Двигуни змінного струму, асинхронні двигуни SEW-EURODRIVE

Наша модульна система для трифазних двигунів дозволяє отримати мільйони комбінацій приводів. І це у всьому світі: адже трифазні двигуни відповідають всім класам ефективності до IE4 і охоплюють діапазон потужності від 0,09 кВт до 225 кВт. Модульна система пропонує широкий асортимент гальм, кодерів, роз’ємів, зовнішніх вентиляторів, спеціальних покриттів та фарб.

асинхронні

Що таке трифазний двигун?

До групи асинхронних машин належать електричні машини, режим роботи яких заснований на повітряному зазорі між статором і ротором обертається магнітне поле базується. Найбільш важливою і найбільш часто використовуваною машиною з цієї групи є асинхронний трифазний асинхронний двигун у вигляді ротора з білковою кліткою. Це характеризується такими ознаками:

  • проста і надійна конструкція
  • велика оперативна безпека
  • операція з низьким рівнем обслуговування
  • низька ціна

Наступні електродвигуни, як правило, використовуються в технології електроприводів:

  • асинхронні трифазні двигуни (ротори клітковини, ротори ковзання, кільцеві магніти)
  • асинхронні однофазні двигуни змінного струму
  • асинхронні або синхронні сервомотори
  • Двигуни постійного струму

Оскільки швидкість Трифазні двигуни З частотними перетворювачами краще, простіше і не потребує технічного обслуговування, керувати двигунами постійного струму і програвати Трифазні двигуни з ковзаючими кільцями все важливіше. Інші типи трифазних асинхронних двигунів мають мало значення в приводній техніці. Тому більш детальний опис тут не наводиться.

Якщо комбінувати електродвигун, сподобається Трифазний двигун, з редуктором ви отримуєте так званий редукторний двигун. Незалежно від електричного принципу відповідного двигуна, спосіб його кріплення до редуктора має особливе значення для механічної конструкції двигуна. Для цього використовує SEW-EURODRIVE спеціально пристосовані двигуни.

Як працює трифазний двигун?

Структура

Бігун або ротор

У пазах ламінованого сердечника ротора є інжектована або вставлена ​​обмотка (зазвичай з алюмінію та/або міді); традиційно один виток відповідає штоку. Ці бруски замикаються на обох кінцях кільцями, виготовленими з одного і того ж матеріалу. Якщо подумки видалити ламінований сердечник, бруски з кільцями короткого замикання нагадують клітку. Звідси друга поширена назва для Трифазні двигуни: "Клітковий мотор".

Підставка або статор

Обмотка, інкапсульована синтетичною смолою, вставляється в напівзакриті канавки сердечника статора. Кількість котушок і ширина котушки змінюються для досягнення різної кількості полюсів (= швидкості). Разом із корпусом двигуна багатошаровий сердечник утворює так званий статор.

Несучі щити

Екрани підшипників із сталі, сірого чавуну або литого алюмінію закривають моторний відсік з боків А і В. Конструкція при переході до статора визначає, серед іншого, ступінь захисту двигуна.

Вал ротора

Ламінована серцевина з боку ротора прикріплена до сталевого валу. Два кінці валу проходять через торцеві щити з боків A і B. Бічна сторона A - кінець вихідного вала (виконаний у вигляді шестірні у випадку шестерні двигуна); Вентилятор з лопатями для самовентиляції та/або додаткові системи, такі як механічні гальма та кодери, встановлені на стороні B.

Корпус двигуна

Корпуси двигуна можуть бути виготовлені з литого алюмінію для невеликої та середньої потужності. Корпуси всіх класів експлуатації також виготовляються з сірого чавуну та звареної сталі. На корпусі прикріплена клемна коробка, в якій обмотки кінців статора з'єднані з клемною колодкою для електричного підключення замовника. Охолоджувальні ребра збільшують поверхню корпусу, а також збільшують відведення тепла в навколишнє середовище.

Вентилятор, кришка вентилятора

Вентилятор на кінці вала з боку B прикритий витяжкою. Ця витяжка спрямовує повітряний потік, який створюється при обертанні вентилятора над ребрами корпусу. Зазвичай вентилятори не залежать від напрямку обертання ротора. Додатковий захисний кожух запобігає падінню (дрібних) деталей крізь захисну решітку вентилятора у вертикальних конструкціях.

Підшипники торцевих щитів з боку А та В механічно з'єднують обертові деталі зі стаціонарними. Зазвичай застосовують кулькові підшипники з глибокими канавками, рідше циліндричні роликові. Розмір підшипника залежить від сили та швидкості, яку повинен поглинути відповідний підшипник. Різні ущільнювальні системи гарантують, що необхідні змащувальні властивості залишаються в підшипнику і що масла та/або мастила не виходять.

Як це працює в мережі

Симетрична триланцюгова система обмотки статора підключена до трифазної трифазної мережі з відповідною напругою та частотою. Потік в кожній з трьох звивистих ниток синусоїдальні струми однакової амплітуди, які кожен зміщується в часі на 120 °. Завдяки ниткам обмоток, які також просторово зміщені на 120 °, статор створює магнітне поле, яке обертається з частотою прикладеної напруги.

Це обертове магнітне поле - коротше Поворотне поле називається - індукує електричну напругу в обмотці ротора або в шинах ротора. Оскільки обмотка замикається по кільцю, течія Струми короткого замикання. Разом з обертовим полем сили накопичуються і утворюють крутний момент по радіусу ротора, що прискорює ротор до швидкості у напрямку обертається поля. Зі збільшенням частоти обертання ротора частота напруги, що генерується в роторі, зменшується, оскільки різниця між швидкістю обертового поля та швидкістю ротора стає меншою.

Нижчі індуковані напруги призводять до зменшення струмів у клітці ротора, а отже, до зменшення зусиль та зменшення крутних моментів. Якби ротор досягав такої ж швидкості, що і поле, що обертається, він би обертався синхронно і напруга не спричинялася - отже, двигун не міг би розвивати крутний момент. Однак момент навантаження та моменти тертя в підшипниках викликають одне Різниця між швидкістю ротора та обертовим полем і, отже, баланс між прискоренням і крутним моментом навантаження. Двигун працює асинхронно.

Залежно від навантаження на двигун, ця різниця більша або менша, але ніколи не дорівнює нулю, оскільки в підшипниках завжди є тертя, навіть на холостому ходу. Якщо крутний момент навантаження перевищує максимальний крутний момент прискорення, який може виробляти двигун, двигун переходить у неприпустимий робочий стан, що може мати термічно руйнівний ефект.

Це необхідно для функції Відносний рух між швидкістю обертового поля та механічною швидкістю визначається як ковзання і дається як відсоток від швидкості обертається поля. У випадку малопотужних двигунів, Ковзання Від 10 до 15 відсотків, Трифазні двигуни вищі потужності мають приблизно від 2 до 5 відсотків ковзання.

Експлуатаційна поведінка

Трифазний двигун з білковою кліткою бере електроенергію від мережі напруги і перетворює її в механічну потужність - тобто в швидкість і крутний момент. Якби двигун працював без втрат, це відповідало б подається механічна потужність Pab споживаної електричної енергії Пауф.

Як не уникнути будь-якого перетворення енергії, втрати також трапляються в трифазних двигунах з білочками: Втрати міді PCu і Втрати стрижня PZ виникають, коли струм протікає через провідник, Втрати заліза PFe спричинені намагніченістю багатошарового сердечника з частотою мережі. Втрати на тертя PRb викликане тертям в підшипниках; та втрати вентиляції від використання повітря для охолодження. Ці втрати міді, стрижня, заліза та тертя призводять до нагрівання двигуна. Співвідношення потужності, що подається, до споживаної потужності визначається як таке Ефективність машини.

Ефективність стає все більш важливим

Згідно із законодавчими вимогами, в останні роки більше уваги приділяється використанню двигунів з вищим ступенем ефективності. Відповідні нормативні угоди це визначають Класи енергозбереження, які були включені до технічних даних виробниками. Для зменшення основних залежних від машини втрат це означає для конструкції електродвигуна:

  • збільшення використання міді в обмотці двигуна (PCu)
  • кращий листовий матеріал (PFe)
  • оптимізована геометрія вентилятора (PRb)
  • енергетично оптимальне сховище (PRb)

Якщо ви реєструєте крутні моменти та силу струму на швидкості, ви отримуєте характеристику Характеристика крутного моменту трифазного електродвигуна білки. Двигун проходить через цю характеристику кожного разу, коли її вмикають, поки вона не досягне стабільної робочої точки. Кількість полюсів, конструкція та матеріал обмотки ротора впливають на хід характеристик. Знання цих характеристик особливо важливо для приводів, що експлуатуються із зворотним моментом (наприклад, підйомники).

Чи противикрутний момент приведеної машини вище цього Крутний момент сідла, швидкість обертання ротора "застрягне в сідлі". Двигун більше не досягає номінальної робочої точки, тобто стабільної, термічно безпечної робочої точки. Чи противиступний момент навіть вищий за цей Пусковий момент, двигун зупиняється. Якщо робочий привід перевантажений (наприклад, конвеєрна стрічка перевантажена), швидкість зменшується зі збільшенням навантаження. Якщо крутний момент протидії перевищує цей Перекидаючий момент, Двигун "нахиляється", і швидкість падає до сідловидності або навіть до нуля. Всі сценарії призводять до дуже великих струмів у роторі та статорі, тому обидва вони дуже швидко нагріваються. Якщо відсутні відповідні захисні пристрої, це може призвести до термічного руйнування двигуна - він "перегорає".

Теплові класи

Тепло, яке утворюється в електричному провіднику, через який протікає струм, залежить від опору провідника та рівня струму, що протікає через нього. Часте ввімкнення та запуск з протимоторним моментом дуже сильно навантажує трифазний двигун з білковими клітинами. допустиме опалення двигуна залежить від температури навколишнього охолоджуючого середовища (наприклад, повітря) та термостійкості ізоляційного матеріалу обмотки.

Максимально допустима перегрівання двигунів обмежена a Поділ на класи тепла (раніше також називався "класами ізоляції"). Двигун повинен мати можливість працювати в тепловому класі, в якому він був побудований, з номінальною постійною надмірною температурою, пов'язаною з вихідною потужністю, без пошкодження. При максимальній температурі охолоджуючої рідини 40 ° C допустиме обмеження надлишкової температури, наприклад у тепловому класі 130 (B): dT = 80 K.

Ці режими роботи є найбільш поширеними

  • Найпростіший режим роботи - навантаження з постійним крутним моментом навантаження. Завдяки постійному навантаженню в номінальній точці двигун досягає термостабільного стану через певний час. Ця компанія називається Безперервна робота S1.
  • в Короткочасна робота S2 двигун працює протягом певного періоду часу (тБ) при постійному навантаженні. За цей період часу двигун ще не досяг термостабільного стану. Далі слід простої, які повинні бути достатньо довгими, щоб двигун знову досяг температури охолоджуючої рідини.
  • в Переривчаста робота S3 двигун працює протягом певного часу (тБ) при постійному навантаженні. Пуск не повинен впливати на нагрівання двигуна. Після цього настає певний час простою (tSt). Відносний робочий цикл (ED) задається в цьому режимі роботи. У стандартному IEC 60034-1 відношення робочого часу до часу відтворення (= час роботи + час простою) становить 10 хвилин як приклад.

Приклад: Режим роботи S3/40% існує, коли двигун увімкнено на 4 хвилини та вимкнено на 6 хвилин.

Яка частота перемикання?

Допустима частота перемикання вказує на те, як часто двигун можна вмикати за одну годину без теплових перевантажень. Це залежить від:

  • масові моменти інерції, які слід прискорити
  • статичне навантаження
  • тип уповільнення
  • тривалість запуску
  • температура навколишнього середовища
  • робочий цикл

Допустиму частоту перемикання двигуна можна збільшити за допомогою таких заходів:

  • за рахунок підвищення теплового класу
  • вибравши наступний за величиною двигун
  • додавши зовнішній вентилятор
  • змінюючи зменшення передач і, таким чином, коефіцієнти інерції
  • вибравши інший тип гальмування

Що таке трифазні двигуни з клітковиною, що змінюють полюс?

Трифазні клітковинні двигуни можна перемикати, перемикаючи обмотки або деталі обмотки експлуатувалися з різною швидкістю буде. Вставляючи кілька обмоток у прорізи статора або змінюючи напрямок потоку струму в окремих частинах обмотки, виходить різна кількість полюсів. При окремих обмотках потужність на кількість полюсів менше половини потужності одношвидкісного двигуна такого ж розміру.

Наприклад, трифазні редукторні двигуни, що змінюють полюси використовується як привід для руху. Швидкість руху велика при роботі з малою кількістю полюсів. Для позиціонування робиться перемикач на багатополюсну обмотку на низькій швидкості. При перемиканні двигун спочатку зберігає свою високу швидкість завдяки інерції. Трифазний двигун працює як генератор в цій фазі і гальмує. Кінетична енергія перетворюється в електричну енергію і подається назад в сітку. Недолік - великий Моментний шок при перемиканні, але це можна зменшити за допомогою відповідних заходів перемикання.

Сучасна розробка недорогих перетворювальних технологій сприяє технологічній заміні двигунів, що змінюють полюси, на одношвидкісні двигуни з регульованою частотою у багатьох додатках.

Однофазні двигуни

Однофазний двигун є хорошим вибором при застосуванні

Обертові польові магніти

Є поворотні польові магніти Спеціальні конструкції з Трифазні двигуни з кліткою білки. У своїй конструкції вони розмірені так, що навіть при швидкості 0 вони мають лише таке високе споживання енергії, що вони не руйнуються термічно. Це, наприклад, Відкриті двері, точки перемикання або в Прес-інструменти має сенс, коли положення потрібно досягти та безпечно утримувати за допомогою двигуна та електричних засобів.

Іншим поширеним режимом роботи є т. Зв Операція протигазового гальмування: Зовнішнє навантаження здатне повернути ротор проти напрямку обертання обертового поля. Обертається поле "гальмує" швидкість і виводить з системи регенеративну енергію, яка подається назад в мережу - так би мовити поворотне гальмування без механічного гальмування.

SEW-EURODRIVE пропонує з DRM ./ DR2M. 12-полюсні магніти, що обертаються, які постійно призначені для використання з номінальним крутним моментом у простої. Польові магніти, що обертаються, від SEW-EUODRIVE підходять для різних вимог і швидкостей і пропонуються до трьох номінальних крутних моментів залежно від режиму роботи.

Вибухозахищені трифазні двигуни

Якщо електричні двигуни використовуються в потенційно вибухонебезпечних зонах (відповідно до Директиви 2014/34/ЄС (ATEX)), необхідно вжити певних захисних заходів щодо приводів. Для цього SEW-EURODRIVE пропонує різні вибухозахищені трифазні двигуни залежно від області та регіону застосування.

Гібридні двигуни: "асинхронні" та "синхронні" в одному двигуні

Для додатків, які працюють безпосередньо від електромережі, а також мають синхронну швидкість або мають цю функцію на простому перетворювачі без кодера, SEW-EURODRIVE пропонує так звані Двигуни LSPM в. LSPM - це абревіатура для Л.іне С.терпкий постійний М.агнет. Двигун LSPM - це трифазний асинхронний двигун з додаткові постійні магніти в роторі. Він запускається асинхронно, потім синхронізується з частотою живлення і з цього моменту працює синхронно, синхронно з частотою мережі. Технологія двигуна, яка нові, гнучкі варіанти застосування в технології приводу відкрито, напр. Б. передача вантажів без падіння швидкості.

Ці компактні гібридні двигуни демонструють роботу відсутність втрат ротора і вразити одним висока ефективність. Досягаються класи енергозбереження до IE4.

Розмір двигуна DR.J з технологією LSPM на два етапи менший за серійний двигун однакової потужності та з однаковим класом ефективності. З іншого боку, двигуни однакових розмірів досягають класу ефективності, який вдвічі кращий, ніж у асинхронних двигунів.

Ми раді бути тут для вас!

У вас є конкретний запит, і ви хотіли б, щоб ми вас проконсультували? Надішліть нам повідомлення зі своїми запитаннями.