Что такое скольжение электрического двигателя - Авто Сфера №76
Avtosfera76.ru

Авто Сфера №76
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое скольжение электрического двигателя

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Учитывая то, что электроснабжение традиционно осуществляется путём доставки потребителям переменного тока, понятно стремление к созданию электромашин, работающих на поставляемой электроэнергии. В частности, переменный ток активно используется в асинхронных электродвигателях, нашедших широкое применение во многих областях деятельности человека. Особого внимания заслуживает асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, который в силу ряда причин занял прочные позиции в применении.

Секрет такой популярности состоит, прежде всего, в простоте конструкции и дешевизне его изготовления. У электромоторов на короткозамкнутых роторах есть и другие преимущества, о которых вы узнаете из данной статьи. А для начала рассмотрим конструктивные особенности этого типа электрических двигателей.

Модельный ряд асинхронных электродвигателей

Сводная таблица основных характеристик серий однофазных и трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором INNOVARI, INNORED:

Серия двигателейНоминальные скоростиДиапазон мощностей нагрузкиДиапазон моментов нагрузкиПримечание
Однофазные асинхронные INNOVARI1500…1800 об/мин0,06…7,5 кВт0,36…49,9 Нм
Трехфазные асинхронные INNOVARI1000…3000 об/мин0,09…9,2 кВт0,36…22,4 Нм
Трехфазные асинхронные INNOVARI с тормозом1400 об/мин0,18…7,5 кВт0,58…15,5 НмТормозной момент
1,25…60 Нм
Трехфазные асинхронные INNOVARI с тормозом и ручкой растормаживания1400 об/мин0,55…1,5 кВт4…10 Нм10…20 Нм
Трехфазные асинхронные взрывозащищенные INNOVARI900…2800 об/мин0,12…9,3 кВт0,43…61,2 Нм1 Exd IIC T4
Трехфазные асинхронные INNORED900…2800 об/мин0,09…11 кВт0,63…71,95 Нм

КПД электродвигателей

  • ВКонтакте
  • Facebook
  • ok
  • Twitter
  • YouTube
  • Instagram
  • Яндекс.Дзен
  • TikTok

Электрическими двигателями переменного или постоянного тока комплектуются приводы станков, насосов и вентиляторов, а также других механизмов, используемых на предприятиях тяжелой и легкой промышленности. Рентабельность производства напрямую зависит от себестоимости продукции, на которую в большой степени влияет эффективность эксплуатации оборудования, поэтому КПД и мощность электродвигателя являются основными параметрами, на основании которых выполняется подбор привода.

Определение КПД электродвигателя

Принцип работы любой электрической машины основан на преобразовании энергии тока, протекающего по обмоткам статора и создающего магнитное поле, во вращение ротора. Коэффициент полезного действия (КПД) электродвигателя определяется соотношением вырабатываемой им механической мощности на валу (p2) к полной мощности, потребляемой из сети (p1) и выражается в процентах:

Исходя из формулы, следует, что чем ближе этот параметр к единице, тем выше будет эффективность использования оборудования.

Факторы, влияющие на величину КПД

Коэффициент полезного действия никогда не может быть равным единице, так как существуют неизбежные потери, снижающие полезную мощность. Они делятся на три группы:

  • электрические;
  • магнитные;
  • механические.

Электрические потери зависят от степени нагрузки двигателя и являются следствием нагрева обмоток статора, вызванного работой тока по преодолению электрического сопротивления проводников, из которых они выполнены. Поэтому максимальный КПД электродвигателя достигается, когда нагрузка на двигатель составляет 75% от максимальной расчетной величины.

Магнитные потери происходят из-за неизбежного перемагничивания активного железа статора и ротора, а также возникновения в нем вихревых токов.

Третья группа обусловлена наличием трения в подшипниках, на которых вращается вал, а также сопротивлением, оказываемым воздухом крыльчатке вентилятора и самому ротору (якорю). Из-за наличия щеточно-коллекторного узла КПД электродвигателя постоянного тока несколько ниже коэффициента полезного действия машин с короткозамкнутым ротором. Это также относится к асинхронным электродвигателям с фазным ротором из-за дополнительного трения щеток об контактные кольца.

Способы повысить КПД двигателя

Следует помнить, что реальный коэффициент полезного действия может несколько отличатся от паспортных величин, указанных на шильдике двигателя. Чтобы выполнить расчет КПД электродвигателя в реальных условиях эксплуатации, необходимо учитывать неравномерность распределения питающего напряжения в фазах. В зависимости от величины асимметрии падение полезной мощности может достигать 5-7%.

Увеличение КПД электрической машины возможно только за счет снижения потерь и контроля качества силовой сети.

Механические потери можно уменьшить благодаря более качественным подшипникам, установки крыльчатки вентилятора, выполненной из современных материалов для уменьшения сопротивлению воздуху. Нагрев обмоток можно уменьшить благодаря использованию обмоточных проводов, выполненных из очищенной меди, имеющих меньшее сопротивление.

Снизить потери на перемагничивание активного железа и минимизировать влияние вихревых токов можно используя для набора сердечника необходимо использовать качественную электромагнитную сталь с надежной изоляцией. Кроме того, ведутся работы по разработке наилучшей геометрии зубцов статора, благодаря которым будет увеличена концентрация магнитного поля.

В реальности КПД асинхронного электродвигателя можно несколько увеличить за счет использования частотного преобразователя, позволяющего оптимизировать расход электроэнергии. Следует помнить, что эффективность эксплуатации двигателя с КПД 98% сильно упадет, если его использовать для приведения в движения механизма, имеющего более низкий коэффициент полезного действия.

Устройство и назначение

Электроцепь статора проводит ток, который генерирует магнитное поле. Оно вращает ротор. Таким образом электроэнергия превращается в кинетическую и заставляет работать прочие узлы и механизмы.

Читать еще:  Что такое ess в двигателе

Электрические двигатели классифицируют по некоторым другим признакам:

  • электродвигатели общепромышленные;
  • постоянного тока;
  • спецназначения;
  • многоскоростные;
  • с дополняющим устройством (тормозом и пр.);
  • взрывозащищенные (шахтные) и др.

Однофазные асинхронные моторы работают от сети 220 В и 50 Гц, их мощность начинается от 0,12 кВт (это ключевые технические характеристики электродвигателей).

Трехфазные асинхронные устройства более совершенные, надежные, мощные (от 0,18 кВт), простые и при этом доступные. Это самый встречающийся в мире тип электродвигателей – до 90% приходится именно на него. Напряжение у них 220/380 В. Однофазные также гораздо слабее трехфазных с точки зрения способности выдерживать перегрузки, не следует передерживать их на холостом ходу.

Кроме того, характеристики электродвигателя могут включать приспособленность к тем или иным условиям эксплуатации, например, есть специальные модели для тропического или холодного климата, высокой влажности, с защитой от пыли, агрессивных химических сред и т.д. Способ монтажа – еще одно качество, которое позволяет выделить устройства в отдельные группы. Подбор электродвигателя, учитывающий специфику приводного механизма, условия работы и окружающей среды, определяет длительность безаварийной работы и надежность системы «двигатель – нагрузка»

КАК ВЫБРАТЬ И КУПИТЬ
АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ.

Для того, чтобы правильно подобрать общепромышленный асинхронный электрический двигатель, необходимо знать:

1. Его мощность;
2. Количество оборотов в минуту (или количество полюсов);
3. Высоту оси вращения;
4. Монтажное исполнение;
5. Признаки модификации и предназначения (если есть);
6. Степень защиты и климатическое исполнение.

Разберем каждый критерий подробно.

1. Мощность асинхронного двигателя.

2. Количество полюсов (количество оборотов в минуту).

Количество полюсов электрического двигателя указано в его маркировке. В представленной ниже схеме расшифровке оно идет под цифрой «6» , то есть 8 полюсов, исходя из имеющегося примера. Таким образом, количество полюсов у двигателя показывает нам, сколько оборотов в минуту совершает данный привод:

2 полюса — 3000 об./мин.
4 полюса — 1500 об./мин.
6 полюсов — 1000 об./мин.
8 полюсов — 750 об./мин.

3. Высота оси вращения.

4. Монтажное исполнение.

Монтажное исполнение асинхронных электродвигателей бывает:

  • на лапах (IM 1081; IM 1001);
  • комбинированное, т.е. лапы + фланец (IM 2081; IM2681). Цена комбинированного двигателя обычно отличается от классического двигателя на лапах примерно на 5-10%.
  • на фланце (IM 3081; IM 3681). Цена фланцевого электрического двигателя обычно отличается от классического двигателя на лапах примерно на 5-10%.
Асинхронный двигатель
на лапах
Асинхронный двигатель
комбинированный
Асинхронный двигатель
на фланце

5. Признаки модификации и предназначения.

Эти признаки могут присутствовать у двигателя, а могут и отсутствовать, если их нет и не должно быть. В представленной выше схеме маркировки эти признаки отмечены цифрами 2 и 7.

Под цифрой 2 указан признак модификации:

  • С — с повышенным скольжением;
  • Е — однофазный двигатель;
  • В — встаиваемый;
  • П — пристраевыемый;
  • М — модернизированный;
  • Х — с алюминиевой станиной;
  • К — с фазным ротором;
  • Р — с повышенным пусковым моментом;
  • Ф — с принудительным охлаждением.

Под цифрой 7 отмечено обозначение предназначения двигателя:

  • Б — со встроенной температурной защитой;
  • Б1 — с датчиком температуры подшипника;
  • Б2 — с датчиком и антиконденсатным подогревателем;
  • Е — со встроенным тормозом;
  • Е2 — с тормозом с ручным растормаживающим устройством;
  • Ж, Ж1, Ж2 — со специльным выходным концом вала;
  • РЗ — для мотор-редукторов;
  • П — повышенной точности по установочным размерам;
  • А — для атомных электростанций;
  • Х2 — химостойкие;
  • Л — для лифтов;
  • Н — малошумные.

6. Степень защиты и климатическое исполнение.

Степень защиты должна соответствовать имеющимся рабочим условиям. Содержит в себе информацию о степени защищенности прибора от пыли и воды.

Климатическое исполнение должно соответствовать имеющимся климатическим условиям (чаще всего это «У» или «УХЛ») и категории размещения оборудования: под навесом, в закрытом помещении с естественными климатич. условиями и тд.

Итак, надеемся, что определившись со всеми основными критериями подбора приводов, Вы без проблем сможете правильно выбрать и купить асинхронный электродвигатель 380 вольт. Впрочем, если у Вас еще остались сомнения или вопросы касательно наличия, сроков поставки или цены на конкретный электропривод, свяжитесь с нами по бесплатному номеру: 8 800 555 5836 или электронной почте: info@vibromail.ru.

С радостью поможем Вам!

PS: Купить асинхронный электродвигатель (общепромышленный трехфазный) можно в разделе «Каталог / Электродвигатели / Электродвигатели асинхронные (3Ф, общепром)».

Основные сведения о частотно-регулируемом электроприводе

Частотник в комплекте с асинхронным электродвигателем позволяет заменить электропривод постоянного тока. Системы регулирования скорости двигателя постоянного тока достаточно просты, но слабым местом такого электропривода является электродвигатель. Он дорог и ненадежен. При работе происходит искрение щеток, под воздействием электроэрозии изнашивается коллектор. Такой электродвигатель не может использоваться в запыленной и взрывоопасной среде.

Читать еще:  Генератор реагирует на обороты двигателя

Асинхронные электродвигатели превосходят двигатели постоянного тока по многим параметрам: они просты по устройству и надежны, так как не имеют подвижных контактов. Они имеют меньшие по сравнению с двигателями постоянного тока размеры, массу и стоимость при той же мощности. Асинхронные двигатели просты в изготовлении и эксплуатации.

Основной недостаток асинхронных электродвигателей – сложность регулирования их скорости традиционными методами (изменением питающего напряжения, введением дополнительных сопротивлений в цепь обмоток). Управление асинхронным электродвигателем в частотном режиме до недавнего времени было большой проблемой, хотя теория частотного регулирования была разработана еще в тридцатых годах. Развитие частотно-регулируемого электропривода сдерживалось высокой стоимостью преобразователей частоты. Появление силовых схем с IGBT-транзисторами, разработка высокопроизводительных микропроцессорных систем управления позволило различным фирмам Европы, США и Японии создать современные преобразователи частоты доступной стоимости.

Известно, что регулирование частоты вращения исполнительных механизмов можно осуществлять при помощи различных устройств: механических вариаторов, гидравлических муфт, дополнительно вводимыми в статор или ротор резисторами, электромеханическими преобразователями частоты, статическими преобразователями частоты.

Применение первых четырех устройств не обеспечивает высокого качества регулирования скорости, неэкономично, требует больших затрат при монтаже и эксплуатации. Статические преобразователи частоты являются наиболее совершенными устройствами управления асинхронным приводом в настоящее время.

Принцип частотного метода регулирования скорости асинхронного двигателя заключается в том, что, изменяя частоту f1 питающего напряжения, можно в соответствии с выражением

неизменном числе пар полюсов p изменять угловую скорость магнитного поля статора.

Этот способ обеспечивает плавное регулирование скорости в широком диапазоне, а механические характеристики обладают высокой жесткостью.

Регулирование скорости при этом не сопровождается увеличением скольжения асинхронного двигателя, поэтому потери мощности при регулировании невелики. Для получения высоких энергетических показателей асинхронного двигателя – коэффициентов мощности, полезного действия, перегрузочной способности – необходимо одновременно с частотой изменять и подводимое напряжение.

Закон изменения напряжения зависит от характера момента нагрузки Mс . При постоянном моменте нагрузки Mс=const напряжение на статоре должно регулироваться пропорционально частоте:

Для вентиляторного характера момента нагрузки это состояние имеет вид:

При моменте нагрузки, обратно пропорциональном скорости:

Таким образом, для плавного бесступенчатого регулирования частоты вращения вала асинхронного электродвигателя, преобразователь частоты должен обеспечивать одновременное регулирование частоты и напряжения на статоре асинхронного двигателя.

Преимущества использования регулируемого электропривода в технологических процессах

Применение регулируемого электропривода обеспечивает энергосбережение и позволяет получать новые качества систем и объектов. Значительная экономия электроэнергии обеспечивается за счет регулирования какого-либо технологического параметра. Если это транспортер или конвейер, то можно регулировать скорость его движения. Если это насос или вентилятор – можно поддерживать давление или регулировать производительность. Если это станок, то можно плавно регулировать скорость подачи или главного движения.

Особый экономический эффект от использования преобразователей частоты дает применение частотного регулирования на объектах, обеспечивающих транспортировку жидкостей. До сих пор самым распространённым способом регулирования производительности таких объектов является использование задвижек или регулирующих клапанов, но сегодня доступным становится частотное регулирование асинхронного двигателя, приводящего в движение, например, рабочее колесо насосного агрегата или вентилятора.

Перспективность частотного регулирования наглядно видна из рисунка 1

Таким образом, при дросселировании поток вещества, сдерживаемый задвижкой или клапаном, не совершает полезной работы. Применение регулируемого электропривода насоса или вентилятора позволяет задать необходимое давление или расход, что обеспечит не только экономию электроэнергии, но и снизит потери транспортируемого вещества.

Структура частотного преобразователя

Большинство современных преобразователей частоты построено по схеме двойного преобразования. Они состоят из следующих основных частей: звена постоянного тока (неуправляемого выпрямителя), силового импульсного инвертора и системы управления.

Звено постоянного тока состоит из неуправляемого выпрямителя и фильтра. Переменное напряжение питающей сети преобразуется в нем в напряжение постоянного тока. Силовой трехфазный импульсный инвертор состоит из шести транзисторных ключей. Каждая обмотка электродвигателя подключается через соответствующий ключ к положительному и отрицательному выводам выпрямителя. Инвертор осуществляет преобразование выпрямленного напряжения в трехфазное переменное напряжение нужной частоты и амплитуды, которое прикладывается к обмоткам статора электродвигателя.

В выходных каскадах инвертора в качестве ключей используются силовые IGBT-транзисторы. По сравнению с тиристорами они имеют более высокую частоту переключения, что позволяет вырабатывать выходной сигнал синусоидальной формы с минимальными искажениями.

Принцип работы преобразователя частоты

Преобразователь частоты состоит из неуправляемого диодного силового выпрямителя В, автономного инвертора , системы управления ШИМ, системы автоматического регулирования, дросселя Lв и конденсатора фильтра Cв (рис.2). Регулирование выходной частоты fвых. и напряжения Uвых осуществляется в инверторе за счет высокочастотного широтно-импульсного управления.

Широтно-импульсное управление характеризуется периодом модуляции, внутри которого обмотка статора электродвигателя подключается поочередно к положительному и отрицательному полюсам выпрямителя.

Длительность этих состояний внутри периода ШИМ модулируется по синусоидальному закону. При высоких (обычно 2…15 кГц) тактовых частотах ШИМ, в обмотках электродвигателя, вследствие их фильтрующих свойств, текут синусоидальные токи.

Читать еще:  Что ресивер для двигателя 21126

Таким образом, форма кривой выходного напряжения представляет собой высокочастотную двухполярную последовательность прямоугольных импульсов (рис. 3). Частота импульсов определяется частотой ШИМ, длительность (ширина) импульсов в течение периода выходной частоты АИН промодули-рована по синусоидальному закону. Форма кривой выходного тока (тока в обмотках асинхронного электродвигателя) практически синусоидальна.

Регулирование выходного напряжения инвертора можно осуществить двумя способами: амплитудным (АР) за счет изменения входного напряжения Uв и широтно-импульсным (ШИМ) за счет изменения программы переключения вентилей V1-V6 при Uв = const.

Второй способ получил распространение в современных преобразователях частоты благодаря развитию современной элементной базы (микропроцессоры, IBGT-транзисторы). При широтно-импульсной модуляции форма токов в обмотках статора асинхронного двигателя получается близкой к синусоидальной благодаря фильтрующим свойствам самих обмоток.

Такое управление позволяет получить высокий КПД преобразователя и эквивалентно аналоговому управлению с помощью частоты и амплитуды напряжения. Современные инверторы выполняются на основе полностью управляемых силовых полупроводниковых приборов – запираемых GTO – тиристоров, либо биполярных IGBT-транзисторов с изолированным затвором. На рис. 2.45 представлена 3-х фазная мостовая схема автономного инвертора на IGBT-транзисторах.

Она состоит из входного емкостного фильтра Cф и шести IGBT-транзисторов V1-V6 включенными встречно-параллельно диодами обратного тока D1-D6.

За счет поочередного переключения вентилей V1-V6 по алгоритму, заданному системой управления, постоянное входной напряжение Uв преобразуется в переменное прямоугольно-импульсное выходное напряжение. Через управляемые ключи V1-V6 протекает активная составляющая тока асинхронного электродвигателя, через диоды D1-D6 – реактивная составляющая тока.

И – трехфазный мостовой инвертор;
В – трехфазный мостовой выпрямитель;
Сф – конденсатор фильтра;

Виды обозначения в серии АИР

В серии АИ принято три вида обозначения: базовое, основное и полное. Базовое обозначение — это сочетание элементов символов, которые определяют серию, его мощность, частоту вращения (обозначение серии, вариант увязки мощности к установочным размерам, высоту оси вращения, установочный размер подлине станины и длина магнитопровода статора, число полюсов), например: АИР200 Мб (серия АИ, увязка по варианту Р, высота оси вращения 200 мм, длина корпуса по установочным размерам М, число полюсов 6).

Основное обозначение — это сочетание базового обозначения электродвигателя с обозначением вида защиты и охлаждения, электрической и конструктивной модификации, специализированного исполнения и исполнения по условиям окружающей среды, например: АИРБС100М4НПТ2 (АИР100М4 — базовое обозначение, Б — закрытое исполнение с естественным охлаждением без обдува, С — с повышенным скольжением, Н — малошумные, П — с повышенной точностью установочных размеров, Т — для тропического климата, 2 — категория размещения).

Полное обозначение — сочетание основного обозначения с дополнительными электрическими и конструктивными характеристиками, например: АИРБС100М4НПТ2 220/380 В, 60IM218I, КЗ-Н-3, F-100, (АИРБС100М4НПТ2 — основное обозначение, 220/380 В — напряжение, 60 — частота сети, IM2181 — исполнение по способу монтажа и по концу вала, КЗ-Н-3 — исполнение выводного устройства и число штуцеров, F100 — исполнение фланцевого щита).

Итак, полное стандартизованное обозначение описывает практически все характеристики двигателя и имеет вид — АИР ХХХ ДПСИ, КККК ММММММ ЗЗЗЗ, где

АИР — обозначение серии;

ХХХ – габарит, высота оси двигателя в миллиметрах (56, 63 … 355);

Д – длина пакета статора, установочный размер (А, В, L, S, M);

П – число пар полюсов;

СИ – специальное исполнение ( Б, Е, Е2, Ж, Р3, Ш, П, Ф, А, Х2);

КККК – исполнение по климатическим условиям (У1…У3, УХЛ2, УХЛ4, Т2, ОМ2);

ММММММ – способ монтажа (IM1081, IM2081, IM2181, IM1082, IM2082, IM5010);

ЗЗЗЗ – степень защиты оболочки (IP44, IP54, IP55).

Методы измерений

Есть несколько методов произвести замер скорости скольжения двигателя. Когда скорость существенно разнится с синхронным вращением, её определяют тахометром либо тахогенератором, подключённым к валу асинхронного двигателя.

Метод определения стробоскопом с лампой неонового свет применим при скольжении меньше пяти процентов. На двигательном валу мелом рисуют отметку или ставят стробоскоп.

Подают свет от лампы и считают количество оборотов за определённый промежуток времени и, используя формулы, определяют значение.

Ещё для замера скорости скольжения применяют катушку индуктивности. Оптимальным вариантом будет катушка контактора тока постоянной величины. К ней подключают милливольтметр и помещают в окончание роторного вала.

По количеству колебаний стрелки за определённый промежуток времени с помощью формулы вычисляют скорость вращения.

Кроме того, у двигателя с ротором фазы величину скольжения определяют амперметром (магнитоэлектрическим). Прибор подсоединяют к одной из роторных фаз и по количеству стрелочных колебаний, опять-таки применяя формулу, получают результат.

Мы выяснили, что такое скольжение двигателя, способы его определения. Свои вопросы оставляйте в комментариях.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector