяемого тока, который может быть переменным или постоянным. Особенностью переменного тока является смена его направления определенное количество раз в течение секунды. Как правило, используется переменный ток с частотой в 50 герц.

Виды электродвигателей: устройство, принцип работы

При подключении, ток вначале начинает протекать в одном направлении, а, затем, его направление полностью изменяется. Таким образом, стороны петли, получая толчок, притягиваются поочередно к различным полюсам. То есть, фактически, происходит их упорядоченное притягивание и отталкивание. Поэтому, при изменении направления, будет происходить вращение проволочной петли вокруг своей оси. С помощью этих круговых движений происходит преобразование энергии из электрической в механическую.

Двигатели переменного тока имеют множество конструкций и представлены самыми разнообразными моделями. Это позволяет широко использовать их не только в промышленности, но и в быту.

Классификация электродвигателей по исполнению

Чтобы обеспечить высокое качество функционирования электропривода, необходимо правильно подобрать тот электрический двигатель, который планируется использовать. Важной характеристикой электрических двигателей является исполнение.

Если выбрать правильное исполнение, тип, а также мощность конкретного электродвигателя, то можно обеспечить как надежное и безопасное выполнение работы, так и высокую эффективность с точки зрения технологических процессов.

Исполнения электродвигателей могут быть самыми разными. Рассмотрим основные из них более детально.

Конструктивное исполнение электрических двигателей представляет собой положение отдельных частей электромашины по отношению к определенным элементам крепления, к примеру таким, как подшипники и хвостовик вала. Монтажное исполнение электродвигателей означает расположение электромашины относительно того места, где она установлена. Машины могут быть с горизонтальной либо вертикальной осью вала.

Монтажное исполнение электродвигателей обозначается четырьмя цифрами. Первая из них — это конструктивное исполнение электрического двигателя. Вторая и третья цифры — это вариант монтажа электродвигателя. И, наконец, четвертая — исполнение вала электрического двигателя.

Чтобы электромашина работала исправно и надежно, факторы внешней среды не должны оказывать влияние на нее. Речь идет о климатических, механических, а также специальных и биологических факторах.

Климатические факторы внешней среды включают температуру, солнечную радиацию, дождь и др.

Если обратить внимание на обозначение типоразмеров электромашин, которое содержит как буквы, так и цифры, то предпоследняя буква в этом обозначении — это и есть климатическое исполнение электродвигателей.

Его делают для разных типов климата, в том числе умеренного (У), холодного (ХЛ), влажного тропического (ТВ), сухого тропического (ТС), умеренно-холодного морского (М), морского тропического (ТМ), в том числе и на кораблях каботажного плавания, а также на тех судах, район плавания для которых не ограничен (ОМ). Существуют и так называемое общеклиматическое исполнение (О). Оно подходит и для сухого, и для влажного тропического климата. При этом такие электродвигатели способны работать во всех макроклиматических районах, которые находятся на суше. Кстати, может быть еще вариант электромашин, которые могут функционировать в любом макроклиматическом районе, как на суше, так и на море (В). В скобках и приведены соответствующие обозначения.

Читайте так же:
34063Api даташит на русском


Исполнение электродвигателей по взрывозащите также требует особого внимания. Рассматривая данный вариант исполнения электрического двигателя, следует остановиться на классификации по области использования электродвигателей. Выделяют три типа электродвигателей. Во-первых, те, которые необходимы для использования в шахтах и рудниках, опасных с точки зрения горючей пыли или же рудничного газа. Во-вторых, те электродвигатели, которые следует использовать в зонах помещений и наружных установок. Эти зоны являются взрывоопасными. И, наконец, в-третьих, это те электрические двигатели, которые предназначены для работы во взрывоопасных средах, являющихся еще и пылевыми.

Таким образом, от наиболее подходящего исполнения электродвигателей во многом зависит не только качество их работы, но и длительность их службы.

Электродвигатели брызгозащищенного исполнения 4АМН, 5АН, 5АМН, 5АНМ

Применяются во всех отраслях промышленности, в электроприводах различных устройств, механизмов и машин, не требующих регулирования частоты вращения (насосы, вентиляторы, компрессоры и т.п.).

Более активное охлаждение позволяем в этих электродвигателях, по сравнению с обычными общепромышленными, в таком же габарите получать более высокую мощность.

Основное исплнение — асинхронный трехфазный электродвигатель, предназначенный для режима работы S1, от сети переменного тока 50Гц напряжение 380В (220В, 660В). Климатическое исполнение и категория размещения У3, степень защиты IP23.

10 комментариев

Нигде не нашел обозначение материала корпуса двигателя (чугун, алюминий).
Как определить? Я ищу движок в алюминиевом корпусе 4 кВт, 3000 об. Как задать в поисковике?

Здравствуйте, Александр! В маркировке двигателя как правило нет сведений о материале корпуса. Эту информацию необходимо уточнять у продавца или на заводе-изготовителе.

Здравствуйте!
Интересует минимальная допустимая частота Гц (3ф 50 гц 55kW к.п.д. 90%)
Как я понимаю, что при маленькой частоте Гц возникает вихревые токи в обмотке, тем самым он начинает греться.

Согласно закону электромагнитной индукции — эдс в замкнутом контуре прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока. Вихревые токи не в обмотке, а в статоре возникают. Поэтому при низкой частоте они будут наоборот меньше, чем при высокой.

При низкой частоте двигатели греются не от этого. Греются двигатели с принудительным воздушным охлаждением, то есть те, на «заднем» конце вала установлена крыльчатка. Частота низкая — крыльчатка прогоняет меньше воздуха и, как следствие, хуже охлаждение.

В ГОСТ Р 52776— 2007 (МЭК 60034-1— 2004) не нашел чтобы она нормировалась.

Также нужно учитывать падение КПД и момента на предельно низких частотах, в случае необходимости обеспечения «ровного» момента, следует увеличивать габарит и мощность двигателя.

В связи с этим ограничение минимальной частоты связано в первую очередь с падением эффективности охлаждения двигателей с самообдувом. Решить эту проблему можно, установив принудительное охлаждение (обдув другим вентилятором или жидкостное, что сложнее).

Нужно найти рекомендации от производителя этого электродвигателя, предназначен ли он вообще к работе с частотными преобразователями. Рекомендации разнятся, но в среднем нижняя частота это 25-30 Гц.

Более точные значения вы можете получить установив термодатчик на корпус, а лучше в статор двигателя и измерять температуру, но для корректного определения допустимых режимов работы, следует производить это при различных температурах окружающей среды и во всем диапазоне рабочих нагрузок.

Читайте так же:
Листогиб лгс 26 чертеж

Поэтому проще сделать дополнительную защиту по температуре, определив в справочнике допустимую температуру обмоток и на 10-20% ниже её сделать уставку на отключение или срабатывание сигнализации.

К тому же вы не правильно задаёте вопрос, мы не знаем ни модель двигателя, ни где и для чего он будет использоваться.

Здравствуйте! У меня китайский двигатель 18,5кВт, 730 об.
По мерил пирометром температуру поверхности, она составила в разных частях от 30 до 80 градусов. Подскажите, пожалуйста, какой предел по нагреваемости такого двигателя…

Здравствуйте, Александр! Данную информацию Вы можете узнать в паспортных данных электродвигателя, температура будет зависеть от класса изоляции по нагревостойкости (смотрите таблицу в статье выше).

Здравствуйте! Меня терзают два вопроса.
1) Потребляемый ток указывается для одной фазы или суммарный? Если по другому — в каждой из трех фаз будет протекать указанный ток или его нужно делить на три, что бы узнать ток фазы и подобрать автомат?
2) Одинаковы ли тяговые усилия на валу у трехфазных и конденсаторных эл. двигателей одинаковой мощности?

Здравствуйте, Алексей!
1) В паспортных данных (на шильдике) двигателя указывается номинальный фазный ток двигателя, т.е. ток протекающий в каждой фазе.
2) Если речь идет про конденсаторный двигатель заводского изготовления, то в сравнении с трехфазным двигателем той же мощности их мощности на валу будут эквивалентны.

Спасибо! И еще практический вопрос. Имеется китайский частотник, выход 3ф. 220в. и конденсаторный (двухфазный) мотор (от советской стиралки). Какая схема подключения предпочтительней, стандартная — 1ф. с кондером или 2ф. без кондера? Если не трудно — то желательно обосновать. Режим работы — переменные нагрузки, временами перегрузки. Обороты требуется регулировать как в — так и в +. В 2-х фазном включении двигатель то же работает, перегрева не заметил. Меня интересует максимальная отдача двигателя, особенно при повышении частоты. На других сайтах имеется информация, что при частотном регулировании, в стандартном включении (с кондером), кондер становится точкой преткновения , что с ним не так? Про реактивное сопротивление в курсе, но ведь при изменении частоты и напряжение требуется менять. И тут, казалось бы, изменение сопротивления конденсатора должно играть на пользу. В чем подвох?

Применение

Область применения асинхронных электродвигателей охватывает достаточно большой сегмент хозяйственной деятельности человека. Поэтому их можно встретить в различных типах станочного оборудования – токарных, шлифовальных, фрезерных, прокатных и т.д. В работе грузоподъемных кранов, талей, тельферов и прочих механизмов.

Их используют для лифтов, горнодобывающей техники, землеройного оборудования, эскалаторов, конвейеров. В быту их можно встретить в вентиляторах, микроволновках, хлебопечках и прочих вспомогательных устройствах. Такая популярность асинхронных электродвигателей обусловлена их весомыми преимуществами.

    Основные понятия и определения

    Подготовка и пробный пуск электродвигателя
    Установке двигателя для эксплуатации предшествует выбор места этой установки. При этом необходимо учесть следующее:
    а) место установки двигателя должно исключить возможность попадания на его обмотки и токосъемные устройства воды, масла, эмульсии и т. п.; вибрации фундаментов и частей здания не должны превышать значений, допустимых для выбранного двигателя;
    б) шум, создаваемый двигателем совместно с приводимым механизмом, не должен превышать уровня, допустимого санитарными нормами для места эксплуатации электропривода;
    в) проходы для обслуживания электропривода между фундаментами или корпусами двигателей должны быть не менее допустимых значений, обеспечивающих нормальное обслуживание, указанных в гл. 5.1 «Правила устройства электроустановок» — ссылка;
    г) двигатели и аппараты управления ими, имеющие степень защиты ниже IР44, а также резисторы всех исполнений по степени зашиты должны быть установлены на расстоянии не менее 1 м от конструкций здания, выполненных из сгораемых материалов;
    д) двигатели на напряжение питания выше 1 кВ разрешается устанавливать непосредственно в производственных помещениях; при расположении выводов обмотки под статором двигатели следует устанавливать на фундаменте со специальной камерой, т.е. фундаментной ямой, которая должна удовлетворять требованиям, изложенным в гл. 4.2 «Правила устройства электроустановок».
    Далее следует подготовка двигателя к пробному пуску. При этом необходимо выполнить определенный комплекс работ.

Читайте так же:
Аксиально поршневой гидромотор принцип действия
Частота вращения,
об/мин
Допустимое отклонение,
мм
30000,20
15000,30
7500,40
5000,50
Степень искрения (класс коммутации) электрических машин постоянного тока
Степень искрения (класс коммутации)
Характеристика степени искрения
Состояние коллектора и щеток
1
Отсутствие искрения (темная коммутация)
Отсутствие почернения на коллекторе и нагара на щетках

Слабое точечное искрение под небольшой частью щетки
То же

Слабое искрение под большой частью щетки
Появление следов почернения на коллекторе, легко устраняемых протиранием поверхности коллектора бензином, а также следов нагара на щетках
2
Искрение под всем краем щетки. Допускается только при кратковременных толчках нагрузки и перегрузки
Появление следов почернения на коллекторе, не устраняемых протиранием поверхности коллектора бензином, а также следов нагара на щетках
3
Значительное искрение под всем краем щетки с наличием вылетающих искр. Допускается только для моментов прямого (без реостатных ступений) включения или реверсирования машин, если при этом коллектор и щетки остаются в состоянии, пригодном для дальнейшей работы
Значительное почернение на коллекторе, не устраняемое протиранием поверхности коллектора бензином, а также подгар и разрушение щеток

Примечание. При номинальном режиме работы машины искрение не должно превышать степень .
Причины, вызывающие искрение на коллекторе, весьма разнообразны, поэтому если искрение выходит за пределы допустимого. Необходимо следить, чтобы щетки равномерно перекрывали поверхность коллектора, что способствует равномерному износу коллектора. Поверхность щеток должна быть блестящей и всей поверхностью прилегать к коллектору. Сколы щеток недопустимы. Все пластины коллектора должны иметь одинаковый цвет. Если же некоторые пластины имеют более светлый оттенок, то это свидетельствует об их более интенсивном износе. Искрение щеток машины постоянного тока рассмотрено здесь.
5. Необходимо, чтобы при пуске трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором прямым включением в сеть падение напряжения в питающей сети не превышало допустимых значений. С этой целью при определении максимально допустимой мощности двигателя целесообразно воспользоваться данными таблицы:

    Часто встречающиеся неисправности электрических машин
    Виды неисправностей электрических машин и причины их появления рассмотрены здесь.

Литература.
1.Справочник по электрическим машинам. М.М. Кацман. 2005.
2.Справочник по электрическим машинам: В 2 т. Под общ. ред. И.П. Копылова, Б.К. Клокова. 1988.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector