Электродвигатель предназначен для: Статьи — Москва

Содержание

Однофазный асинхронный электродвигатель

Дмитрий Левкин

Однофазный асинхронный электродвигатель — это асинхронный электродвигатель, который работает от электрической сети однофазного переменного тока без использования частотного преобразователя и который в основном режиме работы (после пуска) использует только одну обмотку (фазу) статора.

Конструкция однофазного двигателя с вспомогательной или пусковой обмоткой

Основными компонентами любого электродвигателя являются ротор и статор. Ротор — вращающаяся часть электродвигателя, статор — неподвижная часть электродвигателя, с помощью которого создается магнитное поле для вращения ротора.

Основные части однофазного двигателя: ротор и статор

Статор имеет две обмотки, расположенные под углом 90° относительно друг друга. Основная обмотка называется главной (рабочей) и обычно занимает 2/3 пазов сердечника статора, другая обмотка называется вспомогательной (пусковой) и обычно занимает 1/3 пазов статора.

Двигатель фактически является двухфазным, но так как рабочей является только одна обмотка, электродвигатель называют однофазным.

Ротор обычно представляет из себя короткозамкнутую обмотку, также из-за схожести называемой «беличьей клеткой». Медные или алюминиевые стержни которого с торцов замкнуты кольцами, а пространство между стержнями чаще всего заливается сплавом алюминия. Так же ротор однофазного двигателя может быть выполнен в виде полого немагнитного или полого ферромагнитного цилиндра.

Однофазный двигатель с вспомогательной обмоткой имеет 2 обмотки расположенные перпендикулярно относительно друг друга

Принцип работы однофазного асинхронного двигателя

Для того чтобы лучше понять работу однофазного асинхронного двигателя, давайте рассмотрим его только с одним витком в главной и вспомогательной обмотки.

Проанализируем случай с двумя обмотками имеющими по оному витку

Рассмотрим случай когда в вспомогательной обмотки не течет ток. При включении главной обмотки статора в сеть, переменный ток, проходя по обмотке, создает пульсирующее магнитное поле, неподвижное в пространстве, но изменяющееся от +Ф

mах до -Фmах.

Запустить

Остановить

Пульсирующее магнитное поле

Если поместить ротор, имеющий начальное вращение, в пульсирующее магнитное поле, то он будет продолжать вращаться в том же направлении.

Чтобы понять принцип действия однофазного асинхронного двигателя разложим пульсирующее магнитное поле на два одинаковых круговых поля, имеющих амплитуду равную Фmах/2 и вращающихся в противоположные стороны с одинаковой частотой:

,

  • где nпр – частота вращения магнитного поля в прямом направлении, об/мин,
  • nобр – частота вращения магнитного поля в обратном направлении, об/мин,
  • f1
    – частота тока статора, Гц,
  • p – количество пар полюсов,
  • n1 – скорость вращения магнитного потока, об/мин

Запустить

Остановить

Разложение пульсирующего магнитного потока на два вращающихся

Действие пульсирующего поля на вращающийся ротор

Рассмотрим случай когда ротор, находящийся в пульсирующем магнитном потоке, имеет начальное вращение. Например, мы вручную раскрутили вал однофазного двигателя, одна обмотка которого подключена к сети переменного тока. В этом случае при определенных условиях двигатель будет продолжать развивать вращающий момент, так как скольжение его ротора относительно прямого и обратного магнитного потока будет неодинаковым.

Будем считать, что прямой магнитный поток Фпр, вращается в направлении вращения ротора, а обратный магнитный поток Фобр — в противоположном направлении. Так как, частота вращения ротора n

2 меньше частоты вращения магнитного потока n1, скольжение ротора относительно потока Фпр будет:

,

  • где sпр – скольжение ротора относительно прямого магнитного потока,
  • n2 – частота вращения ротора, об/мин,
  • s – скольжение асинхронного двигателя

Прямой и обратный вращающиеся магнитные потоки вместо пульсирующего магнитного потока

Магнитный поток Фобр вращается встречно ротору, частота вращения ротора n2 относительно этого потока отрицательна, а скольжение ротора относительно Фобр

,

  • где sобр – скольжение ротора относительно обратного магнитного потока

Запустить

Остановить

Вращающееся магнитное поле пронизывающее ротор

Ток индуцируемый в роторе переменным магнитным полем

Согласно закону электромагнитной индукции прямой Фпр и обратный Фобр магнитные потоки, создаваемые обмоткой статора, наводят в обмотке ротора ЭДС, которые соответственно создают в короткозамкнутом роторе токи I2пр и I2обр. При этом частота тока в роторе пропорциональна скольжению, следовательно:

,

  • где f2пр – частота тока I2пр наводимого прямым магнитным потоком, Гц

,

  • где f2обр – частота тока I2обр наводимого обратным магнитным потоком, Гц

Таким образом, при вращающемся роторе, электрический ток I2обр, наводимый обратным магнитным полем в обмотке ротора, имеет частоту f2обр, намного превышающую частоту f

2пр тока ротора I2пр, наведенного прямым полем.

Пример: для однофазного асинхронного двигателя, работающего от сети с частотой f1 = 50 Гц при n1 = 1500 и n2 = 1440 об/мин,

скольжение ротора относительно прямого магнитного потока sпр = 0,04;
частота тока наводимого прямым магнитным потоком f2пр = 2 Гц;
скольжение ротора относительно обратного магнитного потока sобр = 1,96;
частота тока наводимого обратным магнитным потоком f2обр = 98 Гц

Согласно закону Ампера, в результате взаимодействия электрического тока I2пр с магнитным полем Фпр возникает вращающий момент

,

  • где Mпр – магнитный момент создаваемый прямым магнитным потоком, Н∙м,
  • сM — постоянный коэффициент, определяемый конструкцией двигателя

Электрический ток I2обр

, взаимодействуя с магнитным полем Фобр, создает тормозящий момент Мобр, направленный против вращения ротора, то есть встречно моменту Мпр:

,

  • где Mобр – магнитный момент создаваемый обратным магнитным потоком, Н∙м

Результирующий вращающий момент, действующий на ротор однофазного асинхронного двигателя,

,

Справка: В следствие того, что во вращающемся роторе прямым и обратным магнитным полем будет наводиться ток разной частоты, моменты сил действующие на ротор в разных направлениях будут не равны. Поэтому ротор будет продолжать вращаться в пульсирующем магнитном поле в том направлении в котором он имел начальное вращение.

Тормозящее действие обратного поля

При работе однофазного двигателя в пределах номинальной нагрузки, то есть при небольших значениях скольжения s = sпр, крутящий момент создается в основном за счет момента Мпр. Тормозящее действие момента обратного поля М

обр — незначительно. Это связано с тем, что частота f2обр много больше частоты f2пр, следовательно, индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора х2обр = x2sобр току I2обр намного больше его активного сопротивления. Поэтому ток I2обр, имеющий большую индуктивную составляющую, оказывает сильное размагничивающее действие на обратный магнитный поток Фобр, значительно ослабляя его.

,

  • где r2 — активное сопротивление стержней ротора, Ом,
  • x2обр — реактивное сопротивление стержней ротора, Ом.

Если учесть, что коэффициент мощности невелик, то станет, ясно, почему Мобр в режиме нагрузки двигателя не оказывает значительного тормозящего действия на ротор однофазного двигателя.

С помощью одной фазы нельзя запустить ротор

Ротор имеющий начальное вращение будет продолжать вращаться в поле создаваемом однофазным статором

Действие пульсирующего поля на неподвижный ротор

При неподвижном роторе (n2 = 0) скольжение sпр = sобр = 1 и Мпр = Мобр, поэтому начальный пусковой момент однофазного асинхронного двигателя Мп = 0. Для создания пускового момента необходимо привести ротор во вращение в ту или иную сторону. Тогда s ≠ 1, нарушается равенство моментов Мпр и Мобр и результирующий электромагнитный момент приобретает некоторое значение .

Пуск однофазного двигателя. Как создать начальное вращение?

Одним из способов создания пускового момента в однофазном асинхронном двигателе, является расположение вспомогательной (пусковой) обмотки B, смещенной в пространстве относительно главной (рабочей) обмотки A на угол 90 электрических градусов. Чтобы обмотки статора создавали вращающееся магнитное поле токи IA и IB

в обмотках должны быть сдвинуты по фазе относительно друг друга. Для получения фазового сдвига между токами IA и IB в цепь вспомогательной (пусковой) обмотки В включают фазосмещающий элемент, в качестве которого используют активное сопротивление (резистор), индуктивность (дроссель) или емкость (конденсатор) [1].

После того как ротор двигателя разгонится до частоты вращения, близкой к установившейся, пусковую обмотку В отключают. Отключение вспомогательной обмотки происходит либо автоматически с помощью центробежного выключателя, реле времени, токового или дифференциального реле, или же вручную с помощью кнопки.

Таким образом, во время пуска двигатель работает как двухфазный, а по окончании пуска — как однофазный.

Подключение однофазного двигателя

С пусковым сопротивлением

Двигатель с расщепленной фазой — однофазный асинхронный двигатель, имеющий на статоре вспомогательную первичную обмотку, смещенную относительно основной, и короткозамкнутый ротор [2].

Однофазный асинхронный двигатель с

пусковым сопротивлением — двигатель с расщепленной фазой, у которого цепь вспомогательной обмотки отличается повышенным активным сопротивлением.

Омический сдвиг фаз, биффилярный способ намотки пусковой обмотки

Разное сопротивление и индуктивность обмоток

Для запуска однофазного двигателя можно использовать пусковой резистор, который последовательно подключается к пусковой обмотки. В этом случае можно добиться сдвига фаз в 30° между токами главной и вспомогательной обмотки, которого вполне достаточно для пуска двигателя. В двигателе с пусковым сопротивлением разность фаз объясняется разным комплексным сопротивлением цепей.

Также сдвиг фаз можно создать за счет использования пусковой обмотки с меньшей индуктивностью и более высоким сопротивлением. Для этого пусковая обмотка делается с меньшим количеством витков и с использованием более тонкого провода чем в главной обмотке.

Отечественной промышленностью изготавливается серия однофазных асинхронных электродвигателей с активным сопротивлением в качестве фазосдвигающего элемента серии АОЛБ мощностью от 18 до 600 Вт при синхронной частоте вращения 3000 и 1500 об/мин, предназначенных для включения в сеть напряжением 127, 220 или 380 В, частотой 50 Гц.

С конденсаторным пуском

Двигатель с конденсаторным пуском — двигатель с расщепленной фазой, у которого цепь вспомогательной обмотки с конденсатором включается только на время пуска.

Ёмкостной сдвиг фаз с пусковым конденсатором

Чтобы достичь максимального пускового момента требуется создать круговое вращающееся магнитное поле, для этого требуется чтобы токи в главной и вспомогательной обмотках были сдвинуты друг относительно друга на 90°. Использование в качестве фазосдвигающего элемента резистора или дросселя не позволяет обеспечить требуемый сдвиг фаз. Лишь включение конденсатора определенной емкости позволяет обеспечить фазовый сдвиг 90°.

Среди фазосдвигающих элементов, только конденсатор позволяет добиться наилучших пусковых свойств однофазного асинхронного электродвигателя.

Двигатели в цепь которых постоянно включен конденсатор используют для работы две фазы и называются — конденсаторными. Принцип действия этих двигателей основан на использовании вращающегося магнитного поля.

Двигатель с экранированными полюсами — двигатель с расщепленной фазой, у которого вспомогательная обмотка короткозамкнута.

Статор однофазного асинхронного двигателя с экранированными полюсами обычно имеет явно выраженные полюса. На явно выраженных полюсах статора намотаны катушки однофазной обмотки возбуждения. Каждый полюс статора разделен на две неравные части аксиальным пазом. Меньшую часть полюса охватывает короткозамкнутый виток. Ротор однофазного двигателя с экранированными полюсами — короткозамкнутый в виде «беличьей» клетки.

При включении однофазной обмотки статора в сеть в магнитопроводе двигателя создается пульсирующий магнитный поток. Одна часть которого проходит по неэкранированной Ф’, а другая Ф» — по экранированной части полюса. Поток Ф» наводит в короткозамкнутом витке ЭДС Ek, в результате чего возникает ток Ik отстающий от Ek по фазе из-за индуктивности витка. Ток Ik создает магнитный поток Фk, направленный встречно Ф», создавая результирующий поток в экранированной части полюса Фэ=Ф»+Фk. Таким образом, в двигателе потоки экранированной и неэкранированной частей полюса сдвинуты во времени на некоторый угол.

Пространственный и временной углы сдвига между потоками Фэ и Ф’ создают условия для возникновения в двигателе вращающегося эллиптического магнитного поля, так как Фэ ≠ Ф’.

Пусковые и рабочие свойства рассматриваемого двигателя невысоки. КПД намного ниже, чем у конденсаторных двигателей такой же мощности, что связано со значительными электрическими потерями в короткозамкнутом витке.

Статор такого однофазного двигателя выполняется с ярко выраженными полюсами на не симметричном шихтованном сердечнике. Ротор — короткозамкнутый типа «беличья клетка».

Данный электродвигатель для работы не требует использования фазосдвигающих элементов. Недостатком данного двигателя является низкий КПД.


История создания электродвигателя

Электромеханика является относительно молодой, по историческим меркам, отраслью науки и техники.

1800, Вольта

Итальянский физик, химик и физиолог, Алессандро Вольта, первый в мире создал химический источник тока.

1820, Эрстед

Датский ученый, физик, Ханс Кристиан Эрстед, обнаружил на опыте отклоняющее действие тока на магнитную стрелку.

1821, Фарадей

Первый электродвигатель Фарадея, 1821 г.

Британский физик-экспериментатор и химик, Майкл Фарадей, опубликовал трактат «О некоторых новых электромагнитных движениях и о теории магнетизма», где описал, как заставить намагниченную стрелку непрерывно вращаться вокруг одного из магнитных полюсов. Эта конструкция впервые реализовала непрерывное преобразование электрической энергии в механическую. Принято считать ее первым электродвигателем в истории.

1822, Ампер

Французский физик, Андре Мари Ампер, открыл магнитный эффект соленоида (катушки с током), откуда следовала идея эквивалентности соленоида постоянному магниту. Среди прочего Ампер предложил использовать железный сердечник, помещенный внутрь соленоида, для усиления магнитного поля. В 1820 году им был открыт закон Ампера.

1822, Барлоу

Английский физик и математик, Питер Барлоу, изобрел колесо Барлоу, по сути, униполярный электродвигатель.

1825, Араго

Французский физик и астроном, Доминик Франсуа Жан Араго, опубликовал опыт показывающий, что вращающийся медный диск заставляет вращаться магнитную стрелку, подвешенную над ним.

1825, Стёрджен

Британский физик, электротехник и изобретатель, Уильям Стёрджен, в 1825 изготовил первый электромагнит, который представлял из себя согнутый стержень из мягкого железа с обмоткой из толстой медной проволоки.

Вращающееся устройство Йедлика, 1827/28 гг.

1827, Йедлик

Венгерский физик и электротехник, Аньош Иштван Йедлик, изобрел первую в мире динамо-машину (генератор постоянного тока), однако практически не объявлял о своем изобретении до конца 1850-х годов.

1831, Фарадей

Английский физик, Майкл Фарадей, открыл электромагнитную индукцию, то есть явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него. Формулировка закона электромагнитной индукции.

1831, Генри

Американский физик, Джозеф Генри, независимо от Фарадея обнаружил взаимоиндукцию, но Фарадей раньше опубликовал свои результаты.

1832, Пикси

Генератор постоянного тока Пикси

Француз, Ипполит Пикси, сконструировал первый генератор переменного тока. Устройство состояло из двух катушек индуктивности с железным сердечником напротив которых располагался вращающийся магнит подковообразной формы, который приводился в движение вращением рычага. Позже для получения постоянного пульсирующего тока к этому устройству был добавлен коммутатор.

Электродвигатель Стёрджена
Strurgejn’s Annals of Electricity, 1836/37, vol. 1

1833, Стёрджен

Британский физик, Уильям Стёрджен, публично продемонстрировал электродвигатель на постоянном токе в Марте 1833 года в Аделаидской галерее практической науки в Лондоне. Данное изобретение считается первым электродвигателем, который можно было использовать.

1833, Ленц

В начале в электромеханике разграничивали магнито-электрические машины (электрические генераторы) и электро-магнитные машины (электрические двигатели). Российский физик (немецкого происхождения), Эмилий Христианович Ленц, опубликовал статью о законе взаимности магнито-электрических явлений, то есть о взаимозаменяемости электрического двигателя и генератора.

Май 1834, Якоби

Первый вращающийся электродвигатель. Якоби, 1834

Немецкий и русский физик, академик Императорской Санкт-Петербургской Академии Наук, Борис Семенович (Мориц Герман фон) Якоби, изобрел первый в мире электродвигатель с непосредственным вращением рабочего вала. Мощность двигателя составляла около 15 Вт, частота вращения ротора 80-120 оборотов в минуту. До этого изобретения существовали только устройства с возвратно-поступательным или качательным движением якоря.

1836 — 1837, Дэвенпорт

Проводя эксперименты с магнитами, американский кузнец и изобретатель, Томас Дэвенпорт, создает свой первый электромотор в июле 1834 года. В декабре этого же года он впервые продемонстрировал свое изобретение. В 1837 году Дэвенпорт получил первый патент (патент США №132) на электрическую машину.

1839, Якоби

Используя электродвигатель питающийся от 69 гальванических элементов Грове и развивающий 1 лошадиную силу, в 1839 г. Якоби построил лодку способную двигаться с 14 пассажирами по Неве против течения. Это было первое практическое применение электродвигателя.

1837 — 1842, Дэвидсон

Шотландский изобретатель, Роберт Дэвидсон, занимался разработкой электродвигателя с 1837 года. Он сделал несколько приводов для токарного станка и моделей транспортного средства. Дэвидсон изобрел первый электрический локомотив.

1856, Сименс

Немецкий инженер, изобретатель, ученый, промышленник, основатель фирмы Siemens, Вернер фон Сименс изобрел электрический генератор с двойным T-образным якорем. Он первый разместил обмотки в пазах.

1861-1864, Максвелл

Британский физик, математик и механик, Джеймс Клерк Максвелл, обобщил знания об электромагнетизме в четырех фундаментальных уравнениях. Вместе с выражением для силы Лоренца уравнения Максвелла образуют полную систему уравнений классической электродинамики.

1871-1873, Грамм

Бельгийский изобретатель, Зеноб Теофил Грамм, устранил недостаток электрических машин с двух-Т-образным якорем Сименса, который заключался в сильных пульсациях вырабатываемого тока и быстром перегреве. Грамм предложил конструкцию генератора с самовозбуждением, который имел кольцевой якорь.

1885, Феррарис

Итальянский физик и инженер, Галилео Феррарис, изобрел первый двухфазный асинхронный электродвигатель. Однако Феррарис думал, что такой двигатель не сможет иметь КПД выше 50%, поэтому он потерял интерес и не продолжал улучшать асинхронный электродвигатель. Считается, что Феррарис первым объяснил явление вращающегося магнитного поля.

1887, Тесла

Американец сербского происхождения, изобретатель, Никола Тесла, работая независимо от Феррариса, изобрел и запатентовал двухфазный асинхронный электродвигатель с явно выраженными полюсами статора (сосредоточенными обмотками). Тесла ошибачно считал что двухфазная система токов оптимальна с экономической точки зрения среди всех многофазных систем.

1889-1891, Доливо-Добровольский

Русский электротехник польского происхождения, Михаил Осипович Доливо-Добровольский, прочитав доклад Феррариса о вращающемся магнитном поле изобрел ротор в виде «беличьей клетки». Дальнейшая работа в этом направлении привела к разработке трехфазной системы переменных токов и трехфазного асинхронного электродвигателя, получившего широкое применение в промышленности и практически не изменившегося до нашего времени.

Широкое внедрение электромеханических устройств в России начинается после Октябрьской революции 1917 г., когда электрификация всей страны стала основой технической политики нового государства. Можно сказать, что XX век стал веком становления и широкого распространения электромеханики.

Выбор между двухфазной и трехфазной системой

Доливо-Добровольский справедливо считал, что увеличение числа фаз в двигателе улучшает распределение намагничивающей силы по окружности статора. Переход к трехфазной системы от двухфазной уже дает большой выигрыш в этом отношении. Дальнейшее увеличение числа фаз нецелесообразно, так как приводит к значительному увеличению расходов металла на провода.

Для Теслы же казалось очевидным, что чем меньше число фаз, тем меньше требуется проводов, и следовательно тем дешевле устройство электропередачи. При этом двухфазная система передачи требовала применения четырех проводов, что представлялось не желательным в сравнении с двух проводными системами постоянного или однофазного переменного токов. Поэтому Тесла предлагал применять трех проводную линию для двухфазной системы, делая один провод общим. Но это не сильно уменьшало количество затрачиваемого на систему металла, так как общий провод должен был быть большего сечения.

Таким образом трехфазная система токов предложенная Доливо-Добровольским была оптимальной для передачи энергии. Она практически сразу нашла широкое применение в промышленности и до наших дней является основной системой передачи электрической энергии во всем мире.

Что такое электродвигатель?

Асинхронная машина

машина переменного тока, в которой скорость вращения ротора зависит от частоты приложенного напряжения и от величины нагрузки (противодействующего момента на валу)

Бесконтактная машина

вращающаяся электрическая машина, в которой все электрические связи обмоток, участвующих в основном процессе преобразования энергии, осуществляются без применения коммутирующих или скользящих электрических контактов

Вращающийся электродвигатель

вращающаяся электрическая машина, предназначенная для преобразования электрической энергии в механическую

Двигатель с фазным ротором

двигатель, концы фазных обмоток ротора которого прикреплены к трем медным кольцам, укрепленным на валу ротора и изолированным как между собой, так и от стального сердечника ротора

ИСО

международная организация, занимающаяся выпуском стандартов

Исполнительный электродвигатель

Вращающийся электродвигатель для высокодинамического режима работы

Коэффициент полезного действия

отношение полезной (отдаваемой) мощности к затрачиваемой (подводимой)

Международная электротехническая комиссия

международная некоммерческая организация по стандартизации в области электрических, электронных и смежных технологий. Некоторые из стандартов МЭК разрабатываются совместно с Международной организацией по стандартизации (ISO)

Механическая характеристика двигателя 

зависимость между вращающимся моментом и скольжением

Минимальный пусковой момент асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором (синхронного двигателя, синхронного компенсатора)

минимальный вращающий момент, развиваемый асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором (синхронным двигателем, синхронным компенсатором) между нулевой частотой вращения и частотой вращения, соответствующий максимальному моменту при номинальных значениях напряжения и частоты питающей сети

Момент трогания вращающегося электродвигателя

минимальный вращающий момент, который необходимо развить вращающемуся электродвигателю для перехода от состояния покоя к устойчивому вращению

Моментный электродвигатель

вращающийся электродвигатель, предназначенный для создания вращающего момента при ограниченном перемещении, неподвижном состоянии или медленном вращении ротора

Номинальная мощность

мощность, для работы с которой в номинальном режиме машина предназначена заводом-изготовителем

Номинальная частота вращения

частота вращения, соответствующая работе машины при номинальных напряжении, мощности и частоте тока и номинальных условиях применения

Номинальный входной момент синхронного вращающегося электродвигателя

вращающий момент, который развивает синхронный вращающийся электродвигатель при номинальных напряжении и частоте питающей сети, замкнутой накоротко обмотке возбуждения и при частоте вращения, равной 95% синхронной

Номинальный ток

ток, соответствующий работе машины в номинальном режиме с номинальной мощностью и частотой вращения при номинальном напряжении

Номинальными данными электрической машины

данные, характеризующие работу машины в режиме, для которого она предназначена заводом-изготовителем – это мощность, напряжение, ток, частота, КПД, коэффициент мощности, частота вращения и др.

Реактивный синхронный двигатель

синхронный двигатель, вращающий момент которого обусловлен неравенством магнитных проводимостей по поперечной и продольной осям ротора, не имеющего обмоток возбуждения или постоянных магнитов

Реактивный шаговый электродвигатель

шаговый электродвигатель с неактивным ротором из магнитного материала

Ротор

вращающаяся часть машины

Серводвигатель

серводвигатель используется в составе сервомеханизма для точного управления угловым положением, скоростью и ускорением исполнительного механизма

Скольжение

разность скоростей ротора и вращающегося поля статора

Статор

неподвижная часть машины

Тормозной момент вращающегося электродвигателя

вращающий момент на валу вращающегося электродвигателя, действующий так, чтобы снизить частоту вращения двигателя

Универсальный электродвигатель

вращающийся электродвигатель, который может работать при питании от сети как постоянного, так и однофазного переменного тока

Шаговый электродвигатель

вращающийся электродвигатель с дискретными угловыми перемещениями ротора, осуществляемыми за счет импульсов сигнала управления

Шаговый электродвигатель с постоянными магнитами

шаговый электродвигатель, возбуждаемый постоянными магнитами

Электрический двигатель

электрическая машина, осуществляющая преобразование электрической энергии в механическую

Электродвигатель пульсирующего тока

вращающийся электродвигатель постоянного тока, рассчитанный на питание от выпрямителя при пульсации тока более 10%

Электромашинный преобразователь

вращающаяся электрическая машина, предназначенная для изменения параметров электрической энергии

Электромашинный тормоз

вращающаяся электрическая машина, предназначенная для создания тормозного момента

Электростартер

Вращающийся электродвигатель, предназначенный для пуска двигателя внутреннего сгорания или газовой турбины

Электродвигатель. Виды и применение. Работа и особенности

Устройство под названием «электродвигатель» предназначается для преобразования энергии э/м поля в ее механическую (вращательную) разновидность. Такие агрегаты широко применяются во многих областях хозяйственной деятельности человека. Они востребованы в механизмах, где вращательное движение вала двигателя позволяет производить полезную работу.

Как работает электродвигатель постоянного/переменного тока

В основу работы электродвигателей различного типа заложен принцип взаимодействия магнитных полей, открытый М. Фарадеем в 1821 году. Коротко его суть можно сформулировать следующим образом:

  • При протекании тока через провод (обмотку) вокруг него появляется собственное магнитное поле.
  • Если такой провод находится рядом с постоянным магнитом – он начнет отклоняться в ту или другую сторону.
  • Величина и вектор отклонения зависят от направления протекания потока электронов и его интенсивности.
  • Если пропускать постоянный ток через рамку, расположенную в промежутке между двумя полюсами магнита – она начнет вращаться.
  • Направление вращения зависит от того, в какую сторону движутся заряженные частицы.

Это открытие легло в основу разработки известного всем двигателя постоянного тока.

Представленный схематично электродвигатель состоит из следующих основных частей:
  • Двухполюсный постоянный магнит.
  • Вращающаяся рамка, по которой пропускается ток.
  • Токосъемные графитовые щетки

Для полноценной работы такого устройства потребуется отдельный источник энергии.

Вращение рамочной конструкции в поле постоянного магнита объясняется отталкиванием однополярных полюсов и притягиванием противоположных. В реальном электродвигателе вместо одиночной рамки используется так называемый «ротор» или «якорь», состоящий из множества витков проводников выбранного диаметра.

На основании того же открытия была разработана еще одна разновидность преобразователя электроэнергии во вращательное движение. Это электродвигатель, в котором в качестве магнитов используются катушки с протекающим по ним трехфазным током. Принцип его работы точно такой же, что и у описанной выше модели, но конструкция и способ преобразования несколько иные.

В устройствах переменного тока ротор, расположенный между многополюсными катушками, под воздействием изменяющегося по величине и направлению э/м поля начинает вращаться. Чаще всего он изготавливается в виде цилиндра, состоящего из множества короткозамкнутых витков и внешне напоминающего клетку белки. Применение ротора, называемого «беличьим колесом», позволяет повысить КПД электродвигателя и улучшить его эксплуатационные показатели.

Разновидности электродвигателей
Электродвигатели классифицируются по следующим основным признакам:
  • Вид электрической энергии, используемой для формирования э/м поля в катушках.
  • Особенности взаимодействия неподвижного статора и вращающегося ротора.
  • Способ подачи напряжения на подвижный узел.

В особую группу выделяются шаговые серводвигатели, ротор которых вращается не непрерывно, а дискретно (пошагово).

Согласно первому признаку все известные устройства делятся на двигатели постоянного и переменного тока. Каждый из них имеет свои плюсы и минусы и востребован в определенных условиях эксплуатации.

По способу взаимодействия э/м полей статора и ротора электродвигатели подразделяются на асинхронные и синхронные. Первые отличаются от вторых тем, что скорость вращения ротора у них несколько меньше того же показателя для э/м поля статора. Он слегка отстает от вращающегося э/м потока и как бы «скользит» по нему. В синхронных устройствах такого отставания нет.

Асинхронный электродвигатель

Основными узлами являются неподвижный статор в виде медных обмоток и вращающийся ротор, вал которого передает механический импульс на приводной механизм. Катушки намотаны на сердечниках из специальной электротехнической стали, позволяющей получить нужные рабочие характеристики.

Они выполнены в виде трех групп одинаковых полюсов, разнесенных по окружности одна относительно другой на 120 градусов. На каждую такую группу от трехфазной сети подается напряжение соответствующей фазы, смещенное относительно двух других на ту же треть периода (360/3). Благодаря этому электромагнитное поле катушек перемещается по окружности статора с сетевой частотой 50 герц. При этом оно взаимодействует с э/м полем ротора, который начинает вращаться с той же радианной скоростью.

Помимо этих двух частей, асинхронный электродвигатель содержит следующие обязательные узлы:
  1. Клеммная коробка.
  2. Вал.
  3. Статор.
  4. Ротор.
  5. Корпус.
  6. Вентилятор.
  7. Комплект подшипников скольжения.

Для охлаждения трущихся частей на корпус агрегата устанавливается вентилятор, работающий от того же трехфазного источника тока.

Асинхронные двигатели отличаются относительной дешевизной и высокой надежностью функционирования.

К недостаткам традиционно относят:
  • Непостоянство скорости вращения вала.
  • Сложность управления этим параметром.
  • Его ограниченность по величине (не более 3000 оборотов в минуту).

Для устранения всех перечисленных недостатков был разработан синхронный электродвигатель.

Синхронные агрегаты

Этот тип электродвигателей примечателен тем, что ротор у них вращается синхронно с создаваемым статором э/м полем. В корпусе такого изделия также имеются полюса с обмотками (3). Подвижный ротор, называемый в этом случае «якорем», тоже состоит из обмоток, намотанных в пазах основания из электротехнической стали.

Выводы его катушек припаиваются к секторам коллектора 5, выполненного в виде токосъемного кольца. А на них в свою очередь подается рабочее напряжение, для чего используются графитовые щетки 4. За счет подачи напряжения на коллектор якоря в его обмотках формируется свое собственное э/м поле.

Вращающий момент в синхронных двигателях создается в результате взаимодействия между электромагнитными потоками ротора (якоря) и возбуждающей обмотки. Регулировать скорость вращения вала можно путем изменения величины прикладываемого к щеткам напряжения. В большинстве бытовых приборов, работающих по этому принципу, в качестве регулирующего органа чаще всего используется переменное сопротивление или проволочный реостат.

По способу подачи питания на вращающийся ротор все известные двигатели подразделяются на агрегаты с коллекторным подключением и обходящиеся без него. Вторая разновидность так и называется – бесколлекторные моторы. Они характеризуются высокой надежностью и привлекают пользователя низким уровнем вредных электромагнитных излучений.

К их достоинствам также относят:
  • Отсутствие искрообразования, позволяющее применять эти устройства на особо опасных производствах.
  • Пониженная шумность.
  • Длительные сроки эксплуатации.
  • Простота обслуживания.

Такие электродвигатели востребованы во взрывоопасных производствах, связанных с переработкой и перекачкой нефти и газа.

Бесколлекторные агрегаты применяются не только в промышленном производстве. Они востребованы и в быту, где на их основе производятся такие нужные в домашнем хозяйстве устройства, как электрические мясорубки, холодильники, пылесосы, а также вентиляторы, соковыжималки и т.п. Универсальность этих агрегатов заключается в том, что они выпускаются в двух исполнениях, одно из которых работает от сети переменного тока, а второе – от постоянного напряжения. Это позволяет применять такой электродвигатель в миниатюрных приборах самого широкого назначения.

Области применения асинхронных и синхронных машин

Асинхронные электродвигатели – самый распространенный тип устройств, преобразующих электрическую энергию во вращательное движение. Изделия этого класса широко применяются в самых различных областях народнохозяйственной деятельности. Чаще всего они используются в качестве приводных агрегатов, устанавливаемых в дерево- и металлообрабатывающих станках и в подобных им механизмах.

В бытовых условиях асинхронные двигатели применяются в приборах, где не требуется регулировка скорости вращения вала. К этой категории относятся следующие изделия:
  • Холодильники различных типов.
  • Бытовые вентиляторы.
  • Стиральные машины.
  • Электробритвы.
  • Звуковоспроизводящая аппаратура и другие устройства.

Однофазные синхронные (коллекторные) электродвигатели нередко применяются в быту там, где требуется высокая скорость вращения, а также возможность ее плавного изменения. Они востребованы и в тех областях, где необходима частота вращения вала более 3000 оборотов в минуту. Такой электродвигатель устанавливается в профессиональном и бытовом электроинструменте (в дрелях и перфораторах, например), а также в кофемолках, пылесосах и миксерах.

Похожие темы:

Тяговый электродвигатель — это… Что такое Тяговый электродвигатель?

Тяговый электродвигатель
        Двигатель электрический, предназначенный для приведения в движение транспортных средств (электровозов, электропоездов, тепловозов и теплоходов с электроприводом, трамваев, троллейбусов, электромобилей и т.п.). Т. э. классифицируют по роду тока (Т. э. постоянного и переменного тока), системе передачи вращающего усилия от вала двигателя к движущему механизму (Т. э. с индивидуальным и групповым электроприводом), системе вентиляции (Т. э. с самовентиляцией — при мощности двигателя до 250 квт, независимой и смешанной вентиляцией; см. Охлаждение электрических машин). Наиболее употребительны в качестве Т. э. постоянного тока электродвигатели (См. Постоянного тока электродвигатель), однофазные коллекторные переменного тока электродвигатели (См. Переменного тока электродвигатель) (см. Коллекторная машина) и трёхфазные асинхронные электродвигатели (См. Асинхронный электродвигатель). Т. э., предназначенные для транспортных средств, работающих во взрывоопасных условиях, выпускаются в закрытом (герметичном) исполнении. Мощность современных Т. э. — от нескольких квт до нескольких Мвт.

        

         Лит.: Подвижной состав электрических железных дорог. Тяговые электромашины и трансформаторы, 3 изд., М., 1968.

         Н. А. Ротанов.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

  • Тяговое усилие
  • Тягодутьевое устройство

Смотреть что такое «Тяговый электродвигатель» в других словарях:

  • ТЯГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ — предназначен для приведения в движение транспортных средств (электровозов, трамваев, электромобилей и т. п.). В качестве тягового электродвигателя обычно применяют двигатели постоянного тока и коллекторные двигатели однофазного переменного тока с …   Большой Энциклопедический словарь

  • тяговый электродвигатель — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN traction motor …   Справочник технического переводчика

  • Тяговый электродвигатель — Коллекторный ТЭД электровозов ЧС2, ЧС3 Тяговый электродвигатель (ТЭД)  …   Википедия

  • тяговый электродвигатель — предназначен для приведения в движение транспортных средств (электровозов, трамваев, электромобилей и т. п.). В качестве тяговых электродвигателей обычно применяют двигатели постоянного тока и коллекторные двигатели однофазного переменного тока с …   Энциклопедический словарь

  • ТЯГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ — электродвигатель для привода колёсных пар подвижного состава на электрич. транспорте. В качестве Т. э. используют преим. двигатели пост. тока. От обычных электродвигателей отличаются конструкцией корпуса, повыш. надёжностью, видом механич.… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • тяговый двигатель — Электродвигатель, предназначенный для привода колесных пар подвижного состава …   Политехнический терминологический толковый словарь

  • Электродвигатель постоянного тока — Рис. 1 Устройство простейшего коллекторного двигателя постоянного тока с двухполюсным статором и с двухполюсным ротором Двигатель постоянного тока  электрическая машина, ма …   Википедия

  • тяговый электрический двигатель железнодорожного подвижного состава — 84 тяговый электрический двигатель железнодорожного подвижного состава: Электродвигатель в специальном исполнении, служащий для создания вращающего и тормозного моментов, приводящий с помощью тяговой передачи во вращение колесные пары тягового… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ГОСТ 17513-72: Электропривод колесных машин тяговый. Термины и определения — Терминология ГОСТ 17513 72: Электропривод колесных машин тяговый. Термины и определения оригинал документа: 11. Двигатель генераторная установка теплоэлектрического привода колесной машины Энергетическая установка, состоящая из первичного… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Тяговые электродвигатели — Тяговый электродвигатель (ТЭД) электрический двигатель, предназначенный для приведения в движение транспортных средств[1] (электровозов, электропоездов, тепловозов, трамваев, троллейбусов, электромобилей, электроходов, большегрузных автомобилей с …   Википедия

Классификация электродвигателей — О компании — ООО ТД «ЭлектроСпецМаш»

Асинхронные трехфазные общепромышленные электродвигатели

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

Основное исполнение- электродвигатель предназначенный для режима работы S1, от сети переменного тока 50 Гц напряжение 380В (220В, 660В) с привязкой мощностей по ГОСТ 51689-2000. Климатическое исполнение и категория размещения У3, степень защиты IP54.

Крановые электродвигатели типа МТ, 4МТ, АМТ, ДМТ

Предназначены для работы в электроприводах металлургических агрегатов и подъемно-транспортных механизмах всех видов и поставляются на комплектацию башенных, козловых, портальных, мостовых и других кранов.

Основное исполнение — асинхронный трехфазный крановый электродвигатель, предназначенный для режима работы S3, с пританием от сети переменного тока 50Гц напряжением 380В(220В, 660В). Климатическое исполнение и категория размещения У1, степень защиты IP54.

Взрывозащищенные электродвигатели серий АИМ, АИМЛ, ВА, АВ, 3В, ВАО2, 1ВАО

Предназначены для привода механизмов внутренних и наружных установок в газавой, нефтеперерабатывающей, химической и других смежных отраслях промышленности (кроме рудничных производств), где могут образовываться взрывоопасные газо- и паро- воздушные смеси, отнесенные к категориям IIA и IIB и группам воспламеняемости Т1, Т2, Т3, Т4.

Основное исполнение — асинхронный трехфазный взрывозащищенный электродвигатель, предназначен для режима работы S1, с питанием от сети переменного тока 50Гц напряжением 380В (220В, 660В). Исполнение по взрывозащите 1ExdIIBT4, климатическое исполнение и категория размещения У2, степень защиты IP54.

Взрывозащищенные рудничные электродвигатели серий АИУ, ВРП, АВР, ЗАВР

Предназначены для привода механизмов в подземных выработках угольных и сланцевых шахт, а также в помещениях и наружных установках, опасных по метану и угольной пыли.

Основное исполнение — асинхронный трехфазный взрывозащищенный электродвигатель, предназначенный для режима работы S1 (допускают работу в режиме S2, S3, S4), с питанием от сети переменного тока 50Гц напряжением 220В, 380В, 660В, 1140В. Исполнение по взрывозащите РВ 3В (ExdI), климатическое исполнение и категория размещения У2,5, степень защиты IP54.

Исполнение рудничных двигателей по взрывозащите

1. Рудничные электродвигатели по уровню взрывозащиты:

РН — рудничные нормальные электродвигатели (не взрывозащищенные)

РП — рудничные электродвигатели повышенной надежности против взрыва (уровень взрывозащиты 2) — электродвигатели повышенной надежности против взрыва: в них взрывозащита обеспечивается только в нормальном режиме работы.

РВ — рудничные взрывозащищенные электродвигатели (уровень взрывозащиты 1) — взрывобезопасные электродвигатели: взрывозащищенность обеспечивается как при нормальных режимах работы, так и при вероятных повреждениях, зависящих от условий эксплуатации, кроме повреждений средст, обеспечивающих взрывозащищенность

РО — рудничные особо взрывобезопасные электродвигатели (уровень взрывозащиты 0) — особо взрывобезопасные электродвигатели, в которых применены специальные меры и средства защиты от взрыва.

2. Рудничные электродвигатели по виду взрывозащиты:

В — взрывонепроницаемая оболочка

  • 1В — электродвигатели с напряжением до 100В (ток к.з. не более 100А)
  • 2В — электродвигатели с напряжением свыше 100В до 220В (ток к.з. свыше 100А до 600А)
  • 3В — электродвигатели с напряжением свыше 220В до 1140В (ток к.з. свыше 100А)
  • 4В — электродвигатели с напряжением свыше 1140В (ток к.з. свыше 100А)

К— кварцевое заполнение оболочки

М— масляное заполнение оболочки

А— автоматическое отключение напряжение с токоведущих частей

И— искробезопасная цепь

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.

Электродвигатели с повышенным скольжением АИРС, 5АС, АС, АДМС

Используются для привода механизмов и машин с большим моментом инерции, работающих при пульсирующих нагрузках и частых пусках, а также при групповом приводе одного механизма.

Производятся на базе стандартных общепропромышленных электродвигателей с обмоткой ротора, залитой алюминиевым сплавом повышенного сопротивления.

Основное (базовое) исполнение — асинхронный трехфазный электродвигатель, предназначенный для режима работы S3, с питанием от сети переменного тока 50 Гц напряжением 380В, климатическое исполнение и категория размещения У3, степень защиты IP54, с типовыми техническими характеристиками, соответствующими требованиям стандартов.

Величина критического скольжения для электродвигателей с повышенным скольжением до 132 габарита включительно составляет 40%, для электродвигателей с высотой оси вращения 160 и выше — 25%.

 

 

Техническая информация по Электродвигатель АК4 с фазным ротором


Назначение и эксплуатационные характеристики АК4

  Электродвигатели переменного тока с фазным ротором серии АК4 предназначены для привода механизмов с тяжелыми условиями пуска и требующих регулирования частоты вращения:
— для механизмов, момент которых не зависит от частоты вращения, регулирование частоты вращения допускается в диапазоне (1,0-0,8)nnom
— для механизмов, момент которых изменяется по вентиляторной характеристике, регулирование частоты вращения допускается в диапазоне (1,0-0,5)nnom

Двигатели предназначены для работы от сети переменного тока частотой 50 Гц напряжением 6000 В и 3000 В.
По просьбе заказчика на базе вышеуказанных машин могут быть изготовлены двигатели на другие мощности, напряжения и частоту сети с учетом требования контракта.
Пуск двигателей от полного напряжения сети с включенными в цепь ротора пусковыми сопротивлениями с помощью станции управления.
Соединение двигателей с приводным механизмом осуществляется посредством упругой муфты.
Двигатели имеют подшипники качения с пластичной смазкой.
Изоляционные материалы обмотки статора и ротора класса нагревостойкости «F» с температурным использованием по классу «В». Изоляция обмотки статора термореактивная типа «Монолит2».
Обмотка статора имеет шесть выводных концов, закрепленных на четырех изоляторах в коробке выводов.
Соединение фаз обмоток звезда.
Двигатели допускают правое и левое направление вращения. Изменение направления вращения
осуществляется только из состояния покоя.

Структура условного обозначения:АК4-HL-XK
АК— асинхронный двигатель с фазным ротором;
4— номер серии;
H(400, 450) — высота оси вращения в мм;
L(Х,У.ХК,УК) — условная длина двигателя;
X(4,6,8,10,12) — число полюсов;
K(У3, Т3) — климатическое исполнение и категория размещения.

Характеристики и особенности:

АО «Электромаш» первое и базовое предприятие, освоившее двигатели АК4 как часть единой, унифицированной серии А4, ДАЗО с короткозамкнутым ротором и АК4 с фазным ротором;
Выпускаются взамен поставлявшихся ранее электродвигателей серии АК, АКЗ 12 и 13 габарита и могут быть поставлены на замену комплектно с переходной плитой или балками для установки без переделки фундамента;
Имеют оптимальное соотношение энергетических показателей и удельной материалоемкости;
Усиленная обшивка по сравнению с аналогами;
Полная унификация по статорам с электродвигателями А4 и ДАЗО4;
Возможна поставка в исполнении, позволяющем обеспечить подключение принудительной вентиляции;
Обеспечиваемая комплектная поставка с пусковой аппаратурой типа УПРФ, пускорегулирующей по типу ТПРС и по типу тиристорного коммутатора ТТРЕ, ТТРП.

Рис.1 Габаритный чертеж электродвигателя АК4

Таблица 1. Основные технические характеристики двигателей АК4
Тип
двигателя
Мощность,
кВт
Частота вращения,
об/мин
КПД,
%
Коэффициент
мощности
Масса,
кг
АК4-400XK-4У3400150093,50,882100
АК4-400X-4У3500150094,00,872250
АК4-400Y-4У3630150094,70,892480
АК4-450X-4У3800150094,70,892800
АК4-450Y-4У31000150095,20,903120
АК4-400XK-6У3315100092,90,852140
АК4-400X-6У3400100093,30,862300
АК4-400Y-6У3500100093,60,872500
АК4-450X-6У3630100094,00,872850
АК4-450Y-6У3800100094,40,873170
АК4-400X-8У325075092,50,822240
АК4-400Y-8У331575092,80,832450
АК4-450YK8У350075093,60,842990
АК4-450X-8У340075093,20,832750
АК4-450Y-8У363075094,00,843280
АК4-400X-10У320060091,10,782210
АК4-400Y-10У325060091,90,792410
АК4-450X-10У331560092,30,832650
АК4-450Y-10У340060092,60,832890
АК4-450X-12У325050091,30,772740
АК4-450Y-12У331550092,10,772970
АК4-400X-4Т3 6/6,6 кВ400150093,4/93,70,89/0,882250
АК4-400Y-4Т3 6/6,6 кВ500150093,8/94,00,89/0,882480
АК4-450X-4Т3 6/6,6 кВ630150094,3/94,30,89/0,892800
АК4-450Y-4Т3 6/6,6 кВ800150094,5/94,60,90/0,893120
АК4-400XK-6Т3 6/6,6 кВ250100092,8/93,00,85/0,832140
АК4-400X-6Т3 6/6,6 кВ315100093,0/93,30,86/0,852300
АК4-400Y-6Т3 6/6,6 кВ400100093,5/93,80,85/0,852850
АК4-450X-6Т3 6/6,6 кВ500100093,6/93,80,87/0,863170
АК4-450Y-6Т3 6/6,6 кВ630100094,2/94,40,88/0,872240
АК4-400X-8Т320075092,40,802450
АК4-400Y-8Т3 6/6,6 кВ25075093,0/93,20,81/0,802850
АК4-450X-8Т3 6/6,6 кВ31575093,0/93,10,84/0,822990
АК4-450YK-8Т3 6/6,6 кВ40075093,2/93,40,85/0,833280
АК4-450Y-8Т3 6/6,6 кВ50075093,9/94,00,85/0,822410
АК4-400Y-10Т3 6/6,6 кВ20060091,6/91,60,77/0,772650
АК4-450X-10Т3 6/6,6 кВ25060092,0/92,40,83/0,812890
АК4-450X-12Т320050091,30,722740
АК4-450Y-12Т3 6/6,6 кВ25050091,6/91,60,77/0,732970

Асинхронный двигатель – обзор

Преобразователи частоты

Асинхронные и синхронные двигатели рассчитаны на конкретное отношение напряжения к частоте ( В /Гц). Напряжение — это напряжение питания двигателя, а частота — частота питания. Отношение В /Гц прямо пропорционально величине магнитного потока в магнитном материале двигателя (пластины сердечника статора и ротора). Крутящий момент, развиваемый на валу двигателя, пропорционален силе вращающегося потока.Тип и количество магнитного материала, используемого в конструкции двигателя, являются факторами, определяющими номинальную мощность двигателя.

При постоянной частоте питания более высокое напряжение вызывает более высокое отношение В /Гц и более высокий поток. При постоянном напряжении питания более низкая частота питания приведет к более высокому соотношению В /Гц и более высокому потоку. Более высокий поток увеличивает крутящий момент двигателя. Когда двигатель работает на более высоких В /Гц, чем номинальная, возникает избыточный поток, который может вызвать насыщение магнитопровода статора и ротора.Насыщение вызывает перегрев и может привести к отказу двигателя. Когда двигатель работает при напряжении ниже номинального, магнитный поток уменьшается. Уменьшенный поток снижает крутящий момент и влияет на способность двигателя выдерживать нагрузку.

При питании двигателей напрямую от сети частота питающей сети постоянна, а напряжение и ток изменяются при пуске двигателя. Во время разгона двигателя до синхронной скорости (синхронные двигатели) или близкой к синхронной скорости (асинхронные двигатели) ток первоначально многократно возрастает по сравнению с номинальным током и вызывает падение напряжения.Более низкое напряжение при постоянной частоте питания означает более низкое соотношение В /Гц и более низкий поток, который влияет на крутящий момент. Как только двигатель разгоняется, напряжение восстанавливается до значения, близкого к номинальному, и крутящий момент на валу двигателя достигает номинального значения. В этом случае скорость двигателя постоянна и синхронна (синхронные двигатели) или близка к синхронной (асинхронные двигатели). Скорость двигателей, подключенных непосредственно к сети, определяется фиксированной частотой сети и не может регулироваться.Для управления скоростью при необходимости используются дополнительные механические системы: демпферы, клапаны, коробки передач, тормоза и т. д. Механические системы снижают общую эффективность системы. Кроме того, как объяснялось ранее, асинхронные двигатели потребляют реактивную мощность, поэтому поддержание коэффициента мощности может быть проблемой для асинхронных двигателей. Синхронные двигатели не вызывают проблем с коэффициентом мощности, они действительно могут помочь.

Существует четыре категории проблем с двигателями, подключенными напрямую к сети электропитания: высокий пусковой ток, регулирование крутящего момента, регулирование скорости и коэффициент мощности (только для асинхронных двигателей).Одним из эффективных способов решения проблем является использование частотно-регулируемых приводов. При использовании частотно-регулируемых приводов привод питается от сети, а двигатель питается от привода.

ЧРП управляют скоростью и крутящим моментом двигателя, контролируя частоту и величину напряжения и тока, подаваемых на двигатель. Каждый частотно-регулируемый привод имеет три секции: выпрямитель, фильтр с накопителем энергии и инвертор. Типичная концептуальная конфигурация показана на рис. 7.22.

Рис. 7.22. Типичная конфигурация ЧРП.

Выпрямитель берет синусоиду напряжения фиксированной частоты и величины из сети и преобразует ее в форму постоянного тока.

Фильтр принимает форму волны постоянного тока от выпрямителя и обеспечивает почти чистый линейный постоянный ток. Накопление энергии используется для поддержания мгновенного энергетического баланса. Если бы при сбалансированной трехфазной нагрузке общая мощность оставалась постоянной от момента к моменту, а при идеальном преобразователе аккумулирование энергии не потребовалось бы. На практике преобразователям требуется накопление энергии для хранения достаточного количества энергии для питания двигателя в течение коротких интервалов времени, когда мощность нагрузки превышает входную мощность.Конденсаторы и катушки индуктивности используются для хранения энергии.

Инвертор преобразует постоянный ток обратно в переменный через набор электронных переключателей (MOSFET (металл-оксид-полупроводниковый полевой транзистор), IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором), IGCT (тиристор со встроенным затвором), GTO (затвор отключающий тиристор) и др.). Эти переключатели, открываясь и закрываясь с определенной скоростью и продолжительностью, могут инвертировать постоянный ток и воссоздавать выходные токи и формы сигналов напряжения, которые имитируют синусоидальные формы сигналов переменного тока.Затем двигатель питается от выхода инвертора.

Выходные сигналы представляют собой сигналы с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Они называются сигналами ШИМ, потому что они создаются несколькими импульсами переключателей с короткими интервалами. Величина и частота сигналов напряжения ШИМ регулируются. Изменяя время включения импульсов и срабатывания переключателей, можно увеличивать или уменьшать частоту. Изменяя ширину и длительность импульсов, можно увеличивать и уменьшать среднее напряжение на двигателе.Типичная форма сигнала ШИМ с аппроксимированной синусоидой показана на рис. 7.23.

Рис. 7.23. Типичная форма сигнала ШИМ с аппроксимацией синусоиды.

На примере асинхронного двигателя асинхронный двигатель может эффективно работать только при близкой к синхронной скорости вращающегося поля. Управление скоростью требует непрерывного изменения скорости вращающегося поля, что требует изменения частоты.

Когда выходное напряжение инвертора на каждой выходной частоте инвертора регулируется таким образом, чтобы отношение В /Гц поддерживалось постоянным вплоть до номинальной скорости, можно получить семейство кривых момент-скорость, аналогичное рис.7.24.

Рис. 7.24. VFD Поставляемая асинхронным двигателем кривая крутящий момент-скорость с изменением напряжения и частоты и постоянным соотношением В /Гц.

Точка «а» на рис. 7.24 соответствует крутящему моменту без нагрузки и скорости без нагрузки при частоте питания инвертора 25 Гц. От без нагрузки в точке «а» до полной нагрузки в точке «б» скорость немного упадет. Если требуется поддерживать постоянную скорость от точки «а», управление ЧРП повысит частоту так, чтобы рабочая точка с полной нагрузкой переместилась в точку «с».” Регулятор частотно-регулируемого привода также будет повышать напряжение пропорционально увеличению частоты, чтобы поддерживать постоянное соотношение В /Гц при полной нагрузке и, таким образом, поддерживать крутящий момент при полной нагрузке.

Из рис. 7.24 видно, что крутящий момент постоянен во всех точках ниже номинальной скорости, за исключением низких частот. На низких частотах момент отрыва уменьшается из-за влияния сопротивления статора. Когда частота приближается к нулю, падение напряжения из-за сопротивления статора становится существенным, и уменьшение потока, вызывающее уменьшение крутящего момента, становится заметным.Этот эффект известен и легко ослабляется низкоскоростным повышением напряжения: увеличением отношения В /f на низких частотах для восстановления потока. На рис. 7.25 показан типичный набор кривых момент-скорость для привода с низкоскоростным повышением напряжения.

Рис. 7.25. ЧРП обеспечивает кривую скорости крутящего момента асинхронного двигателя с изменением напряжения и частоты, постоянным соотношением В / Гц до номинальной скорости и повышением напряжения на низкой скорости.

За пределами номинальной скорости, отношение В /Гц больше нельзя поддерживать постоянным, поскольку напряжение не может превысить номинальное напряжение двигателя во избежание пробоя изоляции двигателя.Увеличение частоты сверх номинальной частоты возможно и приведет к более высокой скорости, но при поддержании напряжения на уровне номинального напряжения и, следовательно, уменьшении отношения В /Гц плотность потока уменьшится, и крутящий момент уменьшится.

Преимущество двигателей с частотно-регулируемым приводом заключается в том, что двигатель может обеспечивать одинаковый максимальный крутящий момент от нулевой скорости до номинальной скорости. Эта область характеристики крутящего момента двигателя называется областью «постоянного крутящего момента». Непрерывная работа при максимальном крутящем моменте на практике не осуществляется из-за тепловых ограничений.Верхний предел крутящего момента, равный номинальному крутящему моменту двигателя, обычно устанавливается в контроллере.

С двигателями, поставляемыми с частотно-регулируемым приводом, и с их наличием высокого крутящего момента на низких скоростях, можно избежать проблем запуска, характерных для операций с фиксированной частотой (начальное высокое скольжение, высокий пусковой ток, падение напряжения и снижение крутящего момента). Двигатель с частотно-регулируемым приводом запускается с низкой частотой, которая постепенно увеличивается. Скорость скольжения ротора всегда мала, и ротор постоянно работает в условиях оптимального крутящего момента.Номинальный крутящий момент доступен на низких скоростях, а пусковой ток не превышает номинальный ток полной нагрузки. Двигатель может запускаться от недельной сети электропитания, не вызывая скачков напряжения в питающей сети.

Как упоминалось ранее, двигатель с частотно-регулируемым приводом может развивать любой крутящий момент вплоть до номинального крутящего момента на любой скорости вплоть до номинальной скорости. Эта область называется областью «постоянного крутящего момента». Скорость выше номинальной, В / Гц будет уменьшаться, поскольку напряжение поддерживается постоянным при номинальном напряжении двигателя, ток статора и ротора также поддерживается постоянным, а скорость и частота увеличиваются, поэтому плотность потока уменьшается, а крутящий момент уменьшается обратно пропорционально Частота.Эта область характеристики крутящего момента двигателя называется областью «постоянной мощности». Область постоянной мощности примерно в два раза превышает номинальную скорость. За областью постоянной мощности находится область высоких скоростей, где предел тока совпадает с пределом момента отрыва, который уменьшается обратно пропорционально квадрату частоты, поэтому постоянная мощность больше не может поддерживаться. Постоянный крутящий момент, постоянная мощность и области высоких скоростей показаны на рис. 7.26.

Рис. 7.26. ЧРП обеспечивает кривую скорости крутящего момента асинхронного двигателя при постоянном крутящем моменте, постоянной мощности и высокой скорости.

В двигателях, поставляемых с частотно-регулируемым приводом, важно отметить, что кривые крутящий момент-скорость показывают крутящий момент, который двигатель может создать для каждой частоты, но не то, как долго и может ли двигатель работать непрерывно в каждом состоянии. Если в приложении с двигателем, поставляемым с ЧРП, используется стандартный асинхронный двигатель, необходимо учитывать ограничения по нагреву. Стандартный промышленный двигатель обычно представляет собой закрытый корпус с установленным на внешнем валу вентилятором, который продувает воздух через ребристый внешний корпус. Стандартная конструкция и охлаждение двигателя предназначены для непрерывной работы при фиксированной частоте сети и номинальной скорости.Когда стандартный промышленный двигатель подключен к частотно-регулируемому приводу, который создает низкую частоту и работает на низкой скорости, охлаждение двигателя становится проблемой. Двигатель будет способен создавать номинальный крутящий момент на низкой скорости, но в этих условиях он будет работать при более высокой температуре, что может значительно повлиять на срок службы двигателя или вызвать его перегрев и выход из строя.

Когда двигатель используется в частотно-регулируемом приводе, важно определить рабочие сценарии, соответствующим образом спроектировать охлаждение и использовать двигатели, пригодные для работы с инвертором.

Помимо охлаждения, при проектировании двигателей с приводом от частотно-регулируемого привода необходимо учитывать и другие факторы, такие как влияние гармоник от частотно-регулируемого привода на сеть, конфигурация и размеры кабелей от частотно-регулируемого привода к двигателю и т. д.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ – Прикладное промышленное электричество

После введения компанией Edison в США системы распределения электроэнергии постоянного тока начался постепенный переход к более экономичной системе переменного тока.Освещение работало как на переменном токе, так и на постоянном. Передача электроэнергии на большие расстояния с меньшими потерями на переменном токе. Однако у двигателей была проблема с переменным током. Первоначально двигатели переменного тока были сконструированы как двигатели постоянного тока, но возникали многочисленные проблемы из-за изменяющихся магнитных полей.

Рисунок 5.1    Схема семейства электродвигателей переменного тока

   

Чарльз П. Стейнмец внес свой вклад в решение этих проблем, исследуя гистерезисные потери в железной арматуре.Никола Тесла представил себе совершенно новый тип двигателя, когда представил себе вращающуюся турбину, вращаемую не водой или паром, а вращающимся магнитным полем. Его новый тип двигателя, асинхронный двигатель переменного тока, по сей день является рабочей лошадкой в ​​отрасли. Его прочность и простота обеспечивают долгий срок службы, высокую надежность и низкие эксплуатационные расходы. Тем не менее, небольшие коллекторные двигатели переменного тока, подобные двигателям постоянного тока, сохраняются в небольших бытовых приборах вместе с небольшими асинхронными двигателями Тесла. Мощность выше одной лошадиной силы (750 Вт) безраздельно властвует двигатель Tesla.

Современные твердотельные электронные схемы управляют бесколлекторными двигателями постоянного тока с помощью сигналов переменного тока, генерируемых источником постоянного тока. Бесщеточный двигатель постоянного тока, фактически двигатель переменного тока, заменяет обычный щеточный двигатель постоянного тока во многих приложениях. Шаговый двигатель , цифровая версия двигателя, приводится в действие прямоугольными волнами переменного тока, опять же, генерируемыми твердотельной схемой. На рисунке выше показано генеалогическое древо двигателей переменного тока, описанных в этой главе.

Круизные лайнеры и другие крупные суда заменяют приводные валы с редуктором на большие генераторы и двигатели мощностью в несколько мегаватт.Так было с дизель-электрическими локомотивами меньшего масштаба в течение многих лет.

 

Рисунок 5.2 Диаграмма уровня системы двигателя

 

На системном уровне (рисунок выше) двигатель потребляет электрическую энергию в виде разности потенциалов и протекающего тока, преобразуя ее в механическую работу. К сожалению, электродвигатели не на 100% эффективны. Часть электрической энергии теряется в виде тепла, другого вида энергии, из-за потерь I2R (также называемых потерями в меди) в обмотках двигателя.Тепло является нежелательным побочным продуктом этого преобразования. Он должен быть удален с двигателя и может отрицательно сказаться на долговечности. Таким образом, одной из целей является максимальное повышение КПД двигателя за счет снижения тепловых потерь. У двигателей переменного тока также есть некоторые потери, отсутствующие у двигателей постоянного тока: гистерезис и вихревые токи.

Большинство двигателей переменного тока являются асинхронными. Асинхронные двигатели предпочтительнее из-за их прочности и простоты. Фактически, 90% промышленных двигателей являются асинхронными.

Никола Тесла разработал основные принципы многофазного асинхронного двигателя в 1883 году и к 1888 году имел модель мощностью в поллошадиной силы (400 Вт).Тесла продала права на производство Джорджу Вестингаузу за 65 000 долларов США. Самые большие (> 1 л.с. или 1 кВт) промышленные двигатели – это многофазные асинхронные двигатели . Под многофазностью мы подразумеваем, что статор содержит несколько отдельных обмоток на полюс двигателя, приводимых в действие соответствующими сдвинутыми во времени синусоидами. На практике это две-три фазы. Большие промышленные двигатели трехфазные. Хотя для простоты мы включили многочисленные иллюстрации двухфазных двигателей, мы должны подчеркнуть, что почти все многофазные двигатели являются трехфазными.Под асинхронным двигателем мы подразумеваем, что обмотки статора индуцируют ток в проводниках ротора, подобно трансформатору, в отличие от щеточного коллекторного двигателя постоянного тока.

Конструкция асинхронного двигателя переменного тока

Асинхронный двигатель состоит из ротора, известного как якорь, и статора с обмотками, подключенными к многофазному источнику энергии, как показано на рисунке ниже. Простой двухфазный асинхронный двигатель, показанный ниже, аналогичен двигателю мощностью 1/2 лошадиной силы, который Никола Тесла представил в 1888 году.

Рисунок 5.3 Многофазный асинхронный двигатель Тесла

Статор на рисунке выше намотан парами катушек, соответствующих фазам доступной электрической энергии. Статор двухфазного асинхронного двигателя имеет 2 пары катушек, по одной паре для каждой из двух фаз переменного тока. Отдельные катушки пары соединены последовательно и соответствуют противоположным полюсам электромагнита. То есть одна катушка соответствует N-полюсу, другая — S-полюсу до тех пор, пока фаза переменного тока не изменит полярность.Другая пара катушек ориентирована в пространстве под углом 90° к первой паре. Эта пара катушек подключена к переменному току, сдвинутому во времени на 90° в случае двухфазного двигателя. Во времена Теслы источником двух фаз переменного тока был двухфазный генератор переменного тока. Статор на рисунке выше имеет выступающих явно выступающих полюсов, которые использовались в раннем асинхронном двигателе Теслы. Эта конструкция по сей день используется для двигателей малой мощности (<50 Вт). Однако для более крупных двигателей меньшая пульсация крутящего момента и более высокий КПД получаются, если катушки встроены в пазы, вырезанные в листах статора (рисунок ниже).

 

Рисунок 5.4 Рама статора с прорезями для обмоток

 

Пластины статора представляют собой тонкие изолированные кольца с прорезями, выбитыми из листов электротехнической стали. Их стопка закреплена концевыми винтами, которые также могут удерживать концевые корпуса.

 

Рисунок 5.5     Статор с (a) 2-φ и (b) 3-φ обмотками

   

На рисунке выше обмотки двухфазного и трехфазного двигателей установлены в пазах статора.Катушки наматываются на внешнее приспособление, а затем вставляются в пазы. Изоляция, зажатая между периферией катушки и пазом, защищает от истирания. Реальные обмотки статора более сложны, чем отдельные обмотки на полюс на рисунке выше. Сравнивая двигатель 2-φ с двигателем Теслы 2-φ с явно выраженными полюсами, количество катушек такое же. В реальных больших двигателях полюсная обмотка разделена на одинаковые катушки, вставленные во множество меньших пазов, чем указано выше. Эта группа называется фазовым ремнем (см. рисунок ниже).Распределенные катушки фазового пояса подавляют некоторые нечетные гармоники, создавая более синусоидальное распределение магнитного поля поперек полюса. Это показано в разделе синхронного двигателя. Прорези на краю стержня могут иметь меньше витков, чем другие прорези. Краевые пазы могут содержать обмотки от двух фаз. То есть фазовые пояса перекрываются.

 

Рисунок 5.6 Фазовые ремни перекрываются

 

Ключом к популярности асинхронного двигателя переменного тока является его простота, о чем свидетельствует простой ротор (рисунок ниже).Ротор состоит из вала, многослойного стального ротора и встроенной медной или алюминиевой короткозамкнутой клетки , показанной на (b), снятой с ротора. По сравнению с якорем двигателя постоянного тока коллектор отсутствует. Это устраняет щетки, искрение, искрообразование, графитовую пыль, регулировку и замену щеток, а также повторную обработку коллектора.

 

Рисунок 5.7 Многослойный ротор с (а) встроенной короткозамкнутой клеткой, (б) токопроводящей клеткой, снятой с ротора

 

Проводники с короткозамкнутым ротором могут быть перекошены, перекручены по отношению к валу.Несоосность с пазами статора снижает пульсации крутящего момента. Сердечники ротора и статора состоят из пакета изолированных пластин. Пластины покрыты изолирующим оксидом или лаком для минимизации потерь на вихревые токи. Сплав, используемый в пластинах, выбран из-за низких гистерезисных потерь.

Теория работы асинхронных двигателей

Краткое объяснение работы заключается в том, что статор создает вращающееся магнитное поле, которое притягивает ротор. Теория работы асинхронных двигателей основана на вращающемся магнитном поле.Одним из способов создания вращающегося магнитного поля является вращение постоянного магнита. Если движущиеся магнитные линии потока разрезают проводящий диск, он будет следовать за движением магнита. Линии потока, пересекающие проводник, будут индуцировать напряжение и, как следствие, протекание тока в проводящем диске. Этот поток тока создает электромагнит, полярность которого противоположна движению постоянного магнита — Закон Ленца . Полярность электромагнита такова, что он притягивает постоянный магнит.Диск следует с немного меньшей скоростью, чем постоянный магнит.

Рисунок 5.8 Вращающееся магнитное поле создает крутящий момент в проводящем диске

Вращающееся магнитное поле создает крутящий момент в проводящем диске

Крутящий момент, развиваемый диском, пропорционален количеству линий потока, пересекающих диск, и скорости, с которой он режет диск. Если бы диск вращался с той же скоростью, что и постоянный магнит, не было бы ни потока, разрезающего диск, ни протекания индуцированного тока, ни поля электромагнита, ни крутящего момента.Таким образом, скорость диска всегда будет отставать от скорости вращения постоянного магнита, так что линии потока, пересекающие диск, индуцируют ток, создают электромагнитное поле в диске, которое следует за постоянным магнитом. Если к диску приложена нагрузка, замедляющая его, будет развиваться больший крутящий момент, поскольку больше линий потока пересекает диск. Крутящий момент пропорционален проскальзыванию , степени, в которой диск отстает от вращающегося магнита. Большее скольжение соответствует большему потоку, разрезающему проводящий диск, развивая больший крутящий момент.Аналоговый автомобильный вихретоковый спидометр основан на принципе, показанном выше. Когда диск удерживается пружиной, отклонение диска и иглы пропорционально скорости вращения магнита. Вращающееся магнитное поле создается двумя катушками, расположенными под прямым углом друг к другу, приводимыми в движение токами, сдвинутыми по фазе на 90°. Это не должно вызывать удивления, если вы знакомы с паттернами Лиссажу на осциллографе.

 

Рис. 5.9 В противофазе (90°) синусоидальные волны образуют круговую диаграмму Лиссажу

 

Несовпадающие по фазе (90°) синусоидальные волны создают круговую диаграмму Лиссажу На приведенном выше рисунке круговая кривая Лиссажу создается путем возбуждения горизонтальных и вертикальных входных сигналов осциллографа с синусоидальными волнами, сдвинутыми по фазе на 90°.Начиная с (а) с максимальным «X» и минимальным «Y» отклонением, трасса движется вверх и влево к (b). Между (a) и (b) два сигнала равны 0,707 Впик при 45°. Эта точка (0,707, 0,707) попадает на радиус окружности между (a) и (b). Трассировка движется к (b) с минимальным «X» и максимальным «Y» отклонением. При максимальном отрицательном «X» и минимальном отклонении «Y» трасса перемещается в (c). Затем с минимальным «X» и максимальным отрицательным «Y» он перемещается в (d) и обратно в (a), завершая один цикл.

 

Рисунок 5.10 Окружность синуса по оси X и косинуса по оси Y

 

На рисунке показаны две синусоидальные волны со сдвигом по фазе на 90°, воздействующие на отклоняющие пластины осциллографа, расположенные под прямым углом в пространстве. Комбинация синусоиды с фазой 90° и отклонения под прямым углом приводит к двумерному рисунку – кругу. Этот круг описывается электронным лучом, вращающимся против часовой стрелки.

Полная скорость двигателя и скорость синхронного двигателя

Скорость вращения вращающегося магнитного поля статора связана с количеством пар полюсов на фазу статора.На приведенном ниже рисунке «полная скорость» всего шесть полюсов или три пары полюсов и три фазы. Однако на каждую фазу приходится только одна пара полюсов. Магнитное поле будет вращаться один раз за цикл синусоидальной волны. В случае мощности 60 Гц поле вращается со скоростью 60 раз в секунду или 3600 оборотов в минуту (об/мин). При мощности 50 Гц он вращается со скоростью 50 оборотов в секунду или 3000 об/мин. 3600 и 3000 об/мин — это синхронная скорость двигателя. Хотя ротор асинхронного двигателя никогда не достигает этой скорости, это, безусловно, верхний предел.Если мы удвоим количество полюсов двигателя, синхронная скорость уменьшится вдвое, потому что магнитное поле поворачивается на 180° в пространстве на 360° электрической синусоиды.

 

Рис. 5.11 Удвоение полюсов статора вдвое уменьшает синхронную скорость

 

Синхронная скорость определяется как:

[латекс]N_s = \frac{120 \cdot f}{P}[/latex]

 

Где:

N s = Скорость магнитного поля (об/мин)

f = частота подаваемой мощности (Гц)

P = общее количество полюсов на фазу, кратное 2

Приведенный выше рисунок «половина скорости» имеет четыре полюса на фазу (3 фазы).Синхронная скорость для мощности 50 Гц: S = 120·50/4 = 1500 об/мин

Краткое объяснение асинхронного двигателя состоит в том, что вращающееся магнитное поле, создаваемое статором, тащит за собой ротор. Более длинное и более правильное объяснение состоит в том, что магнитное поле статора индуцирует переменный ток в проводниках короткозамкнутого ротора, который представляет собой трансформатор. вторичный. Этот индуцированный ток ротора, в свою очередь, создает магнитное поле. Магнитное поле вращающегося статора взаимодействует с этим полем ротора.Поле ротора пытается выровняться с вращающимся полем статора. Результатом является вращение короткозамкнутого ротора. Если бы не было механической нагрузки крутящего момента двигателя, подшипников, аэродинамических или других потерь, ротор вращался бы с синхронной скоростью. Однако проскальзывание между ротором и полем статора синхронной скорости создает крутящий момент. Именно магнитный поток, разрезающий проводники ротора при его проскальзывании, создает крутящий момент. Таким образом, нагруженный двигатель будет проскальзывать пропорционально механической нагрузке.Если бы ротор вращался с синхронной скоростью, не было бы ни потока статора, разрезающего ротор, ни тока, индуцируемого в роторе, ни крутящего момента.

Крутящий момент в асинхронных двигателях

Когда на двигатель впервые подается питание, ротор находится в состоянии покоя, а магнитное поле статора вращается с синхронной скоростью N с . Поле статора режет ротор с синхронной скоростью N s . Ток, наведенный в короткозамкнутых витках ротора, максимален, как и частота тока, частота сети.По мере того, как ротор ускоряется, скорость, с которой поток статора пересекает ротор, представляет собой разницу между синхронной скоростью N с  и фактической скоростью ротора N, или (N с  – N). Отношение фактического потока, обрезающего ротор, к синхронной скорости определяется как скольжение :

 

[латекс]s = \frac{(N_s — N)}{N_s}[/латекс]

Где:

N с = синхронная скорость

Н = скорость ротора

 

Частота тока, индуцированного в проводниках ротора, равна частоте сети при запуске двигателя и уменьшается по мере приближения ротора к синхронной скорости. Частота ротора определяется как:

[латекс]f_r = с \cdot f[/латекс]

Где:

с = скольжение,

f = частота питающей сети статора

 

Проскальзывание при 100 % крутящего момента обычно составляет 5 % или менее в асинхронных двигателях. Таким образом, для частоты сети f = 50 Гц частота наведенного тока в роторе:

f r = S(f )
= 0,05 (50 Гц)
= 2,5 Гц.

Почему так мало? Магнитное поле статора вращается с частотой 50 Гц.Скорость ротора меньше на 5%. Вращающееся магнитное поле режет ротор только на частоте 2,5 Гц. 2,5 Гц — это разница между синхронной скоростью и фактической скоростью вращения ротора. Если ротор будет вращаться немного быстрее, на синхронной скорости, никакой поток вообще не перережет ротор, f r  = 0,

 

Рисунок 5.12. Крутящий момент и скорость в зависимости от % скольжения.

 

На приведенном выше графике показано, что пусковой момент, известный как крутящий момент при заблокированном роторе (T LR ), превышает 100% крутящего момента при полной нагрузке (T FL ), безопасного постоянного крутящего момента.Крутящий момент заблокированного ротора составляет около 175% от T FL для приведенного выше примера двигателя. Пусковой ток, известный как ток блокировки ротора (I LR ), составляет 500% от тока полной нагрузки (I FL ), безопасного рабочего тока. Ток высокий, потому что это аналогично закороченной вторичной обмотке трансформатора. Когда ротор начинает вращаться, крутящий момент может немного уменьшиться для определенных классов двигателей до значения, известного как подтягивающий крутящий момент . Это самое низкое значение крутящего момента, с которым когда-либо сталкивался пусковой двигатель.Когда ротор набирает 80 % синхронной скорости, крутящий момент увеличивается со 175 % до 300 % крутящего момента при полной нагрузке. Этот разрывной крутящий момент (T BD ) возникает из-за большего, чем обычно, проскальзывания на 20%. Ток уменьшился лишь незначительно в этой точке, но будет быстро уменьшаться после этой точки. Когда ротор разгоняется до нескольких процентов от синхронной скорости, крутящий момент и ток существенно уменьшаются. Проскальзывание будет составлять всего несколько процентов при нормальной работе. Для работающего двигателя любая часть кривой крутящего момента ниже 100 % номинального крутящего момента является нормальной.Нагрузка двигателя определяет рабочую точку на кривой крутящего момента. В то время как крутящий момент и ток двигателя могут превышать 100 % в течение нескольких секунд во время запуска, непрерывная работа при превышении 100 % может привести к повреждению двигателя. Любая нагрузка по крутящему моменту двигателя выше предельного крутящего момента приведет к остановке двигателя. Крутящий момент, скольжение и ток будут приближаться к нулю для состояния нагрузки «отсутствие механического крутящего момента». Это состояние аналогично открытому вторичному трансформатору. Существует несколько основных конструкций асинхронных двигателей, демонстрирующих значительные отклонения от приведенной выше кривой крутящего момента.Различные конструкции оптимизированы для запуска и работы с различными типами нагрузок. Крутящий момент заблокированного ротора (T LR ) для двигателей различных конструкций и размеров находится в диапазоне от 60% до 350% крутящего момента при полной нагрузке (T FL ). Пусковой ток или ток блокировки ротора (I LR ) может составлять от 500% до 1400% тока полной нагрузки (I FL ). Это потребление тока может представлять проблему для запуска больших асинхронных двигателей.

Классы двигателей NEMA и IEC

Различные стандартные классы (или конструкции) для двигателей, соответствующие кривым крутящего момента (рисунок ниже), были разработаны для лучшего управления нагрузками различных типов.Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) определила классы двигателей A, B, C и D для соответствия этим требованиям привода. Аналогичные классы N и H Международной электротехнической комиссии (МЭК) соответствуют конструкциям NEMA B и C соответственно.

Рисунок 5.13 Характеристики конструкций NEMA

 

Характеристики конструкций NEMA

Все двигатели, кроме класса D, работают с проскальзыванием 5% или менее при полной нагрузке.

  • Класс B (IEC Класс N)  двигатели по умолчанию используются в большинстве приложений.При пусковом моменте LRT = от 150% до 170% FLT он может запускать большинство нагрузок без чрезмерного пускового тока (LRT). КПД и коэффициент мощности высокие. Обычно он приводит в действие насосы, вентиляторы и станки.
  • Класс A Пусковой крутящий момент такой же, как у класса B. Отпускной крутящий момент и пусковой ток (LRT) выше. Этот двигатель справляется с кратковременными перегрузками, которые встречаются в машинах для литья под давлением.
  • Класс C (IEC Класс H)  имеет более высокий пусковой крутящий момент, чем классы A и B, при LRT = 200 % от FLT.Этот двигатель применяется для нагрузок с жестким пуском, которые должны приводиться в движение с постоянной скоростью, таких как конвейеры, дробилки, поршневые насосы и компрессоры.
  • Двигатели класса D имеют самый высокий пусковой момент (LRT) в сочетании с низким пусковым током из-за высокого скольжения (от 5% до 13% при FLT). Большое скольжение приводит к снижению скорости. Регулировка скорости плохая. Тем не менее, двигатель отлично справляется с нагрузками с высокой переменной скоростью, такими как те, для которых требуется маховик с накоплением энергии. Области применения включают штамповочные прессы, ножницы и элеваторы.
  • Электродвигатели класса E представляют собой более эффективную версию класса B.
  • Двигатели класса F  имеют гораздо более низкие LRC, LRT и пусковой момент, чем класс B. Они управляют постоянными, легко запускаемыми нагрузками.

Коэффициент мощности в асинхронных двигателях

Асинхронные двигатели имеют отстающий (индуктивный) коэффициент мощности по отношению к линии электропередачи. Коэффициент мощности в больших полностью нагруженных высокоскоростных двигателях может достигать 90 % для больших высокоскоростных двигателей. При 3/4 полной нагрузки максимальный коэффициент мощности высокоскоростного двигателя может составлять 92%.Коэффициент мощности для небольших тихоходных двигателей может составлять всего 50 %. При пуске коэффициент мощности может находиться в диапазоне от 10% до 25%, повышаясь по мере того, как ротор достигает скорости. Коэффициент мощности (PF) значительно зависит от механической нагрузки двигателя (рисунок ниже). Ненагруженный двигатель аналогичен трансформатору без резистивной нагрузки на вторичной обмотке. Небольшое сопротивление отражается от вторичной обмотки (ротор) к первичной обмотке (статор). Таким образом, линия электропередач испытывает реактивную нагрузку всего 10% PF. Когда ротор нагружается, увеличивающаяся резистивная составляющая отражается от ротора к статору, увеличивая коэффициент мощности.

 

Рисунок 5.14 Коэффициент мощности и КПД асинхронного двигателя

КПД асинхронных двигателей

Большие трехфазные двигатели более эффективны, чем трехфазные двигатели меньшего размера и почти все однофазные двигатели. КПД большого асинхронного двигателя может достигать 95% при полной нагрузке, хотя чаще встречается 90%. КПД слабонагруженного или ненагруженного асинхронного двигателя низкий, поскольку большая часть тока приходится на поддержание намагничивающего потока. По мере увеличения нагрузки по крутящему моменту для создания крутящего момента потребляется больше тока, в то время как ток, связанный с намагничиванием, остается постоянным.Эффективность при 75% FLT может быть немного выше, чем при 100% FLT. Эффективность снижается на несколько процентов при 50% FLT и еще на несколько процентов при 25% FLT. Эффективность становится плохой только ниже 25% FLT. Изменение КПД в зависимости от нагрузки показано на рисунке выше. Асинхронные двигатели обычно имеют увеличенный размер, чтобы гарантировать, что их механическая нагрузка может запускаться и приводиться в действие при любых условиях эксплуатации. Если многофазный двигатель нагружается при крутящем моменте менее 75 % от номинального, когда КПД достигает пика, эффективность снижается лишь незначительно до 25 % FLT.

Корректор коэффициента мощности Nola

Фрэнк Нола из НАСА в конце 1970-х годов предложил корректор коэффициента мощности (PFC) в качестве энергосберегающего устройства для однофазных асинхронных двигателей. Он основан на предположении, что асинхронный двигатель с неполной нагрузкой менее эффективен и имеет более низкий коэффициент мощности, чем двигатель с полной нагрузкой. Таким образом, в двигателях с частичной нагрузкой, в частности, в двигателях 1-φ, необходимо экономить энергию. Энергия, потребляемая для поддержания магнитного поля статора, относительно постоянна по отношению к изменениям нагрузки.В то время как в полностью нагруженном двигателе нечего экономить, напряжение на частично нагруженном двигателе может быть уменьшено, чтобы уменьшить энергию, необходимую для поддержания магнитного поля. Это повысит коэффициент мощности и КПД. Это была хорошая концепция для общеизвестно неэффективных однофазных двигателей, для которых она предназначалась. Эта концепция не очень применима к большим трехфазным двигателям. Из-за их высокой эффективности (90%+) экономия энергии невелика. Более того, двигатель с КПД 95 % по-прежнему имеет КПД 94 % при 50 % крутящего момента при полной нагрузке (FLT) и КПД 90 % при 25 % FLT.Потенциальная экономия энергии при переходе от 100 % FLT к 25 % FLT представляет собой разницу в эффективности 95 % – 90 % = 5 %. Это не 5% мощности при полной нагрузке, а 5% мощности при пониженной нагрузке. Корректор коэффициента мощности Nola может быть применим к 3-фазному двигателю, который большую часть времени работает на холостом ходу (ниже 25% FLT), например, к штамповочному прессу. Срок окупаемости дорогого электронного контроллера оценивается как непривлекательный для большинства приложений. Тем не менее, это может быть экономично в составе электронного пускателя двигателя или регулятора скорости.Асинхронный двигатель может работать как генератор переменного тока, если он является приводом

.

Асинхронные двигатели в качестве генераторов переменного тока

Асинхронный двигатель может работать как генератор переменного тока, если он приводится в действие крутящим моментом, превышающим 100 % синхронной скорости (рисунок ниже). Это соответствует нескольким процентам «отрицательного» скольжения, скажем, -1%. Это означает, что, поскольку мы вращаем двигатель быстрее, чем синхронная скорость, ротор движется на 1% быстрее, чем магнитное поле статора. Обычно он отстает на 1% в двигателе.Поскольку ротор пересекает магнитное поле статора в противоположном направлении (вперед), ротор индуцирует напряжение в статоре, возвращая электрическую энергию обратно в линию электропередачи.

 

Рисунок 5.15    Отрицательный крутящий момент превращает асинхронный двигатель в генератор

 

Такой индукционный генератор должен возбуждаться от «живого» источника мощностью 50 или 60 Гц. Энергия не может быть произведена в случае сбоя питания энергетической компании. Этот тип генератора переменного тока не подходит в качестве резервного источника питания.В качестве генератора ветряной турбины вспомогательной мощности он имеет то преимущество, что не требует автоматического выключателя отключения питания для защиты ремонтных бригад. Это отказоустойчиво.

Небольшие удаленные (от электросети) установки можно сделать самовозбуждающимися путем размещения конденсаторов параллельно фазам статора. Если нагрузка удалена, остаточный магнетизм может генерировать небольшой ток. Этот ток может протекать через конденсаторы без рассеивания мощности. Когда генератор разгоняется до полной скорости, ток увеличивается, чтобы обеспечить ток намагничивания статора.В этот момент можно приложить нагрузку. Регулировка напряжения плохая. Асинхронный двигатель можно преобразовать в генератор с самовозбуждением путем добавления конденсаторов.

Процедура запуска заключается в разгоне ветряной турбины до скорости в моторном режиме путем подачи на статор нормального сетевого напряжения. Любая скорость турбины, вызванная ветром, превышающая синхронную скорость, будет развивать отрицательный крутящий момент, возвращая мощность обратно в линию электропередачи, изменяя нормальное направление электрического счетчика киловатт-часов.В то время как асинхронный двигатель имеет отстающий коэффициент мощности от линии электропередачи, асинхронный генератор переменного тока имеет опережающий коэффициент мощности. Асинхронные генераторы не нашли широкого применения в обычных электростанциях. Скорость привода паровой турбины постоянна и регулируется в соответствии с требованиями синхронных генераторов переменного тока. Синхронные генераторы также более эффективны.

Скорость ветряной турбины трудно контролировать, и она зависит от порывов ветра. Индукционный генератор лучше справляется с этими изменениями из-за присущего ему проскальзывания.Это нагружает зубчатую передачу и механические компоненты меньше, чем синхронный генератор. Однако это допустимое изменение скорости составляет всего около 1%. Таким образом, асинхронный генератор с прямым подключением к сети считается ветровой турбиной с фиксированной скоростью (см. «Асинхронный генератор с двойным питанием» для истинного генератора переменного тока с переменной скоростью). Несколько генераторов или несколько обмоток на общем валу можно переключать, чтобы обеспечить высокую и низкую скорость, чтобы приспособиться к переменным ветровым условиям.

 

Асинхронные двигатели с несколькими полями

Асинхронные двигатели могут содержать несколько обмоток возбуждения, например, 4-полюсную и 8-полюсную обмотки, соответствующие синхронным скоростям 1800 и 900 об/мин.Активация того или иного поля менее сложна, чем перемонтаж катушек статора.

 

Рисунок 5.16 Несколько полей позволяют изменить скорость

 

Если поле сегментировано с выведенными выводами, его можно перемонтировать (или переключить) с 4-полюсного на 2-полюсное, как показано выше для 2-фазного двигателя. Сегменты 22,5° можно переключать на сегменты 45°. Для ясности выше показано подключение только одной фазы. Таким образом, наш асинхронный двигатель может работать на нескольких скоростях. При переключении вышеупомянутого двигателя частотой 60 Гц с 4 полюсов на 2 полюса синхронная скорость увеличивается с 1800 об/мин до 3600 об/мин.

 

В:  Если двигатель приводится в действие с частотой 50 Гц, каковы будут соответствующие 4-полюсные и 2-полюсные синхронные скорости?

А:

[латекс]N_s = \frac{120f}{P}[/латекс]  [латекс]N_s = \frac{120*50 Гц}{4}[/латекс]  [латекс] = 1500 об/мин (4-полюсный)[ /латекс]

[латекс]N_s = \frac{120f}{P}[/латекс]  [латекс]N_s = \frac{120*50 Гц}{2}[/латекс][латекс]= 3000 об/мин (2-полюсный)[ /латекс]

 

Асинхронные двигатели с регулируемым напряжением

Скорость небольших асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором для таких приложений, как привод вентиляторов, может быть изменена путем снижения сетевого напряжения.Это уменьшает крутящий момент, доступный для нагрузки, что снижает скорость (см. рисунок ниже).

Рисунок 5.17 Переменное напряжение управляет скоростью асинхронного двигателя

Электронное управление скоростью в асинхронных двигателях

Современная полупроводниковая электроника расширяет возможности управления скоростью. Изменяя частоту сети 50 или 60 Гц на более высокие или более низкие значения, можно изменить синхронную скорость двигателя. Однако уменьшение частоты тока, подаваемого на двигатель, также уменьшает реактивное сопротивление X L  , что увеличивает ток статора.Это может привести к насыщению магнитной цепи статора с катастрофическими последствиями. На практике напряжение на двигателе необходимо уменьшать при снижении частоты.

 

Рисунок 5.18 Электронный преобразователь частоты

 

И наоборот, частота привода может быть увеличена для увеличения синхронной скорости двигателя. Однако напряжение необходимо увеличить, чтобы преодолеть увеличивающееся реактивное сопротивление, чтобы поддерживать ток на нормальном уровне и поддерживать крутящий момент. Инвертор приближает синусоидальные волны к двигателю с выходами широтно-импульсной модуляции.Это обрезанная форма волны, которая либо включена, либо выключена, имеет высокий или низкий уровень, процент времени «включения» соответствует мгновенному напряжению синусоидальной волны.

После применения электроники для управления асинхронным двигателем становится доступным множество методов управления, от простых до сложных:

  • Скалярное управление:  Описанный выше недорогой метод управления только напряжением и частотой без обратной связи.
  • Векторное управление:  Также известно как векторное фазовое управление.Компоненты тока статора, создающие поток и крутящий момент, измеряются или оцениваются в режиме реального времени, чтобы улучшить кривую скорости вращения двигателя. Это требует интенсивных вычислений.
  • Прямое управление крутящим моментом:  Продуманная адаптивная модель двигателя обеспечивает более прямое управление потоком и крутящим моментом без обратной связи. Этот метод быстро реагирует на изменение нагрузки.

 

  • Многофазный асинхронный двигатель состоит из многофазной обмотки, встроенной в многослойный статор, и проводящей короткозамкнутой клетки, встроенной в многослойный ротор.
  • Трехфазные токи, протекающие внутри статора, создают вращающееся магнитное поле, которое индуцирует ток и, как следствие, магнитное поле в роторе. Крутящий момент ротора развивается, когда ротор немного проскальзывает за вращающимся полем статора.
  • В отличие от однофазных двигателей, многофазные асинхронные двигатели запускаются автоматически.
  • Пускатели двигателей минимизируют нагрузку на линию электропередачи, обеспечивая при этом больший пусковой момент, чем требуется во время работы.Пускатели для уменьшения сетевого тока требуются только для больших двигателей.
  • Трехфазные двигатели будут работать на одной фазе при запуске.
  • Статический преобразователь фазы  – это трехфазный двигатель, работающий от одной фазы без нагрузки на валу и обеспечивающий трехфазный выходной сигнал.
  • Несколько обмоток возбуждения  можно перемонтировать для нескольких дискретных скоростей двигателя путем изменения количества полюсов.

 

Трехфазный двигатель может работать от однофазного источника питания.Однако он не запустится самостоятельно. Его можно запускать вручную в любом направлении, набирая скорость за несколько секунд. Он будет развивать только 2/3 номинальной мощности 3-φ, потому что одна обмотка не используется.

Рисунок 5.19  3-φ двигатель работает от 1-φ мощности, но не запускается

Одна катушка однофазного двигателя

Одиночная катушка однофазного асинхронного двигателя создает не вращающееся магнитное поле, а пульсирующее поле, достигающее максимальной интенсивности при 0° и 180° электрического поля.

Рисунок 5.20 Однофазный статор создает невращающееся пульсирующее магнитное поле

 

Другая точка зрения состоит в том, что одиночная катушка, возбуждаемая однофазным током, создает два вектора магнитного поля, вращающиеся в противоположных направлениях, дважды совпадающие за оборот при 0° (рис. выше-а) и 180° (рис. д). Когда вектора поворачиваются на 90° и -90°, они компенсируются на рисунке c. При углах 45° и -45° (рисунок b) они частично складываются по оси +x и компенсируются по оси y. Аналогичная ситуация существует на рисунке d.Сумма этих двух векторов представляет собой вектор, стационарный в пространстве, но меняющий полярность во времени. Таким образом, пусковой момент не создается.

Однако, если ротор вращается вперед со скоростью, немного меньшей синхронной скорости, он будет развивать максимальный крутящий момент при 10% скольжении по отношению к вектору прямого вращения. Меньший крутящий момент будет развиваться выше или ниже 10% скольжения. Ротор будет иметь проскальзывание 200–10 % относительно вектора магнитного поля, вращающегося в противоположных направлениях. Небольшой крутящий момент (см. кривую крутящего момента в зависимости от скольжения), кроме двухчастотной пульсации, возникает из-за вращения вектора в противоположных направлениях.Таким образом, однофазная катушка будет развивать крутящий момент после запуска ротора. Если ротор запустить в обратном направлении, он будет развивать такой же большой крутящий момент, когда он приближается к скорости обратного вращения вектора.

Однофазные асинхронные двигатели имеют медную или алюминиевую короткозамкнутую клетку, встроенную в цилиндр из стальных пластин, типичный для многофазных асинхронных двигателей.

Конденсаторный двигатель с постоянным разделением каналов

Один из способов решить проблему с одной фазой — построить двухфазный двигатель, получающий двухфазное питание от однофазного.Для этого требуется двигатель с двумя обмотками, разнесенными на 90 90 314 ° 90 315 , питаемый двумя фазами тока, смещенными во времени на 90 90 314 ° 90 315 . Это называется двигателем с постоянно разделенным конденсатором.

Рисунок 5.21 Асинхронный двигатель с постоянным конденсатором

Асинхронный двигатель с постоянным конденсатором

Этот тип двигателя имеет повышенную величину тока и сдвиг времени назад, когда двигатель достигает скорости, с пульсациями крутящего момента на полной скорости. Решение состоит в том, чтобы конденсатор (сопротивление) был небольшим, чтобы минимизировать потери.Потери меньше, чем для двигателя с расщепленными полюсами. Эта конфигурация двигателя хорошо работает до 1/4 лошадиных сил (200 Вт), хотя обычно применяется к двигателям меньшего размера. Направление двигателя легко изменить, включив конденсатор последовательно с другой обмоткой. Этот тип двигателя может быть адаптирован для использования в качестве серводвигателя, описанного в другом месте этой главы.

Рисунок 5.22. Однофазный асинхронный двигатель со встроенными катушками статора

. Однофазные асинхронные двигатели могут иметь катушки, встроенные в статор для двигателей большего размера.Тем не менее, меньшие размеры используют менее сложные для создания сосредоточенных обмоток с выступающими полюсами.

Асинхронный двигатель с пусковым конденсатором

На приведенном ниже рисунке для запуска однофазного асинхронного двигателя через вспомогательную обмотку можно использовать конденсатор большей емкости, если он отключается центробежным выключателем, как только двигатель набирает скорость. Кроме того, вспомогательная обмотка может состоять из гораздо большего количества витков более толстого провода, чем используется в двигателе с расщепленной фазой сопротивления, чтобы смягчить чрезмерное повышение температуры.В результате для тяжелых нагрузок, таких как компрессоры кондиционера, доступен больший пусковой крутящий момент. Эта конфигурация двигателя работает настолько хорошо, что доступна в размерах с несколькими лошадиными силами (несколько киловатт).

Рисунок 5.23 Асинхронный двигатель с пусковым конденсатором

 

Асинхронный двигатель с конденсаторным двигателем

Вариант двигателя с конденсаторным пуском (рисунок ниже) заключается в запуске двигателя с относительно большим конденсатором для обеспечения высокого пускового момента, но с сохранением конденсатора меньшей емкости после пуска для улучшения рабочих характеристик без чрезмерного потребления тока.Дополнительная сложность двигателя с конденсаторным приводом оправдана для двигателей большего размера.

Рисунок 5.24 Асинхронный двигатель с конденсаторным двигателем

 

Пусковой конденсатор двигателя может представлять собой двуханодный неполярный электролитический конденсатор, который может представлять собой два последовательно соединенных полярных электролитических конденсатора от + к + (или от – к –). Такие электролитические конденсаторы, рассчитанные на переменный ток, имеют настолько высокие потери, что их можно использовать только в повторно-кратковременном режиме (1 секунда включена, 60 секунд выключена), например при запуске двигателя. Конденсатор для работы двигателя должен быть не электролитического, а полимерного типа с меньшими потерями.

Асинхронный двигатель с расщепленной фазой сопротивления

Если во вспомогательной обмотке намного меньше витков, меньший провод расположен под углом 90 ° к основной обмотке, он может запустить однофазный асинхронный двигатель. При более низкой индуктивности и более высоком сопротивлении ток будет испытывать меньший фазовый сдвиг, чем основная обмотка. Можно получить около 30 ° разности фаз. Эта катушка создает умеренный пусковой момент, который отключается центробежным выключателем на 3/4 синхронной скорости.Эта простая схема (без конденсатора) хорошо подходит для двигателей мощностью до 1/3 лошадиных сил (250 Вт), приводящих в движение легко запускаемые нагрузки.

Рисунок 5.25 Асинхронный двигатель с расщепленной фазой сопротивления

 

Этот двигатель имеет больший пусковой момент, чем двигатель с расщепленными полюсами (следующий раздел), но не такой большой, как двухфазный двигатель, собранный из тех же деталей. Плотность тока во вспомогательной обмотке во время пуска настолько высока, что последующее быстрое повышение температуры исключает частые повторные пуски или медленные пусковые нагрузки.

Корректор коэффициента мощности Nola

Фрэнк Нола из НАСА в середине 1970-х годов предложил корректор коэффициента мощности для повышения эффективности асинхронных двигателей переменного тока. Он основан на предположении, что асинхронные двигатели неэффективны при меньшей нагрузке, чем полная. Эта неэффективность коррелирует с низким коэффициентом мощности. Коэффициент мощности меньше единицы из-за тока намагничивания, необходимого статору. Этот фиксированный ток составляет большую долю от общего тока двигателя по мере уменьшения нагрузки двигателя.При малой нагрузке полный ток намагничивания не требуется. Его можно уменьшить, уменьшив приложенное напряжение, улучшив коэффициент мощности и эффективность. Корректор коэффициента мощности определяет коэффициент мощности и снижает напряжение двигателя, тем самым восстанавливая более высокий коэффициент мощности и уменьшая потери.

Поскольку однофазные двигатели примерно в 2–4 раза менее эффективны, чем трехфазные двигатели, для двигателей 1-φ существует потенциальная экономия энергии. Для полностью нагруженного двигателя нет экономии, поскольку требуется весь ток намагничивания статора.Напряжение не может быть снижено. Но есть потенциальная экономия от менее чем полностью загруженного двигателя. Двигатель с номинальным напряжением 117 В переменного тока рассчитан на работу при напряжении от 127 до 104 В переменного тока. Это означает, что он не полностью загружен при работе от напряжения выше 104 В переменного тока, например, холодильник на 117 В переменного тока. Для регулятора коэффициента мощности безопасно снизить напряжение сети до 104–110 В переменного тока. Чем выше начальное линейное напряжение, тем больше возможная экономия. Конечно, если энергетическая компания поставляет напряжение ближе к 110 В переменного тока, двигатель будет работать более эффективно без каких-либо дополнительных устройств.

Любой однофазный асинхронный двигатель, практически не работающий, с 25% FLC или менее, является кандидатом на PFC. Тем не менее, он должен работать большое количество часов в год. И чем больше времени он простаивает, как в лесопильном станке, пробивном прессе или конвейере, тем больше вероятность того, что контроллер окупится за несколько лет эксплуатации. Платить за него должно быть втрое легче, чем за более эффективный 3-φ-двигатель. Стоимость PFC не может быть возмещена для двигателя, работающего всего несколько часов в день.

Краткое описание: Однофазные асинхронные двигатели

  • Однофазные асинхронные двигатели не запускаются самостоятельно без вспомогательной обмотки статора, приводимой в действие противофазным током около 90 ° . После запуска вспомогательная обмотка не является обязательной.
  • Вспомогательная обмотка двигателя с постоянным разъемом  конденсатора  имеет последовательно включенный конденсатор во время пуска и работы.
  • Асинхронный двигатель с конденсаторным пуском имеет только конденсатор, включенный последовательно с вспомогательной обмоткой во время пуска.
  • Двигатель с конденсатором обычно имеет большой неполяризованный электролитический конденсатор, включенный последовательно со вспомогательной обмоткой для запуска, а затем меньший неэлектролитический конденсатор во время работы.
  • Вспомогательная обмотка двигателя с расщепленной фазой сопротивления создает разность фаз по сравнению с основной обмоткой во время пуска из-за разности сопротивлений.

Главная — Дизайн двигателя

Главная — Дизайн двигателя

Наша команда экспертов по проектированию электродвигателей разрабатывает Motor-CAD: ведущий на рынке инструмент для быстрого мультифизического моделирования электрических машин во всем рабочем диапазоне крутящего момента и скорости.

 

О Мотор-CAD О нас

О Motor Design Ltd

Эксперты в области проектирования электродвигателей

Мы — команда специалистов по проектированию двигателей, базирующаяся в Великобритании. Мы проводим передовые исследования и предоставляем программное обеспечение и поддержку компаниям по всему миру с 1999 года.

Разработчики Мотор-CAD

Узнайте о нашем ведущем на рынке инструменте для проектирования электродвигателей Motor-CAD.

Учить больше
Передовые исследования

Узнайте о наших научно-исследовательских проектах, финансируемых на международном уровне, и недавно опубликованных исследованиях.

Учить больше
Консультации и поддержка

Узнайте, как мы поддерживаем разработчиков двигателей на каждом этапе процесса проектирования.

Учить больше

Последние новости и обновления

MDL Новости

Что происходит

Предстоящие события

Исследования и разработки

Текущие исследовательские проекты

Наше участие в исследовательских проектах по всему миру помогает нам предвидеть технологические достижения и тенденции.Мы используем это понимание для разработки новых функций для Motor-CAD, которые позволяют нашим пользователям быть на шаг впереди.

Начать разговор с нами:

Этот веб-сайт использует файлы cookie, чтобы обеспечить вам максимальное удобство на нашем веб-сайте. Узнать больше

Понятно

Двигатели переменного тока | Конструкция машин


Синхронные и синхронные двигатели представляют собой две основные категории двигателей переменного тока.Асинхронный двигатель является распространенной формой асинхронного двигателя и в основном представляет собой трансформатор переменного тока с вращающейся вторичной обмоткой. Первичная обмотка (статор) подключена к источнику питания, а короткозамкнутая вторичная обмотка (ротор) несет индуцированный вторичный ток. Крутящий момент создается действием роторных (вторичных) токов на поток в воздушном зазоре. Синхронный двигатель сильно отличается по конструкции и эксплуатационным характеристикам и считается отдельным классом двигателей.

Асинхронные двигатели: Асинхронные двигатели являются самыми простыми и надежными электродвигателями и состоят из двух основных электрических узлов: обмотки статора и узла ротора.Асинхронный двигатель получил свое название от токов, протекающих во вторичном элементе (роторе), которые индуцируются переменными токами, протекающими в первичном элементе (статоре). Комбинированные электромагнитные эффекты токов статора и ротора создают силу, создающую вращение.

Роторы обычно состоят из многослойного цилиндрического железного сердечника с прорезями для размещения проводников. Наиболее распространенный тип ротора имеет литые алюминиевые проводники и короткозамыкающие концевые кольца. Эта «беличья клетка» вращается, когда движущееся магнитное поле индуцирует ток в закороченных проводниках.Скорость вращения магнитного поля является синхронной скоростью двигателя и определяется числом полюсов в статоре и частотой источника питания: где n s = синхронная скорость,     f = частота и     p = количество полюсов.

Синхронная скорость — это абсолютный верхний предел скорости двигателя. Если ротор вращается точно так же быстро, как вращающееся магнитное поле, то никакие силовые линии не пересекаются проводниками ротора, и крутящий момент равен нулю.При работе ротор всегда вращается медленнее, чем магнитное поле. Скорость ротора достаточно мала, чтобы обеспечить протекание надлежащего количества тока ротора, так что результирующий крутящий момент достаточен для преодоления потерь на сопротивление ветру и трения и для управления нагрузкой. Разность скоростей между ротором и магнитным полем, называемая скольжением, обычно выражается в процентах от синхронной скорости: с = 100 ( n с n a )/ n с , где с = скольжение, n с = синхронная скорость и n a = фактическая скорость.

Многофазные двигатели: Многофазные двигатели с короткозамкнутым ротором в основном представляют собой машины с постоянной скоростью, но некоторая степень гибкости рабочих характеристик достигается за счет изменения конструкции пазов ротора. Эти изменения вызывают изменения крутящего момента, тока и скорости при полной нагрузке. Эволюция и стандартизация привели к четырем основным типам двигателей.

Исполнения A и B: Двигатели общего назначения с нормальными пусковыми моментами и токами и малым скольжением.Многофазные двигатели с дробной мощностью, как правило, имеют конструкцию B. Из-за падающих характеристик конструкции B многофазный двигатель, который производит такой же пробивной (максимальный) крутящий момент, как и однофазный двигатель, не может достичь той же точки скорость-момент для скорости с полной нагрузкой. как однофазный двигатель. Следовательно, опрокидывающий момент должен быть выше (минимум 140 % от опрокидывающего момента однофазного двигателя общего назначения), чтобы скорости при полной нагрузке были сопоставимы.

Конструкция C: Высокий пусковой момент при нормальном пусковом токе и малом скольжении.Эта конструкция обычно используется при высоких пусковых нагрузках при пуске, но обычно работает при номинальной полной нагрузке и не требует высоких перегрузок после достижения рабочей скорости.

Исполнение D: Высокое скольжение, очень высокий пусковой момент, низкий пусковой ток и низкая скорость при полной нагрузке. Из-за высокого проскальзывания скорость может падать при воздействии меняющихся нагрузок. Эта конструкция подразделяется на несколько групп, которые различаются по проскальзыванию или форме кривой скорость-момент.

Исполнение F: Низкий пусковой момент, малый пусковой ток и малое скольжение. Эта конструкция предназначена для получения низкого тока при заторможенном роторе. И заблокированный ротор, и пробивной крутящий момент низки. Обычно используется при низком пусковом крутящем моменте и отсутствии высоких перегрузок после достижения рабочей скорости.

Двигатели с фазным ротором: Двигатели с короткозамкнутым ротором относительно негибкие в отношении характеристик скорости и крутящего момента, но специальная версия с фазным ротором имеет регулируемую скорость и крутящий момент.Применение двигателей с фазным ротором заметно отличается от двигателей с короткозамкнутым ротором из-за доступности цепи ротора. Рабочие характеристики получаются путем введения различных значений сопротивления в цепь ротора.

Двигатели с фазным ротором обычно запускаются с вторичным сопротивлением в цепи ротора. Сопротивление последовательно уменьшается, чтобы позволить двигателю набрать скорость. Таким образом, двигатель может развивать значительный крутящий момент при ограничении тока заторможенного ротора.Это вторичное сопротивление может быть рассчитано на непрерывную работу для отвода тепла, выделяемого при непрерывной работе на пониженной скорости, частом ускорении или ускорении с большой инерционной нагрузкой. Внешнее сопротивление придает двигателю характеристику, которая приводит к большому падению оборотов при относительно небольшом изменении нагрузки. Пониженная скорость обеспечивается примерно до 50% номинальной скорости, но эффективность низкая.

Многоскоростные двигатели: Двигатели с последовательным расположением полюсов рассчитаны на одну скорость.Физически повторно подключив провода, можно получить соотношение скоростей 2:1. Типичные синхронные скорости для двигателя 60 Гц: 3600/1800 об/мин (2/4 полюса), 1800/900 об/мин (4/8 полюса) и 1200/600 об/мин (6/12 полюсов).

Двигатели с двумя обмотками имеют две отдельные обмотки, которые можно наматывать для любого числа полюсов, чтобы можно было получить другие соотношения скоростей. Однако соотношение больше 4:1 нецелесообразно из-за размера и веса двигателя. Однофазные многоскоростные двигатели обычно имеют конструкцию с переменным крутящим моментом, но доступны двигатели с постоянным крутящим моментом и постоянной мощностью.

Выходная мощность многоскоростных двигателей может быть пропорциональна каждой скорости. Эти двигатели рассчитаны на выходную мощность в лошадиных силах в соответствии с одной из следующих характеристик нагрузки.

Переменный крутящий момент: Двигатели имеют характеристику крутящего момента, которая зависит от квадрата скорости. Например, двигатель на 1800/900 об/мин, который развивает 10 л.с. при 1800 об/мин, производит 2,5 л.с. при 900 об/мин. Поскольку для некоторых нагрузок, таких как центробежные насосы, вентиляторы и воздуходувки, требуемый крутящий момент изменяется пропорционально квадрату или кубу скорости, эта характеристика двигателя обычно является адекватной.

Постоянный крутящий момент: Эти двигатели могут развивать одинаковый крутящий момент на каждой скорости, поэтому выходная мощность напрямую зависит от скорости. Например, двигатель мощностью 10 л.с. при 1800 об/мин производит 5 л.с. при 900 об/мин. Эти двигатели используются в приложениях с требованиями к постоянному крутящему моменту, таких как смесители, конвейеры и компрессоры.

Постоянная мощность: Эти двигатели развивают одинаковую мощность на каждой скорости, а крутящий момент обратно пропорционален скорости.Типичные области применения включают станки, такие как сверла, токарные станки и фрезерные станки.

Однофазные двигатели: Однофазные асинхронные двигатели обычно имеют дробную мощность, хотя однофазные двигатели с интегральной мощностью доступны в более низком диапазоне мощности. Наиболее распространенными однофазными двигателями с дробной мощностью являются двигатели с расщепленной фазой, конденсаторным пуском, постоянным разделенным конденсатором и экранированным полюсом.

Двигатели бывают многоскоростными, но существует практическое ограничение на количество получаемых скоростей.Доступны двух-, трех- и четырехскоростные двигатели, а выбор скорости может быть выполнен последовательно-полюсным или двухобмоточным методом.

Однофазные двигатели вращаются в том направлении, в котором они были запущены; и они запускаются в заданном направлении в соответствии с электрическими соединениями или механическими настройками пусковых средств. Двигатели общего назначения могут работать в любом направлении, но стандартное вращение — против часовой стрелки, если смотреть на конец, противоположный приводному валу.Двигатели могут быть повторно подключены для изменения направления вращения.

Универсальные двигатели: Универсальный двигатель работает практически с одинаковыми характеристиками при постоянном или переменном токе частотой до 60 Гц. Он отличается от двигателя постоянного тока коэффициентами обмотки и более тонкими металлическими пластинами. Двигатель постоянного тока работает на переменном токе, но с низким КПД. Универсальный двигатель может работать на постоянном токе с практически эквивалентными характеристиками переменного тока, но с меньшей коммутацией и сроком службы щеток, чем у эквивалентного последовательного двигателя постоянного тока.

Важной характеристикой универсального двигателя является то, что он имеет самое высокое отношение мощности к фунту среди всех двигателей переменного тока, поскольку он может работать на скоростях, во много раз превышающих скорость любого другого двигателя с частотой 60 Гц.

При работе без нагрузки универсальный двигатель имеет тенденцию разгоняться, скорость ограничивается только силой ветра, трением и коммутацией. Поэтому большие универсальные двигатели почти всегда подключаются напрямую к нагрузке для ограничения скорости. На переносных инструментах, таких как электрические пилы, нагрузка, создаваемая шестернями, подшипниками и охлаждающим вентилятором, достаточна для удержания скорости холостого хода на безопасном уровне.

С универсальным двигателем управление скоростью осуществляется просто, поскольку скорость двигателя чувствительна к изменениям как напряжения, так и потока. С помощью реостата или регулируемого автотрансформатора скорость двигателя можно легко изменить от максимальной скорости до нуля.

Синхронные двигатели: Синхронные двигатели по своей природе являются двигателями с постоянной скоростью и работают в абсолютной синхронизации с частотой сети. Как и в асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором, скорость определяется количеством пар полюсов и всегда является отношением к частоте сети.

Синхронные двигатели изготавливаются в размерах от субфракционных двигателей с автовозбуждением до двигателей большой мощности с возбуждением постоянным током для промышленных приводов. В диапазоне долей мощности синхронные двигатели используются в основном там, где требуется точная постоянная скорость.

Синхронные двигатели большой мощности, используемые для промышленных нагрузок, выполняют две важные функции. Во-первых, это высокоэффективное средство преобразования энергии переменного тока в механическую энергию.Во-вторых, он может работать с опережающим или единичным коэффициентом мощности, тем самым обеспечивая коррекцию коэффициента мощности.

Существует два основных типа синхронных двигателей: без возбуждения и с возбуждением от постоянного тока.

Двигатели без возбуждения изготавливаются в реактивном и гистерезисном исполнении. Эти двигатели используют схему самозапуска и не требуют внешнего источника возбуждения.

Двигатели с возбуждением постоянным током имеют мощность более 1 л.с. и требуют для возбуждения постоянного тока, подаваемого через токосъемные кольца.Постоянный ток может подаваться от отдельного источника или от генератора постоянного тока, непосредственно соединенного с валом двигателя.

Однофазные или многофазные синхронные двигатели не могут запускаться без привода или без подключения ротора в виде цепи самозапуска. Поскольку поле вращается с синхронной скоростью, двигатель должен быть ускорен, прежде чем он сможет войти в синхронизм. Ускорение с нулевой скорости требует проскальзывания до достижения синхронизма. Поэтому необходимо использовать отдельные пусковые средства.

В конструкциях с автоматическим пуском, типоразмеры fhp используют методы пуска, общие для асинхронных двигателей (расщепленная фаза, пуск с конденсатором, пуск с отталкиванием и пуск с экранированным полюсом). Электрические характеристики этих двигателей заставляют их автоматически переключаться в синхронный режим.

Хотя двигатель с возбуждением постоянным током имеет короткозамкнутую обмотку для пуска, называемую амортизирующей или демпферной обмоткой, присущий ему низкий пусковой момент и потребность в источнике питания постоянного тока требуют системы пуска, обеспечивающей полную защиту двигателя при пуске, применяется постоянный ток возбуждение поля в нужное время, устраняет возбуждение поля при вытягивании ротора (максимальный крутящий момент) и защищает короткозамкнутую обмотку от теплового повреждения в условиях асинхронности.

Подтягивающий момент — это минимальный крутящий момент, развиваемый от состояния покоя до точки втягивания. Этот крутящий момент должен превышать крутящий момент нагрузки с достаточным запасом, чтобы поддерживать удовлетворительную скорость ускорения при нормальных условиях напряжения.

Реактивный крутящий момент возникает из-за заметности (предпочтительного направления намагничивания) полюсных наконечников ротора и пульсирует на скоростях ниже синхронных. Это также влияет на крутящие моменты двигателя, поскольку невозбужденный явнополюсный ротор стремится выровняться с магнитным полем статора, чтобы поддерживать минимальное магнитное сопротивление.Этого реактивного крутящего момента может быть достаточно для приведения в синхронизм малонагруженной малоинерционной системы и для развития примерно 30-процентного тягового крутящего момента.

Синхронный крутящий момент — это крутящий момент, развиваемый после подачи возбуждения, который представляет собой общий установившийся крутящий момент, доступный для привода нагрузки. Он достигает максимума примерно при отставании ротора от магнитного поля вращающегося статора примерно на 70°. Это максимальное значение фактически является моментом отрыва.

Момент выдергивания — это максимальный устойчивый крутящий момент, который двигатель развивает на синхронной скорости в течение одной минуты при номинальной частоте и нормальном возбуждении.Нормальный момент отрыва обычно составляет 150% от момента полной нагрузки для двигателей с единичным коэффициентом мощности и от 175 до 200% для двигателей с опережающим коэффициентом мощности 0,8.

Втягивающий момент синхронного двигателя – это момент, который он развивает при втягивании подключенной инерционной нагрузки в синхронизм при приложении возбуждения. Втягивающий момент развивается при переходе от скорости проскальзывания к синхронной скорости, когда двигатель переключается с асинхронного режима на синхронный. Обычно это самый критический период при запуске синхронного двигателя.Моменты, развиваемые амортизирующей обмоткой и обмоткой возбуждения, при синхронной скорости обращаются в нуль. Таким образом, в точке втягивания действуют только реактивный момент и синхронизирующий момент, обеспечиваемые возбуждением обмоток возбуждения.

Синхронизирующие двигатели: Синхронизирующие двигатели имеют номинальную мощность менее 1/10 л.с. и используются в качестве первичных двигателей для синхронизирующих устройств. Поскольку двигатель используется в качестве таймера, он должен работать с постоянной скоростью.

Двигатели переменного и постоянного тока могут использоваться в качестве синхронизирующих двигателей.Синхронизирующие двигатели постоянного тока используются для портативных устройств или там, где требуется высокое ускорение и низкие изменения скорости. Преимущества включают пусковой крутящий момент, в десять раз превышающий рабочий крутящий момент, эффективность от 50 до 70% и относительно простое управление скоростью. Но требуется какая-то форма регулятора скорости, механическая или электронная.

Двигатели переменного тока используют легкодоступную мощность, они дешевле, имеют увеличенный срок службы и не создают радиопомех. Однако двигатели переменного тока не могут быть легко адаптированы для портативных устройств, имеют относительно низкий пусковой момент и гораздо менее эффективны, чем двигатели постоянного тока.

Серводвигатели переменного тока: Серводвигатели переменного тока используются в сервомеханизмах и компьютерах переменного тока, которые требуют быстрого и точного отклика. Для получения этих характеристик серводвигатели имеют высокоомные роторы малого диаметра. Небольшой диаметр обеспечивает низкую инерцию для быстрых пусков, остановок и реверсов, а высокое сопротивление обеспечивает почти линейное соотношение скорости и крутящего момента для точного управления.

Серводвигатели намотаны с двумя фазами физически под прямым углом или в пространственной квадратуре.Постоянная или опорная обмотка возбуждается от источника постоянного напряжения, а управляющая обмотка возбуждается регулируемым или переменным управляющим напряжением, обычно от сервоусилителя. Обмотки обычно проектируются с одинаковым отношением напряжения к виткам, так что потребляемая мощность при максимальном возбуждении с фиксированной фазой и при максимальном сигнале фазы управления находится в равновесии.

В идеальном серводвигателе крутящий момент на любой скорости прямо пропорционален напряжению обмотки управления. Однако на практике эта взаимосвязь существует только при нулевой скорости из-за присущей асинхронному двигателю неспособности реагировать на изменения входного напряжения в условиях легкой нагрузки.

Свойственное серводвигателям демпфирование уменьшается по мере увеличения номинальных характеристик, и двигатели имеют приемлемый КПД за счет снижения линейности скорости и крутящего момента. Большинство более крупных двигателей имеют встроенные вспомогательные вентиляторы для поддержания температуры в безопасном рабочем диапазоне. Доступны серводвигатели мощностью от менее 1 до 750 Вт и размерами от 0,5 до 7 дюймов. перед.д. Большинство конструкций доступны с модульными или встроенными редукторами.

19 Основная информация, которую можно найти на паспортной табличке двигателя

Понимание паспортной таблички двигателя

Паспортная табличка двигателя обычно находится на всех производимых электродвигателях.Понимание информации на паспортной табличке иногда может быть трудным, но это необходимо. В большинстве стран производители обязаны отображать всю информацию на паспортной табличке двигателя, но часто это не так.

19 Важная информация на заводской табличке двигателя (на фото: двигатель Baldor Reliancer; кредит: rickmcneely.com) шильдики моторов часто теряются или закрашиваются.

  1. Напряжение
  2. Частота
  3. Частота
  4. Фаза
  5. Текущий
  6. Тип
  7. Тип
  8. Коэффициент мощности
  9. кВт или лошадиные силы
  10. Скорость полной нагрузки
  11. Эффективность
  12. Duty
  13. Изоляционный класс
  14. Максимальная температура окружающей среды
  15. высота
  16. Корпус
  17. Рама
  18. Подшипники
  19. NEMA // Буквенное обозначение
  20. NEMA // Буква конструкции
  21. NEMA // Коэффициент эксплуатации

Электрический вход //

Напряжение

Эти данные сообщают , при каком напряжении двигатель должен работать . Параметры двигателя, указанные на паспортной табличке, такие как коэффициент мощности, КПД, крутящий момент и ток, указаны при номинальном напряжении и частоте. Когда двигатель используется при другом напряжении, отличном от напряжения, указанного на заводской табличке, это повлияет на его характеристики.

Напряжение на паспортной табличке двигателя
2. Частота

Обычно для двигателей входная частота составляет 50 или 60 Гц . Если на паспортной табличке указано более одной частоты, то другие параметры, которые будут различаться при разных входных частотах, также должны быть указаны на паспортной табличке.

Частота, указанная на паспортной табличке двигателя
3. Фаза

Этот параметр представляет количество линий питания переменного тока , питающих двигатель. Однофазные и трехфазные считаются стандартом.

Фаза на заводской табличке
4. Ток

Ток, указанный на заводской табличке, соответствует номинальной выходной мощности вместе с напряжением и частотой . Ток может отклоняться от паспортных ампер, если фазы не сбалансированы или если напряжение окажется ниже указанного.

Ток на паспортной табличке
5. Тип

Некоторые производители используют тип для определения двигателя как однофазного или многофазного, однофазного или многоскоростного или по типу конструкции. Тем не менее, отраслевых стандартов для шрифта не существует. Grundfos использует следующее обозначение типа: MG90SA2-24FF165-C2.

Обозначение типа двигателя
6. Коэффициент мощности

Коэффициент мощности указывается на заводской табличке как «PF» или «P .F» или cos φ .Коэффициент мощности представляет собой отношение активной мощности (Вт) к полной мощности (ВА), выраженное в процентах.

Численно выраженный коэффициент мощности равен косинусу угла отставания входного тока от его напряжения.

На паспортной табличке двигателя указан коэффициент мощности для двигателя при полной нагрузке .

Коэффициент мощности, также известный как cosFI

Вернуться к индексу ↑


Механическая мощность //

7. кВт или лошадиные силы

кВт или лошадиные силы (л. способность передавать крутящий момент, необходимый для нагрузки при номинальной скорости.


8. Скорость при полной нагрузке

Скорость при полной нагрузке — это скорость, при которой достигается номинальный крутящий момент при полной нагрузке при номинальной выходной мощности. Обычно скорость при полной нагрузке указывается в об/мин. Эту скорость иногда называют скоростью скольжения или фактической скоростью ротора.

Этикетка эффективности двигателя; Полная скорость загрузки; КПД в процентах и ​​кВт или лошадиных силах

Вернуться к индексу ↑


Производительность //

9. КПД

КПД – это выходная мощность двигателя, деленная на его входную мощность, умноженная на 100. Эффективность выражается в процентах. Производитель гарантирует, что эффективность находится в пределах определенного диапазона допуска, который варьируется в зависимости от стандарта проектирования, например, IEC или NEMA.

Поэтому при оценке производительности двигателя обратите внимание на гарантированный минимальный КПД .


10. Режим работы

Этот параметр определяет продолжительность времени, в течение которого двигатель может безопасно выполнять номинальные характеристики, указанные на паспортной табличке. Во многих случаях двигатель может работать непрерывно, на что указывает S1 или «Cont» на паспортной табличке.Если на заводской табличке ничего не указано, двигатель рассчитан на рабочий цикл S1.

Режим работы двигателя

Вернуться к индексу ↑


Надежность

11. Класс изоляции

Класс изоляции (INSUL CLASS) — это выражение стандартной классификации термической устойчивости обмотки двигателя. Класс изоляции — это буквенное обозначение, такое как «B» или «F» , в зависимости от способности обмотки выдерживать заданную рабочую температуру в течение заданного срока службы.Чем дальше по алфавиту, тем лучше производительность.

Например, изоляция класса «F» имеет более длительный номинальный срок службы при данной рабочей температуре, чем изоляция класса «В».

Класс изоляции. CI.F(B) = класс F с повышением температуры B
12. Максимальная температура окружающей среды

Максимальная температура окружающей среды, при которой может работать двигатель, иногда указывается на заводской табличке . Если нет, максимальное значение составляет 40°C для двигателей EFF2 и обычно 60°C для двигателей EFF1 .Двигатель может работать и по-прежнему находится в пределах допусков по классу изоляции при максимальной номинальной температуре.

Кривая снижения выходной мощности показывает снижение производительности при повышении температуры окружающей среды или увеличении высоты установки над уровнем моря. все остальные данные паспортной таблички.

Если высота не указана на заводской табличке, максимальная высота над уровнем моря составляет 1000 метров .

Вернуться к оглавлению ↑


Конструкция

14. Корпус

Корпус классифицирует двигатель по степени защиты от окружающей среды и способу охлаждения. Корпус обозначен как IP или ENCL на паспортной табличке.

Рама двигателя, кожух, подшипники и информация о смазке на заводской табличке
15. Рама

Данные о размере корпуса на заводской табличке являются важной частью информации. Он определяет монтажные размеры, такие как монтажный шаблон отверстия для ног и высота вала .Размер рамы часто является частью обозначения типа, которое может быть трудно интерпретировать, поскольку используются специальные конфигурации вала или крепления.

Данные о типоразмере на паспортной табличке
16. Подшипники

Подшипники являются компонентом двигателя переменного тока , который требует наибольшего обслуживания . Информация обычно предоставляется как для подшипника ведущей стороны (DE), так и для подшипника , противоположного ведущей стороне (NDE).


NEMA

Помимо вышеуказанной информации, шильдики NEMA содержат дополнительную информацию .Наиболее важные из них:

  1. Буквенный код,
  2. Дизайн буква и
  3. Коэффициент обслуживания.

17. Буквенный код

Буквенный код определяет ток заторможенного ротора в кВА на основе лошадиных сил. Буквенный код состоит из букв от A до V. Чем дальше от буквенного кода A, тем выше пусковой ток на лошадиную силу.

4 B 4 м 4 F 4 G 4 J 4 K
Кодовая буква NEMA Заблокированный ротор кВА/л.с. Кодовая буква NEMA Заблокированный ротор кВА/л.с.15

4 L
9.0 — 10.0
3.15 — 3.55

м
10,0 — 11.2
355115 3,55 — 4.0 N 11.2 — 12.5

4 D
4.0 — 4.5

4 O
не используется
E 4,5 — 5,0 P 12.5 — 14.0

F
5.0 — 5,6 Q не используется
5,6 — 6.3 R 14.0 — 16.0
H 6.3 — 7.1 S 16.0 — 18049
I

5
не используется

4 T
18.0 — 20,0
7.1 — 8.0 U 20.0 — 22.4
V V 22,4 и UP

18. Проектирование писем

дизайнерская буква обложки характеристики крутящего момента и тока двигателя. Буква дизайна (A, B, C или D) определяет различные категории. Большинство двигателей представляют собой двигатели конструкции A или B .

Характеристика крутящего момента двигателя конструкции А аналогична характеристике двигателя конструкции В; но нет ограничений по пусковому току.С двигателем конструкции B производитель двигателя должен ограничить пусковой ток своей продукции, чтобы пользователи могли использовать свои пусковые устройства.

Таким образом, при замене двигателя в приложении важно проверить букву конструкции , потому что некоторые производители присваивают своим продуктам буквы, которые не считаются отраслевым стандартом, что может привести к проблемам с запуском.


19. Коэффициент эксплуатации

Двигатель, рассчитанный на работу с номинальной мощностью, указанной на паспортной табличке, имеет коэффициент эксплуатации , равный 1.0 . Это означает, что двигатель может работать на 100% своей номинальной мощности .

Для некоторых применений требуется двигатель , мощность которого может превышать номинальную мощность . В этих случаях к номинальной мощности может применяться двигатель с эксплуатационным коэффициентом 1,15. Двигатель с эксплуатационным коэффициентом 1,15 может работать при мощности, на 15 % превышающей паспортную мощность двигателя.

Однако любой двигатель, непрерывно работающий с эксплуатационным коэффициентом, превышающим 1, будет иметь меньший ожидаемый срок службы по сравнению с работой на номинальной мощности.

Вернуться к оглавлению ↑

Справочник // Motor book by Grundfos (скачать)

Объяснение паспортной таблички и номинальных характеристик электродвигателя

Объяснение паспортной таблички электродвигателя. Фото: TestGuy

Электродвигатель — это рабочая лошадка, которая преобразует электрическую энергию в механическую, используя принципы электромагнетизма. Эти вращающиеся машины используются почти во всех формах современной жизни, от простых бытовых приборов до крупных промышленных объектов и производственных предприятий.

Детские игрушки, пылесосы, вентиляторы, электроинструменты, электромобили, механические насосы, лифты и грузовые поезда — вот лишь несколько примеров широкого спектра применений, в которых вы найдете электродвигатель той или иной формы. Магнитные поля, создаваемые электрическими зарядами, являются движущей силой двигателей, создающих крутящий момент, необходимый для выполнения полезной работы.

При таком разнообразии применений двигателей и разнообразии питающих их электрических систем неудивительно, что при выборе электродвигателя для конкретного применения необходимо учитывать множество различных номинальных характеристик и рабочих характеристик. .

Стремясь стандартизировать эти основные характеристики и рабочие параметры двигателя, Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) взяла на себя ведущую роль в определении этих характеристик в стандарте NEMA MG-1. Рабочие характеристики, определенные в этом стандарте, закодированы на паспортной табличке двигателя во время изготовления, чтобы помочь конечному пользователю сориентироваться в безопасном и надежном применении.

Национальный электротехнический кодекс определяет требуемую маркировку для обычных двигателей в разделе 430 NEC.7(A) для безопасной установки и эксплуатации в определенных условиях. Когда дело доходит до испытаний и технического обслуживания электродвигателей, четкое понимание этих номинальных значений имеет первостепенное значение для определения процедур испытаний и ожидаемых значений испытаний для конкретной машины.

В этой статье мы объясним маркировку, указанную в NEC, а также другие общие термины и номинальные значения, указанные на заводских табличках двигателей.

Пример паспортной таблички электродвигателя. Фото: North American Electric

Производитель

Указывает, какая компания произвела двигатель, и обычно включает адрес компании и страну происхождения.Производитель обычно имеет конкретную модель или заводской номер, связанный с двигателем.

Номинальное напряжение

Указывает рабочее напряжение, необходимое для оптимальной работы, как это предусмотрено производителем двигателя. Вращающиеся машины обычно проектируются с допуском 10% для напряжения выше и ниже номинального значения, указанного на паспортной табличке.

Допуск по напряжению, как правило, не указан на двигателе, что может ввести в заблуждение тех, кто не знаком с этим значением.Ожидается, что двигатель с номинальным напряжением 460 В, указанным на паспортной табличке, будет работать в диапазоне от 414 В до 506 В. Двигатель на 230 вольт может работать в диапазоне от 207 до 253 вольт.

Некоторые двигатели могут работать с более чем одним напряжением, и эта возможность будет указана на паспортной табличке. Двойное номинальное напряжение позволяет разделить обмотки статора пополам для использования либо в последовательном, либо в параллельном соединении.

Важно отметить, что многие другие параметры, указанные на заводской табличке, такие как коэффициент мощности, КПД, крутящий момент и ток, применяются только при номинальном напряжении и частоте.

Ток полной нагрузки (FLA)

По мере увеличения подключенной нагрузки и требуемого крутящего момента электродвигателя сила тока, необходимая для питания двигателя, также увеличивается. Ток полной нагрузки (FLA) — это максимальный ожидаемый ток, потребляемый двигателем при работе с максимальным крутящим моментом и максимальной мощностью.

Фирменная табличка FLA является очень важным параметром, который используется для выбора правильного размера провода, пускателя двигателя и устройств защиты от перегрузки, необходимых для обслуживания и защиты двигателя.Для многоскоростного двигателя ток полной нагрузки указан только для максимальной скорости.

Чтобы рассчитать падение напряжения в цепи двигателя, возьмите сопротивление цепи питания и умножьте на FLA двигателя. Для определения падения напряжения в процентах разделите ранее полученное значение на напряжение питания холостого хода и умножьте на 100%.

Номинальная частота и количество фаз (двигатели переменного тока)

Частота энергосистемы означает, сколько раз волна синусоидального напряжения переменного тока повторяет одну и ту же последовательность значений в течение заданной единицы времени.В США и Канаде частота энергосистемы составляет 60 Гц.

В других частях мира частота может быть либо 50 Гц, либо 60 Гц. Количество фаз зависит от того, подключен ли двигатель к одному проводнику под напряжением и нейтрали (однофазный) или к трем проводникам под напряжением (трехфазный).

Синхронная скорость

Скорость, с которой работает вращающееся поле внутри двигателя, зависит от частоты входной мощности и количества электрических магнитных полюсов внутри.Это называется синхронной скоростью, которая не зависит от скорости выходного вала.

Синхронная скорость = количество циклов (Гц) x 60 (секунд в 1 мин) x 2 (импульсы цикла) / количество полюсов.

Четырехполюсный двигатель без подключенной нагрузки, например, будет иметь синхронную скорость 1800 об/мин при 60 Гц и синхронную скорость 1500 об/мин при 50 Гц. Если двигатель предназначен для работы на разных скоростях при управлении частотно-регулируемым приводом (ЧРП), диапазон входной частоты должен быть указан на паспортной табличке.

Номинальная скорость при полной нагрузке

Для двигателя почти невозможно достичь синхронной скорости, потому что даже ненагруженному двигателю все еще приходится преодолевать некоторую форму трения. По мере увеличения нагрузки двигателя требуется более высокий крутящий момент, что подразумевает снижение числа оборотов в минуту.

Номинальная скорость при полной нагрузке — это фактическое значение об/мин, указанное на паспортной табличке двигателя. Термин «скольжение» относится к разнице между синхронной скоростью и фактической скоростью при полной нагрузке (также называемой асинхронной скоростью или скоростью скольжения).

Слип

Разница между синхронной скоростью магнитного поля электродвигателя и скоростью вращения вала является скольжением — измеряется в об/мин или частоте. Скольжение обычно выражается как отношение скорости вращения вала к скорости синхронного магнитного поля.

Скольжение увеличивается с нагрузкой, обеспечивая больший крутящий момент. Чтобы рассчитать скольжение двигателя в процентах, вычтите асинхронную скорость из синхронной скорости, затем разделите на синхронную скорость и умножьте на 100.

Скольжение = ((фактическая скорость синхронной скорости) / синхронная скорость) x 100

Используя приведенную выше формулу, двигатель с частотой вращения 1400 об/мин и синхронной скоростью 1500 об/мин будет иметь скольжение 6,7%

Когда ротор не вращается, скольжение равно 100 %. Проскальзывание при полной нагрузке варьируется от менее 1 % в двигателях высокой мощности до более 5-6 % в двигателях малой мощности.

Лошадиная сила (л.с.)

Наиболее простой и распространенной оценкой электродвигателя является его мощность в лошадиных силах, которая была первоначально принята в конце 18 века шотландским инженером Джеймсом Уаттом, который хотел сравнить мощность паровых двигателей с мощностью тягловых лошадей.

Этот термин был создан, чтобы помочь клиентам лучше понять, какую работу могут производить паровые двигатели. Позже он был расширен за счет включения выходной мощности других типов поршневых двигателей, а также турбин, электродвигателей и другого оборудования.

Мощность на валу — это показатель механической выходной мощности двигателя. Выражается как его способность создавать крутящий момент, необходимый для нагрузки при номинальной скорости.

л.с. = (крутящий момент) x (скорость) / 5250. Крутящий момент выражается в фунтах-футах, а скорость выражается в об/мин.

Для электродвигателя одна лошадиная сила эквивалентна 746 ваттам электроэнергии и является стандартной номинальной мощностью в Соединенных Штатах. В Европе мощность двигателя в киловаттах стала стандартной.

1 л.с. = 746 Вт. Двигатель мощностью 100 л.с. будет производить 74,6 кВт электроэнергии. NEC требует, чтобы номинальная мощность в лошадиных силах была указана на заводской табличке для двигателей мощностью более 1/8 л.с.

КПД двигателя

Индикация того, сколько электрической энергии, подаваемой на двигатель, преобразуется в механическую энергию выходного вала.Выражается в процентах. Оставшаяся тепловая энергия, не преобразованная в механическую энергию, теряется в основном в виде тепла, которое может повредить изоляцию двигателя.

Эффективность определяется как выходная мощность, деленная на входную мощность, выраженная в процентах: (Выход / Вход) 100.

Потери в двигателе из-за перегрева могут существенно повлиять на эффективность. Существует пять различных типов потерь двигателя:

  1. Потери в сердечнике: Энергия, необходимая для намагничивания сердечника, и потери на вихревые токи в сердечнике статора.
  2. Потери в статоре: I 2 R Нагрев статора за счет протекания тока в обмотках статора.
  3. Потери ротора: I 2 нагрев стержней ротора при протекании индуцированного тока
  4. Потери на трение и ветер: Подшипники и трение воздуха на валу ротора и охлаждающем вентиляторе.
  5. Блуждающие потери в нагрузке: Потоки реактивного сопротивления утечки, вызванные током нагрузки.

Первые три категории (сердечник, статор и ротор) обычно составляют более 80% общих потерь двигателя.

Сервис-фактор

Эксплуатационный коэффициент двигателя (SF) является мерой периодической перегрузочной способности, при которой двигатель может работать без перегрева или другого повреждения двигателя, когда на двигатель подается номинальное напряжение и частота.

Двигатели, которые постоянно работают с эксплуатационным коэффициентом выше 1, будут иметь меньший предполагаемый срок службы по сравнению с двигателями, работающими при номинальной мощности, указанной на паспортной табличке.

Пример: двигатель мощностью 1 л.с. с сервис-фактором 1.15 может работать с мощностью 1,15 л.с. без перегрева (11.15)

Номинальное превышение температуры, класс системы изоляции и номинальная температура окружающей среды

Стандарт

NEMA указывает допустимое превышение температуры для двигателей, работающих при полной нагрузке и эксплуатационном коэффициенте, если применимо. Спецификация стандартизирована для температуры окружающей среды 40°C или 104°F для всех классов изоляции.

Каждый класс изоляции имеет максимальное превышение температуры обмотки двигателя и максимальную номинальную температуру.Кроме того, указано повышение температуры в горячих точках, которое относится к обмоткам двигателя, окруженным другими обмотками.

Допустимое повышение температуры при полной нагрузке для двигателей с эксплуатационным коэффициентом 1,0

  • Изоляция класса A 60°C, 5°C Горячая точка
  • Класс B Изоляция 80°C, 10°C Горячая точка
  • Класс F Изоляция 105°C, 10°C Горячая точка
  • Класс H Изоляция 125°C, 15°C Горячая точка

Допустимое превышение температуры при эксплуатационном коэффициенте для двигателей с эксплуатационным коэффициентом 1.15

  • Изоляция класса А 70°C
  • Класс B Изоляция 90°C
  • Изоляция класса F — 115°C

Максимальная температура изоляции обмотки двигателя

  • Изоляция класса А 105°C
  • Класс B Изоляция 130°C
  • Изоляция класса F 155°C
  • Изоляция класса H — 180°C

Пример: для изолированного двигателя класса F с эксплуатационным коэффициентом 1.0, добавьте допустимое повышение NEMA на 105 °C к эталонной температуре 40 °C, чтобы получить максимальную рабочую температуру двигателя (105 + 40 = 145 °C).

Максимальная номинальная температура, указанная NEMA, выше допустимого повышения температуры, чтобы обеспечить запас для температуры «горячей точки» обмотки, в данном случае 10 ° C для машины класса F.

Двигатели

класса F традиционно используются в большинстве промышленных применений. С ростом использования приводов переменного тока с регулируемой скоростью (VFD) и связанным с этим нагревом, вызванным гармониками, создаваемыми этими приводами, класс H стал гораздо более распространенным.

Рейтинг времени

Электродвигатели имеют номинальную выдержку времени, которая указывает, как долго они могут работать при номинальной нагрузке и температуре окружающей среды. Стандартные двигатели рассчитаны на непрерывный режим работы, который можно эксплуатировать круглосуточно (24 часа в сутки, 7 дней в неделю) без перерыва.

В зависимости от применения некоторые двигатели могут быть рассчитаны только на кратковременную работу. Двигатели с сокращенным сроком службы могут быть изготовлены в облегченной конструкции, поэтому их цена ниже, чем у двигателей, рассчитанных на непрерывный режим работы.

Примером двигателя повторно-кратковременного режима может служить привод клапана. Во многих случаях механические клапаны периодически открываются и закрываются, в отличие от двигателя насоса, который может работать в течение многих часов или дней подряд.

Время работы электродвигателя обычно выражается в минутах. Некоторыми примерами рейтингов времени являются 5, 15, 30, 60 минут прерывистого режима.

Кодовая буква или ампер с заблокированным ротором

Электродвигатели обычно имеют большой пусковой ток, связанный с ними, когда они запускаются с их полным номинальным напряжением, приложенным к обмоткам.Во многих случаях этот пусковой ток во много раз превышает значение тока полной нагрузки.

Значение заблокированного ротора важно, поскольку большой пусковой ток может снизить напряжение, подаваемое на двигатель, что может повлиять на другое оборудование в той же цепи. Пониженное напряжение и пускатели двигателя по схеме «звезда-треугольник» могут помочь ограничить этот пусковой ток путем подачи на двигатель меньшего напряжения в течение короткого периода времени, пока двигатель не наберет скорость, прежде чем подавать полное номинальное напряжение.

Заблокированный ротор означает количество кВА на л.с., которое будет потребляться, когда ротор заблокирован на месте.Кодовые буквы для этого рейтинга будут варьироваться от A до V, при этом двигатели класса A имеют наименьшую номинальную мощность в кВА, а двигатели с кодом V — самую высокую.

Стандартные значения тока блокировки можно найти в статье 430 NEC. Это значение требуется, если двигатель переменного тока мощностью 0,5 л.с. или более. На многофазных двигателях с фазным ротором буквенное обозначение обычно не указывается.

Буквенный код дизайна

Электродвигателям присваивается буквенный код конструкции, указанный NEMA, который определяет характеристики крутящего момента и тока двигателя.Некоторым машинам могут потребоваться двигатели с особыми характеристиками, обозначенными этим кодом.

  • Код A Нормальный пусковой момент, высокий пусковой ток
  • Код B Нормальный пусковой момент, низкий пусковой ток
  • Код C Высокий пусковой момент, низкий пусковой ток
  • Код D Высокий пусковой момент, низкий пусковой ток, высокое скольжение

Определения букв конструкции двигателя можно найти в ANSI/NEMA MG 1-1993, Двигатели и генераторы, часть 1, определения, и в IEEE 100-1996, Стандартный словарь электрических и электронных терминов.Двигатели NEMA Code B являются наиболее широко используемым типом двигателей и могут запускать широкий спектр промышленных нагрузок.

Буквенные коды конструкции электродвигателя. Фото: TestGuy

Ток возбуждения и напряжение

Для синхронных двигателей с возбуждением от постоянного тока номинальные ток возбуждения и напряжение указываются на паспортной табличке.

Обмотка

Тип конструкции обмотки, используемой для электродвигателя, такой как прямой шунт, стабилизированный шунт, составной или последовательный, если двигатель постоянного тока.

Термически защищенный

Двигатели, снабженные термозащитой, указаны на заводской табличке либо с пометкой Thermally Protected, либо с надписью T.P. Этот тип защиты отключает питание двигателя, если двигатель перегревается из-за перегрузки или невозможности запуска. Питание возобновляется после того, как двигатель остынет до приемлемой температуры.

Тип корпуса

Часто обозначаемый как ENCL на паспортной табличке, тип корпуса определяет степень защиты двигателя от рабочей среды и метод охлаждения.Стандартные типы корпуса двигателя включают:

Открытая защита от капель (ODP) — подходит только для чистых и сухих помещений.

Полностью закрытый с вентиляторным охлаждением (TEFC) — обычно используется на открытом воздухе и в грязных местах, но не является воздухонепроницаемым или водонепроницаемым. Количество воды и наружного воздуха, попадающих в двигатель, не влияет на его работу.

Полностью закрытый невентилируемый (TENV) — используется в местах, подверженных воздействию сырости или грязи, и не оснащен вентилятором для охлаждения.Эти двигатели используют естественную конвекцию для охлаждения и не должны использоваться в опасных зонах или в местах с повышенной влажностью.

Totally Enclosed Air Over (TEAO) — пыленепроницаемый корпус, предназначенный для воздуходувок и вентиляторов, установленных на валах. Двигатель должен быть установлен на самом валу по направлению воздушного потока.

Totally Enclosed Wash Down (TEWD) — предназначен для струй воды высокого давления и повышенной влажности. Этот тип корпуса является лучшим выбором для влажной среды.

Полностью закрытые, агрессивные и суровые условия окружающей среды предназначены для неопасных сред с экстремальным присутствием влаги или химических веществ.

Взрывозащищенный (EXPL) разработан, чтобы выдерживать внутренние взрывы определенных газов или паров, не допуская распространения взрыва во внешнюю атмосферу.

Опасные зоны (HAZ) — Общая классификация опасных зон. Эти двигатели подразделяются на классы, подразделения и группы.

Размер корпуса

Размеры двигателя указаны размером рамы и определяют важные установочные размеры, такие как схема установки отверстий для ног, диаметр вала и высота вала.

Напряжение нагревателя

Двигатели, используемые для наружной установки или в местах, где может образовываться конденсат, часто оснащаются нагревателями для предотвращения образования конденсата. Этот тип оборудования обычно маркируется номинальным напряжением нагревателя, количеством фаз и номинальной мощностью в ваттах.

Нагреватели конденсата включаются при выключении двигателя. Статья 430.7(A)(15) NFPA 70-2017 требует, чтобы производитель маркировал двигатель, оснащенный конденсационным нагревателем, чтобы предупредить установщика о необходимости обеспечить надлежащее электропитание нагревателя.

Ссылки

Комментарии

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы оставить комментарий.

Основы систем управления двигателями среднего напряжения

Кратковременно выдерживаемый ток для управления средним напряжением

Кратковременно выдерживаемый ток — это максимальное симметричное среднеквадратичное значение тока короткого замыкания, которое могут выдержать главная шина и шина заземления.По стандартам ANSI номинальное время для этого тока короткого замыкания составляет 10 циклов. В качестве опции производитель стартеров может предложить более длительные значения кратковременной стойкости. Типичный номинальный выдерживаемый ток составляет 50 кА.

Выдерживаемый мгновенный ток

Мгновенный выдерживаемый ток — это максимальный суммарный ток, который могут выдержать главная шина и шина заземления. Он основан на пиковом значении симметричного кратковременно выдерживаемого тока плюс смещение постоянного тока. В отраслевых стандартах указано, что пиковое значение тока равно 2.в 6 раз больше кратковременного выдерживаемого тока. Типичный мгновенный выдерживаемый ток составляет 130 кА.

Пиковый выдерживаемый ток пускателя

Пиковый выдерживаемый ток равен пиковому пропусканию основного силового предохранителя, измеренному при испытании стартера на выносливость. Чтобы установить это значение, на пускатель подается симметричный (130 кА пиковый) доступный ток с закороченными выходными клеммами. Главные предохранители сбрасываются, пиковый ток измеряется и становится номиналом пускателя.Не следует использовать плавкие предохранители с более высоким пиковым значением, так как работоспособность пускателя с такими более высокими токами не проверена.

Контактор тока отключения

Ток отключения представляет собой среднеквадратичное значение симметричного тока, который, как было доказано, отключает контактор. В соответствии со стандартами ANSI контактор должен выполнять три операции замыкания-размыкания при номинальном токе.

Пусковой ток или постоянный ток

Этот номинал отражает ток, который стартер может пропускать в непрерывном режиме без превышения допустимого нагрева в соответствии с отраслевыми стандартами.Рейтинг может варьироваться в зависимости от конфигурации пускателя (1-высокий, 2-высокий и т. д.) и типа корпуса. Пускатели обычно поставляются с предохранителями, трансформаторами тока, кабелями и другими компонентами, соответствующими указанной нагрузке пускателя.

.

Автор: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.