Главная » Разное » Технические характеристики асинхронных электродвигателей: Технические характеристики трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором производства ОАО «ВЭМЗ»

Технические характеристики асинхронных электродвигателей: Технические характеристики трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором производства ОАО «ВЭМЗ»

| – Комментировать

Содержание

Технические характеристики трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором производства ОАО «ВЭМЗ»

Технические характеристики двигателей основного исполнения, степень защиты IP54, класс нагревостойкости изоляции «F», 2р=12; n=500 об/мин

Тип двигателя
 Ном. мощ
ность,
кВт		 Ном. частота враще
ния,
об/мин		 КПД, % Коэф. мощ
ности		 Ном. ток при 380 В, А  Ном. момент, Нм Мпуск/ Мном Iпуск/ Iном  Ммакс/ Мном Дина
мический
момент
инерции
ротора, кг*м2
 Масса, кг
5АМ315S12e 45 490 93,0 0,79 93,2 876 1,8 5,6 2,0 5,97 888
5АМ315МА12e 55 490 93,0 0,79 114 1071 1,8 5,6 2,0 6,78 927
5АМ315МВ12 75 490 92,2 0,8 155 1460 1,6 5,3 2,0 6,78 975

Технические характеристики двигателей основного исполнения, степень защиты IP54, класс нагревостойкости изоляции «F», 2р=10; n=600 об/мин

Тип двигателя
 Ном. мощ
ность,
кВт		 Ном. частота враще
ния,
об/мин		 КПД, % Коэф. мощ
ности		 Ном. ток при 380 В, А  Ном. момент, Нм Мпуск/ Мном Iпуск/ Iном  Ммакс/ Мном Дина
мический
момент
инерции
ротора, кг*м2		 Масса, кг
5АМ280S10e 37 590 93 0,79 76,6 598 1,5 6,5 2,5 3,14 710
5АМ280М10e 45 590 93,5 0,8 91,6 728 1,5 6,5 2,5 4,07 760
5АМ315S10e 55 590 93,5 0,82 109 890 1,6 6,5 2,2 5,97 885
5АМ315МА10e 75 590 93,5 0,85 143
1213		 1,9 6,1 2,2 6,78 927
5АМ315МВ10 90 590 93,0 0,81 182 1456 2,1 5,8 2,2 6,78 975

Технические характеристики двигателей основного исполнения, степень защиты IP54, класс нагревостойкости изоляции «F», 2р=8; n=750 об/мин

Тип двигателя
 Ном.
мощ
ность,
кВт		 Ном. частота враще
ния,
об/мин		 КПД, % Коэф. мощности Ном. ток при 380 В, А  Ном. момент, Нм Мпуск/ Мном Iпуск/ Iном  Ммакс/ Мном Дина
мический
момент
инерции
ротора, кг*м2		 Масса, кг
5А80МА8 0,37 695 56 0,62 1,6 5,1 2,0 3,5 2,2 0,0036 13,5
5А80МВ8 0,55 700 58 0,6 2,4 7,5 2,0 3,5 2,2 0,0047 15,7
5АМ112МА8 2,2 710 79 0,7 6,0 29 2,0 4,8 2,5
0,024		 50
5АМ112МВ8 3,0 710 79 0,7 8,3 40 2,2 4,6 2,5 0,029 54,5
АИРМ132S8 4,0 715 82 0,7 10,6 53,4 2,0 4,8 2,5 0,053 68,5
АИРМ132M8 5,5
715		 83 0,73 13,8 73,4 2,0 5,3 2,5 0,074 82
5А160S8 7,5 725 86 0,72 18,4 99 1,6 5,0 2,2 0,11 120
5А160М8 11 725 87 0,74 26 145 1,6 5,0 2,2 0,15 145
АИР180М8 15 730 88 0,78 33 196 1,6 5,3 2,2 0,27 180
5А200М8 18,5 735 90 0,76 41,0 240 2,0 6,4 2,7 0,41
240
5А200L8 22 735 90 0,77 48,5 286 2,0 6,2 2,6 0,46 260
5А225М8 30 735 91 0,78 64,5 389 2,1 5,5 2,2 0,70 340
5АМ250S8 37 740 92 0,73 84,0 477 1,8 6,5 2,6 1,20 430
5АМ250М8 45 740 93 0,75 98,0 580 1,8 6,8 2,6 1,40 460
5АМ280S8e 55 740 93,6 0,83 108 709 1,9 5,9 2,0 3,29 705
5АМ280М8e 75 740 94,0 0,82 148 967 2,0 6,0 2,1 4,00 790
5АМ315S8e 90 740 94,5 0,85 170 1161 1,4 6,0 2,1 5,21 965
5АМ315МА8e 110 740 94,5 0,86 206 1419 1,4 5,9 2,1 6,03 1,1
5АМ315МВ8e 132 740 94,5 0,84 253 1702 1,7 6,5 2,3 1130 —

Технические характеристики двигателей основного исполнения, степень защиты IP54, класс нагревостойкости изоляции «F», 2р=6; n=1000 об/мин

Тип двигателя
 Ном. мощ
ность,
кВт		 Ном. частота враще
ния,
об/мин		 КПД, % Коэф. мощности Ном. ток при 380 В, А  Ном. момент, Нм Мпуск/ Мном Iпуск/ Iном  Ммакс/ Мном Дина
мический
момент
инерции
ротора, кг*м2		 Масса, кг
5А80МА6 0,75 930 70,0 0,68 2,4 7,7 2,0 4,5 2,3 0,0033 14
5А80МВ6 1,1 930 71,0 0,69 3,4 11,3 2,0 4,5 2,3 0,0048 16
5АМ112МА6 3 950 81,0 0,8 7,0 30 2,3 5,5 2,6 0,024 50,5
5АМ112МВ6 4 955 82,0 0,81 9,2 40 2,3 5,5 2,6 0,029 55
АИРМ132S6 5,5 960 84,5 0,8 12,4 54,7 2,0 5,8 2,5 0,048 68,5
АИРМ132M6 7,5 960 85,5 0,8 16,7 74,6 2,2 6,3 2,8 0,067 81,5
5А160S6 11 970 87,0 0,82 23,4 108 1,9 6,5 2,5 0,11 122
5А160М6 15 970 88,5 0,83 31,0 148 2,0 6,8 2,7 0,15 150
АИР180М6 18,5 980 89,5 0,84 37,5 180 1,9 6,5 2,7 0,27 180
5А200М6 22 975 90,5 0,83 44,5 215 2,2 6,0 2,2 0,41 245
5А200L6 30 975 90,5 0,84 60,0 294 2,4 6,0 2,2 0,46 280
5А225М6 37 980 91,5 0,84 73,0 360 2,3 6,2 2,5 0,65 330
5АМ250S6 45 985 93,0 0,84 87,5 436 2,0 6,2 2,0 1,20 430
5АМ250М6 55 985 92,5 0,84 108 533 2,0 6,2 2,0 1,30 450
5АМ280S6e 75 990 94,5 0,85 142 723 1,9 6,2 2,0 3,04 720
5АМ280М6e 90 990 94,5 0,85 171 868 1,9 6,2 2,2 3,25 780
5АМ315S6e 110 990 94,8 0,88 201 1060 1,8 6,9 2,6 4,54 913
5АМ315МА6e 132 990 95,0 0,9 235 1273 1,6 6,6 2,4 5,13 1010
5АМ315МВ6e 160 990 95,1 0,89 288 1543 2,0 7,5 2,4 5,88 1090

Технические характеристики двигателей основного исполнения, степень защиты IP54, класс нагревостойкости изоляции «F», 2р=4; n=1500 об/мин

Тип двигателя
 Ном. мощ
ность,
кВт		 Ном. частота враще
ния,
об/мин		 КПД, % Коэф. мощности Ном. ток при 380 В, А  Ном. момент, Нм Мпуск/ Мном Iпуск/ Iном  Ммакс/ Мном Дина
мический
момент
инерции
ротора, кг*м2		 Масса, кг
5А80МА6 0,75 930 70,0 0,68 2,4 7,7 2,0 4,5 2,3 0,0033 14
5А80МВ6 1,1 930 71,0 0,69 3,4 11,3 2,0 4,5 2,3 0,0048 16
5АМ112МА6 3 950 81,0 0,8 7,0 30 2,3 5,5 2,6 0,024 50,5
5АМ112МВ6 4 955 82,0 0,81 9,2 40 2,3 5,5 2,6 0,029 55
АИРМ132S6 5,5 960 84,5 0,8 12,4 54,7 2,0 5,8 2,5 0,048 68,5
АИРМ132M6 7,5 960 85,5 0,8 16,7 74,6 2,2 6,3 2,8 0,067 81,5
5А160S6 11 970 87,0 0,82 23,4 108 1,9 6,5 2,5 0,11 122
5А160М6 15 970 88,5 0,83 31,0 148 2,0 6,8 2,7 0,15 150
АИР180М6 18,5 980 89,5 0,84 37,5 180 1,9 6,5 2,7 0,27 180
5А200М6 22 975 90,5 0,83 44,5 215 2,2 6,0 2,2 0,41 245
5А200L6 30 975 90,5 0,84 60,0 294 2,4 6,0 2,2 0,46 280
5А225М6 37 980 91,5 0,84 73,0 360 2,3 6,2 2,5 0,65 330
5АМ250S6 45 985 93,0 0,84 87,5 436 2,0 6,2 2,0 1,20 430
5АМ250М6 55 985 92,5 0,84 108 533 2,0 6,2 2,0 1,30 450
5АМ280S6e 75 990 94,5 0,85 142 723 1,9 6,2 2,0 3,04 720
5АМ280М6e 90 990 94,5 0,85 171 868 1,9 6,2 2,2 3,25 780
5АМ315S6e 110 990 94,8 0,88 201 1060 1,8 6,9 2,6 4,54 913
5АМ315МА6e 132 990 95,0 0,9 235 1273 1,6 6,6 2,4 5,13 1010
5АМ315МВ6e 160 990 95,1 0,89 288 1543 2,0 7,5 2,4 5,88 1090

Технические характеристики двигателей основного исполнения, степень защиты IP54, класс нагревостойкости изоляции «F», 2р=2; n=3000 об/мин

Тип двигателя
 Ном. мощ
ность,
кВт		 Ном. частота враще
ния,
об/мин		 КПД, % Коэф. мощности Ном. ток при 380 В, А  Ном. момент, Нм Мпуск/ Мном Iпуск/ Iном  Ммакс/ Мном Дина
мический
момент
инерции
ротора, кг*м2		 Масса, кг
5А80МА2 1,5 2850 80,0 0,84 3,4 5,0 2,4 6,5 2,5 0,0018 14,0
5А80МВ2 2,2 2850 81,0 0,85 4,9 7,4 2,7 6,5 2,8 0,0021 15,5
5АМ112М2 7,5 2895 87,5 0,89 14,6 24,7 2,9 7,5 3,3 0,0131 56,5
АИРМ132М2 11 2915 88,5 0,9 21,0 36 2,5 8,0 3,3 0,024 77,5
5А160S2 15 2920 90,0 0,89 28,5 49 2,2 6,8 3,0 0,039 122
5А160М2 18,5 2920 90,5 0,89 34,9 60,5 2,2 7,0 3,0 0,045 133
АИР180S2 22 2930 90,5 0,89 41,5 72 2,0 6,8 2,9 0,063 160
АИР180М2 30 2940 91,5 0,89 56,3 97 2,4 8,0 3,3 0,076 180
5А200М2 37 2940 93,0 0,9 67,0 120 2,3 7,4 3,0 0,13 235
5А200L2 45 2940 93,4 0,9 81,5 146 2,4 7,4 3,0 0,15 255
5А225М2 55 2950 93,4 0,91 98,5 178 2,3 7,5 2,8 0,21 340
5АМ250S2 75 2960 93,6 0,92 133 242 2,0 7,5 3,0 0,47 475
5АМ250М2 90 2955 93,5 0,93 157 290 1,8 7,0 2,7 0,52 505
5АМ280S2 110 2965 93,5 0,92 195 354 1,6 6,5 2,3 0,85 685
5АМ280М2 132 2965 94,5 0,92 232 425 1,8 7,2 2,5 1,02 770
5АМ315S2 160 2970 94,0 0,93 278 515 1,7 7,0 2,5 1,42 970
5АМ315МА2 200 2970 95,0 0,93 344 643 1,8 8,0 2,7 1,78 1110
5АМ315МВ2 250 2975 95,7 0,93 427 802 2,0 8,5 2,7 2,05 1190

Общие характеристики электродвигателей ВЭМЗ 
Присоединительные размеры и чертежи электродвигателей ВЭМЗ
Технические характеристики электродвигателей

 

В данном разделе представлены электродвигатели российских производителей и производителей стран СНГ.


Технические характеристики асинхронных двигателей | Официальный сайт компании «АС и ПП»

Технические характеристики асинхронных двигателей

Технические характеристики электродвигателей:

  • Мощность от 0,18 до 11 кВт;
  • Напряжение питания – любое до 1000 В;
  • Двигатели пригодны для эксплуатации в условиях климатических исполнений: У2, У1, УХЛ2, УХЛ1, Т2, Т1 по ГОСТ 15150.
  • Номинальные значения климатических факторов внешней среды по ГОСТ 15543.1 (п.2; 5 ¸14) и ГОСТ 15150 (п.1¸4), при этом
  1. высота над уровнем моря не более 1200 м;
  2. запылённость воздуха не более 1,3 г/м3;
  3. окружающая среда не взрывоопасна, не содержит токопроводящей пыли, не содержит паров веществ, вредно влияющих на изоляцию.
  • Степень защиты двигателей – IP 55 и IP54 по ГОСТ 17494.
  • Двигатели могут быть оборудованы встроенной температурной защитой.
  • Группа механического воздействия по стойкости к воздействию механических внешних воздействующих факторов – М3 по ГОСТ 17516. 1 (п.1¸3; 6; 15).
  • Способ охлаждения двигателей IC0141 по ГОСТ 20459 (п.6).
  • Изоляция маслостойкая класса нагревостойкости F (155оС) или Н (180оС) по ГОСТ 8865 (п.1¸5).
  • Режим работы – продолжительный S1 и повторно-кратковременный S3 по ГОСТ 183. Повторно-кратковременный режим работы с ПВ от 0 % до 50 %. Допускается работа с ПВ от 50 % до 100 % в течение двух часов, но не чаще одного раза за 3 часа эксплуатации. Среднее количество пусков электродвигателя не более 30 в час. Количеством пусков в течение суток не более 200. Суммарное количество пусков в течение года не более 30000.
  • Двигатели при рабочей температуре выдерживают в течение 2 мин без повреждений и видимых остаточных деформаций повышение частоты вращения до 120% номинальной.
  • Двигатели выдерживают стоянку под током короткого замыкания после установившегося номинального режима работы при номинальном напряжении не менее 10 с.
  • Изоляция обмотки статора относительно корпуса и между обмотками выдерживает в течение 1 минуты испытательное напряжение 2500 В частоты 50 Гц.
  • Изоляция обмотки статора между смежными ее витками выдерживает в режиме холостого хода в течение 5 минут испытательное напряжение выше номинального значения на 50% с увеличенной частотой напряжения питания на 20%.
  • Двигатели выдерживают 50% перегрузку по току в течение 2 минут.
  • Двигатели, начиная с высоты вращения 80, имеют приспособления для подъема и транспортирования.
  • Двигатели имеют коробку выводов с двумя сальниковыми вводами, допускающую возможность поворота на 180º с целью подвода кабелей с двух сторон.
  • По способу защиты человека от поражения электрическим током двигатели имеют класс 1 по ГОСТ 12.2.007.0. В части пожаробезопасности двигатели соответствуют требованиям ГОСТ 12.1.004. Вероятность возникновения пожара не превышает 10-6 в год.

Технические характеристики двигателей серии АДЭМ

Каталог электродвигателей АИР — таблица, справочник двигателей

Техническая информация, обзоры производителей, цены, крепежные размеры, массы, особенности и тонкости к каждому электродвигателю АИР:

Габариты и чертежи всех электродвигателей АИРЭлектродвигатель с тормозомО плохих электродвигателях АИРДоставка по Украине. Расчет цены и сроковОТЗЫВЫ Прочитать/оставить

Что вы найдете в каталоге двигателей АИР?

Каталог электродвигателей АИР – навигационная страница сайта с легким доступом ко всей детальной технической и рыночной информации, которая может Вам понадобиться. Как о каждой модели электромотора, так и о всей линейке.

  • Каталог моделей электродвигателей АИР с детальными описаниями;
  • Таблица габаритно-присоединительных размеров двигателей;
  • Каталог двигателей с Электромагнитным тормозом;
  • Популярная статья «Что прячется в дешевом электродвигателе АИР»;
  • Доставка электродвигателей по Украине;
  • Отзывы покупателей о компании ТОВ «Системы качества, ЛТД» и поставляемых ею двигателях.

Прежде чем приобрести электродвигатель, вникайте в тонкости и технические особенности. Стоимость на двигатели может колебаться в пределах 100%, а надежность и качество — отличаться в разы.

Характеристики и справочные данные двигателей

Под каждой ссылкой в таблице «каталог» находится страница, посвященная одной модели электродвигателя:

  1. Таблица технических характеристик двигателя
  2. Чертеж и размеры
  3. Что важно знать, чтоб не ошибиться в выборе двигателя
  4. Слабые места дешевых трехфазных электромоторов
  5. Строение и комплектующие асинхронных электромоторов
  6. Подробный обзор производителей

Что скачать паспорт кликните на ссылку паспорт электродвигателей АИР

Сайт АИР. com.ua и специалисты компании предоставят подробный ответ о качестве и стоимости любого запрошенного электродвигателя АИР любого производителя.

Сертификаты дилера

Электродвигатели — общие сведения, технические показатели

Общие сведения

Ниже приведены технические показатели и основные конструктивные размеры электродвигателей, обычно применяемых для укомплектования вентиляторов и насосов в промышленных, жилых и общественных зданиях. Это — асинхронные электродвигатели трехфазного переменного тока единой серии типов А, АЛ, АО, АОЛ, МА-140 и ТАГ. По способу монтажа они относятся к горизонтальным электродвигателям со станиной на лапах.

Таблица 1. Выбор типа электродвигателей в зависимости от состояния воздушной среды помещений

Характеристика помещенийФорма исполнения электродвигателей Типы электродвигателей, рекомендуемых к установке
Сухие отапливаемые и неотапливаемыеЗащищенныеА, АЛ
СырыеЗащищенные от капель с противосыростной изоляциейАО
Особенно сырыеЗакрытые, с внешним обдувомАО, АОЛ, ТАГ, МА-140
Пыльные, с легко удаляемой и не электропроводящей пыльюЗащищенныеА, АЛ
Пыльные, с тяжело удаляемой и не электропроводящей пыльюЗакрытыеАО, АОЛ, МА-140, ТАГ
Пыльные, с пылью, проводящей электрический токЗакрытыеМА-140, ТАГ
С едкими парами или газамиЗакрытые и в исключительных случаях защищенные, с противосыростной изоляциейАО, МА-140
ПожароопасныеЗакрытыеАО, МА-140
ВзрывоопасныеВзрывобезопасныеМА-140, ТАГ
Вне зданий на открытом воздухеЗакрытыеАО, АОЛ, МА-140
Вне зданий под крышейЗащищенныеА, АЛ

Таблица 2. Технические данные и основные габаритные размеры асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором мощностью до 100 кВт

Мощность на валу в кВтЧисло оборотов в минутуТипРазмеры в ммВес электродвигателя без шкива в кг типов
AGHdА, АО, ТАГ, МААЛ и АОЛ
Серия А и АЛ защищенные
0,61410А-31-42732501701817—
12850А-31-22732501701817—
11410А-32-43092501701824—
1930А и АЛ-41-634430221025341,5
1,72850А-32-23092501701824—
1,71420А-41-4 и АЛ-41-434430221025342
1,7930А-42-6 и АЛ-42-6384302210254229
2,82870А-41-2 и АЛ-41-2314302210253123
2,81420А-42-4 и АЛ-42-4384302210254229,5
2,8950А-51-64414053853570—
4,52870А-42-2 и АЛ-42-2384302210254230,5
4,51440А-51-44414053853570—
4,5950А-52-64914052853591—
4,5730А-61-856250031545125—
72890А-51-24414052853570—
71440А-52-44914052853591—
7970А-61-656250031545125—
7730А-62-856250031545140—
102890А-52-24914052853591—
101450А-61-456250031545125—
10970А-62-656250031545140—
10730А-71-866558037055205—
142920А-61-258050031535130—
141450А-62-456250031545140—
14970А-71-666558037055205—
14730А-72-866558037055230—
202920А-62-258050031535145—
201450А-71-466558037055205—
20970А-72-666558037055230—
20730А-81-886067544065360—
282930А-71-268558037038210—
281450А-72-466558037055230—
28975А-81-686067544065400—
402930А-72-268558037038235—
401460А-81-486067544065360—
40975А-82-686067544065400—
40730А-91-897079252575590—
552930А-81-287567544055370—
551460А-82-486067544065400—
55980А-91-697079252575590—
55730А-92-897079252575665—
752930А-82-287567544055415—
751460А-91-497079252575590—
75980А-92-697079252575666—
1002950А-91-2100579252555605—
1001460А-92-497079252575665—
1252950А-92-2100579252555685—
Серия АО и АОЛ закрытые обдуваемые
0,61410АО-31-4 и АОЛ-31-4300235170182112,5
12850АО-31-2 и АОЛ-31-2300235170182112,5
11410АО-32-4 и АОЛ-32-4335235170182716,5
1930АО-41-6 и АОЛ-41-6375286210253723
1,72850АО-32-2 и АОЛ-32-2335235170182716,5
1,71420АО-41-4 и АОЛ-41-4375286210253723,5
1,7930АО-42-6 и АОЛ-42-6415286210254530,5
2,82880АО-42-2 и АОЛ-42-42415286210254531,5
2,81420АО-42-4 и АОЛ-42-4415286210254531
2,8950АО-51-64823802853580—
4,52900АО-51-24823802853580—
4,51440АО-51-44823802853580—
4,5950АО-52-653238028535100—
4,5735АО-62-863548531545165—
72900АО-52-253238028535100—
71440АО-52-453238028535100—
7980АО-62-663548531545165—
7735АО-63-863548531545180—
102930АО-62-263548531535170—
101460АО-62-46353154545165—
10980АО-63-663548531545180—
10735АО-72-875055537055280—
142930АО-63-263548531535190—
141460АО-63-463548531545180—
14980АО-72-675055537055280—
14735АО-73-875055537055310—
202940АО-72-275055537038280—
201460АО-72-475055537055280—
20980АО-73-675055537055310—
20735АО-82-895566544065495—
282940АО-73-275055537038310—
281460АО-73-475055537055310—
28980АО-82-695566544065495—
28735АО-83-895566544065555—
402950АО-82-295566544055500—
401470АО-82-495566544065495—
40980АО-83-695566544065555—
40735АО-93-8109077052575805—
552950АО-83-295566544055560—
551470АО-83-495566544065555—
55985АО-93-6109077052575805—
55735АО-94-8109077052575890—
752960АО-93-2109077052555820—
751470АО-93-4109077052575805—
75985АО-94-6109077052575890—
1002960АО-94-2109077052555905—
1001470АО-94-4109077052575890—
Серия ТАГ взрывобезопасные
0,421450ТАГ-12-42683171801830—
0,91425ТАГ-21-43153482252543—
1,41450ТАГ-22-43553482352557—
1,7975ТАГ-31-63984002703285—
2,31460ТАГ-31-43984002703285—
2,3970ТАГ-32-644340027032105—
3,51460ТАГ-32-444340027032105—
Серия МА взрывобезопасные
2,7720МА-142-1/862050025040138—
3,8960МА-142-1/662050025040138—
4720МА-142-2/868050025040158—
5,51445МА-142-1/462050025040138—
5,5965МА-142-2/668050025040158—
6,5725МА-143-1/864357735045213—
81460МА-142-2/468050025040158—
8970МА-143-1/664357735045213—
8,5725МА-143-2/869857735045248—
11980МА-143-2/669857735045248—
11730МА-144-1/871565842050310—
11,41460МА-143-1/464357735045213—
15735МА-144-2/877565842050370—
161470МА-143-2/469857735045248—
16,5980МА-144-1/671565842050310—
20720МА-145-1/8915782,550060510—
21,5980МА-144-2/677565842050370—
21,51470МА-144-1/471565842050310—
25970МА-145-1/6915782,550060510—
25725МА-145-2/8965782,550060565—
291475МА-144-2/477565842050370—
34975МА-145-2/6965782,550060565—
35730МА-146-1/8105485455075720—
361470МА-145-1/4915782,550060510—
451475МА-145-2/4965782,550060565—
46980МА-146-1/6105485455075720—
46735МА-146-2/8111485455075820—
61980МА-146-2/6111485455075820—
681480МА-146-1/4105485455075720—
851480МА-146-2/4111485455075820—

Шкивы к электродвигателям


 
рис. 1рис. 2

Шкивы типа ШР для плоскоременной передачи к электродвигателям единой серии (см. рис. 1)

Тип шкиваРазмеры, ммВес, кг
BDdl
ШР-36010018401,2
ШР-48512525602,4
ШР-512520035807,8
ШР-61502504511010,5
ШР-7-11753005511016,5
ШР-7-21754005511023,5
ШР-8-12003606514026
ШР-8-22004506514034
ШР-9-12504507514040
ШР-9-22505607514053

Шкивы типа ШК для клиноременной передачи к электродвигателям единой серии (см. рис. 2)

Тип шкиваРазмеры, ммВес, кгЧисло ремней, штТип ремня по ГОСТ
aBbcDdelss1tt1s2
ШК-3-1103053901810409—1220,2М61,22О
ШК-3-2104253901810409—1220,2М61,53О
ШК-4-11356841002513601291628,3М82,23А
ШК-4-21356841002513601291628,3М82,64А
ШК-5-1177210514035178015112138,8М104,83Б
ШК-5-21711410514035178015112138,8М106,75Б
ШК-6-117114145180451711011112149,3М10135Б
ШК-6-217156145180451711015112149,3М10167Б
ШК-7-122144167250552211018112760,3М10265В
ШК-7-222198167250552211018112760,3М10337В
ШК-8-132198189315653014023163870,8М12525Г
ШК-8-232236189315653014023163870,8М12576Г
ШК-9-132236209400753014023163881,3М12636Г
ШК-9-232312209400753014023163881,3М12678Г

 

Назад

Технические характеристики асинхронных электродвигателей | Компания «Вольт»

Асинхронные двигатели представляют собой наиболее надежный и дешевый электрический двигатель по себестоимости, в сравнении с остальными электрическими машинами, в том числе и с машинами переменного тока.

Устройство асинхронного двигателя

Конструкция АД включает две главных основные части, это: неподвижный статор и вращающийся в нем – ротор. Между ними существует, разделяющий их воздушный зазор. И ротор, и статор имеют обмотку. Обмотка статора двигателя подключается к  электрической сети переменного напряжения и считается первичной. Обмотка ротора считается вторичной, так получает электроэнергию от статора за счет создаваемого магнитного потока.

Устройство асинхронного двигателя

Корпус статора, который является одновременно корпусом всего электродвигателя, состоит из запрессованного в него сердечника, в его пазы укладываются, изолированные друг от друга электротехническим лаком, проводники обмотки.

Обмотка статора подразделяется на секции, соединяемые  в катушки, составляющих фазы двигателя к которым подключены фазы электросети.

Конструкция ротора АД включает вал и сердечник, набранный из пластин электротехнической стали, с симметрично расположенными пазами для укладки проводников обмотки. Вал предназначен для передачи крутящего момента от вала двигателя к приводному механизму.

По конструктивным особенностям ротора, электродвигатели подразделяются на двигатель с короткозамкнутым или фазным ротором.

Короткозамкнутый ротор состоит из алюминиевых стержней, которые расположены  в сердечнике и замкнуты на торцах кольцами так называемое беличье колесо.  В двигателях высокой мощности,  до 400кВт, пазы между пластинами ротора и шихтованным сердечником залиты алюминием под высоким давлением, благодаря чему создается повышенная прочность.

Фазный ротор АД включает  некоторое число катушек от 3, 6, 9 и т. д. в зависимости от количества пар полюсов. Катушки сдвинуты на угол 120о, 60о    и т. д. по отношению друг к другу. Количество пар полюсов ротора должны соответствовать количеству пар полюсов статора.  Обмотки фазного ротора соединены в «звезду», концы, которой выводят к контактным токосъемным кольцам, соединенным с помощью щеточного механизма пусковым реостатом.

По какому принципу работает асинхронный двигатель?

По какому принципу работает асинхронный двигатель?

При подаче на трехобмоточный статор двигателя трехфазного напряжения от электрической сети переменного тока, происходит возбуждение магнитного поля, оно вращается со скоростью большей, чем скорость, с которой вращается ротор, в (n2<n1). Пересечение линий вращающегося поля статора полем ротора способствует созданию электродвижущей силы (ЭДС). Под воздействием индутируемой ЭДС,  в закороченной роторной обмотке, происходит возникновение электрического тока. Когда происходит взаимодействие электрического тока в роторе машины и магнитного поля статора происходит возникновение крутящего момента, который заставляет двигатель работать.

Основные технические характеристики

Главные условия, соответствующие качественной работе асинхронной машины, определенны ГОСТ. В них входят:

  • Соответствие размеров и мощности – ГОСТу.
  • Соответствие степени защиты – условиям эксплуатации.
  • Высокий уровень изоляции, относительно устойчивости к нагреву.
  • Климатическое исполнение электродвигателя должно соответствовать региону использования.
  • Соответствие режимам работы.
  • В должной мере представлены способы охлаждения.
  • Уровень шума при работе двигателя на (ХХ) холостом ходу должен соответствовать по ГОСТ, и не превышать 2-й класс.

Параметры и режимы работы асинхронного двигателя

Параметры и режимы работы асинхронного двигателя

На основании вышеприведенных признаков подразумеваются следующие режимы работы, всего их 9.

  • Продолжительный или длительный режим с постоянной нагрузкой– S
  • Кратковременный, с полной нагрузкой – в течение заданного времени – S
  • Периодический кратковременный – в течение определенного по времени чередующимися периодами с полной нагрузкой – S
  • Режим с длительным периодом пуска, с определенными циклами работы в течение заданного периода времени– S
  • С быстрым торможением при помощи электрического способа – S
  • С кратковременной полной величиной нагрузки, режим включает циклы с полной токовой нагрузкой и холостым ходом – S
  • Режим с торможением электрическим способом, в течение длительного непрерывного периода работы – S
  • С изменением величины токовой нагрузки и значения скорости вращения, происходящими одновременно, с различными по протяженности периодами и с разной частотой вращения двигателя – S
  • Изменение скорости вращения нагрузки, происходящее в неопределенные периоды времени, изменение величины токовой нагрузки и скорости вращения соответственно рабочему диапазону. – S

Основные параметры – это: напряжение по номинальному пределу, частота, ток номинальный, мощность на валу двигателя, количество оборотов вращения вала, КПД (коэффициент полезного действия), коэффициент мощности. При соединении обмоток электродвигателя в треугольник или звезду дается параметр их напряжения и тока при обоих этих соединениях.

Короткая заметка: Компания «Стальинвест» оказывает полный комплекс услуг по  производству и монтажу зданий из сэндвич панелей.

При пуске АД на полное значение напряжения создается высокий пусковой ток, в это время значение пускового момента невелико, для его увеличения применяется повышение активного сопротивления вторичной цепи.

Режимы торможения

Асинхронный двигатель имеет три режима торможения.

  • Во время торможения происходит отдача электрической энергии в сеть, характеризуется тем, что скорость вращения ротора выше скорости магнитного поля.
  • Противовключение, этот режим возникает за счет увеличения статического момента или при переключении обмоток статора для другого направления вращения.
  • Динамическое торможение, наведенная ЭДС создает ток, который взаимодействуя с полем, создает тормозной момент.

Основные типы асинхронных двигателей

Основные типы асинхронных двигателей

Кроме подразделения по признаку, разделяющему двигатели в зависимости от устройства   ротора на короткозамкнутый  или фазный, электродвигатели делятся по конструктивным признакам, базового и модифицированного изготовления.

В базовое исполнение входят электродвигатели монтажного IM1001 (1081) или климатического УЗ,  для работы в режиме S1, исполнения  с  требуемыми стандартами по ГОСТ.

В модифицированном исполнении присутствуют некоторые конструктивные отличия, соответствующие особенностям монтажа, усиленной степени защиты, характерному климатическому исполнению, предназначенные для использования в определенном регионе.

Асинхронные двигатели высокой мощности, со степенью защиты характерной для закрытого  электродвигателя, от попадания влаги и брызг, IP23 — 4А, 5А

Взрывозащищенные двигатели, используемые для предприятий первой категории по электробезопасности.

АД специального предназначения, используются в узкоспециализированном профиле, например, для лифтов, подъемных механизмов, транспорта.

Энергоэффективные асинхронные электродвигатели

Изготовление двигателей для специальных и строго определенных условий эксплуатации, положительно сказывается на энергосбережении, это позволяет адаптировать электродвигатель к определенному электроприводу, что позволяет достичь наибольшего коэффициента экономической эффективности при эксплуатации. Проектирование асинхронного электродвигателя к регулируемому электроприводу обеспечивает эффективное энергосбережение.

Энергоэффективность достигается, за счет увеличения длины сердечника статора, без изменения величины и геометрии поперечного сечения, а также за счет уменьшения количества витков статорной обмотки для электропривода с возможностью регулирования.  В результате получается значительное энергосбережение.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил.
Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.
Всего доброго.

 

 

 

  • Twitter
  • Google
  • Печать
  • Reddit
  • Facebook
  • LinkedIn
  • по электронной почте

Электродвигатели АИР

Электродвигатели АИР

Асинхронные общепромышленные электродвигатели серии АИР — механизмы, преобразующие электрическую энергию в энергию механическую и применяющиеся в работе различных строительных и промышленных агрегатов (вентиляторы промышленные, дымососы, лебедки, конвейеры, краны, лифты и т.д.). Электродвигатель состоит из корпуса, ротора, статора, обмотки, подшипникового узла, вентиляторного узла. Понятие «асинхронный» означает, что вращение электродвигателя осуществляется посредством переменного тока, образующегося переменными магнитными полями статора и ротора, которые взаимодействуют между собой. У нас вы можете ознакомиться с полным техническим каталогом и купить электродвигатели АИР по низким ценам.

Асинхронные

электродвигатели АИР выпускаются двумя исполнениями:

Основное (базовое) исполнение
Двигатель монтажного исполнения IМ1001 (1081), степень защиты IР55 в закрытом обдуваемом исполнении, класс изоляции Р, климатическое исполнение У2, для режима работы 81, с типовыми техническими характеристиками, соответствующими требованиям стандартов.

Модифицированное исполнение
Двигатель, изготовленный на основе узлов основных (базовых) двигателей с необходимыми конструктивными отличиями по способу монтажа, степени защиты, климатическому исполнению и другими отличиями.


Маркировки, обозначения и основные параметры электродвигателей АИР

 

Тип

Мощность,

кВт

Частота
вращения,

об./мин.

Тип

Мощность,

кВт

Частота
вращения,

об./мин.

Тип

Мощность,

кВт

Частота
вращения,

об./мин.

0,18

3000

5,5

1500

75

1500

0,25

3000

3

1000

90

1500

0,12

1500

4

1000

45

1000

0,18

1500

2,2

750

55

1000

0,37

3000

3

750

37

750

0,25

1500

АИР112М2ЖУ2

7,5

3000

45

750

0,55

3000

7,5

1500

110

3000

0,37

1500

5,5

1000

132

3000

0,18

1000

4

750

110

1500

0,25

1000

11

3000

132

1500

0.75

3000

11

1500

75

1000

1,1

3000

7,5

1000 

90

1000

0.55

1500

5,5

750

55

750

0.75

1500

15

3000

75

750

0.37

1000

15

1500

160

3000

0.55

1000

11

1000

200

3000

0,25

750

7,5

750

160

1500

1,5

3000

18,5

3000

200

1500

2,2

3000

18,5

1500

110

1000

1,1

1500

15

1000

132

1000

1,5

1500

11

750

90

750

0,75

1000

АИР160S2ЖУ2

15

3000

110

750

1,1

1000

АИР160М4ЖУ2

18,5

1500

55

600

0,37

750

22

3000

75

600

0,55

750

22

1500

250

3000

АИР80В2ЖУ2

2,2

3000

30

3000

315

3000

АИРЕ80D2 220В

2,2

3000

30

1500

250

1500

2,2

3000

18,5

1000

315

1500

АИРЕ80А2 220В

1,5

3000

15

750

160

1000

1,5

3000

АИР180М2ЖУ2

30

3000

200

1000

3

3000

37

3000

250

1000

2,2

3000

37

1500

132

750

2,2

1500

22

1000

160

750

1,5

1000

18,5

750

200

750

АИР90LА8

0,75

750

45

3000

АИР90LВ8

1,1

750

45

1500

4

3000

30

1000

5,5

3000

22

750

3

1500

55

3000

4

1500

55

1500

2,2

1000

37

1000

1,5

750

30

750

АИР100L2ЖУ2

5,5

3000

75

3000

7,5

3000

90

3000


Расшифровка обозначений электродвигателей АИР
 


Серия (тип) электродвигателя
А — асинхронный
И — ИнтерЭлектро (разработка)
Р, С — варианты привязки мощности к установочным размерам согласно РС3031-71
АИР (аналоги А, 5А, 5АИ, 4А, АД) — электродвигатели, изготавливаемые по ГОСТ
АИС (аналоги 6А, IMM, RA) — электродвигатели, изготавливаемые по евростандарту DIN (CENELEC) Электрические модификации
М — модернизированный электродвигатель : АИРМ, 5АМ
Н — электродвигатель защищенного исполнения с самовентиляцией : 5АН
Ф — электродвигатель защищенного исполнения с принудительным охлаждением : 5АФ
К — электродвигатель с фазным ротором : 5АНК
С — электродвигатель с повышенным скольжением : АИРС, АС, 4АС, 5АС, АДМС и др.
Е — однофазный электродвигатель : АИРЕ, АДМЕ, 5АЕУ
В — встраиваемый электродвигатель : АИРВ
П — электродвигатель для привода осевых вентиляторов : АИРП

Габарит электродвигателя
равен расстоянию от низа лап до центра вала в миллиметрах
50, 56, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 132, 160, 180, 200, 225, 250, 280, 315, 355, 400, 450 и выше

Длина сердечника или длина станины
А, В, С — длина сердечника (первая длина, вторая длина, третья длина)
XK, X, YK, Y — длина сердечника статора высоковольтных двигателей
S, M, L — установочные размеры по длине станины (S — короткая станина, M — средняя станина, L- длинная станина)
Количество полюсов электродвигателя
2, 4, 6, 8, 10, 12, 4/2, 6/4, 8/4, 8/6, 12/4, 12/6, 6/4/2, 8/4/2, 8/6/4, 12/8/6/4 и др.

Конструктивные модификации
Е — электродвигатель со встроенным электромагнитным тормозом : АИР 100L6 Е У3
Е2 — электродвигатель со встроенным электромагнитным тормозом и ручкой расторможения : АИР 100L6 E2 У3
Б — со встроенным датчиком температурной защиты : АИР 180М4 БУ3
Ж — электродвигатель со специальным выходным концом вала для моноблочных насосов : АИР 80В2 ЖУ2
П — электродвигатель повышенной точности по установочным размерам : АИР 180М4 ПУ3
Р3 — электродвигатель для мотор-редукторов : АИР 100L6 Р3
С — электродвигатель для станков-качалок : АИР 180М8 СНБУ1
Н — электродвигатель малошумного исполнения : 5АФ 200 МА4/24 НЛБ УХЛ4
Л — электродвигатель для привода лифтов : 5АФ 200МА4/24 НЛБ УХЛ4
Климатическое исполнение электродвигателей
У — умеренный климат (эксплуатация двигателя в рабочих условиях с температурой от -40°С до +40°С)
Т — тропический климат (эксплуатация двигателя в рабочих условиях с температурой от -10°С до +50°С)
УХЛ — умеренный холодный климат (эксплуатация двигателя в рабочих условиях с температурой от -60°С до +40°С)
ХЛ — холодный климат (эксплуатация двигателя в рабочих условиях с температурой от -60°С до +40°С)
ОМ — общеклиматическое морское исполнение (эксплуатация двигателя в рабочих условиях с температурой от -40°С до +45°С)
Категория размещения
5 — в помещение с повышенной влажностью
4 — в помещении с искусственным климатом
3 — в помещении
2 — на улице под навесом
1 — на открытом воздухе

Степень защиты электродвигателя (IP АВ)
Первая цифра (А) — защита от твердых объектов

0

без защиты

1

защита от твердых объектов размерами свыше 50 мм

2

защита от твердых объектов размерами свыше 12 мм

3

защита от твердых объектов размерами свыше 2,5 мм

4

защита от твердых объектов размерами свыше 1 мм

5

защита от пыли (без осаждения опасных материалов)

Вторая цифра (В) — защита от жидкостей

0

без защиты

1

защита от вертикально падающей воды (конденсат)

2

защита от воды, падающей под углом 15° к вертикали

3

защита от воды, падающей под углом 60° к вертикали

4

защита от водяных брызг со всех сторон

5

защита от водяных струй со всех сторон


Расшифровка основных монтажных исполнений электродвигателей АИР согласно ГОСТ 2479
 

 
IM — монтажное исполнение
Первая цифра — конструктивное исполнение по способу монтажа :
1 — двигатель на лапах с подшипниковыми щитами
2 — двигатель на лапах с подшипниковыми щитами и фланцем на одном подшипниковом щите
3 — двигатель без лап, с фланцем на одном подшипниковом щите
Вторая и третья цифра — пространственное положение двигателя (00 — горизонтально, 01 — валом вниз, 03 — валом вверх…цифры 08 — универсальное положение)
Четвертая цифра — исполнение вала :
1 — с одним цилиндрическим концом вала
2 — с двумя цилиндрическими концами вала
Стандартное исполнение электродвигателей АИР :
Климатическое исполнение У2 (умеренный климат, в помещении)
Номинальное напряжение 380 В или 220/380 В, 380/660 В при частоте 50 Гц — для низковольтных двигателей
Номинальное напряжение 6000 В и 10000 В при частоте 50 Гц — для высоковольтных двигателей
Режим работы S1 (продолжительный режим работы) — по ГОСТ 28173
Степень защиты IP54, IP55 (общепром, взрывозащита), IP23 (защищенного исполнения), IP10 (лифтового исполнения) по ГОСТ 17494


Технические характеристики общепромышленных электродвигателей АИР
(в зависимости от завода-изготовителя показатели могут незначительно отличаться)

Тип двигателя

Pн, кВт

n, об./мин.

КПД, %

cos φ

Iн, А
(U=380В)

Кратности

Масса, кг

Iп/Iн

Мm/Мн

Мп/Мн

2p=2, n=3000 об./мин.

АИР56А2

0,18

2700

65,7

0,77

0.55

5.3

2.2

2.2

5,70

АИР56В2

0.25

2720

68,0

0.78

0.73

5.3

2,2

2.2

6,20

АИР63А2

0,37

2730

69,7

0,81

1.00

5.7

2.2

2,2

9,00

АИР63В2

0,55

2770

72,7

0,82

1,40

5,7

2,3

2,2

9,50

АИР71А2

0,75

2820

74,0

0,83

1,90

6,1

2,3

2,2

10,8

АИР71В2

1,1

2790

77,6

0,83

2,70

6,7

2,3

2,2

12,4

АИР80МА2

1,5

2830

78,1

0,84

3.60

7,0

2,3

2,2

15,5

АИР80МВ2

2,2

2840

80,6

0,85

5.00

7,0

2,3

2.2

19,5

AИP90L2

3,0

2845

83,4

0,86

6,50

7,2

2,3

2,2

21,0

AИP100S2

4,0

2870

83,7

0.88

8.40

7,5

2,3

2,2

30,0

AИP100L2

5,5

2870

84,8

0,89

11,0

7,5

2,3

2,2

34,0

АИР112М2

7,5

2880

85,4

0,88

15,2

7.2

2,4

2,2

53,0

АИР132М2

11.0

2900

87,4

0,90

21,8

7,2

2,3

2,2

90,0

AИP160S2

15,0

2925

88,4

0,88

30,0

7,1

2,4

2,2

120

АИР160М2

18,5

2925

89,3

0,89

36,3

7,1

2,4

2,2

140

AИP180S2

22

2940

89,8

0,90

42,7

7,2

2,5

2,0

170

АИР180М2

30

2940

90,7

0,90

56,9

7,3

2.5

2,1

203

АИР200М2

37

2940

91,2

0,89

71,0

7,1

2.4

2,1

247

AИP200L2

45

2945

91,8

0,89

84,9

7,1

2,4

2,1

255

АИР225М2

55

2960

92,0

0,90

103

7,1

2.4

2,1

325

AИP250S2

75

2970

92,6

0,90

139

6,9

2,6

2,0

450

АИР250М2

90

2970

92,5

0,90

167

6,4

2.5

2.0

530

AИP280S2

110

2970

93,4

0.91

201

6,7

2,3

1,9

650

АИР280М2

132

2975

93.5

0.91

240

6,4

2,4

1,9

700

AИP315S2

160

2975

94,4

0.91

289

6,7

2,3

1,9

1170

АИР315М2

200

2975

94,7

0,92

358

6.6

2.3

1.9

1460

AИP355S2

250

2980

95,4

0.92

433

6.9

2.2

1,7

1900

АИР355М2

315

2980

95,6

0,92

548

6,9

2,2

1.7

2300

2p=4, n=1500 об./мин.

АИР56А4

0.12

1325

56,5

0.66

0,50

4,6

2,2

2,1

5.70

АИР56В4

0.18

1325

61,2

0,68

0.70

4,9

2.2

2.1

6.00

АИР63А4

0.25

1325

64,5

0.73

0.82

5.1

2,2

2.1

9,00

АИР63В4

0.37

1325

66,3

0,76

1,12

5,1

2,2

2.1

9,50

АИР71А4

0,55

1350

70,0

0,73

1,75

5,4

2,3

2,2

11,0

АИР71В4

0,75

1360

71,3

0,77

2,20

5,7

2,3

2,2

12,0

АИР80МА4

1.1

1375

74,5

0.76

3,04

5,8

2,3

2,3

16,0

АИР80МВ4

1,5

1390

77,5

0.78

3.95

6,2

2,3

2,3

19,5

АИР90L4

2,2

1400

80,0

0,81

5,30

6,8

2.3

2,3

25,0

АИР100S4

3,0

1420

81,4

0.82

7.20

7,0

2.3

2,3

34,0

AИP100L4

4,0

1420

82,8

0.81

9.30

7,0

2,3

2,3

37,0

АИР112М4

5,5

1430

84,1

0,82

12,3

6.6

2.3

2.3

55,0

AИP132S4

7,5

1440

86,0

0.84

16,1

6,7

2,3

2.2

80,0

АИР132М4

11.0

1450

87,1

0,84

23,1

6,8

2,3

2,2

91,0

AИP160S4

15,0

1455

88,7

0,85

30,8

6,8

2,3

2,2

138

АИР160М4

18,5

1455

89,8

0,86

37,8

6,8

2,3

2,2

142

AИP180S4

22

1465

90,6

0,86

44,4

7.0

2,4

2,1

177

АИР180М4

30

1465

91,2

0.86

59,6

6,8

2,3

2,1

190

АИР200М4

37

1470

92,0

0,87

73,1

7,0

2.3

2,2

247

АИР200L4

45

1465

92,3

0,87

88,4

6,9

2,4

2,2

260

АИР225М4

55

1480

92,4

0,87

106

6,7

2.3

2,2

326

AИP250S4

75

1475

92,9

0,86

146

6,9

2,3

2,2

477

АИР250М4

90

1475

93,3

0,87

170

6,4

2.4

2,2

485

AИP280S4

110

1480

93,8

0,88

207

6,6

2,2

2,1

731

АИР280М4

132

1480

93,8

0,88

244

6,7

2,3

2,3

710

AИP315S4

160

1480

94,8

0,89

297

6,5

2.4

2,3

1053

АИР315М4

200

1480

95,0

0,89

369

6,4

2.4

2.2

1243

AИP355S4

250

1490

95,4

0,90

443

6,7

2,4

2,1

1745

АИР355М4

315

1490

95,6

0,90

558

6.7

2,4

2,1

1957

Тип двигателя

Pн, кВт

n, об./мин.

КПД, %

cos φ

Iн, А
(U=380В)

Кратности

Масса, кг

Iп/Iн

Мm/Мн

Мп/Мн

2р=6, n=1000 об./ мин.

АИР63А6

0.18

860

55,5

0.64

0.80

4.1

2.0

1.9

9.50

АИР63В6

0,25

860

58,3

0,65

1,10

4,0

2,0

1,9

10,0

АИР71А6

0.37

895

62,8

0.68

1.33

4,7

2,0

1.9

12,4

АИР71В6

0.55

895

65,7

0.70

1,90

4.7

2.0

1,9

12,2

АИР80МА6

0,75

910

69,0

0,72

2,29

5,3

2,1

2,0

16,0

АИР80МВ6

1.1

910

72,1

0.74

3.18

5.3

2.1

2,0

20,0

AИP90L6

1,5

920

76.0

0,74

4,20

6,0

2,1

2,0

25.0

AИP100L6

2,2

930

77.1

0,76

5.90

6,3

2,1

2.0

38,0

АИР112МА6

3,0

935

80,1

0.76

7.90

5.7

2,2

2.1

51.0

АИР112МВ6

4.0

935

80,7

0,77

10,3

5,7

2,1

2,1

52,0

AИP132S6

5,5

955

82,8

0.78

13,4

6,3

2,1

2,1

71,0

АИР132М6

7.5

960

84.1

0,80

17,2

6,2

2,2

2,1

78.0

AИP160S6

11,0

965

86,8

0,79

24,6

6,3

2,2

2,0

141

АИР160М6

15,0

965

88,2

0,81

33,0

6.5

2.2

2.0

155

АИР180М6

18.5

970

88,9

0,82

39,0

6,6

2,1

2,1

200

АИР200М6

22

975

89,7

0,83

45,2

6,3

2,2

2,1

233

АИР200L6

30

975

89,8

0,84

61.8

6,5

2,2

2,1

250

АИР225М6

37

980

91,3

0,85

73,5

6,6

2,1

2,1

360

AИP250S6

45

980

92,0

0.85

90,1

6,7

2,2

2,1

465

АИР250М6

55

985

92,4

0,84

110

6,8

2.3

2,2

520

AИP280S6

75

985

93,0

0.85

150

6,6

2,1

2.0

800

АИР280М6

90

985

92,9

0,85

177

6,6

2.2

2.2

800

AИP315S6

110

985

94,2

0,86

207

6,3

2,2

2,0

1045

АИР315М6

132

985

94,4

0,87

244

6,1

2,2

2,0

1103

AИP355S6

160

990

94,7

0.87

292

6,6

2,2

1.9

1748

АИР355М6

200

990

94,7

0.87

365

6,7

2.2

1.9

1934

AИP355MB6

250

990

95,1

0,88

456

6.6

2.3

1.9

2050

2р=8, n= 750 об./мин.

АИР71В8

0,25

655

54,5

0,60

1,17

3.7

1,9

1.8

10,4

АИР80МА8

0,37

675

60,1

0,62

1,50

4,3

1,9

1.8

18,0

АИР80МВ8

0.55

675

62,9

0.62

2.18

4,0

2,0

1.8

18,9

AИP90LA8

0,75

685

72,4

0,70

2,33

4,0

2,0

1,9

30,0

AИP90LB8

1.1

685

73,0

0,69

3.27

4.0

2,0

1.8

32,0

АИР100L8

1,5

690

73,5

0,72

4,50

4,7

2.0

1.9

49,3

АИР112МА8

2,2

700

75,6

0,71

6,40

4.9

2.1

2,0

46,0

АИР112МВ8

3.0

700

76,9

0,71

8.60

5.0

2,1

2.0

53,0

AИP132S8

4,0

715

81,9

0,78

10,8

5,6

2,1

2,1

92,0

АИР132М8

5,5

715

80,9

0.74

14,7

5,6

2.1

2,1

86,0

АИР160S8

7,5

720

85,2

0,74

19,2

5,8

2.1

2,0

148

АИР160М8

11.0

720

86,4

0,76

27,3

5,8

2.1

2.0

155

АИР180М8

15,0

725

87,6

0.78

34,5

6.2

2,0

2.0

210

АИР200М8

18,5

730

89,0

0,78

41.6

6,2

2.1

1,9

250

AИP200L8

22

730

89,6

0.78

49,4

6,2

2.1

2.0

260

АИР225М8

30

735

90,6

0.78

65,3

6,5

2.1

2.0

360

AИP250S8

37

735

90,5

0,77

82.1

6,2

2.3

2.1

465

АИР250М8

45

735

91,5

0,77

99,1

6,2

2,3

2,1

520

AИP280S8

55

735

92,0

0,80

121

6,0

2,0

1,9

725

АИР280М8

75

740

92,0

0,81

154

5,8

2.1

1.9

800

AИP315S8

90

740

93,8

0.82

178

6.2

2,3

2.0

1160

АИР315М8

110

740

94,0

0,82

217

6.1

2,2

2,0

1175

AИP355S8

132

740

93,9

0,82

261

6,3

2,2

1,7

2000

АИР355М8

160

740

94,3

0,82

315

6.3

2,2

1.7

2150

АИР355МВ8

200

740

94.6

0,83

388

6,4

2,3

1,8

2250

    2p=10  n=600 об./мин.

AИP315S10

55

590

92,0

0,75

121

6,2

2,0

1.5

1150

АИР315М10

75

590

92,5

0,76

162

6,2

2,0

1,5

1220

AИP355S10

90

590

93,0

0,77

188

6,2

2,0

1,3

1530

АИР355МА10

110

590

93,2

0,78

230

6,0

2,0

1,3

1640

АИР355МВ10

132

590

93.5

0,78

275

6,0

2,0

1,3

1690

АИР355М10

160

590

93,5

0,78

334

6,0

2.0

1,3

1690

 

Технические характеристики асинхронных двигателей серии 4А. Синхронная частота вращения — 1500 об/мин — Таблицы — Справочник

Технические характеристики асинхронных двигателей серии 4А.

 

Тип Рн,
кВт		nн,
об/мин

 ηн,
%

 

соsφн

 

 Мmax/
Mн		Мп/
Мн		Мmin/
Mн		Iп/
Iн
Синхронная частота вращения 1500 об/мин
4АА50А4У3 0,06 1389 50 0,6 2,221,2 5
4АА50В4У30,091370550,6 2,221,25
4АА56А4У30,121375630,662,221,25
4АА56В4У30,181365640,642,221,25
4АА63А4У30,251380680,652,221,25
4АА63В4У30,371365680,692,221,25
4А71А4У30,55139070,50,72,221,64,5
4А71В4У30,751390720,732,221,64,5
4А80А4У31,11420750,812,221,65
4А80В4У31,51415770,832,221,65
4А90L4У32,21425800,832,221,66
4А100S4У331435820,832,421,66
4А100L4У341430840,842,421,66
4А112М4У35,5144585,50,852,221,67
4A132S4У37,5144587,50,8632,21,77,5
4А132М4У311146084,50,8732,21,77,5
4А160S4У315146588,50,882,31,417
4А160М4У318,5146589,50,882,31,417
4A180S4У3221470900,92,31,416,5
4А180М4У3301470910,92,31,416,5
4А200М4У3371475910,92,51,417
4А200L4У3451475920,92,51,417
4А225М4У355148092,50,92,51,317
4А250S4У3751480930,92,31,217
4А250М4У3901480930,912,21,217
4A280S4У3110147092,50,921,215,5
4А280М4У31321480930,921,315,5
4A315S4У3160148093,50,912,21,30,96
4А315М4У32001480940,922,21,30,96
4A355S4У3250148594,50,9221,20,97
4А355М4У3315148594,50,9221,20,97

2-3-3. Характеристики асинхронных двигателей

Как описано в главе 1, синхронная скорость вращения двигателя с магнитным полем определяется по следующей формуле:

N S : Синхронная скорость вращения (оборотов в минуту) [об / мин] N 0 : Синхронная скорость вращения (оборотов в секунду) [об / сек]

f: Частота источника питания [Гц] p: Число полюсов двигателя

Накладка

Когда мы думаем об асинхронных двигателях, это важный момент.То есть катушка должна пересекать магнитное поле, чтобы через катушку протекал ток.

Для этого должна быть относительная разница скоростей между магнитным полем и катушкой.

Из-за этой разницы скоростей двигатель вращается со скоростью немного меньшей, чем синхронная скорость.

Это отличие скорости от синхронной скорости называется скольжением и обозначается символом s. Скольжение s выражается следующей формулой:

N: Скорость вращения ротора [об / мин] N S : Синхронная скорость вращения [об / мин]

Скольжение обычно выражается в процентах.Скольжение силового асинхронного двигателя составляет от 2 до 3%, когда двигатель работает при номинальной нагрузке. Вышеуказанное значение становится несколько больше для небольших однофазных двигателей.

Скорость вращения и крутящий момент

На рис. 2.40 показаны характеристики асинхронных двигателей. Когда двигатель сконструирован таким образом, что сопротивление алюминиевого проводника ротора уменьшается, его эффективность увеличивается в диапазоне высоких скоростей. И с другой стороны, когда двигатель спроектирован так, чтобы иметь высокое сопротивление, он имеет повышенный крутящий момент в диапазоне низких скоростей.

В области справа от максимального крутящего момента на характеристической кривой увеличение нагрузки не так сильно снижает скорость двигателей с низким сопротивлением. Крутящий момент увеличивается и становится стабильным.

А именно, скорость этих двигателей остается практически неизменной, несмотря на изменения нагрузки.

На рис. 2.41 показаны характеристики этих двигателей с учетом крутящего момента по горизонтальной оси и скорости вращения по вертикальной оси с добавлением тока и эффективности.

Сравнивая этот график с приведенными выше характеристиками двигателей постоянного тока, вы обнаружите следующие характеристики асинхронных двигателей.

  • ● Изменения нагрузки не сильно влияют на их скорость, хотя их крутящий момент изменяется.
  • ● Связь между крутящим моментом и током нелинейна.
рисунок> Рис. 2.40 Крутящий момент и частота вращения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором (характеристики N-T) Рис. 2.41 Нагрузочные характеристики асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором (Пример) Обзор двигателя переменного тока

и технические характеристики двигателя переменного тока

Обзор двигателя переменного тока

Если вам нужна исчерпывающая информация о двигателях переменного тока, вы обратились по адресу.Индивидуальные двигатели переменного тока делятся на две основные категории: синхронные и асинхронные. Наиболее распространенным типом асинхронного двигателя является асинхронный двигатель переменного тока, который производители двигателей изготавливают на заказ с использованием трансформатора переменного тока с вращающейся вторичной обмоткой. В этом типе двигателя первичная обмотка или статор подключается к источнику питания, в то время как закороченный вторичный элемент или ротор несет наведенный вторичный ток. Воздействие токов ротора на поток в воздушном зазоре создает крутящий момент. С другой стороны, асинхронный двигатель находится в отдельном классе двигателей переменного тока из-за различий в конструкции и рабочих характеристиках.Sinotech предлагает обширный каталог двигателей, изготовленных нашими производителями двигателей переменного тока, который может быть адаптирован к вашим точным спецификациям.

Узнайте последние новости о двигателях переменного тока в нашем блоге.

Асинхронный VS синхронный двигатель переменного тока

Обзор асинхронных асинхронных асинхронных двигателей

Асинхронные двигатели переменного тока

Все асинхронные двигатели являются асинхронными двигателями. Асинхронные двигатели переменного тока, как один из самых простых и надежных электродвигателей, имеют две основные электрические сборки: статор с обмоткой и узел ротора.Двигатель получил свое название от токов, протекающих в ротор, которые индуцируют переменные токи, протекающие в первичном элементе или статоре. Комбинированные магнитные эффекты токов статора и ротора создают силу, необходимую для вращения.

Двигатели

переменного тока, в том числе асинхронные двигатели переменного тока, имеют роторы с пластинчатыми цилиндрическими железными сердечниками с прорезями для ввода проводов. Наиболее распространенный тип ротора, производимый производителями двигателей переменного тока, иногда называют «беличьей клеткой», который имеет литые алюминиевые проводники и замыкающие концевые кольца.Беличья клетка вращается, когда движущееся магнитное поле создает ток в укороченных проводниках.

В двигателе переменного тока скорость вращения магнитного поля называется синхронной скоростью (n s ). Эта скорость определяется количеством полюсов статора и частотой источника питания. Формула для расчета синхронной скорости двигателя переменного тока: n с = 120f / p.

  • n с: синхронная скорость в об / мин
  • f: частота сетевого напряжения в Гц
  • p: количество полюсов

Синхронная скорость — это абсолютный верхний предел скорости двигателя переменного тока.Если ротор вращается с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле, проводники ротора не перерезают силовые линии и не создают крутящего момента.

При работе двигателя переменного тока ротор всегда вращается медленнее, чем магнитное поле. Скорость ротора достаточно мала, чтобы вызвать надлежащую величину протекания тока ротора, чтобы полученный крутящий момент был достаточным для управления нагрузкой и преодоления потерь на ветер и трение.

Разница в скорости между ротором двигателя переменного тока и магнитным полем называется «скольжением».«Скольжение — это процент от синхронной скорости. Формула для расчета скольжения: s = 100 (n s — n a ) / n s .

  • s = скольжение
  • n с = синхронная скорость
  • n a = фактическая скорость

Синхронные двигатели Обзор

Синхронные двигатели

имеют особую конструкцию ротора, которая позволяет им вращаться с той же скоростью, что и поле статора. Другими словами, они работают абсолютно синхронно с частотой сети.К основным типам синхронных двигателей относятся двигатели без возбуждения и с возбуждением от постоянного тока. Как и в случае с асинхронными двигателями переменного тока, скорость синхронных двигателей определяется количеством пар полюсов. Он рассчитывается по соотношению частот линии.

Изготовители двигателей на заказ проектируют синхронные двигатели различных размеров, от субфракционных двигателей с самовозбуждением до двигателей переменного тока большой мощности с возбуждением от постоянного тока для промышленных приводов. В диапазоне дробных лошадиных сил синхронные двигатели служат для обеспечения точной постоянной скорости.

В применении к промышленным нагрузкам синхронные двигатели большой мощности выполняют две важные функции:

  • Обеспечивают высокоэффективные средства преобразования энергии переменного тока в механическую энергию
  • Работает с опережающим или единичным коэффициентом мощности, обеспечивая коррекцию коэффициента мощности

Синхронные электродвигатели без возбуждения

Производители двигателей переменного тока создают невозбужденные электродвигатели, использующие конструкции реактивного сопротивления и гистерезиса.Они используют схему самозапуска и не требуют внешнего источника питания.

Синхронные электродвигатели с постоянным возбуждением

Электродвигатели

с возбуждением постоянным током доступны мощностью более 1 л.с. Для работы им требуется постоянный ток, подаваемый через контактные кольца для возбуждения. Двигатель получает постоянный ток от отдельного источника или генератора постоянного тока, подключенного к валу двигателя переменного тока.

Однофазные и многофазные синхронные двигатели должны приводиться в действие, или их ротор должен быть подключен по схеме самозапуска для запуска.Поскольку поле электродвигателя вращается с синхронной скоростью, электродвигатель должен быть ускорен, прежде чем он сможет синхронизироваться. Ускорение с нулевой скорости требует проскальзывания до достижения синхронизма. Следовательно, для начала важно использовать отдельные средства.

В самозапускающихся электрических двигателях переменного тока, изготовленных по индивидуальному заказу, в размерах л.с. используются методы пуска, общие для асинхронных электродвигателей, такие как двухфазный, конденсаторный, отталкивающий и затененный полюс. Двигатели автоматически переключаются на синхронную работу из-за электрических характеристик.

В двигателях

с возбуждением постоянным током для пуска используется беличья клетка, называемая амортизатором или демпферной обмоткой. Между прочим, присущий двигателю низкий пусковой момент и потребность в источнике питания постоянного тока требуют системы пуска, которая:

  • Обеспечивает полную защиту электродвигателя при запуске
  • Применяет возбуждение постоянного поля в нужное время
  • Снимает возбуждение поля при извлечении ротора (максимальный крутящий момент)
  • Защищает обмотку электродвигателя с короткозамкнутым ротором от теплового повреждения при сбоях в работе

Взгляд на крутящий момент в электродвигателях с постоянным возбуждением

Момент подъема

Крутящий момент электродвигателя определяется как минимальный крутящий момент, создаваемый от состояния покоя до точки втягивания.Этот крутящий момент должен превышать крутящий момент нагрузки в достаточной степени, чтобы поддерживать удовлетворительную скорость ускорения при нормальных условиях напряжения.

Момент сопротивления

Реактивный крутящий момент двигателя является результатом выступа полюсных наконечников ротора, что является предпочтительным направлением намагничивания. Он пульсирует на скоростях ниже синхронной.

Момент сопротивления влияет на моменты втягивания и вытягивания двигателя, поскольку невозбужденный явнополюсный ротор стремится выровняться с магнитным полем статора электродвигателя, чтобы поддерживать минимальное магнитное сопротивление.Реактивного сопротивления электродвигателя может быть достаточно, чтобы синхронизировать слегка нагруженную малоинерционную систему и развить крутящий момент отрыва примерно 30 процентов.

Синхронный момент

Синхронный крутящий момент электродвигателя — это крутящий момент, создаваемый после приложения возбуждения. Он представляет собой общий крутящий момент в установившемся режиме, доступный для привода нагрузки. Крутящий момент достигает максимума примерно при 70 отставании ротора от магнитного поля вращающегося статора. Однако максимальное значение — это момент отрыва.

Момент отрыва

Момент отрыва — это максимальный устойчивый крутящий момент, который электродвигатель развивает при синхронной скорости в течение одной минуты с номинальной частотой и нормальным возбуждением. Нормальный момент отрыва обычно составляет 150 процентов от момента полной нагрузки для электродвигателей с единичным коэффициентом мощности. Для электродвигателей с опережающим коэффициентом мощности 0,8 это составляет от 175 до 200 процентов.

Момент втягивания

Вращающий момент синхронного двигателя — это крутящий момент, развиваемый при переводе подключенной инерционной нагрузки в синхронизм при приложении возбуждения.Он разработан при переходе от скорости скольжения к синхронной скорости, когда электродвигатели переходят от индукционной к синхронной работе. Это обычно самый критический период при запуске синхронного двигателя. При синхронной скорости крутящий момент, развиваемый амортизатором и обмотками возбуждения, становится нулевым. В результате только реактивное сопротивление и синхронизирующий момент, обеспечиваемые возбуждением обмоток возбуждения, эффективны в точке втягивания.

Дополнительные типы конструкции электродвигателей переменного тока по индивидуальному заказу

Многофазные двигатели переменного тока

Многофазные двигатели переменного тока с короткозамкнутым ротором, такие как трехфазные двигатели, представляют собой машины с постоянной скоростью.Они обладают некоторой степенью гибкости в рабочих характеристиках при изменении конструкции паза ротора. Изменения в двигателях переменного тока вызывают изменения тока, крутящего момента и скорости при полной нагрузке. Стандартизация и инновации позволили получить четыре основных типа двигателей переменного тока:

Конструкции A и B Характеристики

  • Электродвигатель переменного тока общего назначения с нормальным пусковым моментом и током, а также с малым скольжением
  • Фракционные многофазные двигатели переменного тока обычно имеют конструкцию B
  • Поскольку конструкция B имеет падающие характеристики, многофазный электродвигатель переменного тока с таким же пробоем или максимальным крутящим моментом, что и однофазный электродвигатель переменного тока, не может достичь той же точки скорости-момента для скорости полной нагрузки, что и однофазный нестандартный электродвигатель переменного тока. моторные конструкции
    • Пробойный момент должен быть выше для сопоставимых скоростей полной нагрузки (минимум 140 процентов пробивного момента однофазных двигателей переменного тока общего назначения)

Конструкция C Характеристики

  • Высокий пусковой момент при нормальном пусковом токе и малом скольжении
  • Используется там, где отрывные нагрузки высоки при пуске, но обычно работают при номинальной полной нагрузке.
  • Не подвержен высоким требованиям к перегрузке после достижения рабочей скорости

Конструкция D Характеристики

  • Высокое скольжение, позволяющее снизить скорость при колебаниях нагрузки
  • Низкий пусковой ток
  • Низкая частота вращения при полной нагрузке
  • Эту конструкцию можно разделить на несколько подгрупп, которые различаются скольжением или формой кривой скорость-крутящий момент.

Конструкция F Характеристики

  • Низкий пусковой момент
  • Низкий пусковой ток
  • Низкое скольжение
  • Изготовители двигателей на заказ создают двигатели переменного тока для получения низкого тока заторможенного ротора
  • Заторможенный ротор и низкий момент пробоя
  • Двигатели обычно используются при низком пусковом моменте и не возникает больших перегрузок после достижения рабочей скорости.

Электродвигатели переменного тока с фазным ротором

Двигатели переменного тока

с короткозамкнутым ротором относительно негибки в отношении характеристик скорости и крутящего момента.Однако специальный двигатель переменного тока с фазным ротором имеет регулируемые скорость и крутящий момент. Применение двигателей переменного тока с фазным ротором заметно отличается от двигателей переменного тока с короткозамкнутым ротором из-за доступности цепи ротора. Чтобы получить характеристики двигателя переменного тока, нужно ввести различные значения сопротивления в цепь ротора.

Вторичное сопротивление в цепи ротора обычно запускает двигатели переменного тока с фазным ротором. Затем сопротивление двигателя переменного тока последовательно снижается, чтобы двигатель разгонялся.В результате двигатели переменного тока могут развивать значительный крутящий момент при ограничении тока заторможенного ротора. Производители двигателей переменного тока могут спроектировать это вторичное сопротивление двигателя для непрерывной работы, чтобы рассеивать тепло, выделяемое при непрерывной работе на пониженных скоростях, частом ускорении или ускорении с большими инерционными нагрузками.

Внешнее сопротивление придает двигателям переменного тока характеристику, которая приводит к значительному падению оборотов в минуту при небольшом изменении нагрузки. Обеспечивается пониженная скорость двигателя переменного тока примерно до 50% от номинальной скорости, но эффективность остается низкой.

Многоскоростные электродвигатели переменного тока

Изготовители двигателей на заказ проектируют двигатели переменного тока с последовательным переключением полюсов для работы на одной скорости. Путем физического повторного подключения выводов они могут достичь соотношения скоростей 2: 1. Типичные скорости для двигателей переменного тока 60 Гц:

  • 3600/1800 об / мин (2/4 полюса)
  • 1800/900 об / мин (4/8 полюса)
  • 1200/600 об / мин (6/12 полюсов)

Двухобмоточные двигатели переменного тока имеют две отдельные обмотки, которые производители могут наматывать на любое количество полюсов, чтобы облегчить получение других соотношений скоростей.Однако соотношение больше 1: 4 нецелесообразно из-за размера и веса двигателя переменного тока. Однофазные двигатели переменного тока обычно имеют конструкцию с регулируемым крутящим моментом. Однако также доступны двигатели переменного тока с постоянным крутящим моментом и постоянной мощностью.

Выходная мощность двигателей переменного тока может быть пропорциональна каждой скорости. Такие нестандартные конструкции электродвигателей переменного тока имеют выходную мощность в лошадиных силах в соответствии с одной из следующих нагрузочных характеристик:

  • Переменный крутящий момент : Эти двигатели переменного тока имеют характеристики скорость-крутящий момент, которые изменяются пропорционально квадрату скорости.Например, электродвигатель со скоростью 1800/900 об / мин, который развивает 10 л.с. при 1800 об / мин, выдает 2,5 л.с. при 900 об / мин. Поскольку двигатели переменного тока работают с нагрузками, такими как центробежные насосы, вентиляторы и воздуходувки, их требования к крутящему моменту зависят от квадрата или куба скорости. Эта моторная характеристика в целом адекватна.
  • Постоянный крутящий момент : Эти двигатели переменного тока могут развивать одинаковый крутящий момент на каждой скорости. В результате выходная мощность напрямую зависит от скорости. Например, двигатель переменного тока мощностью 10 л.с. при 1800 об / мин выдает 5 л.с. при 900 об / мин.Вы найдете эти двигатели в приложениях с требованиями к постоянному крутящему моменту, таких как смесители, конвейеры и компрессоры.
  • Постоянная л.с. : Эти двигатели переменного тока развивают одинаковую мощность на каждой скорости. Крутящий момент обратно пропорционален скорости. Такие двигатели переменного тока применяются в станках, включая дрели, фрезерные станки и токарные станки.

Однофазные двигатели переменного тока

Однофазные асинхронные электродвигатели переменного тока обычно имеют дробную мощность.Однако однофазная интегральная мощность доступна в более низком диапазоне лошадиных сил. Наиболее распространенные однофазные двигатели переменного тока с дробной мощностью:

  • Двухфазный
  • Конденсатор-умный
  • Постоянный разделительный конденсатор
  • Шторка

Эта нестандартная конструкция двигателя переменного тока доступна в многоскоростных типах, но есть практические ограничения на количество получаемых скоростей. Доступны модели с двух-, трех- и четырехскоростными двигателями. Выбор скорости может сопровождаться последовательными полюсами или двумя обмотками.

Универсальные моторы

Универсальные моторы

Универсальные двигатели работают с почти эквивалентной производительностью на постоянном или переменном токе до 60 Гц. Двигатели переменного тока отличаются от двигателей постоянного тока соотношением обмоток и более тонкими слоями железа. Двигатели постоянного тока могут работать на переменном токе, но с низким КПД. Универсальные двигатели могут работать от постоянного тока с практически эквивалентными характеристиками двигателя переменного тока. Однако их коммутация и срок службы щеток ниже, чем у аналогичного двигателя постоянного тока.Важной характеристикой универсальных двигателей переменного тока является то, что они имеют самое высокое соотношение мощности на фунт среди всех двигателей переменного тока, поскольку они работают со скоростью, во много раз превышающей скорость любого электродвигателя с частотой 60 Гц.

Универсальные двигатели при работе без нагрузки имеют тенденцию к разбегу. Скорость ограничена только парусностью, трением и коммутацией. Поэтому большие универсальные двигатели почти всегда подключаются напрямую к нагрузке для ограничения скорости. На портативных инструментах, таких как электрические пилы, нагрузки на шестерни, подшипники и охлаждающий вентилятор достаточно, чтобы поддерживать скорость холостого хода на безопасном уровне.

С универсальным двигателем регулирование скорости является простым, поскольку скорость электродвигателя чувствительна к изменениям напряжения и магнитного потока. Реостат или регулируемый автотрансформатор позволяют легко изменять скорость двигателя переменного тока от максимальной до нуля.

Электродвигатели с синхронизацией по времени

Электродвигатели ГРМ мощностью менее 1/10 л.с. используются в качестве первичных двигателей для синхронизирующих устройств. Поскольку двигатель используется в качестве таймера, он должен работать с постоянной скоростью.

Электродвигатели

переменного и постоянного тока могут использоваться в качестве синхронизирующих двигателей.Электрические синхронизирующие двигатели постоянного тока служат портативным приложениям или когда требуются высокое ускорение и низкое изменение скорости. Хотя требуется механический или электрический регулятор скорости в той или иной форме, такие электродвигатели обладают следующими преимуществами:

  • КПД от 50 до 70 процентов
  • Пусковой крутящий момент в 10 раз превышает рабочий крутящий момент
  • Относительно простой контроль скорости

Серводвигатели переменного тока

Серводвигатели

используются в сервомеханизмах и компьютерах переменного тока, которые требуют быстрого и точного отклика.Для достижения этих характеристик серводвигатели имеют роторы малого диаметра с высоким сопротивлением. Меньший диаметр обеспечивает низкую инерцию для быстрого пуска, останова и реверсирования. Высокое сопротивление обеспечивает почти линейную зависимость скорости от крутящего момента для точного управления.

Изготовители двигателей на заказ заводят серводвигатели с двумя фазами, физически расположенными под прямым углом или квадратурными в пространстве. Двигатели имеют фиксированную или опорную обмотку, которая возбуждается от источника постоянного напряжения. Управляющая обмотка возбуждается регулируемым или переменным управляющим напряжением, обычно от сервоусилителя.Инженеры проектируют обмотки серводвигателей с одинаковым соотношением напряжения и числа витков, поэтому потребляемая мощность при максимальном фиксированном возбуждении и максимальном сигнале фазы управления сбалансированы.

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

Собственное демпфирование серводвигателей уменьшается по мере увеличения номинальных значений, и двигатели имеют разумный КПД за счет линейности скорости-момента.Многие серводвигатели большего размера имеют встроенные вспомогательные воздуходувки для поддержания температуры в безопасных рабочих диапазонах. Серводвигатели переменного тока доступны с номинальной мощностью от менее 1 до 750 Вт и размерами от 0,5 до 0,7 дюйма. Большинство серводвигателей переменного тока имеют модульные или встроенные редукторы.

Заинтересованы в линейных двигателях переменного тока? Об их истории, характеристиках и применении читайте здесь.

Sinotech разрабатывает индивидуальные двигатели переменного тока в США и производит их в нескольких местах по всему Тихоокеанскому региону, чтобы снизить ваши затраты и риски.Свяжитесь с нами сегодня и дайте нам знать, как наши услуги по производству двигателей переменного тока могут помочь вам запустить ваше приложение уже сегодня.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ — прикладное промышленное электричество

После введения Эдисоном в США системы распределения электроэнергии постоянного тока начался постепенный переход к более экономичной системе переменного тока. Освещение работало как на переменном, так и на постоянном токе. Передача электрической энергии на более длинные 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 возникли многочисленные проблемы из-за изменения 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 совершенно новый тип двигателя, когда он представил вращающуюся турбину, вращающуюся 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 щеточные электродвигатели переменного тока, аналогичные разнообразным электродвигателям постоянного тока, сохраняются в небольших приборах вместе с небольшими асинхронными электродвигателями Tesla. Выше одной лошадиной силы (750 Вт) царит мотор Tesla.

Современные твердотельные электронные схемы приводят в действие бесщеточные двигатели постоянного тока с помощью сигналов переменного тока, генерируемых источником постоянного тока.Бесщеточный электродвигатель постоянного тока, фактически электродвигатель переменного тока, заменяет обычный щеточный электродвигатель постоянного тока во многих приложениях. И 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 карданные валы с редукторами большими многомегаваттными генераторами и двигателями. Так было с тепловозами меньшего масштаба в течение многих лет.

Рисунок 5.2 Диаграмма уровней моторной системы

На системном уровне (рисунок выше) двигатель потребляет электрическую энергию в виде разности потенциалов и тока, преобразуя ее в механическую работу. К сожалению, электродвигатели не на 100% эффективны. Часть электрической энергии теряется на тепло, другой вид энергии, из-за потерь I2R (также называемых потерями в меди) в обмотках двигателя. Тепло — нежелательный побочный продукт этого преобразования. Его необходимо снимать с двигателя, так как это может отрицательно сказаться на долговечности.Таким образом, одна из целей — максимизировать КПД двигателя, уменьшая тепловые потери. Двигатели переменного тока также имеют некоторые потери, с которыми не сталкиваются двигатели постоянного тока: гистерезис и вихревые токи.

Большинство двигателей переменного тока являются асинхронными. Асинхронные двигатели пользуются популярностью из-за их прочности и простоты. Фактически, 90% промышленных двигателей — это асинхронные двигатели.

Никола Тесла разработал основные принципы многофазного асинхронного двигателя в 1883 году и к 1888 году создал модель мощностью в половину лошадиных сил (400 Вт). Тесла продал права на производство Джорджу Вестингаузу за 65 000 долларов.Наиболее крупными (> 1 л.с. или 1 кВт) промышленными двигателями являются многофазные асинхронные двигатели . Под многофазностью мы подразумеваем, что статор содержит несколько различных обмоток на каждый полюс двигателя, приводимых в действие соответствующими синусоидальными волнами со сдвигом во времени. На практике это две-три фазы. Крупные 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, как трансформатор, в отличие от коллекторного двигателя постоянного тока.

Конструкция асинхронного двигателя переменного тока

Асинхронный двигатель состоит из ротора, известного как якорь, и статора, содержащего обмотки, подключенные к многофазному источнику энергии, как показано на рисунке ниже. Простой двухфазный асинхронный двигатель, представленный ниже, похож на двигатель мощностью 1/2 лошадиные силы, который Никола Тесла представил в 1888 году.

Рисунок 5.3 Многофазный асинхронный двигатель Tesla

Статор на рисунке выше намотан парами катушек, соответствующих фазам доступной электрической энергии.Статор двухфазного асинхронного двигателя выше 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, 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 полюсов, явно выступающих полюсов, которые использовались в ранних асинхронных двигателях Tesla. Эта конструкция используется по сей день для двигателей с малой мощностью (<50 Вт). Однако для более мощных двигателей меньшая пульсация крутящего момента и более высокий КПД достигается, если катушки встроены в пазы, вырезанные в пластинах статора (рисунок ниже).

Рисунок 5.4 Рама статора с пазами для обмоток

Пластины статора представляют собой тонкие изолированные кольца с прорезями, пробитыми из листов электротехнической стали.Набор из них закреплен концевыми винтами, которые также могут удерживать концевые кожухи.

Рисунок 5.5 Статор с обмотками 2-φ (а) и 3-φ (б)

На рисунке выше обмотки двухфазного и трехфазного двигателей установлены в пазы статора. Катушки наматываются на внешнее приспособление, а затем вставляются в пазы. Изоляция, зажатая между периферией катушки и пазом, защищает от истирания. Фактические обмотки статора более сложны, чем отдельные обмотки на полюс на рисунке выше.Сравнивая двигатель 2-φ с двигателем Tesla 2-φ с выступающими полюсами, количество катушек такое же. В реальных больших двигателях обмотка полюса разделена на идентичные катушки, вставленные во множество пазов меньшего размера, чем указано выше. Эта группа называется фазовой лентой (см. Рисунок ниже). Распределенные катушки фазового пояса подавляют некоторые нечетные гармоники, создавая более синусоидальное распределение магнитного поля по полюсу. Это показано в разделе синхронного двигателя. В прорезях на краю стойки может быть меньше витков, чем в других прорезях.Краевые пазы могут содержать обмотки от двух фаз. То есть фазовые пояса перекрываются.

Рисунок 5.6 Перекрытие фазовых лент

Ключом к популярности асинхронного двигателя переменного тока является его простота, о чем свидетельствует простой ротор (рисунок ниже). Ротор состоит из вала, стального пластинчатого ротора и встроенной беличьей клетки из меди или алюминия , показанной на (b), снятой с ротора. По сравнению с якорем двигателя постоянного тока, здесь нет коммутатора. Это устраняет щетки, искрение, искрение, графитовую пыль, регулировку и замену щеток, а также повторную обработку коллектора.

Рисунок 5.7 Многослойный ротор с (а) встроенной беличьей клеткой, (б) токопроводящей клеткой, удаленной с ротора

Проводники в короткозамкнутой клетке могут быть перекошены, перекручены относительно вала. Несоосность пазов 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 с учетом низких гистерезисных потерь.

Теория работы асинхронных двигателей

Краткое объяснение работы заключается в том, что статор создает вращающееся магнитное поле, которое волочит ротор. Теория работы асинхронных двигателей основана на вращающемся магнитном поле. Один из способов создания вращающегося магнитного поля — вращение постоянного магнита. Если движущиеся магнитные линии потока разрезают проводящий диск, он будет следовать за движением магнита. Линии магнитного потока, разрезающие проводник, будут индуцировать напряжение и, как следствие, ток в проводящем диске.Этот поток тока создает электромагнит, полярность которого противодействует движению постоянного магнита — Закон Ленца . Полярность электромагнита такова, что он притягивается к постоянному магниту. 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 силовых линий, разрезающих диск, и скорости, с которой он разрезает диск.Если бы диск вращался с той же скоростью, что и постоянный магнит, не было бы ни потока, разрезающего диск, ни индуцированного тока, ни поля электромагнита, ни крутящего момента. Таким образом, скорость диска всегда будет ниже скорости вращающегося постоянного магнита, так что линии потока, разрезающие 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 магнитного потока разрезают диск. Крутящий момент пропорционален скольжению , степени, на которую диск отстает от вращающегося магнита.Большее скольжение соответствует большему потоку, разрезающему проводящий диск, развивающему 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, которые управляются токами, которые не совпадают по фазе на 90 °. Это не должно вызывать удивления, если вы знакомы с диаграммами Лиссажу на осциллографах.

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

Смещенные по фазе (90 °) синусоидальные волны образуют круговую диаграмму Лиссажу На приведенном выше рисунке круговая диаграмма Лиссажу создается при подаче горизонтального и вертикального входных сигналов осциллографа с отклонением фазы синусоидальных волн на 90 °. Начиная с (a) с максимальным отклонением «X» и минимальным «Y», след перемещается вверх и влево в направлении (b). Между (a) и (b) две формы волны равны 0.707 Впик при 45 °. Эта точка (0,707, 0,707) попадает на радиус круга между (a) и (b). Трасса перемещается в (b) с минимальным отклонением «X» и максимальным «Y». При максимальном отрицательном отклонении «X» и минимальном отклонении «Y» след перемещается в (c). Затем с минимальным «X» и максимальным отрицательным «Y» он переходит в (d), а затем 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 с фазовым сдвигом на 90 °, приложенные к отклоняющим пластинам осциллографа, расположенным под прямым углом в пространстве.Комбинация фазированных синусоидальных волн на 90 ° и отклонения под прямым углом дает двумерный узор — круг. Этот круг очерчен 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 определенно верхний предел. Если мы удвоим количество полюсов двигателя, синхронная скорость сократится вдвое, потому что магнитное поле вращается в пространстве на 180 ° на 360 ° электрической синусоидальной волны.

Рисунок 5.11 Удвоение полюсов статора уменьшает синхронную скорость вдвое

Синхронная скорость определяется по формуле:

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

Где:

Н с = Скорость магнитного поля (об / мин)

f = частота подаваемой мощности (Гц)

P = общее количество полюсов на фазу, кратное 2

На приведенном выше рисунке «половинная скорость» четыре полюса на фазу (3 фазы).Синхронная скорость для мощности 50 Гц составляет: S = 120 · 50/4 = 1500 об / мин

Краткое объяснение асинхронного двигателя состоит в том, что вращающееся магнитное поле, создаваемое статором, увлекает за собой ротор. Более длинное и более правильное объяснение состоит в том, что магнитное поле статора индуцирует переменный ток в проводниках короткозамкнутого ротора, которые составляют 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 полем вращающегося статора. Результат — вращение ротора с короткозамкнутым ротором. Если бы не было механической нагрузки крутящего момента двигателя, подшипников, сопротивления ветра или других потерь, ротор вращался бы с синхронной скоростью. Однако проскальзывание между ротором и полем статора синхронной скорости развивает крутящий момент. Именно магнитный поток, разрезающий проводники ротора при его проскальзывании, создает крутящий момент. Таким образом, нагруженный двигатель будет скользить пропорционально механической нагрузке.Если бы ротор работал с синхронной скоростью, не было бы потока статора, разрезающего ротор, не было бы тока, индуцированного в роторе, не было бы крутящего момента.

Крутящий момент в асинхронных двигателях

При первой подаче питания на двигатель ротор находится в состоянии покоя, а магнитное поле статора вращается с синхронной скоростью N с . Поле статора режет ротор с синхронной скоростью N с . Ток, индуцированный в закороченных витках ротора, является максимальным, как и частота тока, частота сети.По мере увеличения скорости ротора скорость, с которой магнитный поток статора сокращает ротор, представляет собой разницу между синхронной скоростью N с и фактической скоростью N ротора, или (N с — N). Отношение фактического потока, разрезающего ротор, к синхронной скорости определяется как скольжение :

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

Где:

Н с = синхронная скорость

N = частота вращения ротора

Частота тока, наведенного в проводники ротора, равна только частоте сети при пуске двигателя и уменьшается по мере приближения ротора к синхронной скорости. Частота ротора определяется по:

[латекс] f_r = s \ cdot f [/ латекс]

Где:

с = скольжение,

f = частота сети статора

Скольжение при 100% крутящем моменте обычно составляет 5% или меньше 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 он такой низкий? Магнитное поле статора вращается с частотой 50 Гц.Скорость вращения ротора на 5% меньше. Вращающееся магнитное поле режет ротор только с частотой 2,5 Гц. 2,5 Гц — это разница между синхронной скоростью и фактической скоростью ротора. Если ротор вращается немного быстрее при синхронной скорости, поток вообще не будет резать ротор, f r = 0.

Рисунок 5.12 Зависимость крутящего момента и скорости от% скольжения.

На приведенном выше графике показано, что пусковой крутящий момент, известный как крутящий момент заторможенного ротора (T LR ), превышает 100% крутящего момента при полной нагрузке (T FL ), безопасного продолжительного крутящего момента.Крутящий момент заблокированного ротора составляет около 175% от T FL для приведенного выше примера двигателя. Пусковой ток, известный как , ток заторможенного ротора (I LR ) составляет 500% от тока полной нагрузки (I FL ), безопасного рабочего тока. Ток большой, потому что это аналог закороченной вторичной обмотки трансформатора. Когда ротор начинает вращаться, крутящий момент может немного уменьшиться для определенных классов двигателей до значения, известного как тяговый 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 полной нагрузки. Этот пробойный момент (T BD ) происходит из-за большего, чем обычно, 20% скольжения. Сила тока в этот момент уменьшилась лишь незначительно, но после этого будет быстро уменьшаться. Когда ротор ускоряется с точностью до нескольких процентов от синхронной скорости, как крутящий момент, так и ток значительно уменьшаются. При нормальной работе скольжение будет составлять всего несколько процентов. Для работающего двигателя любой участок кривой крутящего момента ниже 100% номинального крутящего момента является нормальным.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, продолжительная работа выше 100% может привести к повреждению двигателя. Любая крутящая нагрузка двигателя, превышающая крутящий момент пробоя, приведет к остановке двигателя. Крутящий момент, скольжение и ток будут приближаться к нулю в условиях нагрузки «без механического крутящего момента». Это состояние аналогично разомкнутому вторичному трансформатору. Существует несколько основных конструкций асинхронных двигателей, которые значительно отличаются от кривой крутящего момента выше.Различные конструкции оптимизированы для запуска и работы с различными типами нагрузок. Крутящий момент заблокированного ротора (T LR ) для двигателей различных конструкций и размеров составляет от 60% до 350% момента полной нагрузки (T FL ). Пусковой ток или ток заторможенного ротора (I LR ) может находиться в диапазоне от 500% до 1400% от тока полной нагрузки (I FL ). Этот потребляемый ток может вызвать проблемы с запуском больших асинхронных двигателей.

Классы двигателей NEMA и IEC

Различные стандартные классы (или конструкции) 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 удовлетворения этих требований к приводам. Аналогичные классы N и H Международной электротехнической комиссии (IEC) соответствуют конструкциям NEMA B и C соответственно.

Рисунок 5.13 Характеристики для проектов NEMA

Характеристики для проектов NEMA

Все двигатели, за исключением класса D, работают со скольжением 5% или менее при полной нагрузке.

  • Класс B (IEC Class N) Двигатели используются по умолчанию в большинстве приложений.При пусковом моменте LRT = от 150% до 170% от 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.
  • Пусковой момент класса A такой же, как у класса B. Пусковой момент и пусковой ток (LRT) выше. Этот двигатель справляется с кратковременными перегрузками, которые встречаются в машинах для литья под давлением.
  • Класс C (IEC Class H) имеет более высокий пусковой крутящий момент, чем классы A и B при LRT = 200% от FLT.Этот двигатель применяется для тяжелых пусковых нагрузок, которые необходимо приводить в действие 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). Высокое скольжение приводит к более низкой скорости. Регулировка скорости плохая. Тем не менее, двигатель отлично справляется с нагрузками с переменной скоростью, например с маховиком для аккумулирования энергии. Применения включают пробивные прессы, ножницы и подъемники.
  • Двигатели класса E являются версией класса B с более высоким КПД.
  • Двигатели класса F имеют гораздо более низкие LRC, LRT и крутящий момент, чем у класса B. Они управляют постоянными, легко запускаемыми нагрузками.

Коэффициент мощности асинхронных двигателей

Асинхронные двигатели имеют отстающий (индуктивный) коэффициент мощности от линии электропередачи. Коэффициент мощности больших полностью нагруженных высокоскоростных двигателей может достигать 90% для больших высокоскоростных двигателей. При 3/4 полной нагрузки максимальный коэффициент мощности высокоскоростного двигателя может составлять 92%.Коэффициент мощности малых тихоходных двигателей может составлять всего 50%. При запуске коэффициент мощности может находиться в диапазоне от 10% до 25%, увеличиваясь по мере достижения ротором 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 (ротора) к первичной обмотке (статору). Таким образом, в линии электропередачи присутствует реактивная нагрузка до 10% коэффициента мощности. Когда ротор нагружен, возрастающая резистивная составляющая отражается от ротора к статору, увеличивая коэффициент мощности.

Рисунок 5.14 Коэффициент мощности и КПД асинхронного двигателя

КПД асинхронного двигателя

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%. Эффективность малонагруженного или ненагруженного асинхронного двигателя низкая, потому что большая часть тока связана с поддержанием намагничивающего потока. Когда нагрузка крутящего момента увеличивается, больше тока потребляется для создания крутящего момента, в то время как ток, связанный с намагничиванием, остается фиксированным.Эффективность при 75% FLT может быть немного выше, чем при 100% FLT. Эффективность снижается на несколько процентов при FLT 50% и снижается еще на несколько процентов при FLT 25%. Эффективность становится низкой только ниже 25% FLT. Изменение КПД в зависимости от нагрузки показано на рисунке выше. Индукционные двигатели обычно имеют завышенные размеры, чтобы гарантировать, что их механическая нагрузка может быть запущена и приведена в действие при любых условиях эксплуатации. Если многофазный двигатель нагружен менее 75% номинального крутящего момента, когда КПД достигает пика, КПД снижается лишь незначительно до 25% FLT.

Корректор коэффициента мощности Nola

Фрэнк Нола из НАСА предложил корректор коэффициента мощности (PFC) в качестве энергосберегающего устройства для однофазных асинхронных двигателей в конце 1970-х годов. 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, можно сэкономить энергию в частично загруженных двигателях, в частности, в двигателях 1-φ. Энергия, потребляемая для поддержания магнитного поля статора, относительно фиксирована по отношению к изменениям нагрузки.Хотя в полностью загруженном двигателе экономить нечего, напряжение на частично загруженном двигателе может быть уменьшено, чтобы уменьшить энергию, необходимую для поддержания магнитного поля. Это повысит коэффициент мощности и эффективность. Это была хорошая концепция для заведомо неэффективных однофазных двигателей, для которых она предназначалась. Эта концепция не очень применима к большим трехфазным двигателям. Из-за их высокого КПД (90% +) экономия энергии невелика. Более того, двигатель с КПД 95% по-прежнему имеет КПД 94% при 50% крутящем моменте при полной нагрузке (FLT) и 90% КПД при 25% FLT.Потенциальная экономия энергии при переходе от 100% FLT к 25% FLT составляет 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 простаивает (ниже 25% FLT), например к пробивному прессу. Срок окупаемости дорогостоящего электронного контроллера был оценен как непривлекательный для большинства приложений. Тем не менее, он может быть экономичным в составе электронного пускателя двигателя или регулятора скорости.Асинхронный двигатель может работать как генератор переменного тока, если это привод

.

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% «отрицательного» скольжения, скажем, -1%. Это означает, что, поскольку мы вращаем двигатель быстрее, чем синхронная скорость, ротор продвигается на 1% быстрее, чем вращающееся магнитное поле статора. Обычно он отстает в двигателе на 1%.Поскольку ротор разрезает магнитное поле статора в противоположном направлении (впереди), ротор индуцирует напряжение в статоре, подавая электрическую энергию обратно в линию электропередачи.

Рисунок 5.15 Отрицательный крутящий момент превращает асинхронный двигатель в генератор

Такой индукционный генератор должен возбуждаться «живым» источником мощностью 50 или 60 Гц. В случае сбоя в электроснабжении энергокомпании выработка электроэнергии невозможна. Этот тип генератора не подходит в качестве резервного источника питания.Преимущество ветряного генератора вспомогательной энергии состоит в том, что он не требует автоматического выключателя отключения питания для защиты ремонтных бригад. Это безотказно.

Небольшие удаленные (от электросети) установки могут быть выполнены с самовозбуждением путем размещения конденсаторов параллельно фазам статора. Если снять нагрузку, остаточный магнетизм может вызвать небольшой ток. Этот ток может протекать через конденсаторы без рассеивания мощности. Когда генератор достигает полной скорости, ток увеличивается, чтобы подать ток намагничивания на статор.В этот момент может быть приложена нагрузка. Слабое регулирование напряжения. Асинхронный двигатель может быть преобразован в генератор с самовозбуждением путем добавления конденсаторов.

Процедура запуска заключается в доведении ветряной турбины до скорости в двигательном режиме путем подачи на статор нормального напряжения линии электропередачи. Любая вызванная ветром скорость турбины, превышающая синхронную, будет развивать отрицательный крутящий момент, возвращая мощность в линию электропередачи, изменяя нормальное направление электрического счетчика киловатт-часов.В то время как асинхронный двигатель представляет отстающий коэффициент мощности для линии электропередачи, асинхронный генератор переменного тока представляет собой ведущий коэффициент мощности. Индукционные генераторы не используются широко на обычных электростанциях. Скорость привода паровой турбины является постоянной и регулируемой в соответствии с требованиями синхронных генераторов переменного тока. Синхронные генераторы также более эффективны.

Скорость ветряной турбины трудно контролировать, и скорость ветра может изменяться порывами. Асинхронный генератор лучше справляется с этими колебаниями из-за собственного проскальзывания.Это меньше нагружает зубчатую передачу и механические компоненты, чем синхронный генератор. Однако это допустимое изменение скорости составляет всего около 1%. Таким образом, индукционный генератор, подключенный к прямой линии, считается ветряной турбиной с фиксированной скоростью (см. Асинхронный генератор с двойным питанием для истинного генератора переменного тока с регулируемой скоростью). Несколько генераторов или несколько обмоток на общем валу можно переключать для обеспечения высокой и низкой скорости, 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 вращения 1800 и 900 об / мин.Подать питание на то или иное поле менее сложно, чем на повторное подключение катушек статора.

Рисунок 5.16 Несколько полей позволяют изменять скорость

Если поле сегментировано с выведенными выводами, оно может быть изменено (или переключено) с 4-полюсного на 2-полюсное, как показано выше для 2-фазного двигателя. Сегменты 22,5 ° переключаются на сегменты 45 °. Для ясности выше показана только проводка для одной фазы. Таким образом, наш асинхронный двигатель может работать на нескольких скоростях. При переключении вышеуказанного двигателя 60 Гц с 4 полюсов на 2 полюса синхронная скорость увеличивается с 1800 до 3600 об / мин.

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

А:

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

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

Двигатели асинхронные с переменным напряжением

Скорость малых асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором для таких применений, как приводные вентиляторы, может быть изменена путем снижения сетевого напряжения.Это снижает крутящий момент, доступный нагрузке, что снижает скорость (см. Рисунок ниже).

Рисунок 5.17 Регулирование переменного напряжения, скорость асинхронного двигателя

Электронное регулирование скорости в асинхронных двигателях

Современная полупроводниковая электроника расширяет возможности управления скоростью. Изменяя сетевую частоту 50 или 60 Гц на более высокие или более низкие значения, можно изменить синхронную скорость двигателя. Однако уменьшение частоты тока, подаваемого на двигатель, также снижает 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 уменьшении частоты.

Рисунок 5.18 Электронный частотно-регулируемый привод

И наоборот, частота привода может быть увеличена для увеличения синхронной скорости двигателя. Однако необходимо увеличить напряжение, чтобы преодолеть увеличивающееся реактивное сопротивление, чтобы поддерживать ток на уровне нормального значения и поддерживать крутящий момент. Инвертор приближает синусоидальные волны к двигателю с помощью выходов с широтно-импульсной модуляцией.Это прерывистый сигнал, который может быть включен или выключен, высокий или низкий, процент времени включения соответствует мгновенному напряжению синусоидальной волны.

Когда для управления асинхронным двигателем применяется электроника, становится доступно множество методов управления, от простого до сложного:

  • Скалярное управление: Описанный выше недорогой метод управления только напряжением и частотой без обратной связи.
  • Векторное управление: Также известно как векторное управление фазой.Компоненты тока статора, создающие магнитный поток и крутящий момент, измеряются или оцениваются в реальном времени для улучшения кривой крутящего момента двигателя. Это требует больших 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 изменения 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, следовательно, магнитное поле в роторе. Крутящий момент ротора развивается, когда ротор немного проскальзывает за вращающимся полем статора.
  • В отличие от однофазных двигателей, многофазные асинхронные двигатели самозапускаются.
  • Пускатели двигателей минимизируют нагрузку на линию питания, обеспечивая при этом больший пусковой крутящий момент, чем требуется во время работы.Снижение линейного тока Пускатели требуются только для больших двигателей.
  • Трехфазные двигатели при запуске будут работать от однофазных.
  • Статический преобразователь фазы — это трехфазный двигатель, работающий на одной фазе без нагрузки на вал, генерирующий трехфазный выходной сигнал.
  • Несколько обмоток возбуждения можно перемонтировать для работы с несколькими дискретными скоростями двигателя, изменив количество полюсов.

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

Рисунок 5.19 Двигатель 3-фазн. Питается от мощности 1-фазн., Но не запускается

Одинарная катушка однофазного двигателя

Одиночная катушка однофазного асинхронного двигателя создает не вращающееся магнитное поле, а пульсирующее поле, достигающее максимальной напряженности при электрическом напряжении 0 ° и 180 °.

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, вращающихся в противоположных направлениях, совпадающих дважды за оборот при 0 ° (рисунок выше-a) и 180 ° (рисунок e). Когда векторы поворачиваются на 90 ° и -90 °, они отменяются на рисунке c. При 45 ° и -45 ° (рисунок b) они частично складываются по оси + x и сокращаются по оси y. Аналогичная ситуация наблюдается на рисунке d.Сумма этих двух векторов — это вектор, неподвижный в пространстве, но чередующийся во времени. Таким образом, пусковой крутящий момент не создается.

Однако, если ротор вращается вперед со скоростью немного меньшей, чем синхронная скорость, он будет развивать максимальный крутящий момент при 10% скольжении относительно вектора прямого вращения. Меньший крутящий момент будет развиваться выше или ниже 10% скольжения. Ротор будет испытывать скольжение на 200-10% относительно вектора магнитного поля, вращающегося в противоположных направлениях. Небольшой крутящий момент (см. Кривую зависимости крутящего момента от скольжения), за исключением двукратной пульсации частоты, создается вектором встречного вращения.Таким образом, однофазная катушка будет развивать крутящий момент после запуска ротора. Если ротор запускается в обратном направлении, он будет развивать такой же большой крутящий момент, поскольку он приближается к скорости вращающегося в обратном направлении вектора.

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

Двигатель с постоянным разделением конденсаторов

Одним из способов решения проблемы с однофазным двигателем является создание двухфазного двигателя, получающего двухфазное питание от однофазного.Для этого требуется двигатель с двумя обмотками, разнесенными на 90, °, , электрическими, питаемыми двумя фазами тока, смещенными во времени на 90, °, . Это называется конденсаторным двигателем с постоянным разделением.

Рисунок 5.21 Асинхронный двигатель с постоянным разделением конденсаторов

Асинхронный двигатель с постоянным разделением конденсаторов

Этот тип двигателя подвержен увеличению величины тока и сдвигу во времени назад, когда двигатель набирает скорость, с пульсациями крутящего момента на полной скорости. Решение состоит в том, чтобы уменьшить емкость конденсатора (импеданс), чтобы минимизировать потери.Потери меньше, чем у двигателя с экранированными 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 требуют меньшего количества сложностей для создания концентрированных обмоток с выступающими полюсами.

Асинхронный двигатель с конденсаторным пуском

На рисунке ниже конденсатор большего размера может использоваться для запуска однофазного асинхронного двигателя через вспомогательную обмотку, если он отключается центробежным переключателем, когда двигатель набирает обороты. Кроме того, во вспомогательной обмотке может быть намного больше витков из более тяжелого провода, чем в двигателе с разделенной фазой сопротивления, чтобы уменьшить чрезмерное повышение температуры.В результате для таких тяжелых нагрузок, как компрессоры кондиционеров, доступен больший пусковой крутящий момент. Эта конфигурация двигателя работает настолько хорошо, что доступна в многомощных (несколько киловаттных) размерах.

Рисунок 5.23 Асинхронный двигатель с конденсаторным пуском

Асинхронный двигатель с конденсаторным двигателем

Вариант двигателя с конденсаторным запуском (рисунок ниже) заключается в запуске двигателя с относительно большим конденсатором для высокого пускового момента, но после запуска оставляют конденсатор меньшей емкости на месте для улучшения рабочих характеристик, не потребляя при этом чрезмерного тока.Дополнительная сложность конденсаторного двигателя оправдана для двигателей большего размера.

Рисунок 5.24 Асинхронный двигатель с конденсаторным двигателем

Пусковой конденсатор двигателя может быть неполярным электролитическим конденсатором с двойным анодом, который может представлять собой два последовательно соединенных поляризованных электролитических конденсатора + к + (или — к -). Такие электролитические конденсаторы переменного тока имеют такие высокие потери, что их можно использовать только в прерывистом режиме (1 секунда во включенном состоянии, 60 секунд в выключенном состоянии), например, при запуске двигателя. Конденсатор для работы двигателя должен иметь не электролитическую конструкцию, а полимерный конденсатор с более низкими потерями.

Асинхронный двигатель с двухфазным электродвигателем с сопротивлением

Если во вспомогательной обмотке гораздо меньше витков, меньший провод размещен под углом 90 ° к главной обмотке, он может запустить однофазный асинхронный двигатель. При более низкой индуктивности и более высоком сопротивлении ток будет испытывать меньший фазовый сдвиг, чем основная обмотка. Может быть получено около 30 ° разности фаз. Эта катушка создает умеренный пусковой крутящий момент, который отключается центробежным переключателем на 3/4 синхронной скорости.Эта простая (без конденсатора) конструкция хорошо подходит для двигателей мощностью до 1/3 лошадиных сил (250 Вт), управляющих легко запускаемыми нагрузками.

Рисунок 5.25 Сопротивление асинхронного двигателя с расщепленной фазой

Этот двигатель имеет больший пусковой крутящий момент, чем двигатель с экранированными полюсами (следующий раздел), но не такой большой, как двухфазный двигатель, построенный из тех же частей. Плотность тока во вспомогательной обмотке во время пуска настолько высока, что последующий быстрый рост температуры исключает частый перезапуск или медленные пусковые нагрузки.

Корректор коэффициента мощности Nola

Фрэнк Нола из НАСА предложил корректор коэффициента мощности для повышения эффективности асинхронных двигателей переменного тока в середине 1970-х годов. Он основан на предположении, что асинхронные двигатели неэффективны при нагрузке ниже полной. Эта неэффективность коррелирует с низким коэффициентом мощности. Коэффициент мощности меньше единицы возникает из-за тока намагничивания, необходимого для статора. Этот фиксированный ток составляет большую долю от общего тока двигателя при уменьшении нагрузки двигателя.При небольшой нагрузке полный ток намагничивания не требуется. Его можно уменьшить, уменьшив подаваемое 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, существует потенциальная экономия энергии для двигателей 1-φ. Для полностью нагруженного двигателя нет экономии, поскольку требуется весь ток намагничивания статора.Напряжение не может быть уменьшено. 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 В переменного тока до 104 В переменного тока. Это означает, что он не полностью загружен при работе при напряжении более 104 В переменного тока, например, при работе холодильника на 117 В переменного тока. Контроллер коэффициента мощности может безопасно снизить сетевое напряжение до 104–110 В переменного тока. Чем выше начальное напряжение в сети, тем больше потенциальная экономия. Конечно, если энергокомпания подаст напряжение ближе к 110 В переменного тока, двигатель будет работать более эффективно без каких-либо дополнительных устройств.

Любой практически неработающий однофазный асинхронный двигатель с 25% FLC или менее является кандидатом на использование PFC. Однако он должен работать большое количество часов в год. И чем больше времени он простаивает, как в пилораме, штамповочном прессе или конвейере, тем выше вероятность оплаты контроллера через несколько лет эксплуатации. За него должно быть втрое легче платить по сравнению с более эффективным 3-φ-двигателем. Стоимость PFC не может быть возмещена для двигателя, работающего всего несколько часов в день.

Резюме: Однофазные асинхронные двигатели

  • Однофазные асинхронные двигатели не могут запускаться самостоятельно без вспомогательной обмотки статора, приводимой в действие противофазным током около 90 ° . После запуска вспомогательная обмотка необязательна.
  • Вспомогательная обмотка электродвигателя с постоянным разделением конденсаторов имеет конденсатор, включенный последовательно с ней во время пуска и работы.
  • Асинхронный двигатель с конденсаторным запуском имеет только конденсатор, включенный последовательно со вспомогательной обмоткой во время запуска.
  • Конденсаторный двигатель обычно имеет большой неполяризованный электролитический конденсатор, включенный последовательно со вспомогательной обмоткой для запуска, а затем меньший неэлектролитический конденсатор во время работы.
  • Вспомогательная обмотка электродвигателя с разделенным фазным сопротивлением во время пуска развивает разность фаз по сравнению с основной обмоткой из-за разницы в сопротивлении.

Высокоэффективные двигатели и экологичность — Электромоторостроение

Согласно некоторым исследованиям, электродвигатели составляют около 45% от общего потребления электроэнергии [1].Если мы сосредоточим анализ на одной из наиболее энергоемких сфер, а именно на промышленной, то процент, приписываемый двигателям, возрастет примерно до двух третей.
Учитывая, что некоторые машины, которые в настоящее время используются, устарели, очевидно, что замена на новые более эффективные двигатели приведет к важным преимуществам для окружающей среды и использования ресурсов, а также производственных затрат и конкурентоспособности. Они подсчитали, например, что в единственной Европе использование передовых приводных технологий вместо устаревших может привести к сокращению годового потребления на 135 ТВтч и выбросов CO 2 на 69 миллионов тонн [2].Оценивая полный жизненный цикл двигателя при постоянной работе, мы можем убедиться, что затраты, связанные с потреблением энергии, составляют, безусловно, основной процент в общей стоимости (даже более 90%, [3]).
По этим причинам в Европейском Союзе , а также в США, Китае и других странах действуют нормативные планы, предусматривающие обязательное соблюдение требований постепенно увеличивающейся эффективности для новых установок.Согласно Стандарту минимальных энергетических характеристик (MEPS), например, двигатели, выпущенные на рынок ЕС с января 2017 года в диапазоне мощности от 0,75 до 375 кВт, должны иметь уровень эффективности IE3 или уровень эффективности IE2 при питании от инвертора (см. Рис.1), за очень немногими исключениями.

Рис. 1. Значения КПД, соответствующие классам IE, определенным нормативом IEC / EN 60034-30-1: 2014.

Благодаря наиболее распространенной технологии среди двигателей сегодня, асинхронному двигателю (или асинхронному двигателю , IM), требуемые в будущем улучшения будут невозможны, по крайней мере, при разумных затратах и ​​для всех диапазонов мощности.Эти аспекты в сочетании с другими факторами, такими как растущее осознание важности снижения энергопотребления, приводят к внедрению двигателей, которые практически не распространялись до сих пор, таких как синхронные двигатели с постоянным магнитом , [4] [5]. Фактически, двигатели этого класса обладают внутренними характеристиками, которые позволяют заметно улучшить КПД и удельную мощность, в частности очень низкие потери в роторе.
Даже если уже в восьмидесятые «бесщеточные» серводвигатели (т.е.е. Surface Mount ‑ PMSM, SM ‑ PMSM) использовались в промышленной автоматизации, благодаря их превосходной управляемости и высокой динамике применение электрических синхронных машин с раскрученным ротором долгое время оставалось ограниченным конкретными приложениями. Напротив, за последние несколько лет, благодаря вышеупомянутым факторам, касающимся эффективности и снижению производственных затрат на двигатели и инверторы, внедрение этого типа двигателей заметно расширилось.

Классификация двигателей переменного тока

Большинство двигателей переменного тока (AC) являются трехфазными, даже если есть некоторые исключения, например, в случае однофазных и шаговых двигателей (которые обычно двухфазные).Наиболее важное различие обычно заключается между синхронными и асинхронными машинами, различие основано на том факте, что механическая скорость вращения в установившемся режиме строго связана (синхронно) или нет с частотой вращения магнитного поля статора. Это различие конкретно отражается в том факте, что для создания крутящего момента в асинхронной машине наличие индуцированных токов в роторе необходимо, тогда как в синхронных машинах это не нужно (и, наоборот, нежелательно).
Синхронные машины отличаются тем, что магнитное поле ротора геометрически связано с механическим положением самого ротора. Поле ротора может создаваться током, который проходит через обмотку (синхронные двигатели с намотанным ротором), постоянными магнитами (синхронный постоянный магнит) или самим током статора, модулируемым магнитной анизотропией ротора (синхронное сопротивление).
Конструктивно и ротор, и статор машин с радиальным потоком (которых намного больше) изготавливаются путем наложения ферромагнитных пластин своевременно заглушенных, решение, направленное на препятствование паразитным токам.Ротор обычно имеет цилиндрическую форму и может быть оборудован пространствами для размещения постоянных магнитов или проводящего материала.
На рис. 2 схематически представлены секции только что перечисленных двигателей различных типов (за исключением синхронного с фазным ротором).

Рис. 2. Различные конфигурации ротора (слева направо): асинхронный или асинхронный двигатель (IM), синхронный двигатель с внутренним постоянным магнитом (IPMSM), синхронный двигатель с внутренним постоянным магнитом и клеткой ротора (IPMSM с линейным запуском), синхронный двигатель с постоянным магнитом двигатель (SM-PMSM), синхронный реактивный двигатель (SynRM).

Самые темные области (щели) соответствуют обмоткам, постоянные магниты обозначены синим цветом, а серая зона секции представляет ферромагнитный материал (ламинирование). Как видите, разница между различными типами двигателей сосредоточена в роторе, тогда как статор (за исключением особых случаев) может быть реализован таким же образом. В асинхронном двигателе пазы ротора заполняются расплавом, который представляет собой так называемую «беличью клетку», обычно сделанную из алюминия или, в последнее время, из меди (с более высокими затратами, чтобы снизить потери).
В двигателях с постоянными магнитами , напротив, магниты могут быть вставлены в соответствующие резьбы внутри конструкции ротора (IPMSM и IPMSM с линейным запуском) или нанесены на поверхность в случае SM ‑ PMSM. В случае SynRM, вместо этого, резьбы внутри ротора просто пустые и называются «барьерами потока», поскольку они выполняют функцию увеличения сопротивления (т.е. способности противодействовать прохождению магнитного потока) вдоль одних направлений, отдавая предпочтение другим ( т.е. дорожки больше характеризуются наличием железа).
В свою очередь синхронные двигатели можно подразделить по принципу создания крутящего момента. В двигателях с поверхностными постоянными магнитами создание крутящего момента происходит только благодаря взаимодействию между полем, создаваемым постоянными магнитами, и током статора.
И наоборот, в реактивных двигателях , используется тенденция системы минимизировать сопротивление магнитных путей, если они подвергаются возбуждению. В двигателях с внутренним магнитом (IPMSM) обычно используются оба принципа.
При производстве постоянных магнитов используются особые материалы для достижения высоких значений индукции и предотвращения риска размагничивания (обычно связанного с высокими температурами или сильным магнитным полем). Наиболее часто используемые материалы — неодим-железо-бор, самарий-кобальт и алюминий-никель-кобальт. Особенно в случае SM ‑ PMSM, количество активного магнитного материала велико, и в общей стоимости большой вес сырья. Это состояние усугубляется сильной изменчивостью цен на так называемые «редкоземельные элементы» [7], элементы, используемые в небольших количествах, но очень важные для качества магнита.Помимо проблем со стоимостью и доступностью, эти материалы вызывают также важные экологические, политические и этические проблемы, касающиеся их добычи, торговли и утилизации. По этим причинам огромные ресурсы вкладываются в исследования и разработки различных материалов и, особенно, в проекты двигателей, которые сводят к минимуму использование постоянных магнитов [8] или позволяют использовать так называемые ферриты, т.е. керамические магнитные материалы, в которых используются менее проблемные материалы.

Электропитание через инвертор и управление

Отрицательный аспект синхронных двигателей заключается в том, что невозможно подключить к ним , просто подключив их к сети (Direct On-Line, DOL), как это происходит с асинхронными двигателями.Следовательно, для работы синхронных или реактивных двигателей с постоянными магнитами необходимо наличие «привода», то есть целого, состоящего из реального инвертора (чисто электронного силового привода), электронного контроллера и алгоритмов, реализованных в нем. Алгоритм управления, реализованный на цифровом устройстве, обновляется с частотой порядка 10 000 раз в секунду. Несмотря на дополнительную стоимость, стоит рассмотреть возможность изменения условий работы, в частности скорости, дает важные преимущества в нескольких приложениях (особенно в насосах и вентиляторах, где это позволяет значительно экономить энергию).
Управляя инвертором в режиме ШИМ (широтно-импульсной модуляции), можно эффективно генерировать ряд напряжений, которые характеризуются амплитудой, частотой и произвольными фазами.
Поскольку в синхронных двигателях крутящий момент зависит от амплитуды тока и его фазового соотношения с магнитной осью ротора, в алгоритмах управления обычно используется преобразование координат Парка, что приводит трехфазную систему к системе отсчета, интегральной с ось ротора (рис.6).

Рис. 6. Слева: двигатель градирни с прямым приводом, без защитного кожуха; справа — профиль заглушки пластин статора (справа) (сайт ABB-Baldor).

Знание положения ротора важно для управления синхронным двигателем. В некоторых приложениях, где не требуются особые характеристики управления, можно исключить механический датчик положения из-за его стоимости и снижения надежности. Фактически были разработаны «бессенсорные» методы управления, при которых положение ротора оценивается с использованием измерений тока и напряжения (внутри инвертора и в любом случае необходимо) и модели двигателя.
Бездатчиковые методы для синхронных двигателей, разработанные с девяностых годов, первоначально нашли применение только в некоторых конкретных случаях. В продуктах, которые в настоящее время называются «инверторами», то есть приводами общего назначения, первые алгоритмы этого типа были представлены в конце 2000-х годов, и в последние годы они стали почти стандартным оборудованием. К сожалению, эти решения все еще мало известны операторам автоматизации, даже если их применимость была продемонстрирована, особенно в таких обычных приложениях, как насосы и вентиляторы.
Поскольку данных, предоставленных производителем двигателя, часто недостаточно для калибровки всех параметров алгоритма управления, были разработаны методы «самостоятельного ввода в эксплуатацию», другими словами, ввод в эксплуатацию с минимальным вмешательством оператора. Первым шагом является автоматическая идентификация параметров («самоидентификация») методами, выполняемыми самим приводом, для перехода к реальной калибровке, то есть к выбору значений для параметров управления. И промышленность, и академический мир активно исследуют эти аспекты, с очень интересными предложениями также в итальянской сфере [10] — [14].

Детали конструкции

Как уже было сказано, самая большая разница между различными типами двигателей переменного тока в основном заключается в конструкции ротора . Фактически, существуют различные случаи синхронных двигателей, предназначенных для сохранения других частей почти неизменными по сравнению с соответствующей асинхронной машиной (в конечном итоге изменяющие витки обмотки). Такой подход распространился в последние несколько лет с целью удовлетворения общих приложений, а именно в качестве замены асинхронного двигателя.Помимо очевидных преимуществ в стоимости производства, использование эквивалентных деталей с точки зрения габаритных размеров, опор и точек внешнего крепления позволило использовать эти двигатели без изменения остальной механики. В этом отношении инновационные примеры представлены изделиями итальянских компаний, такими как серия синхронных двигателей с внутренними постоянными магнитами и реактивных двигателей, показанных на рис. 5.

Рис. 4. Изображение преобразования координат Парка в основе векторного управления.

В синхронных двигателях , особенно в двигателях с постоянными магнитами, можно реализовать большое количество полюсов со снижением скорости с тем же напряжением и увеличением крутящего момента с тем же током. Эту степень свободы в проекте можно сравнить по аналогии с использованием механического редуктора скорости и, следовательно, в некоторых приложениях она позволяет использовать соединение с прямым приводом с некоторыми преимуществами с точки зрения эффективности, габаритных размеров, стоимости. , надежность и точность управления.Это решение в течение нескольких лет применялось в промышленных машинах (например, при производстве бумаги [14]), в гражданском подъемном секторе (лифты), в очистке воздуха (вентиляторы градирен, [15]) и в некоторая бытовая техника (в частности стиральные машины).
В проекте, рассмотренном в [15], пакет статора (пластинки) использовался в качестве конструктивного элемента без добавления внешнего кожуха. На рис. 6 также показана конструкция статора , ламинированная , где видно внешнее крыло для отвода тепла.Благодаря ограниченным по высоте габаритным размерам, этот двигатель устанавливается в основании градирни по оси с вентилятором, что позволяет избежать прямоугольной передачи и снижения скорости, которые вместо этого необходимы в традиционной конфигурации (с асинхронным двигателем). мотор).

Приложения

Первые применения синхронных двигателей с постоянными магнитами в гражданском секторе включают системы кондиционирования, поскольку в этом случае сохраняется важность энергопотребления.В холодильнике (как промышленном, так и бытовом) постепенно растет применение синхронных двигателей. Кроме того, частным случаем являются циркуляционные насосы для тепловых станций, которые из соображений эффективности в настоящее время почти полностью основаны на синхронных двигателях с постоянными магнитами в бессенсорном управлении.
Среди бытовых приборов , в стиральных машинах использование этих типов двигателей стало обычным явлением в последние несколько лет. Использование синхронных двигателей вместо асинхронных или универсальных (со щетками) позволило, с одной стороны, уменьшить габаритные размеры и количество используемого материала, с другой стороны, улучшить управляемость, что также связано с принятием таких решений, как механическое соединение с прямым приводом.В последнем случае из-за ограничений габаритных размеров и необходимого крутящего момента ротор обычно внешний, а весь двигатель плоский и большого диаметра (рис. 7).

Рис. 7. Синхронный двигатель с постоянным магнитом и прямым приводом с внешним ротором (сайт LG).

Деталь производства машин этого типа, также как и другие частные применения, — это обмотка на зубе (отдельная обмотка для каждого зуба статора).
У этого типа меньше простаивающих медных деталей, но становится сложнее проектировать машины с низкой пульсацией крутящего момента.Прямое соединение обеспечивает преимущества также с точки зрения работы в целом, облегчая идентификацию груза в резервуаре и его расположение в дополнение к регулированию скорости.
Из-за особого рабочего цикла стиральных машин, который включает в себя отжим-сушку, очень важна работа на высокой скорости (превышающей номинальную). Этот способ называется « дефлегмация », потому что, будучи напряжением, пропорциональным потоку и скорости, общий поток уменьшается с помощью подходящего управления, чтобы обеспечить работу на более высоких скоростях и фиксированном напряжении.В этом случае главными кандидатами являются синхронные двигатели с внутренними постоянными магнитами, поскольку их имеющийся крутящий момент не падает внезапно за пределы номинальной скорости.
Область, где синхронные двигатели получили широкое распространение, — это лифтов , особенно больших размеров. В этом случае также были реализованы специальные решения, такие как на рис. 8, позволяющие прямое движение нагрузки (без редуктора).

Рис. 8. Подъемная система для безредукторных лифтов с синхронным двигателем с постоянными магнитами и осевым потоком (сайт Kone).

В данном случае это осевой двигатель, то есть зазор между статором и ротором (магнитный зазор) пересекается силовыми линиями, параллельными оси.
Другие конкретные области применения относятся к возобновляемым источникам (например, энергия ветра) и авионике , где они преследуют цель «Больше электрических самолетов» (замена гидравлических или пневматических приводов). Использование высокоэффективных и высокопроизводительных двигателей также распространяется в тяговом тракте , включая дорожную среду (от велосипедов до тяжелых транспортных средств и рабочих машин), железнодорожный / трамвайный сектор и промышленный сектор (вилочные погрузчики и аналогичные).

Библиография
  1. Уайлд, К. У. Бруннер, «Возможности политики в области энергоэффективности для систем с приводом от электродвигателей», Международное энергетическое агентство, Рабочий документ, 2011 г.
  2. «Электродвигатели и частотно-регулируемые приводы — Стандарты и законодательные требования по энергоэффективности низковольтных трехфазных двигателей», ZVEI — Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie eV, Division Automation — Electric Drive Systems, Франкфурт, декабрь 2010 г., 2-е издание .
  3. «Повышение рентабельности производства с помощью энергоэффективных приводов и двигателей», брошюра ABB, 2016 г.
  4. Вагати, «Синхронное реактивное сопротивление: новая альтернатива в приводах переменного тока», 20-я Международная конференция по промышленной электронике, управлению и КИП, 1994. IECON ’94., Болонья, 1994, стр. 1-13, том 1.
  5. Липо, Т. А., «Машины с синхронным сопротивлением — жизнеспособная альтернатива приводам переменного тока», Консорциум электрических машин и силовой электроники штата Висконсин, Отчет об исследованиях, 1991.
  6. «Низковольтные двигатели для технологических процессов в соответствии с EU MEPS», каталог ABB, октябрь 2014 г.
  7. «Редкие земли», S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, январь 2016 г.
  8. Гульельми, Б. Боаццо, Э. Армандо, Г. Пеллегрино и А. Вагати, «Минимизация магнитов в конструкции двигателя IPM-PMASR для применения в широком диапазоне скоростей», Конгресс и выставка IEEE Energy Conversion 2011, Феникс, Аризона, 2011 г., стр. 4201-4207.
  9. «Технологии двигателей для повышения эффективности в приложениях — Обзор тенденций и приложений», Danfoss Power Electronics — Danfoss VLT drive PE-MSMBM, ноябрь 2014 г.
  10. Н. Бедетти, С. Каллигаро; Р. Петрелла, «Непрерывная самоидентификация характеристик потока для синхронных машин с сопротивлением с помощью новой аппроксимирующей функции насыщения и множественной линейной регрессии», в IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 52, нет. 4. С. 3083-3092, июль-август. 2016.
  11. Н. Бедетти, С. Каллигаро; Р. Петрелла, «Самостоятельный ввод в эксплуатацию компенсации простоев инвертора с помощью множественной линейной регрессии на основе физической модели», IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE) 2014 г., т., №, стр. 242–249, 14–18 сентября 2014 г.
  12. Н. Бедетти, С. Каллигаро; Р. Петрелла, «Аналитический расчет контура регулирования напряжения с ослаблением потока в приводах IPMSM», Конгресс и выставка по преобразованию энергии (ECCE) IEEE, 2015, том, №, стр. 6145-6152, 20-24 сентября 2015 г.
  13. Н. Бедетти, С. Каллигаро; Р. Петрелла, «Анализ проблем проектирования и ошибок оценки основанного на обратной ЭДС устройства наблюдения за положением и скоростью для синхронных двигателей с SPM», в IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, vol.2, № 2, стр. 159–170, июнь 2014 г.
  14. S.A. Odhano, P. Giangrande, R. I. Bojoi и C. Gerada, «Самостоятельный ввод в эксплуатацию внутренних приводов синхронных двигателей с постоянными магнитами с подачей высокочастотного тока», в IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 50, нет. 5, pp. 3295-3303, сентябрь-октябрь. 2014.
  15. Welin, C.-J. Фриман, «Новая система прямого привода открывает новую эру для бумагоделательных машин», Paper and Timber, Vol.83 / No. 5, 2001.
  16. МакЭлвин, К. Лайлс, Б. Мартин и В. Вассерман, «Надежность приводов градирни: повышение эффективности с помощью новой технологии двигателей», в журнале IEEE Industry Applications Magazine, vol.18, нет. 6, стр. 12-19, ноябрь-дек. 2012.
Асинхронный двигатель

— обзор

Частотно-регулируемые приводы

Асинхронные и синхронные двигатели рассчитаны на определенное соотношение напряжения к частоте ( В, / Гц). Напряжение — это напряжение питания двигателя, а частота — это частота питания. Отношение В, / Гц прямо пропорционально величине магнитного потока в магнитном материале двигателя (пластинах 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 питающей сети более высокое напряжение вызывает более высокое соотношение В и / Гц и более высокий магнитный поток. При постоянном напряжении питания более низкая частота питания приведет к более высокому соотношению В, / Гц и более высокому потоку. Более высокий магнитный поток увеличивает крутящий момент двигателя. Когда двигатель работает при более высоком напряжении В, / Гц, чем номинальное, возникает перенапряжение, которое может вызвать насыщение статора и магнитного сердечника ротора.Насыщение вызывает перегрев и может привести к отказу мотора. Когда двигатель работает при напряжении В / Гц ниже номинального, магнитный поток уменьшается. Уменьшение магнитного потока снижает крутящий момент и влияет на способность двигателя выдерживать нагрузку.

Когда двигатели питаются напрямую от электросети, частота питающей сети остается постоянной, а напряжение и ток изменяются во время запуска двигателя. Во время разгона двигателя до синхронной скорости (синхронные двигатели) или скорости, близкой к синхронной (асинхронные двигатели), ток сначала возрастет в несколько раз по сравнению с номинальным током и вызовет падение напряжения.Более низкое напряжение при постоянной частоте питания означает более низкое соотношение В и / Гц и меньший магнитный поток, который влияет на крутящий момент. Как только двигатель разгоняется, напряжение восстанавливается до значения, близкого к номинальному, а крутящий момент на валу двигателя достигает номинального значения. В этом случае скорость двигателя будет постоянной и синхронной (синхронные двигатели) или близкой к синхронной (асинхронные двигатели). Если двигатели подключены напрямую к электросети, скорость определяется фиксированной частотой сети и не может контролироваться.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 непосредственно к сети электропитания: высокий пусковой ток, контроль крутящего момента, контроль скорости и коэффициент мощности (только для асинхронных двигателей).Одним из эффективных способов решения проблем является использование частотно-регулируемых приводов. При использовании частотно-регулируемых приводов питание привода осуществляется от сети, а питание двигателя — от привода.

ЧРП

управляют скоростью и крутящим моментом двигателя, контролируя частоту и величину напряжений и токов, 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. Типовая конфигурация ЧРП.

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

Фильтр принимает форму сигнала постоянного тока от выпрямителя и обеспечивает почти чистый линейный постоянный ток. Накопитель энергии используется для поддержания мгновенного энергетического баланса. Если при сбалансированной трехфазной нагрузке общая мощность остается постоянной от момента к моменту, а с идеальным преобразователем, накопление энергии не потребуется. На практике преобразователям требуется накопитель энергии для хранения энергии, достаточной для питания двигателя в течение коротких интервалов, когда мощность нагрузки превышает входную мощность.Конденсаторы и индукторы используются для хранения энергии.

Инвертор преобразует мощность постоянного тока обратно в переменный ток через набор электронных переключателей (MOSFET (металлооксидный полупроводниковый полевой транзистор), IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором), IGCT (интегрированный тиристор с коммутацией затвора), GTO (затвор) отключающий тиристор) и др.). Эти переключатели, открывая и закрываясь с определенной скоростью и продолжительностью, могут инвертировать постоянный ток и воссоздавать выходные токи и формы сигналов напряжения, имитирующие синусоидальные формы сигналов переменного тока.Затем двигатель получает питание от выхода инвертора.

Формы выходных сигналов представляют собой сигналы с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Они называются сигналами ШИМ, потому что они создаются несколькими импульсами переключателей с короткими интервалами. Величину и частоту сигналов напряжения ШИМ можно регулировать. Изменяя время, импульсы и какие переключатели срабатывают, частота может быть увеличена или уменьшена. Изменяя ширину и длительность импульсов, можно увеличивать и уменьшать среднее напряжение двигателя.Типичная форма сигнала ШИМ с аппроксимируемой синусоидой показана на рис. 7.23.

Рис. 7.23. Типичная форма сигнала ШИМ с аппроксимируемой синусоидой.

При использовании в качестве примера асинхронного двигателя асинхронный двигатель может эффективно работать только при скорости, 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 соотношение В, / Гц поддерживалось постоянным до номинальной скорости, можно получить семейство кривых крутящего момента-скорости, аналогичных рис.7.24.

Рис. 7.24. VFD Поставляемая кривая крутящего момента асинхронного двигателя с изменением частоты и напряжения и постоянным соотношением В / Гц.

Точка «a» на рис. 7.24 соответствует крутящему моменту без нагрузки и скорости без нагрузки при частоте питания инвертора 25 Гц. От без нагрузки в точке «a» до полной нагрузки в точке «b» скорость немного снизится. Если требуется поддерживать постоянную скорость из точки «а», регулятор частотно-регулируемого привода повысит частоту, так что рабочая точка при полной нагрузке переместится в точку «с».«Управление частотно-регулируемым приводом 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 момент отрыва постоянен во всех точках ниже номинальной скорости, за исключением низких частот. На низких частотах тяговый момент снижается из-за сопротивления статора. Когда частота приближается к нулю, падение напряжения из-за сопротивления статора становится важным, и уменьшение магнитного потока, вызывающее уменьшение крутящего момента, становится заметным.Этот эффект известен и легко смягчается с помощью низкоскоростного повышения напряжения: увеличения отношения В, / f на низких частотах для восстановления магнитного потока. На рис. 7.25 показан типичный набор кривых крутящий момент-скорость для привода с повышением напряжения на низкой скорости.

Рис. 7.25. График зависимости крутящего момента от частоты вращения асинхронного двигателя с частотно-регулируемым приводом с изменением напряжения и частоты, постоянное соотношение В, / Гц до номинальной скорости и повышение напряжения на низкой скорости.

При превышении номинальной скорости соотношение В и / Гц больше не может поддерживаться постоянным, поскольку напряжение не может превышать номинальное напряжение двигателя во избежание пробоя изоляции двигателя.Повышение частоты сверх номинальной частоты возможно и приведет к более высокой скорости, но при сохранении напряжения на уровне номинального напряжения и, как следствие, уменьшении отношения В к / Гц, плотность магнитного потока и крутящий момент уменьшатся.

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

Благодаря двигателям, поставляемым с частотно-регулируемым приводом, и их наличию высокого крутящего момента на низких скоростях можно избежать проблем пуска, характерных для операций с фиксированной частотой (начальное высокое скольжение, высокий пусковой ток, падение напряжения и уменьшение крутящего момента). Двигатель с ЧРП запускается с низкой частоты, которая постепенно увеличивается. Скорость скольжения ротора всегда мала, и ротор непрерывно работает с оптимальным крутящим моментом.Номинальный крутящий момент доступен на низких скоростях, а пусковой ток не превышает номинального тока полной нагрузки. Двигатель может запускаться от недельной сети электроснабжения, не вызывая нарушений напряжения в питающей сети.

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

Рис. 7.26. ЧРП предоставил кривую крутящего момента-скорости асинхронного двигателя в области постоянного крутящего момента, постоянной мощности и высокой скорости.

В двигателях с ЧРП 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 в каждом состоянии непрерывно. Если в приложении с двигателем, поставляемым с частотно-регулируемым приводом, используется стандартный асинхронный двигатель, необходимо учитывать ограничения по нагреву. Стандартный промышленный двигатель обычно заключен в корпус с установленным на внешнем валу вентилятором, который обдувает воздухом внешний корпус с оребрением. Стандартная конструкция и охлаждение двигателя предназначены для непрерывной работы при фиксированной частоте и номинальной скорости, подаваемой в сеть.Когда стандартный промышленный двигатель работает, подключенный к ЧРП, который производит низкую частоту и запускает двигатель 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 высоких температурах, что может существенно повлиять на срок службы двигателя или вызвать перегрев и отказ двигателя.

Когда двигатель используется в приложениях с частотно-регулируемым приводом, важно указать сценарии работы, соответствующим образом спроектировать охлаждение и использовать двигатели, подходящие для работы с инвертором.

Помимо охлаждения, при использовании двигателей с частотно-регулируемым приводом при проектировании необходимо учитывать и другие факторы, такие как влияние гармоник от частотно-регулируемого привода к сети, конфигурация кабеля и размер кабеля от частотно-регулируемого привода к двигателю и т. Д.

Технология Written-Pole® — Как мы преодолели барьер в 15 л.с.

Однофазный

Применение технологии SPPS Written-Pole® для однофазных электродвигателей дает много преимуществ по сравнению с ограничениями, налагаемыми традиционными технологиями двигателей.Однофазные двигатели SPPS Written-Pole® обладают исключительными рабочими характеристиками благодаря уникальной запатентованной конструкции и конструкции, в которой сочетаются многие сильные стороны существующих технологий и устраняются их недостатки.

Строительство

Основные элементы однофазного двигателя SPPS Written-Pole® показаны на Рисунке 1. Хотя в SPPS Written-Pole® используются конструктивные технологии, аналогичные тем, что используются в обычных асинхронных двигателях, они задаются новаторским использованием материалов и концепций. отдельно.

Конструкция статора

Статор типичного однофазного двигателя SPPS Written-Pole® будет немедленно узнаваем любым, кто знаком с асинхронными двигателями. Ламинированный пакет статора изготовлен с использованием листов электротехнической стали с низкими потерями и новейшими оксидными покрытиями. Одно- или трехфазная обмотка устанавливается в статоре с помощью медного провода инверторного класса. Обмотки аналогичны по конструкции и функциям используемым в обычном асинхронном или синхронном двигателе.При подключении к входному сетевому питанию ток в обмотках создает вращающееся магнитное поле, которое взаимодействует с ротором, прикладывая вращающую силу к валу.

Уникальной особенностью однофазных двигателей SPPS Written-Pole® является использование сосредоточенной обмотки возбуждения, расположенной в одной или двух точках статора. Обмотка возбуждения содержится внутри конструкции статора и расположена между основными обмотками статора. Эта обмотка, разработанная для создания достаточно мощного магнитного поля для полного намагничивания той части магнитного слоя ротора, которая находится непосредственно через воздушный зазор от него, используется для поддержания правильной геометрии полюсов в роторе.Энергия, необходимая для работы обмотки возбуждения, магнитно передается через сердечник статора от соседних обмоток статора, что устраняет необходимость во внешнем источнике энергии.

Конструкция ротора

Ротор типичного однофазного двигателя SPPS Written-Pole® представляет собой комбинацию индукции, гистерезиса и постоянных магнитов. Базовая платформа состоит из обычного стального вала, вставленного в ламинированный пакет, содержащий роторный сепаратор с высоким сопротивлением.Пластины ротора изготовлены из той же электротехнической стали с низкими потерями, которая используется в пластинах статора. Клетка с высоким сопротивлением является ключевым фактором ограничения пускового тока однофазных двигателей SPPS Written-Pole® и обеспечивает значительный индукционный момент на начальной стадии пуска. Общая площадь поперечного сечения и удельное сопротивление обоймы ротора выбираются таким образом, чтобы обеспечить высокое скольжение и пусковую характеристику с высоким коэффициентом мощности. Хотя такая конфигурация может отрицательно сказаться на эффективности работы обычного асинхронного двигателя, синхронный режим работы, используемый в однофазных двигателях SPPS Written-Pole®, устраняет наведенные токи в стержнях ротора и связанные с этим электрические потери.Сплошной слой полупостоянного магнитного феррита, покрывающий ламинированный пакет ротора, является одной из уникальных особенностей однофазных двигателей SPPS Written-Pole®. Ферритовый материал, используемый в роторе, во многом аналогичен магнитному материалу, используемому в обычных синхронных двигателях с постоянными магнитами, что позволяет ему сохранять намагниченность в нормальном рабочем диапазоне. Однако уникальные свойства этого запатентованного материала уменьшают силу магнитного поля, необходимого для намагничивания или переориентации материала до достаточно низкого уровня, чтобы стало практичным повторно намагничивать ротор во время его вращения.Это может быть достигнуто без потери свойств, требуемых для нормальной работы, и имеет дополнительное преимущество в виде увеличения величины гистерезисного крутящего момента, доступного во время пуска.

Эксплуатация
Однофазные двигатели

SPPS Written-Pole® используют три режима работы в зависимости от скорости вращения машины. На приведенной ниже диаграмме показаны три режима работы, а также их связь со скоростью вращения двигателя.

Режим запуска

В режиме запуска однофазный двигатель SPPS Written-Pole® создает большой гистерезис и индукционный крутящий момент, которые начинают разгонять двигатель до его номинальной скорости.Гистерезис крутящего момента возникает, когда магнитные поля, создаваемые током статора, достаточно сильны для намагничивания ферритового материала на роторе, создавая полезный крутящий момент. Величина входного пускового тока и индукционный момент, создаваемый в этом режиме, определяются свойствами обоймы ротора.

Применение однофазной технологии SPPS Written-Pole® предоставляет разработчикам значительную свободу выбора этих свойств, поскольку однофазные двигатели SPPS Written-Pole® способны создавать синхронный крутящий момент в широком диапазоне скоростей, в отличие от обычных синхронных двигателей, которые полагаться на индукционный момент для разгона машины до синхронной скорости.В результате сопротивление сепаратора может быть оптимизировано для достижения желаемых пусковых характеристик, не беспокоясь о наличии индукционного момента на более высоких скоростях. Этот процесс представляет собой компромисс между плавными пусками при низком токе и быстрыми резкими пусками при высоком токе. Фактические пусковые токи, время и скорость ускорения зависят от модели и области применения с большинством однофазных двигателей SPPS Written-Pole®, оптимизированных для более низких пусковых токов.

Такой подход дает несколько долгосрочных преимуществ, включая более плавную рампу пуска, которая защищает подключенную нагрузку от разрушительного ускорения и механических ударов.Более низкий пусковой ток также снижает повышение температуры обмоток статора, позволяя более частые запуски и перезапуски, чем это возможно с обычными двигателями, при подключении к аналогичным высокоинерционным нагрузкам.

Переходный режим

Когда однофазный двигатель SPPS Written-Pole® ускоряется до своей номинальной скорости, он входит в переходный режим, во время которого обмотка возбуждения начинает влиять на магнитную геометрию ротора. Скорость вращения, с которой двигатель переключается в переходный режим, зависит от модели и области применения, но номинально находится в диапазоне от 80 до 90% нормальной синхронной скорости.При входе в переходный режим однофазный двигатель SPPS Written-Pole® становится электрически синхронным, что позволяет ему создавать синхронный крутящий момент, даже если он не достиг истинной синхронной скорости.

Поскольку электрический ток в обмотке возбуждения изменяется в течение одного полного положительного отрицательного цикла, создается переменное магнитное поле, которое индуцирует полную пару северных и южных полюсов на ферритовом магнитном слое на поверхности ротора. Эти полюса имеют правильную комбинацию электрических и механических фазовых углов для создания крутящего момента, независимо от скорости ротора или предыдущей конфигурации полюсов.В результате диаграмма магнитных полюсов, создаваемая обмоткой возбуждения, вращается в точной электромагнитной синхронизации с вращающимися полями, создаваемыми обмотками статора, даже если его механическое вращение не синхронно с полями статора.

Конструкция цепи возбуждения регулирует фазовый угол между током возбуждения и током в обмотке статора, который определяет угол момента между полюсами ротора и вращающимися полями статора. Этот фазовый угол можно использовать для максимизации доступного крутящего момента в переходном режиме или для обеспечения работы с опережающей мощностью при номинальной нагрузке.

Способность работать в качестве синхронного двигателя в широком диапазоне скоростей позволяет однофазному двигателю SPPS Written-Pole® достигать механической синхронизации в течение секунд или минут, значительно повышая способность машины запускать высокоинерционные нагрузки. Поскольку однофазные двигатели SPPS Written-Pole® не полагаются на индукционный крутящий момент для достижения почти синхронной скорости до перехода к синхронному режиму работы, статические характеристики двигателя могут быть оптимизированы без ущерба для характеристик и эффективности в установившемся режиме.

Рабочий режим

Однофазный двигатель SPPS Written-Pole® переходит в рабочий режим при достижении номинальной синхронной скорости. Поскольку в этом режиме работа обмотки возбуждения не требуется, она отключается, и двигатель продолжает работать как синхронный двигатель с постоянными магнитами, пока питание не будет отключено от входного контактора.

Еще одним примером улучшенной работы, обеспечиваемой однофазными двигателями SPPS Written-Pole®, является их способность восстанавливаться после кратковременных перегрузок.Если к выходному валу приложен достаточный крутящий момент, вызывающий остановку двигателя, он снова входит в переходный режим и пытается повторно разогнать нагрузку до синхронной скорости. В том случае, если крутящий момент нагрузки продолжает превышать возможности машины, стандартные устройства защиты от перегрузки отключают питание от двигателя, предотвращая повреждение двигателя или ведомой нагрузки.

Перезапустить работу

Еще одна важная особенность двигателя с записанным полюсом заключается в том, что он может быть повторно подключен к входной электрической мощности в любое время после потери входной мощности, в отличие от обычных электродвигателей, которые требуют задержки для минимизации генерации больших переходных процессов крутящего момента в результате фазового сдвига. между ротором и входным источником питания.

Однофазный двигатель SPPS Written-Pole® продолжает обеспечивать плавный, равномерный крутящий момент и потребляет только нормальные пусковые токи при повторной подаче питания, независимо от фазы поля ротора относительно поля статора. Стандартная конфигурация, поставляемая заводом-изготовителем, предусматривает автоматический перезапуск при повторном подаче питания на входной контактор. Двигатель возобновит работу либо в режиме запуска, либо в переходном режиме в зависимости от его скорости при повторном включении питания.

Written-Pole

Технология Written-Pole® — это революционный, но принципиально простой подход к повышению производительности электродвигателей и генераторов.Применение технологии Written-Pole® освобождает инженеров от одного из основных ограничений, с которыми сталкиваются разработчики обычных асинхронных и синхронных машин. В отличие от традиционных конструкций, в которых магнитные полюса фиксируются геометрией клетки ротора и обмоток статора, машины Written-Pole® включают в себя запатентованную концепцию, которая оптимизирует магнитную геометрию ротора для достижения максимальной производительности при изменении рабочей скорости машины.

Ограничения традиционной технологии

Скорость электродвигателя прямо пропорциональна частоте и количеству полюсов.И наоборот, выходная частота генератора прямо пропорциональна его скорости и количеству полюсов.

Требование гладкого сбалансированного выхода диктует, что обычные электрические машины должны иметь четное число магнитных полюсов с равным числом ориентаций на север и юг. В результате обычные электрические машины обычно классифицируются как 2, 4, 6 или… полюсные машины, имеющие 1, 2, 3 или… .. пары северных и южных полюсов соответственно. Отклонение от этого принципа приведет к созданию электрической машины, которая будет нестабильна в магнитном отношении при номинальной скорости и непригодна для работы в установившемся режиме.

Технология

Written-Pole® освобождает проектировщиков от этого ограничения, не противореча фундаментальным правилам, регулирующим работу электрических машин. Эта технология позволяет создавать диаграмму направленности, которая напрямую коррелирует со скоростью вращения машины, повышая производительность за счет значительного диапазона скоростей.

Written-Pole® Advantage
Двигатели

Written-Pole® содержат сплошной слой магнитного материала на поверхности ротора, который может быть намагничен в любую желаемую конфигурацию полюсов с использованием обмотки высокой плотности, содержащейся внутри обмоток статора.Когда материал магнита проходит под этой обмоткой возбуждения, он подвергается воздействию переменного магнитного поля, создаваемого переменным током, протекающим в обмотке. Сила и ориентация этого магнитного поля контролируют геометрию магнитных полюсов, наведенных на ротор. Если полярность материала магнита, проходящего под обмоткой возбуждения, не соответствует полярности магнитного поля, создаваемого обмоткой, полярность магнита меняется на противоположную, чтобы соответствовать полю, создаваемому обмоткой возбуждения.Поскольку мощность, подаваемая на обмотку возбуждения, имеет постоянную частоту 60 Гц, переменный ток синусоидальной формы, фактический размер и количество полюсов, образующихся на поверхности ротора, зависят от скорости вращения машины. Более низкие скорости приводят к большему количеству полюсов меньшего размера с более короткими пролетами, в то время как более высокие скорости приводят к меньшему количеству полюсов большего размера с более длинными пролетами. Эта концепция в принципе аналогична идее непрерывной магнитной ленты, проходящей через записывающую головку.

и nbsp

Скорость = 1600 об / мин Полюса = 4,5 размах полюсов = 85 град

Для 4-полюсного электродвигателя с частотой вращения 1800 об / мин, работающего со скоростью 1600 об / мин, требуется 4,5 полюса для поддержания синхронной работы на постоянной частоте и входной частоте 60 Гц. И наоборот, для генератора на 1800 об / мин для поддержания номинальной выходной частоты 60 Гц при 1600 об / мин также требуется 4,5 полюса. Возможность оптимизировать геометрию полюса во время движения позволяет машинам Written-Pole® приспосабливаться к значительным колебаниям скорости без ущерба для производительности.

При достижении номинальной скорости питание обмотки возбуждения отключается, позволяя машине работать как синхронная машина. Отклонение от номинальной скорости машины восстанавливает питание обмотки возбуждения, тем самым обеспечивая соответствие геометрии полюсов ротора вращающимся электродвижущим полям, создаваемым обмоткой статора.

Поистине революционная разработка, технология Written-Pole® позволяет разработчикам электрических машин впервые в истории проектирования электрических машин выйти на новый уровень производительности.

Written-Pole®Applications

Single Phase Power Solutions, LLC по соглашению с Precise Power Holdings Corporation производит и продает двигатели с письменным полюсом большой мощности до 100 л.с. Эти двигатели используются там, где раньше использовались стационарные двигатели внутреннего сгорания.

Применение технологии Written-Pole® к электродвигателям дает множество желаемых характеристик, включая очень низкие требования к пусковому току, высокий КПД, работу с единичным коэффициентом мощности, возможность мгновенного перезапуска, возможность синхронизации под нагрузкой и возможность запуска с очень высокой мощности. инерционные нагрузки без завышения размеров.

Технология

Written-Pole® используется в семействе одно- и трехфазных систем тяги и защиты питания, используемых многими клиентами, включая Метеорологическую службу США, НАСА, Федеральное управление гражданской авиации, ВВС США и многих коммерческих и промышленных клиентов.

Технология, отмеченная наградами

Получив в 1994 году награду R&D 100 Award, технология Written-Pole® была признана журналом R&D Magazine одной из наиболее технологически значимых инноваций того года.Эта технология также была признана многочисленными техническими организациями, включая Профессиональное общество инженеров США.

Разработанная Джоном Розелем и Ронни Барбером при поддержке Исследовательского института электроэнергетики и многих электроэнергетических компаний, включая Manitoba Hydro, эта инновационная концепция защищена многочисленными патентами США и других стран.

Характеристики и характеристики электродвигателей

Кривая характеристик

На первой декартовой шкале показаны крутящий момент в [Нм] (ось X), скорость вращения в [об / мин] (ось Y1), потребление тока в [A] (ось Y2) , КПД (ось Y3).

— Для полноты только на этом графике представлена ​​кривая выходной мощности в [Вт] (ось Y4). В технических паспортах нет кривой выходной мощности.

Ниже перечислены эталонные параметры и объясняется, как считывать характеристическую кривую.

Зона непрерывного функционирования S 1
Номинальное натяжение V n [V] Напряжение питания
Скорость холостого хода n 0 [об / мин] Скорость двигателя без нагрузки
Ток холостого хода I 0 [A] Ток, потребляемый двигателем без нагрузки
Номинальная скорость η N [об / мин] Минимальная скорость, с которой двигатель может работать непрерывно
Номинальный крутящий момент M N
[Нм] 		Максимальный крутящий момент, с которым двигатель может работать непрерывно
Номинальный ток I n [A] Максимальный ток, при котором двигатель может работать непрерывно
Тормозной момент M s [Нм] Крутящий момент с заблокированным ротором
Стояночный ток I с [A] Ток при заблокированном роторе
Максимальная мощность P макс. (- 1)] / [V * A].

Как читать характеристическую кривую

Каждому значению крутящего момента соответствует значение тока и скорости. Каждая точка, соответствующая определенной нагрузке, расположена на идеальной вертикальной линии, начинающейся от значения крутящего момента по оси «x».

Затем на диаграмме определяется область, называемая «непрерывной рабочей областью», которая охватывает все рабочие условия до линии, определяющей номинальные значения.

Номинальная рабочая нагрузка — последняя в порядке возрастания приложенной нагрузки, при которой двигатель может работать непрерывно без повреждений.

Номинальные значения, указанные в технических паспортах, являются ориентировочными значениями, и для сертификации продукта необходимо провести испытание на срок службы.

Что касается срока службы двигателя постоянного тока или редукторного двигателя постоянного тока , нет параметра, который бы точно определял, как долго может работать двигатель при определенной нагрузке и с определенным рабочим циклом.

У каждого применения есть свои особенности, такие как механическое трение, образование пиков, особые условия окружающей среды, которые также могут сильно повлиять на срок службы щеток.

Допуски характеристических кривых

Если не указано иное, это должно рассматриваться как допуск для скорости, область между двумя линиями, параллельная линии скорости, рассчитанная из значений +/- 10% скорости холостого хода.

Для тока следует учитывать допуск +/- 10% от каждого значения тока.

Эти допуски применяются, когда двигатель «холодный» (20 ° C). .

Читайте также

Заложенный нос у грудничка: причины, лечение и профилактика

Особенности развития детей 4-5 лет: психология, навыки и воспитание

Как сделать детский домик своими руками: пошаговая инструкция и креативные идеи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *