Из чего состоит ротор электродвигателя: перемотка и восстановление своими руками (инструкция как сделать в домашних условиях)

Принципы перемотки статора

Электромагнитное поле статора создается с помощью трехфазной перемотки. В пазах электродвигателя крепятся определенное количество катушек, соединенных друг с другом.

Варианты перемоток неподвижной части электродвигателей зависят от вида изоляции, выбор которой обусловлен следующими параметрами:

• показатель максимального напряжения;
• значение допустимой температуры перемотки;
• габариты и тип паза;
• вид обмотки.

В зависимости от способа размещения катушек в пазах статора перемотка двигателя осуществляется в один или два слоя. В качестве материала обмотки используют кабель из меди.

Проведение ремонта

Любому электрооборудованию, с течением времени, свойственны отказы в его работе. Причины поломок могут быть от банального загрязнения до воздействия внешних факторов.

В случае нарушения работы, ремонт электродвигателя начинайте с чистки или продувки элементов статора. Затем, после удаления грязи и пыли, приступите к съему корпуса изделия для замены обмотки. На токарном станке, либо с помощью стамески срезается лицевая часть перемотки статора.

Для размягчения изолирующего материала статор следует разогнать до температуры около 200 градусов, после которой снимается обмотка, извлекается катушка и прочищаются пазы. После разборки электродвигателя новая обмотка статора устанавливается с помощью готовых шаблонов.

После установки катушки, её покрывают лаком, с последующей сушкой при температуре 150 градусов по Цельсию не менее двух часов.

Проверка электродвигателя на сопротивление между корпусом и обмоткой производится после высыхания всех частей статора. Регулировка оборудования под необходимые параметры возможна с помощью подбора кабеля для перемотки.

Теплоизоляция статора

В ходе эксплуатации не исключены случаи перегрева деталей и узлов при сбоях в работе двигателя. Повышение температуры перемотки статора связано с изменением значения потребляемого тока. Данный сбой происходит по причине размыкания электрической цепи, путем пропадания электрического сигнала одного из фазных проводов.

Другой причиной изменения температуры может являться механический износ подшипников. В этом случае страдает изоляция обмотки двигателя, приводя его в нерабочее состояние.

В наши дни защита от перегрева используется практически на всех электрических приборах. Она срабатывает в следующих случаях:

• при сбоях во время запуска или замедления статора;
• при больших перегрузках;
• при резких скачках напряжения;
• при выходе из строя фазных проводов;
• при работе двигателя с заклинившим ротором;
• при сбоях приводных устройств.

Защита статора с помощью теплового реле

Суть такой защиты состоит в применении реле с пластиной из биметалла. Металлическая полоса, под действием электрического тока, начинает работать на изгиб. По достижению определенной температуры пластина, под действием пружины, расцепляется со специальной защелкой и разъединяет всю электрическую схему.

В исходное положение пластина приходит при помощи ручного нажатия кнопки. Конструкция теплоизоляции статоров различна, исходя из области применения, показателей тока и устройства реле.

В настоящее время реле производятся как в составе сборочных единиц, так и самостоятельных деталей. В зависимости от предназначения, отличаются ручным и автоматическим принципом действия.

Для приборов, рассчитанных на узкий диапазон величины потребляемого тока, выбор защиты требует более ответственного подхода. С включением электродвигателя в сеть происходит нагрев металлической полосы путем прохождения заряда по намотанной спиралевидной проволоке.

Длиной этой проволоки и регулируется время автоматического срабатывания тепловой защиты. Увеличение длины спирали приводит к более позднему принудительному выключению электрооборудования. Не всегда превышение допустимой нагрузки обусловлено перегревом оборудования.

Иногда трудно сразу определить, по какой причине произошел сбой в работе электрической схемы. В этом случае следует произвести прозвон статора двигателя мультиметром.

Подбор реле производится с помощью технических характеристик станка, либо учитывая номинальное значение потребляемого тока. Все необходимые значения вы сможете найти в инструкции по эксплуатации оборудования.

Отличия электродвигателей на промышленном производстве

Для крупных предприятий с большими производственными площадями требуется оборудование, работающее на больших мощностях. Технические характеристики электродвигателей позволяют таким станкам функционировать на мощностях в пределах от 1 до 2,5 кВт.

В деревообрабатывающем производстве используются станки трехфазного типа и асинхронного принципа действия. При этом, они без проблем работают при бытовом напряжении в 220 Вольт.

Отличительными особенностями подобных двигателей являются:

• высокие показатели мощности при небольших габаритах;
• увеличенная частота вращения;
• защита от влаги;
• долговечность и работоспособность.

Фото статора электродвигателя

Синхронный электродвигатель с обмоткой возбуждения

Дмитрий Левкин

Синхронный электродвигатель с обмоткой возбуждения, как и любой вращающийся электродвигатель, состоит из ротора и статора. Статор — неподвижная часть, ротор — вращающаяся часть. Статор обычно имеет стандартную трехфазную обмотку, а ротор выполнен с обмоткой возбуждения. Обмотка возбуждения соединена с контактными кольцами к которым через щетки подходит питание.

Синхронный электродвигатель с обмоткой возбуждения (щетки не показаны)

Постоянная скорость вращения синхронного электродвигателя достигается за счет взаимодействия между постоянным и вращающимся магнитным полем. Ротор синхронного электродвигателя создает постоянное магнитное поле, а статор – вращающееся магнитное поле.

Работа синхронного электродвигателя основана на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и постоянного магнитного поля ротора

Статор: вращающееся магнитное поле

На обмотки катушек статора подается трехфазное переменное напряжение. В результате создается вращающееся магнитное поле, которое вращается со скоростью пропорциональной частоте питающего напряжения. Подробнее о том, как посредством трехфазного напряжения питания образуется вращающееся магнитное поле можно прочитать в статье «Трехфазный асинхронный электродвигатель».

Взаимодействие между вращающимся (у статора) и постоянным (у ротора) магнитными полями

Ротор: постоянное магнитное поле

Обмотка ротора возбуждается источником постоянного тока через контактные кольца. Магнитное поле создаваемое вокруг ротора возбуждаемое постоянным током показано ниже. Очевидно, что ротор ведет себя как постоянный магнит, так как имеет такое же магнитное поле (в качестве альтернативы можно представить, что ротор сделан из постоянных магнитов). Рассмотрим взаимодействие ротора и вращающегося магнитного поля. Предположим вы придали ротору начальное вращение в том же направлении как у вращающегося магнитного поля. Противоположные полюса вращающегося магнитного поля и ротора будут притягиваться друг к другу и они будут сцепляться с помощью магнитных сил. Это значит, что ротор будет вращаться с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле, то есть ротор будет вращаться с синхронной скоростью.

Магнитные поля ротора и статора сцепленные друг с другом

Скорость с которой вращается магнитное поле может быть вычислена по следующему уравнению:

,

• где N_s – частота вращения магнитного поля, об/мин,
• f – частота тока статора, Гц,
• p – количество пар полюсов.

Это значит, что скорость синхронного электродвигателя может очень точно контролироваться изменением частоты питающего тока. Таким образом эти электродвигатели подходят для высокоточных приложений.

Почему синхронные электродвигатели не запускаются от электрической сети?

Если ротор не имеет начального вращения, ситуация отличается от описанной выше. Северный полюс магнитного поля ротора будет притягиваться к южному полюсу вращающегося магнитного поля, и начнет двигаться в том же направлении. Но так как ротор имеет определенный момент инерции, его стартовая скорость будет очень низкой. За это время южный полюс вращающегося магнитного поля будет замещен северным полюсом. Таким образом появятся отталкивающие силы. В результате чего ротор начнет вращаться в обратную сторону. Таким образом ротор не сможет запуститься.

Демпферная обмотка — прямой запуск синхронного двигателя от электрической сети

Чтобы реализовать самозапуск синхронного электродвигателя без системы управления между наконечниками ротора размещается «беличья клетка», которая также называется демпферной обмоткой. При запуске электродвигателя катушки ротора не возбуждаются. Под действием вращающегося магнитного поля, индуцируется ток в витках «беличьей клетки» и ротор начинает вращаться подобно тому, как запускаются асинхронные двигатели.

Когда ротор достигает своей максимальной скорости, подается питание на обмотку возбуждения ротора. В результате, как говорилось ранее, полюса ротора сцепляются с полюсами вращающегося магнитного поля и ротор начинает вращаться с синхронной скоростью. При вращении ротора с синхронной скоростью, относительное движение между белечьей клеткой и вращающимся магнитным полем равно нулю. Это значит, что отсутствует ток в короткозамкнутых витках, а следовательно «беличья клетка» не оказывает воздействия на синхронную работу электродвигателя.

Синхронные электродвигатели имеют постоянную скорость независящую от нагрузки (при условии что нагрузка не превышает макимально допустимую). Если момент нагрузки больше, чем момент создаваемый самим электродвигателем, то он выйдет из синхронизма и остановиться. Низкое напряжение питания и низкое напряжение возбуждения также могут быть причинами выхода двигателя из синхронизма.

Синхронные электродвигатели могут также использоваться для улучшения коэффициента мощности системы. Когда единственной целью использования синхронных электродвигателей является улучшение коэффициента мощности их называют синхронными компенсаторами. В таком случае вал электродвигателя не соединяется с механической нагрузкой и вращается свободно.

Устройство и принцип работы трехфазных электродвигателей

В данной статье рассмотрены следующие вопросы:

1. Устройство трехфазного электродвигателя.
2. Принцип работы трехфазного электродвигателя.

1. Устройство электродвигателя 380 В

Наибольшее распространение в промышленности, сельском хозяйстве и быту среди трехфазных электродвигателей получили асинхронные электродвигателя с короткозамкнутым ротором благодаря их простоте устройства, надежности и дешевизне. Поэтому на примере именно такого электродвигателя мы и будем рассматривать их устройство и принцип работы.

Асинхронный электродвигатель состоит из двух основных частей: статора и ротора.

Статор — неподвижная часть электродвигателя. Он состоит из следующих элементов:

• станина (корпус) которая, как правило, выполняется ребристой для лучшего охлаждения, т.к. в процессе работы сердечник статора с обмотками нагреваются. Так же станина имеет лапы для крепления электродвигателя.
• сердечник статора — набирается из отдельных листов электротехнической стали для уменьшения потерь на вихревые токи (токи Фуко) и имеет зубчатую форму (пазы) и имеет следующий вид:

• обмотки статора — выполняются медными проводами которые укладываются в пазы сердечника, концы обмоток для подключения к электрической сети выводятся в клемную коробку.

Ротор — вращающаяся часть электродвигателя. Ротор состоит из следующих элементов:

• вал — выполняется из стали служит для передачи механической энергии на рабочий механизм.
• сердечник ротора — насаживается на вал, так же как и сердечник статора выполняется из отдельных листов электротехнической стали
• обмотка ротора — как правило имеет короткозамкнутое исполнение, часто короткозамкнутую обмотку ротора называют «беличьим колесом» из-за внешнего сходства. Короткозамкнутая обмотка ротора имеет следующий вид:

Ротор удерживается в центре статора подшипниковыми щитами.

2. Принцип работы трехфазного электродвигателя

Принцип работы электродвигателя довольно прост и основан на принципе вращающегося электромагнитного поля.

На рисунке выше представлен медный диск прикрепленный к валу на подшипнике напротив которого расположен постоянный магнит. Если начать вращать постоянный магнит то его магнитное поле пересекающее медный диск начнет так же вращаться, т.е. создастся вращающееся магнитное поле которое согласно закону электромагнитной индукции создают в медном диске токи индукции. Данные токи, протекая по диску, создают собственное электромагнитное поле, которое, в свою очередь, вступает во взаимодействие с вращающимся магнитным полем постоянных магнитов, что приводит к вращению диска.

Таким же образом работает и трехфазный электродвигатель, однако в нем вращающееся магнитное поле создается с помощью специального расположения обмоток статора, которые смещены в пространстве относительно друг друга на 120^о, такое расположение при протекании по ним трехфазного тока приводит к возникновению вращающегося электромагнитного поля.

Видео воздействия вращающегося электромагн

Принцип работы электродвигателей

Принцип работы электродвигателей. Основные понятия.

Магнетизм

Наиболее характерное магнитное явление — притяжение магнитом кусков железа — известно со времен глубокой древности. Ещё одной очень важной особенностью магнитов является наличие у них полюсов: северного (отрицательного) и южного (положительного). Противоположные полюса притягиваются, а одинаковые — отталкиваются друг от друга.

Магнитное поле

Магнитное поле можно условно изобразить линиями в виде магнитного потока, движущегося от северного полюса к южному. В некоторых случаях определить, где северный, а где южный полюс, достаточно сложно.

Электромагнетизм

Вокруг проводника, при пропускании по нему электрического тока, создаётся магнитное поле. Это явление называется электромагнетизмом. Физические законы одинаковы для магнетизма и электромагнетизма.

Магнитное поле вокруг проводников можно усилить, если намотать их на катушку со стальным сердечником. Когда проводник намотан на катушку, все линии магнитного потока, образуемого каждым витком, сливаются и создают единое магнитное поле вокруг катушки.

Чем больше витков на катушке, тем сильнее магнитное поле. Это поле имеет такие же характеристики, что и естественное магнитное поле, а, следовательно, у него тоже есть северный и южный полюса.

Вращение вала электродвигателя обусловлено действием магнитного поля. Основные части электродвигателя: статор и ротор.

Ротор:

Подвижная часть электродвигателя, которая вращается с валом электродвигателя, двигаясь вместе с магнитным полем статора.

Статор:

Неподвижный компонент электродвигателя. Он включает в себя несколько обмоток, полярность которых меняется при прохождении через них переменного тока (AC). Таким образом, создаётся комбинированное магнитное поле статора.

Вращение под действием магнитного поля

Преимуществом магнитных полей, которые создаются токопроводящими катушками, является возможность менять местами полюса магнита посредством изменения направления тока. Именно эта возможность смены полюсов и используется для преобразования электрической энергии в механическую.

Одинаковые полюса магнитов отталкиваются друг от друга, противоположные полюса — притягиваются. Можно сказать, что это свойство используется для создания непрерывного движения ротора с помощью постоянной смены полярности статора. Ротором здесь, является магнит, который может вращаться.

Чередование полюсов с помощью переменного тока

Чередование полюсов с помощью переменного тока

Полярность постоянно меняется с помощью переменного тока (AC). Далее мы увидим, как ротор заменяется магнитом, который вращается под действием индукции. Здесь важную роль играет переменный ток, поэтому будет полезно привести здесь краткую информацию о нём:

Переменный ток — AC

Под переменным током понимается электрический ток, периодически изменяющий свое направление в цепи так, что среднее значение силы тока за период равно нулю. Вращающееся магнитное поле можно создать с помощью трёхфазного питания. Это означает, что статор подсоединяется к источнику переменного тока с тремя фазами. Полный цикл определяется как цикл в 360 градусов. Это значит, что каждая фаза расположена по отношению к другой под углом в 120 градусов. Фазы изображаются в виде синусоидальных кривых, как представлено на рисунке.

Трёхфазный переменный ток

Трёхфазное питание — это непрерывный ряд перекрывающихся напряжений переменного тока (AC).

Смена полюсов

На следующих страницах объясняется, как взаимодействуют ротор и статор, заставляя электродвигатель вращаться.

Для наглядности мы заменили ротор вращающимся магнитом, а статор — катушками. В правой части страницы приведено изображение двухполюсного трёхфазного электродвигателя. Фазы соединены парами: 1-й фазе соответствуют катушки A1 и A2, 2-й фазе — B1 и B2 , а 3-й соответствуют C1 и C2. При подаче тока на катушки статора одна из них становится северным полюсом, другая — южным. Таким образом, если A1 — северный полюс, то A2 — южный.

Питание в сети переменного тока

Обмотки фаз A, B и C расположены по отношению друг к другу под углом в 120 градусов.

Количество полюсов электродвигателя определяется количеством пересечений поля обмотки полем ротора. В данном случае каждая обмотка пересекается дважды, что означает, что перед нами двухполюсный статор. Таким образом, если бы каждая обмотка появлялась четыре раза, это был бы четырехполюсный статор и т.д.

Когда на обмотки фаз подаётся электрический ток, вал электродвигателя начинает вращаться со скоростью, обусловленной числом полюсов (чем меньше полюсов, тем ниже скорость)

Вращение ротора

Ниже рассказывается о физическом принципе работы электродвигателя (как ротор вращается внутри статора). Для наглядности, заменим ротор магнитом. Все изменения в магнитном поле происходят очень быстро, поэтому нам необходимо разбить весь процесс на этапы. При прохождении трёхфазного переменного тока по обмоткам статора в нем создается магнитное поле, в результате чего возникают механические усилия, заставляющие ротор вращаться в сторону вращения магнитного поля.

Начав вращение, магнит будет следовать за меняющимся магнитным полем статора. Поле статора меняется таким образом, чтобы поддерживалось вращение в одном направлении.

Индукция

Ранее мы установили, как обыкновенный магнит вращается в статоре. В электродвигателях переменного тока AC установлены роторы, а не магниты. Наша модель очень схожа с настоящим ротором, за исключением того, что под действием магнитного поля ротор поляризуется. Это вызвано магнитной индукцией, благодаря которой в проводниках ротора наводится электрический ток.

Индукция

В основном ротор работает так же, как магнит. Когда электродвигатель включен, ток проходит по обмотке статора и создаёт электромагнитное поле, которое вращается в направлении, перпендикулярном обмоткам ротора. Таким образом, в обмотках ротора индуцируется ток, который затем создаёт вокруг ротора электромагнитное поле и поляризацию ротора.

В предыдущем разделе, чтобы было проще объяснить принцип действия ротора, заменив его для наглядности магнитом. Теперь заменим магнитом статор. Индукция — это явление, которое наблюдается при перемещении проводника в магнитном поле. Относительное движение проводника в магнитном поле приводит к появлению в проводнике так называемого индуцированного электрического тока. Этот индуцированный ток создаёт магнитное поле вокруг каждой обмотки проводника ротора. Так как трёхфазное AC питание заставляет магнитное поле статора вращаться, индуцированное магнитное поле ротора будет следовать за этим вращением. Таким образом вал электродвигателя будет вращаться. Электродвигатели переменного тока часто называют индукционными электродвигателями переменного тока, или ИЭ (индукционными электродвигателями).

Принцип действия электродвигателей

Индукционные электродвигатели состоят из ротора и статора.

Токи в обмотках статора создаются фазовым напряжением, которое приводит в движение индукционный электродвигатель. Эти токи создают вращающееся магнитное поле, которое также называется полем статора. Вращающееся магнитное поле статора определяется токами в обмотках и количеством фазных обмоток.

Вращающееся магнитное поле формирует магнитный поток. Вращающееся магнитное поле пропорционально электрическому напряжению, а магнитный поток пропорционален электрическому току.

Вращающееся магнитное поле статора движется быстрее ротора, что способствует индукции токов в обмотках проводников роторов, в результате чего образуется магнитное поле ротора. Магнитные поля статора и ротора формируют свои потоки, эти потоки будут притягиваться друг к другу и создавать вращающий момент, который заставляет ротор вращаться. Принципы действия индукционного электродвигателя представлены на иллюстрациях справа.

Таким образом, ротор и статор являются наиболее важными составляющими индукционного электродвигателя переменного тока. Они проектируются с помощью САПР (системы автоматизированного проектирования). Далее мы подробнее поговорим о конструкции ротора и статора.

Статор элетродвигателя

Статор — это неподвижный электрический компонент электродвигателя. Он включает в себя несколько обмоток, полярность которых всё время меняется при прохождении через них переменного тока (AC). Таким образом, создаётся комбинированное магнитное поле статора.

Все статоры устанавливаются в раму или корпус. Корпус статора электродвигателей Grundfos для электродвигателей мощностью до 22 кВт чаще всего изготавливается из алюминия, а для электродвигателей с большей мощностью — из чугуна. Сам статор устанавливается в кожухе статора. Он состоит из тонких пластин электротехнической стали, обмотанных изолированным проводом. Сердечник состоит из сотен таких пластин. При подаче питания переменный ток проходит по обмоткам, создавая электромагнитное поле, перпендикулярное проводникам ротора. Переменный ток (AC) вызывает вращение магнитного поля.

Изоляция статора должна соответствовать требованиям IEC 62114, где приведены различные классы защиты (по уровням температуры) и изменения температуры (AT). Электродвигатели Grundfos имеют класс защиты F, а при увеличении температуры — класс B. Grundfos производит 2-полюсные электродвигатели мощностью до 11 кВт и 4-полюсные электродвигатели мощностью до 5,5 кВт. Более мощные электродвигатели Grundfos закупает у других компаний, уровень качества продукции которых соответствует принятым в Grundfos стандартам. Для насосов, в основном, используются статоры с двумя, четырьмя и шестью полюсами, так как частота вращения вала электродвигателя определяет давление и расход насоса. Можно изготовить статор для работы с различными напряжениями, частотами и мощностями на выходе, а также для переменного количества полюсов.

Ротор элетродвигателя

В электродвигателях используются так называемые «беличьи колеса» (короткозамкнутые роторы), конструкция которых напоминает барабаны для белок.

При вращении статора магнитное поле движется перпендикулярно обмоткам проводников ротора; появляется ток. Этот ток циркулирует по обмоткам проводников и создаёт магнитные поля вокруг каждого проводника ротора. Так как магнитное поле в статоре постоянно меняется, меняется и поле в роторе. Это взаимодействие и вызывает движение ротора. Как и статор, ротор изготовлен из пластин электротехнической стали. Но, в отличие от статора, с обмотками из медной проволоки, обмотки ротора выполнены из литого алюминия или силумина, которые выполняют роль проводников.

Асинхронные электродвигатели

В предыдущих разделах мы разобрали, почему электродвигатели переменного тока называют также индукционными электродвигателями, или электродвигателями типа «беличье колесо». Далее объясним, почему их ещё называют асинхронными электродвигателями. В данном случае во внимание принимается соотношение между количеством полюсов и числом оборотов, сделанных ротором электродвигателя.

Частоту вращения магнитного поля принято считать синхронной частотой вращения (Ns). Синхронную частоту вращения можно рассчитать следующим образом: частота сети (F), умноженная на 120 и разделенная на число полюсов (P).

Если, например, частота сети 50 Гц, то синхронная частота вращения для 2-полюсного электродвигателя равна 3000 мин-1.             

Синхронная частота вращения уменьшается с увеличением числа полюсов. В таблице, приведенной ниже, показана синхронная частота вращения для различного количества полюсов.

Скольжение элетродвигателя

Теперь мы уже знаем, что электродвигатели переменного тока называют асинхронными, потому что движущееся поле ротора отстает от поля статора.

В электродвигателях переменного тока вращающий момент возникает в результате взаимодействия между ротором и вращающимся магнитным полем статора. Магнитное поле обмоток ротора будет стремиться к тому, чтобы приблизиться к магнитному полю статора, как это было описано раньше. Во время работы частота вращения ротора всегда ниже частоты вращения магнитного поля статора. Таким образом, магнитное поле ротора может пересекать магнитное поле статора и создавать вращающий момент. Эта разница в частоте вращения полей ротора и статора называется скольжением и измеряется в %. Скольжение необходимо для создания вращающего момента. Чем больше нагрузка, а, следовательно, и вращающий момент, тем больше скольжение.

Как работают шаговые двигатели

На рисунках ниже показаны два поперечных сечения 5-фазного шагового двигателя. Шаговый двигатель состоит в основном из двух частей: статора и ротора. Ротор состоит из трех компонентов: ротора 1, ротора 2 и постоянного магнита. Ротор намагничен в осевом направлении, так что, например, если ротор 1 поляризован на север, ротор 2 будет поляризован на юг.

Статор имеет десять магнитных полюсов с небольшими зубцами, каждый полюс снабжен обмоткой.Каждая обмотка соединена с обмоткой противоположного полюса, так что оба полюса намагничиваются с одинаковой полярностью, когда ток проходит через пару обмоток. (Пропускание тока через данную обмотку намагничивает противоположную пару полюсов с одинаковой полярностью, то есть на север или юг.)

Противоположная пара полюсов составляет одну фазу. Поскольку имеется пять фаз, от A до E, двигатель называется «5-фазным шаговым двигателем».

На внешнем периметре каждого ротора имеется 50 маленьких зубцов, при этом маленькие зубья ротора 1 и ротора 2 механически смещены друг относительно друга на половину шага зубьев.

Возбуждение: Для подачи тока через обмотку двигателя

Магнитный полюс: Выступающая часть статора, намагниченная возбуждением

Маленькие зубцы: Зубцы на роторе и статоре

Принцип работы

Ниже приводится объяснение взаимосвязи между малыми зубцами намагниченного статора и маленькими зубцами ротора.

При возбуждении фазы «А»

Когда фаза A возбуждена, ее полюса поляризованы на юг.Это притягивает зубцы ротора 1, поляризованные на север, и отталкивает зубцы ротора 2, поляризованные на юг. Таким образом, силы, действующие на всю установку в равновесии, удерживают ротор в неподвижном состоянии. В это время зубцы полюсов фазы В, которые не возбуждаются, смещены с зубцами ротора 2 с южной поляризацией, так что они смещены на 0,72˚. Это обобщает взаимосвязь между зубьями статора и зубьями ротора при возбуждении фазы А.

Когда фаза «B» возбуждена

Когда возбуждение переключается с фазы A на B, полюса фазы B поляризованы на север, притягивая южную полярность ротора 2 и отталкивая северную полярность ротора 1.

Другими словами, когда возбуждение переключается с фазы A на B, ротор вращается на 0,72˚. Когда возбуждение переходит от фазы A к фазам B, C, D и E, а затем обратно к фазе A, шаговый двигатель вращается точно с шагом 0,72˚. Чтобы повернуть назад, измените последовательность возбуждения на фазу A, E, D, C, B, а затем обратно на фазу A.

Высокое разрешение 0,72˚ присуще механическому смещению между статором и ротором, что позволяет достичь точного позиционирования без использования энкодера или других датчиков.Достигнута высокая точность остановки, составляющая 3 угловых минуты (без нагрузки), поскольку единственными факторами, влияющими на точность остановки, являются вариации в точности обработки статора и ротора, точности сборки и сопротивления обмоток постоянному току.

Драйвер выполняет функцию переключения фаз, и его синхронизация регулируется импульсным сигналом, подаваемым на драйвер. В приведенном выше примере показано, как возбуждение продвигается по одной фазе за раз, но в реальном шаговом двигателе эффективное использование обмоток обеспечивается одновременным возбуждением четырех или пяти фаз.

Основные характеристики шаговых двигателей

Важным моментом, который следует учитывать при применении шаговых двигателей, является соответствие характеристик двигателя условиям эксплуатации.
В следующих разделах описываются характеристики, которые следует учитывать при применении шаговых двигателей.
Две основные характеристики шагового двигателя:

• Динамические характеристики: Это пусковые и вращательные характеристики шагового двигателя, в основном влияющие на движение механизма и время цикла.
• Статические характеристики: Это характеристики, относящиеся к изменениям угла, которые происходят, когда шаговый двигатель находится в режиме покоя, что влияет на уровень точности оборудования.

Динамические характеристики

Скорость — Характеристики крутящего момента На приведенном выше рисунке показан график характеристик, показывающий соотношение между скоростью и крутящим моментом ведомого шагового двигателя.Эти характеристики всегда учитываются при выборе шагового двигателя. Горизонтальная ось представляет скорость на выходном валу двигателя, а вертикальная ось представляет крутящий момент. Характеристики крутящего момента и скорости определяются двигателем и приводом и в значительной степени зависят от типа используемого привода.

• Максимальный удерживающий момент (TH) Максимальный удерживающий момент — это максимальная удерживающая мощность (крутящий момент) шагового двигателя при подаче питания (при номинальном токе), когда двигатель не вращается.

• Момент отрыва Момент отрыва — это максимальный крутящий момент, который может быть выдан при данной скорости. При выборе двигателя убедитесь, что требуемый крутящий момент находится в пределах этой кривой.

• Максимальная пусковая частота (fS) Это максимальная скорость импульса, при которой двигатель может запускаться или останавливаться мгновенно (без времени ускорения / замедления), когда фрикционная нагрузка и инерционная нагрузка шагового двигателя равны 0. Привод двигателя в скорость импульса, превышающая эту, потребует постепенного ускорения или замедления.Эта частота будет уменьшаться, когда к двигателю добавляется инерционная нагрузка. См. Характеристики инерционной нагрузки — пусковой частоты ниже.
  

Максимальная частота отклика (fr) Это максимальная скорость импульса, при которой двигатель может работать с постепенным ускорением или замедлением, когда фрикционная нагрузка и инерционная нагрузка шагового двигателя равны 0. На рисунке ниже показаны характеристики скорости — момента 5-фазный шаговый двигатель и пакет драйверов.

Инерционная нагрузка — Характеристики пусковой частоты Эти характеристики показывают изменения пусковой частоты, вызванные инерцией нагрузки. Поскольку ротор и нагрузка шагового двигателя имеют свой собственный момент инерции, во время мгновенного пуска и останова на оси двигателя возникают задержки и опережения. Эти значения изменяются в зависимости от скорости импульса, но двигатель не может следовать за скоростью импульса за пределами определенной точки, что приводит к ошибкам. Скорость импульса непосредственно перед возникновением ошибки называется начальной частотой.

Изменения максимальной пусковой частоты с инерционной нагрузкой можно приблизительно рассчитать по следующей формуле:

Вибрационные характеристики

Шаговый двигатель вращается за счет серии шаговых движений. Шаговое движение можно описать как одноступенчатую реакцию, как показано ниже:

1. Один импульсный вход на шаговый двигатель в состоянии покоя ускоряет двигатель до следующего положения остановки.

2. Ускоренный двигатель проходит через положение остановки, выходит за определенный угол и возвращается назад в обратном направлении.

3. Двигатель останавливается в заданном положении остановки после демпфирующих колебаний.

Вибрация на низких скоростях вызывается ступенчатым движением, которое вызывает этот тип демпфирующих колебаний. График вибрационных характеристик ниже представляет величину вибрации вращающегося двигателя. Чем ниже уровень вибрации, тем плавнее будет вращение двигателя.

Статические характеристики

Характеристики угла — крутящего момента: Характеристики угла — крутящего момента показывают взаимосвязь между угловым смещением ротора и крутящим моментом, приложенным извне к валу двигателя, когда двигатель возбуждается номинальным током. График этих характеристик показан ниже:

На следующих рисунках показано взаимное расположение зубьев ротора и статора в пронумерованных точках на схеме выше.Когда он удерживается в стабильном положении в точке (1), внешнее приложение силы к валу двигателя будет создавать крутящий момент T (+) в левом направлении, пытаясь вернуть вал в стабильную точку (1). Вал остановится, когда внешняя сила сравняется с этим крутящим моментом в точке (2).

Если приложить дополнительную внешнюю силу, существует угол, при котором создаваемый крутящий момент достигнет максимума в точке (3). Этот крутящий момент называется максимальным удерживающим моментом TH.

Приложение внешней силы, превышающей это значение, приведет к перемещению ротора в неустойчивую точку (5) и далее, создавая крутящий момент T (-) в том же направлении, что и внешняя сила, так что он перемещается в следующую устойчивую точку (1 ) и останавливается.

Точки устойчивости: Точки остановки ротора, при этом зубья статора и зубья ротора точно совмещены. Эти точки чрезвычайно устойчивы, и ротор всегда будет останавливаться в них, если не будет приложена внешняя сила.

Точки нестабильности: Точки, в которых зубья статора и ротора находятся на половине шага от совмещения. Ротор в этих точках переместится в следующую устойчивую точку слева или справа, даже под действием малейшей внешней силы.

Точность угла

В условиях холостого хода шаговый двигатель имеет угловую точность в пределах ± 3 угловых минуты (± 0,05 °). Небольшая погрешность возникает из-за разницы в механической точности статора и ротора и небольшого разброса сопротивления постоянному току обмотки статора. Как правило, угловая точность шагового двигателя выражается в точности положения остановки.

Точность положения остановки: Точность положения остановки — это разница между теоретическим положением остановки ротора и его фактическим положением остановки.Заданная точка остановки ротора берется за начальную точку, тогда точность положения остановки — это разница между максимальным (+) значением и максимальным (-) значением в наборе измерений, сделанных для каждого шага полного вращения.

Точность положения остановки находится в пределах ± 3 угловых минуты (± 0,05˚), но только при отсутствии нагрузки. В реальных приложениях всегда присутствует одинаковая нагрузка на трение. Угловая точность в таких случаях достигается за счет углового смещения, вызванного характеристиками угол — крутящий момент, основанными на нагрузке трения.Если нагрузка трения постоянна, угол смещения будет постоянным для работы в одном направлении.

Однако при работе в двух направлениях угол смещения увеличивается вдвое за один проход. Когда требуется высокая точность остановки, всегда выполняйте позиционирование в одном и том же направлении.

Последовательность возбуждения шагового двигателя и пакетов драйверов

Каждый 5-фазный двигатель и драйверы, перечисленные в нашем каталоге, состоят из нового пятиугольника, двигателя с пятью выводами и драйвера со специальной последовательностью возбуждения.Эта комбинация, запатентованная Oriental Motor, предлагает следующие преимущества:

• Простые соединения для пяти выводов
• Низкая вибрация

В следующих разделах описывается последовательность подключения и возбуждения.

Новый Пентагон, 4-фазное возбуждение: система полного шага (0,72˚ / шаг)

Это уникальная система для 5-фазного двигателя, в которой возбуждаются четыре фазы. Угол шага составляет 0,72˚ (0,36˚).Он обеспечивает отличный демпфирующий эффект и, следовательно, стабильную работу.

Новый пятиугольник, 4-5-фазное возбуждение: полушаговая система (0,36˚ / шаг)

Последовательность шагов с чередованием 4-фазного и 5-фазного возбуждения обеспечивает вращение со скоростью 0,36˚ на шаг. Один оборот можно разделить на 1000 шагов.

Драйверы шагового двигателя

Существует две общие системы привода шагового двигателя: привод постоянного тока и привод постоянного напряжения.Схема привода постоянного напряжения проще, но добиться характеристик крутящего момента на высоких скоростях относительно сложнее.
Привод постоянного тока, с другой стороны, в настоящее время является наиболее часто используемым методом привода, поскольку он обеспечивает отличные характеристики крутящего момента на высоких скоростях. Все драйверы Oriental Motor используют систему привода постоянного тока.

Обзор системы привода постоянного тока

Шаговый двигатель вращается за счет последовательного переключения тока, протекающего через обмотки.Когда скорость увеличивается, скорость переключения также увеличивается, и рост тока замедляется, что приводит к потере крутящего момента. Прерывание постоянного напряжения, намного превышающего номинальное напряжение двигателя, гарантирует, что номинальный ток достигнет двигателя даже на более высоких скоростях.

Ток, протекающий по обмоткам двигателя, определяемый как напряжение через резистор для определения тока, сравнивается с опорным напряжением. Текущий контроль осуществляется путем проведения переключения транзистора TR2, когда напряжение через резистор обнаружения ниже, чем опорное напряжение (когда она еще не достигла номинального тока), или поворота TR2 OFF, когда значение выше, чем опорное напряжение ( когда он превышает номинальный ток), тем самым обеспечивая постоянный поток номинального тока.

Различия между характеристиками входа переменного и постоянного тока

Шаговый двигатель приводится в действие напряжением постоянного тока, подаваемым через драйвер. В двигателях и драйверах Oriental Motor с входным напряжением 24 В постоянного тока на двигатель подается 24 В постоянного тока. В двигателях и драйверах 100-115 В переменного тока вход выпрямляется до постоянного тока, а затем на двигатель подается примерно 140 В постоянного тока. (Некоторые продукты являются исключением.)

Эта разница в напряжениях, подаваемых на двигатели, проявляется как разница в характеристиках крутящего момента на высоких скоростях.Это связано с тем, что чем выше приложенное напряжение, тем быстрее будет нарастание тока через обмотки двигателя, что облегчает приложение номинального тока на более высоких скоростях.

Таким образом, двигатель с входом переменного тока и приводной блок имеют превосходные характеристики крутящего момента в широком диапазоне скоростей, от низких до высоких, обеспечивая большое передаточное отношение. Рекомендуется учитывать в ваших приложениях двигатель с входом переменного тока и драйверы, которые совместимы с более широким диапазоном условий эксплуатации.

Технология привода Microstep

Microstep используется для разделения основного угла шага (0,72˚) 5-фазного шагового двигателя на более мелкие шаги (максимум до 250 делений) без использования механизма снижения скорости.

◇ Технология привода Microstep

Шаговый двигатель перемещается и останавливается с шагом шага, определяемым структурой явных полюсов ротора и статора,
легко достигает высокой степени точности позиционирования.Шаговый двигатель, с другой стороны, вызывает изменение скорости ротора, потому что
двигатель вращается с шагом шага угла, что приводит к резонансу или большей вибрации при заданной скорости.

Microstepping — это технология, которая обеспечивает низкий резонанс и низкий уровень шума при работе на чрезвычайно низких скоростях за счет управления потоком
электрического тока, подаваемого на катушку двигателя, и тем самым деления основного угла шага двигателя на более мелкие ступени.

• Основной угол шага двигателя (0.72˚ / полный шаг) можно разделить на более мелкие шаги от 1/1 до 1/250. Таким образом, микрошаг обеспечивает плавную работу.
• Благодаря технологии плавного изменения тока привода двигателя, вибрация двигателя может быть сведена к минимуму для малошумной работы.

◇ До 250 микрошагов

Благодаря микрошаговому драйверу можно установить разные углы шага (от 16 шагов до 250 делений) с помощью двух переключателей установки угла шага. Управляя входным сигналом для переключения угла шага через внешний источник, можно переключать угол шага между уровнями, установленными для соответствующих переключателей.

Характеристики Microstep Drive

● Низкая вибрация
Технология привода Microstep с помощью электроники делит угол шага на более мелкие шаги, обеспечивая плавное пошаговое движение на низких скоростях и значительно снижая вибрацию. В то время как демпфер или подобное устройство обычно используется для уменьшения вибрации, конструкция с низким уровнем вибрации, используемая для самого двигателя, наряду с технологией микрошагового привода, снижает вибрацию более эффективно.Меры по защите от вибрации можно значительно упростить, поэтому он идеально подходит для большинства чувствительных к вибрации приложений и оборудования.

● Низкий уровень шума
Технология привода Microstep эффективно снижает уровень шума, связанный с вибрацией, на низких скоростях, обеспечивая низкий уровень шума. Мотор демонстрирует выдающиеся характеристики даже в самой чувствительной к шуму среде.

● Улучшенная управляемость
Новый микрошаговый драйвер Pentagon с его превосходными характеристиками демпфирования сводит к минимуму перерегулирование и недорегулирование в ответ на скачкообразные изменения, точно следуя импульсной последовательности и обеспечивая улучшенную линейность.Кроме того, можно уменьшить шок, обычно возникающий в результате движений при запуске и остановке.

Шаговый двигатель и пакет драйвера

Обзор системы управления

◇ Датчик для определения положения ротора

Датчик положения ротора встроен в встречный конец выходного вала двигателя:

Обмотка датчика определяет изменения магнитного сопротивления из-за углового положения ротора.

с инновационным замкнутым контуром управления

Счетчик отклонения вычисляет отклонение (отставание / опережение) фактического углового положения ротора по отношению к команде положения посредством импульсного сигнала. Результат расчета используется для обнаружения «области ошибочного шага» и управления двигателем путем переключения между режимами разомкнутого и замкнутого контура.

• Если отклонение позиционирования меньше} 1,8˚, двигатель работает в режиме разомкнутого контура.
• Если отклонение позиционирования составляет} 1,8˚ или более, двигатель работает в режиме замкнутого контура.

В режиме замкнутого контура возбуждение обмотки двигателя регулируется так, чтобы для данного углового положения ротора развивался максимальный крутящий момент. Такой метод управления позволяет исключить нестабильные точки (области ошибочного шага) в углово-крутящих характеристиках.

Особенности AlphaStep

◇ Улучшенные характеристики шагового двигателя

• На высоких оборотах «оплошностей» не будет.”Следовательно, в отличие от обычных шаговых двигателей, работа будет свободна от следующих ограничений:
• Ограничения на скорость ускорения / замедления и коэффициент инерции, вытекающие из профиля импульсов контроллера.
• Ограничение скорости стартового импульса, вызванное «ошибкой».
• Используйте фильтр скорости для регулировки чувствительности при запуске / остановке. Чувствительность пуска / остановки можно отрегулировать с помощью 16 настроек без изменения данных контроллера (пусковой импульс, скорость ускорения / замедления).Эта функция предназначена для уменьшения ударов при работе и вибрации при работе на низкой скорости.

Возврат к работе в механическом режиме с использованием сигнала синхронизации возбуждения

● Сигнал синхронизации возбуждения
Сигнал синхронизации возбуждения (TIM.) Выводится, когда драйвер первоначально возбуждает шаговый двигатель (шаг «0»). 5-фазный шаговый двигатель и драйверы Oriental Motor выполняют начальное возбуждение при включении питания и продвигают последовательность
возбуждения каждый раз, когда вводится импульсный сигнал, завершая один цикл, когда вал двигателя вращается 7.2˚.

Используйте эти временные сигналы, когда необходимо выполнить возврат к механическому дому с высокой воспроизводимостью. В следующих разделах описывается возврат шагового двигателя в механический режим работы и использование сигналов синхронизации.

● Return to Mechanical Home Operation для шаговых двигателей

При включении питания для запуска автоматизированного оборудования или перезапуске оборудования после сбоя питания необходимо вернуть шаговые двигатели в их стандартное положение.Эта операция называется «возвращением к механическому дому».

При возврате к механическому домашнему режиму для шаговых двигателей используются домашние датчики для обнаружения механического компонента, используемого для операции позиционирования. Когда обнаруженные сигналы подтверждаются, контроллер останавливает импульсный сигнал, и шаговый двигатель останавливается. Точность исходного положения при таком возврате к механическому домашнему режиму зависит от характеристик обнаружения домашних датчиков. Поскольку характеристики обнаружения домашних датчиков варьируются в зависимости от таких факторов, как температура окружающей среды и скорость приближения к области обнаружения механизма, необходимо уменьшить эти факторы для приложений, которые требуют высокопроизводительного механического обнаружения исходного положения.

● Улучшенная воспроизводимость с использованием сигнала синхронизации возбуждения

Метод обеспечения того, чтобы механическое исходное положение не изменялось из-за изменений в характеристиках обнаружения домашних датчиков, заключается в остановке импульсного сигнала путем логического умножения на сигнал синхронизации. Поскольку синхронизирующий сигнал выводится при начальном возбуждении, если импульсный сигнал останавливается, когда тактовый сигнал выводится, механическое исходное положение всегда будет определяться при начальном возбуждении.

Соотношение между длиной кабеля и частотой передачи

По мере увеличения длины кабеля импульсной линии максимальная частота передачи уменьшается. В частности, резистивная составляющая и паразитная емкость кабеля вызывают формирование схемы CR, тем самым задерживая время нарастания и спада импульса. Паразитная емкость в кабеле возникает между электрическими проводами и плоскостями заземления. Однако трудно предоставить четкие числовые данные, поскольку условия зависят от типа кабеля, его разводки, трассировки и других факторов.

Частота передачи при работе в сочетании с нашими продуктами (контрольные значения фактических измерений) показаны ниже:

Влияние жесткости муфты на оборудование

Технические характеристики, указывающие на характеристики муфты, включают допустимую нагрузку, допустимую скорость, постоянную крутильной пружины, люфт (люфт) в муфте и допустимое смещение. На практике при выборе муфт для оборудования, которое требует высоких характеристик позиционирования или низкой вибрации, основным критерием выбора будет «жесткость, без люфта».«Однако в некоторых случаях жесткость муфты оказывает лишь незначительное влияние на общую жесткость оборудования.

В этом разделе представлен пример сравнения общей жесткости оборудования, состоящего из шарико-винтовой передачи, в двух приложениях, где используются кулачковая муфта, такая как MCS, и сильфонная муфта, обеспечивающая более высокую жесткость. (Данные взяты из технического документа KTR, по этой причине размеры муфт отличаются от продуктов, предлагаемых Oriental Motor.)

Обзор испытательного оборудования

Технические характеристики деталей

Жесткость пружины кручения кулачковой муфты
Cj = 21000 [Н ・ м / рад]

Жесткость пружины кручения сильфонной муфты
Cb = 116000 [Н м / рад]

Жесткость серводвигателя
Cm =

[Н ・ м / рад]

Шаг шарико-винтовой передачи
h = 10 [мм]

Диаметр корневой окружности ШВП
d = 28.5 [мм]

Длина шарико-винтовой передачи
L = 800 [мм]

Жесткость подшипника в осевом направлении
Rbrg = 750 [Н / мкм]

Жесткость гайки шарико-винтовой передачи в осевом направлении
Rn = 1060 [Н / мкм]

Модуль упругости ШВП
Rf = 165000 [Н / мм2]

1. Получите жесткость на скручивание шарико-винтовой передачи, подшипника и гайки. Жесткость в осевом направлении шарико-винтовой передачи Rs рассчитывается следующим образом:

Следовательно, общая жесткость в осевом направлении шарико-винтовой передачи, подшипника и гайки Rt рассчитывается следующим образом:

Эта жесткость в осевом направлении применяется как жесткость на кручение Ct.

2. Обеспечьте общую жесткость оборудования C при использовании кулачковой муфты.

3. Обеспечьте общую жесткость оборудования C при использовании сильфонной муфты.

4. Результаты расчетов

Что такое стартер двигателя? Типы пускателей двигателей

Типы пускателей двигателей и способы их запуска

Что такое стартер двигателя?

Пускатель двигателя — это электрическое устройство, которое используется для безопасного пуска и остановки двигателя.Подобно реле, стартер двигателя включает / выключает питание и, в отличие от реле, также обеспечивает защиту от низкого напряжения и перегрузки по току.

Основная функция пускателя двигателя:

• Для безопасного пуска двигателя
• Для безопасного останова двигателя
• Для изменения направления вращения двигателя
• Для защиты двигателя от низкого напряжения и перегрузки по току.

Пускатель двигателя состоит из двух основных компонентов, которые работают вместе для управления и защиты двигателя;

• Электрический контактор : Назначение контактора состоит в том, чтобы включать / выключать подачу питания на двигатель, замыкая или размыкая контактные клеммы.
• Схема защиты от перегрузки : Назначение этой схемы — защитить двигатель от возможных повреждений из-за состояния перегрузки. Сильный ток через ротор может повредить обмотку, а также другие устройства, подключенные к источнику питания. Он определяет ток и прерывает подачу питания.

Зачем нужен стартер с двигателем?

Пускатель двигателя необходим для пуска асинхронного двигателя. Это из-за низкого импеданса ротора.Импеданс ротора зависит от скольжения асинхронного двигателя, которое представляет собой относительную скорость между ротором и статором. Импеданс обратно пропорционален скольжению.

Скольжение асинхронного двигателя максимальное, то есть 1 в состоянии покоя (положение покоя), таким образом, полное сопротивление минимально, и он потребляет огромное количество тока, называемого пусковым током. Большой пусковой ток намагничивает воздушный зазор между ротором и статором, что вызывает ЭДС в обмотке ротора. Эта ЭДС создает электрический ток в обмотке ротора, который создает магнитное поле для создания крутящего момента в роторе.По мере увеличения скорости ротора скольжение двигателя уменьшается, и ток, потребляемый двигателем, уменьшается.

Высокий пусковой ток в 5-8 раз превышает нормальный номинальный ток полной нагрузки. Таким образом, такое количество тока может повредить или сжечь обмотки двигателя, что сделает машину бесполезной, и это может вызвать огромное падение напряжения в линии питания, которое может повредить другие устройства, подключенные к той же линии.

Чтобы защитить двигатель от такого огромного количества токов, мы используем пускатель, который ограничивает начальный ток на короткое время при запуске, и как только двигатель достигает определенной скорости, нормальное питание двигателя возобновляется.Они также обеспечивают защиту от неисправностей, таких как низкое напряжение и перегрузка по току во время нормальной работы.

Хотя небольшие двигатели мощностью менее 1 лошадиных сил обладают высоким импедансом и могут выдерживать начальный ток, поэтому им не нужен такой пускатель двигателя, однако им нужна система защиты от перегрузки по току, которая обеспечивается пускателями DOL (Direct On-Line). Из приведенного выше объяснения видно, зачем нам нужен стартер для установки с двигателем?

Как работает стартер двигателя?

Пускатель — это устройство управления, которое используется для переключения двигателя вручную или автоматически.Он используется для безопасного включения / выключения электродвигателей путем замыкания или размыкания его контактов.

Ручной пускатель используется для двигателей меньшего размера, у которых рычаг с ручным приводом приводится в действие вручную (перемещает положение контактов) в положение ВКЛ или ВЫКЛ. Недостатком таких стартеров является то, что они должны включаться после отключения питания. Другими словами, им необходимо ручное управление для каждой операции (ВКЛ или ВЫКЛ). Иногда эта операция может привести к протеканию больших токов в обмотке двигателя, что может привести к сгоранию двигателя.Вот почему в большинстве случаев не рекомендуется использовать другие альтернативные пускатели двигателей с защитой, такие как автоматические пускатели.

С другой стороны, автоматические пускатели, состоящие из электромеханических реле и контакторов, используются для включения / выключения двигателя. Когда ток проходит через катушки контактора, он возбуждает и создает электромагнитное поле, которое тянет или толкает контакты, чтобы соединить обмотки двигателя с источником питания.

Кнопки пуска и останова, подключенные к двигателю и стартеру, могут использоваться для включения и выключения двигателей.Катушки контактора можно отключить, нажав кнопку останова, что приведет к обесточиванию катушки. Таким образом, контакты контактора возвращаются из-за пружинного положения в нормальное положение, что приводит к выключению двигателя. В случае сбоя питания или ручного выключения двигатель не запустится автоматически, пока мы не запустим его вручную, нажав «кнопку запуска». На следующей схеме показано, как пускатель двигателя DOL работает в режиме ВКЛ / ВЫКЛ.

Типы пускателей двигателей, основанные на методах и методах пуска

В промышленности для пуска асинхронного двигателя используются различные методы пуска.Прежде чем обсуждать типы двигателей, рассмотрим некоторые методы, используемые в пускателях двигателей.

• Полное напряжение или через линию Пускатель

Такие пускатели напрямую соединяют двигатель с линией питания, обеспечивающей полное напряжение. Двигатели, подключенные через такие пускатели, имеют низкую номинальную мощность, поэтому они не создают большого падения напряжения в линии электропередачи. Они используются в приложениях, где двигатели имеют низкие характеристики и должны вращаться в одном направлении.

• Реверсивный пускатель полного напряжения

Направление трехфазного асинхронного двигателя можно изменить, поменяв местами любые две фазы. Такой пускатель включает в себя два магнитных контактора с механической блокировкой и переключением фаз для прямого и обратного направления. Он используется в приложении, где двигатель должен работать в обоих направлениях, а контакторы используются для управления им.

Чтобы изменить скорость двигателя переменного тока, вам необходимо изменить частоту источника переменного тока или изменить количество полюсов (путем повторного соединения обмоток в некоторых) двигателя.Такие типы стартеров запускают двигатель на нескольких предварительно выбранных скоростях для соответствия его применению.

Наиболее распространенный метод пуска — снижение напряжения при пуске двигателя для уменьшения пускового тока, который может повредить обмотки двигателя, а также вызвать резкое падение напряжения. Эти пускатели используются для двигателей с высокими номиналами.

На основе описанных выше технологий в промышленности используются следующие типы пускателей двигателей.

Тип пускателя двигателя:

Мы обсудим следующие типы двигателей и методы их пуска на основе вышеуказанных методов пуска двигателей с преимуществами и недостатками.

1. Устройство прямого пуска (DOL)
2. Пускатель сопротивления статора
3. Пускатель сопротивления ротора или скользящее кольцо двигателя
4. Пускатель с автотрансформатором
5. Пускатель звезда треугольник
6. Устройство плавного пуска
7. Преобразователь частоты (VFD)

Пускатели двигателей бывают разных типов, но в основном они подразделяются на два типа.

Этот тип пускателя управляется вручную и не требует никакого опыта.Кнопка используется для выключения и включения двигателя, подключенного к ней. Механизм за кнопкой включает в себя механический переключатель, который размыкает или заставляет цепь останавливать или запускать двигатель.

Они также обеспечивают защиту от перегрузки. Однако эти пускатели не имеют LVP (защиты от низкого напряжения), то есть не размыкают цепь при сбое питания. Это может быть опасно для некоторых приложений, потому что двигатель перезапускается при восстановлении питания. Таким образом, они используются для двигателя малой мощности.Пускатель прямого включения (DOL) — это ручной пускатель, обеспечивающий защиту от перегрузки.

Магнитные пускатели являются наиболее распространенным типом пускателей и в основном используются для двигателей переменного тока большой мощности. Эти пускатели работают электромагнитно как реле, размыкающее или замыкающее контакты с помощью магнетизма.

Обеспечивает более низкое и безопасное напряжение для запуска, а также включает защиту от низкого напряжения и перегрузки по току. При сбое питания магнитный пускатель автоматически разрывает цепь.В отличие от ручных пускателей, он включает автоматическое и дистанционное управление, исключающее оператора.

Магнитный пускатель состоит из двух цепей;

• Силовая цепь; : эта цепь отвечает за подачу питания на двигатель. Он состоит из электрических контактов, которые включают / выключают питание, подаваемое от линии питания к двигателю через реле перегрузки.
• Цепь управления; : эта схема управляет контактами силовой цепи, чтобы включить или отключить подачу питания на двигатель.Электромагнитная катушка включает или отключает питание, чтобы тянуть или толкать электрические контакты. Таким образом обеспечивается дистанционное управление магнитным пускателем.

Пускатель с прямым подключением к сети (DOL)

Устройство прямого запуска с прямым подключением к сети — это простейшая форма пускателя двигателя, которая подключает двигатель напрямую к источнику питания. Он состоит из магнитного контактора, который соединяет двигатель с линией питания, и реле перегрузки для защиты от перегрузки по току. Для безопасного запуска двигателя снижение напряжения отсутствует.Следовательно, двигатель, используемый с такими стартерами, имеет мощность менее 5 л.с. Он имеет две простые кнопки, запускающие и останавливающие двигатель.

Нажатие кнопки пуска активирует катушку, которая стягивает контакторы вместе, замыкая цепь. А нажатие кнопки останова обесточивает катушку контактора и размыкает его контакты, разрывая цепь. Переключатель, используемый для включения / выключения источника питания, может быть любого типа, например, поворотный, уровень, поплавок и т. Д.

Хотя этот пускатель не обеспечивает безопасного пускового напряжения, реле перегрузки обеспечивает защиту от перегрева и перегрузки по току.Реле перегрузки имеет нормально замкнутые контакты, питающие катушку контактора. Когда реле срабатывает, катушка контактора обесточивается и размыкает цепь.

Преимущества пускателя прямого двигателя

• Он имеет очень простую и экономичную конструкцию.
• Это очень легко понять и работать.
• обеспечивает высокий пусковой момент за счет высокого пускового тока.

Недостатки прямого пускателя двигателя

• Высокий пусковой ток может повредить обмотки.
• Большой пусковой ток вызывает провал напряжения в линии питания.
• Не подходит для тяжелых двигателей.
• Может сократить срок службы двигателя.

Пускатель сопротивления статора

Пускатель сопротивления статора использует метод RVS (пускатель пониженного напряжения) для запуска двигателя. Внешнее сопротивление добавляется последовательно с каждой фазой статора трехфазного асинхронного двигателя. Задача резистора — снизить линейное напряжение (впоследствии уменьшая начальный ток), подаваемое на статор.

Первоначально переменный резистор находится в максимальном положении, обеспечивая максимальное сопротивление.Следовательно, напряжение на двигателе минимально (на безопасном уровне) из-за падения напряжения на резисторе. Низкое напряжение статора ограничивает пусковой пусковой ток, который может повредить обмотки двигателя. Когда двигатель набирает скорость, сопротивление уменьшается, и фаза статора напрямую подключается к линиям электропередач.

Поскольку ток прямо пропорционален напряжению, а крутящий момент изменяется пропорционально квадрату тока, уменьшение напряжения в 2 раза снижает крутящий момент в 4 раза.Таким образом, пусковой крутящий момент при использовании такого стартера очень низкий и его необходимо поддерживать.

Преимущества пускателя электродвигателя сопротивления статора

• Обеспечивает гибкость пусковых характеристик.
• Источник переменного напряжения обеспечивает плавное ускорение.
• Его можно подключать к двигателю как по схеме звезды, так и по схеме треугольника.

Недостатки статорного пускателя двигателя с сопротивлением

• Резисторы рассеивают мощность
• Пусковой момент очень низкий из-за снижения напряжения
• Резисторы довольно дороги для больших двигателей.

Сопротивление ротора или пускатель электродвигателя с контактным кольцом

Этот тип пускателя электродвигателя работает по технологии пуска двигателя при полном напряжении. Он работает только на асинхронном двигателе с контактным кольцом, поэтому он также известен как пускатель двигателя с контактным кольцом.

Внешние сопротивления соединены с ротором в звездообразной комбинации через контактное кольцо. Эти резисторы ограничивают ток ротора и увеличивают крутящий момент. Это, в свою очередь, снижает пусковой ток статора. Это также помогает улучшить коэффициент мощности.

Резисторы используются только во время запуска двигателя и удаляются, когда двигатель набирает номинальную скорость.

Преимущества пускателя двигателя с сопротивлением ротора

• Он обеспечивает низкий пусковой ток при использовании полного напряжения.
• Из-за высокого пускового момента двигатель может запускаться под нагрузкой.
• Этот метод улучшает коэффициент мощности.
• Обеспечивает широкий диапазон регулирования скорости.

Недостатки стартера двигателя с сопротивлением ротора

• Работает только на асинхронном двигателе с контактным кольцом.
• Ротор дороже и тяжелее.

Автотрансформатор Стартер

В пускателях такого типа в качестве понижающего трансформатора используется автотрансформатор для уменьшения напряжения, приложенного к статору во время стадии пуска. Его можно подключать как к двигателям, подключенным по схеме звезды, так и треугольнику.

Вторичная обмотка автотрансформатора подключена к каждой фазе двигателя. Несколько лент автотрансформатора обеспечивают малую часть номинального напряжения. Во время пуска реле находится в исходном положении i.е. точка ответвления, обеспечивающая пониженное напряжение для запуска. Реле переключается между точками ответвления для увеличения напряжения со скоростью двигателя. Наконец, он подключает его к полному номинальному напряжению.

По сравнению с другими методами снижения напряжения, он предлагает высокое напряжение для определенного пускового тока. Это помогает обеспечить лучший пусковой крутящий момент.

Теория асинхронного двигателя

— Скачать PDF бесплатно

Установка 33 Трехфазные двигатели

Модуль 33 Трехфазные двигатели Цели: Обсудить работу двигателей с фазным ротором.Обсудите работу сельсиновых моторов. Обсудите работу синхронных двигателей. Определить направление вращения

Подробнее

Основы моторики. Двигатель постоянного тока

Основы работы двигателя Прежде чем мы сможем исследовать функцию привода, мы должны понять основные принципы работы двигателя. Он используется для преобразования электрической энергии, подаваемой контроллером, в механическую

. Подробнее

ГЕНЕРАТОРЫ ПРЯМОГО ТОКА

ГЕНЕРАТОРЫ ПРЯМОГО ТОКА Редакция 12:50 14 ноя 2005 г. ВВЕДЕНИЕ Генератор — это машина, которая преобразует механическую энергию в электрическую, используя принцип магнитной индукции.Этот принцип

Подробнее

СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ

СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ Геометрия синхронной машины очень похожа на геометрию индукционной машины. Сердечник статора и обмотки трехфазной синхронной машины практически идентичны

Подробнее

Двигатели постоянного тока

Двигатели постоянного тока ДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА Машина постоянного тока может работать как генератор и как двигатель.Глава 5. Электрические машины Вилди, 6 e Лектор: Р. Альба-Флорес Государственный колледж Альфреда Весна 2008 г. Когда машина постоянного тока

Подробнее

Основы электричества

Основы теории генераторов электроэнергии PJM State & Member Training Dept. PJM 2014 8/6/2013 Цели Студент сможет: Описать процесс электромагнитной индукции. Определить основные компоненты.

Подробнее

Информация о приложении

Moog Components Group производит обширную линейку щеточных и бесщеточных двигателей, а также бесщеточные контроллеры.Цель этого документа — предоставить руководство по выбору и применению

. Подробнее

Двигатели и генераторы

Двигатели и генераторы Электромеханические устройства: преобразуют электрическую энергию в механическое движение / работу и наоборот. Работают на связи между токонесущими проводниками и магнитными полями. Подробнее

Индуктивность.Моторы. Генераторы

Индуктивные двигатели Генераторы Самоиндукция Самоиндукция возникает, когда изменяющийся поток через цепь возникает из самой цепи. По мере увеличения тока магнитный поток через петлю из-за

Подробнее

Понимание генератора переменного тока

http://www.autoshop101.com ЭТА СЕРИЯ АВТОМОБИЛЕЙ ПО ГЕНЕРАТОРАМ РАЗРАБОТАНА КЕВИНОМ Р.САЛЛИВАН ПРОФЕССОР АВТОМОБИЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В SKYLINE COLLEGE SAN BRUNO, КАЛИФОРНИЯ ВСЕ ПРАВА ЗАЩИЩЕНЫ

Подробнее

Лабораторная работа 14: Трехфазный генератор переменного тока.

Лабораторная работа 14: Трехфазный генератор переменного тока. Цель: получить кривую насыщения генератора без нагрузки; для определения характеристики регулирования напряжения генератора с резистивной, емкостной и индуктивной

Подробнее

Генераторы переменного тока и двигатели

Курс «Генераторы переменного тока и двигатели» №: E03-008 Кредит: 3 PDH A.Bhatia Continuing Education and Development, Inc. 9 Greyridge Farm Court Stony Point, NY 10980 P: (877) 322-5800 F: (877) 322-4774 [email protected]

Подробнее

Сетевые реакторы и приводы переменного тока

Сетевые реакторы и приводы переменного тока Rockwell Automation Mequon Wisconsin Довольно часто линейные и нагрузочные реакторы устанавливаются на приводы переменного тока без четкого понимания того, почему и каковы положительные и отрицательные последствия

Подробнее

ИНДУКЦИОННЫЙ РЕГУЛЯТОР.Задача:

ИНДУКЦИОННЫЙ РЕГУЛЯТОР Цель: Используя асинхронный двигатель с фазным ротором и индукционный регулятор, изучить влияние положения ротора на выходное напряжение регулятора. Также изучите его поведение под нагрузкой

Подробнее

ГЛАВА 5 СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР

ГЛАВА 5 СИНХРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР Резюме: 1. Устройство синхронного генератора 2. Скорость вращения синхронного генератора 3.Внутреннее генерируемое напряжение синхронного генератора 4. Эквивалент

Подробнее

Бумага по качеству электроэнергии №3

Влияние провалов напряжения на асинхронные двигатели Автор: М. Д. МакКаллох 1. ВВЕДЕНИЕ Понижения напряжения, вызванные неисправностями в системе, влияют на производительность асинхронных двигателей с точки зрения производства

Подробнее

C Стандартные двигатели переменного тока

C Стандартный AC Стандартный AC C-1 Обзор, серия продуктов… C-2 Постоянный … C-9 C-21 C-113 Реверсивный C-147 Обзор, серия продуктов Реверсивный электромагнитный тормоз постоянного действия C-155 Электромагнитный тормоз

Подробнее

РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ РЕЗОЛЬВЕРА

USR MANUAL TH RSOLVR ICP Department 4 разработал и произвел широкий спектр преобразователей типа передатчика для военных и промышленных приложений. С механической точки зрения эти продукты прошли

Подробнее

Наведенные напряжения и закон Фарадея индуктивности

Наведенные напряжения и индуктивность Закон Фарадея Концепция # 1, 4, 5, 8, 13 Задача # 1, 3, 4, 5, 6, 9, 10, 13, 15, 24, 23, 25, 31, 32a, 34, 37, 41, 43, 51, 61 В прошлой главе мы видели, что ток производит магнитное

Подробнее

Трехфазные цепи

Трехфазные цепи ТРЕХФАЗНЫЕ ЦЕПИ ТРЕХФАЗНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА 1.Номинальная мощность трехфазных двигателей и номинальная мощность трехфазных трансформаторов в кВА на 150% выше, чем у однофазных двигателей

. Подробнее

ГЕНЕРАТОРЫ СУДОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ (AC)

ГЛАВА 14 СУДОВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ (AC) ВВЕДЕНИЕ Все генераторы преобразуют механическую энергию в электрическую. Это самый простой способ передачи энергии на расстояние. Топливо используется для работы

Подробнее

ПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ЧАСТОТНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

ДВИГАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ЧАСТОТНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ 1.0 Характеристики стандартных электродвигателей переменного тока Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором — это электродвигатель, наиболее широко используемый в промышленности. Эта лидирующая позиция приводит в основном к

Подробнее

Трехфазный асинхронный двигатель

ЭКСПЕРИМЕНТ Асинхронный двигатель Трехфазные асинхронные двигатели 208 В LL ЦЕЛЬ Этот эксперимент демонстрирует производительность асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором и метод получения электрического эквивалента

Подробнее

Электродвигатели и приводы

EML 2322L Лаборатория проектирования и производства MAE Электродвигатели и приводы Для расчета пиковой мощности и крутящего момента, создаваемых электродвигателем, вам необходимо знать следующее: Напряжение питания двигателя,

Подробнее

Цепи трехфазного переменного тока

Трехфазные цепи переменного тока Этот рабочий лист и все связанные файлы находятся под лицензией Creative Commons Attribution License, версия 1.0. Чтобы просмотреть копию этой лицензии, посетите http://creativecommons.org/licenses/by/1.0/,

Подробнее

Индукторы в цепях переменного тока

Катушки индуктивности в цепях переменного тока Название Раздел Резисторы, катушки индуктивности и конденсаторы влияют на изменение величины тока в цепи переменного тока и времени, в которое ток достигает своего максимального значения

Подробнее

Электрическая система самолета

Глава 9 Электрическая система самолета Введение Удовлетворительные характеристики любого современного самолета в очень большой степени зависят от постоянной надежности электрических систем и подсистем.

Подробнее

Генераторы переменного тока. Базовый генератор

Генераторы переменного тока Базовый генератор Базовый генератор состоит из магнитного поля, якоря, контактных колец, щеток и резистивной нагрузки. Магнитное поле обычно представляет собой электромагнит. Арматура — любое число

Подробнее

Глава 12: Трехфазные схемы

Глава 12: Трехфазные схемы 12.1 Что такое трехфазная цепь? 12.2 Уравновешивание трехфазных напряжений 12.3 Уравновешивание трехфазного соединения Y-Y 12.4 Другие балансные трехфазные соединения 12.5 Мощность в

Подробнее

ЭЛЕКТРОДИНАМИКА 05 АВГУСТА 2014

ЭЛЕКТРОДИНАМИКА 05 АВГУСТА 2014 В этом уроке мы: Описание урока Обсудим моторный эффект Обсудим, как работают генераторы и моторы. Резюме Моторный эффект Чтобы реализовать моторный эффект,

Подробнее .