Быстро найдите нужный вам товар.
A трехфазный асинхронный двигатель Это машина переменного тока, которая превращает трехфазную электрическую энергию во вращающуюся механическую энергию посредством электромагнитной индукции, а не посредством прямого электрического соединения с ротором. В обмотках статора создается вращающееся магнитное поле, которое индуцирует ток в стержнях ротора, который, в свою очередь, создает крутящий момент. Скорость ротора всегда отстает от скорости вращающегося поля с небольшим запасом, называемым скольжением, именно поэтому эту машину также называют трехфазный асинхронный двигатель .
Поскольку для запуска не требуются щетки, внешнее возбуждение ротора и конденсатор, трехфазный асинхронный двигатель стал стандартом. трехфазный электродвигатель для заводов, мастерских и коммунальных предприятий. Типичный ассортимент продукции простирается от небольших дробных агрегатов мощностью около 0,09 кВт до крупных типоразмеров около 375 кВт с вариантами 2, 4, 6 и 8-полюсной обмотки, охватывающими все: от высокоскоростных вентиляторов для малой нагрузки до низкоскоростных конвейеров для тяжелых грузов. Корпуса обычно изготавливаются из высокопрочного чугуна или легкого алюминиевого сплава, имеют изоляцию класса F и степень защиты IP55 от воздействия пыли и легкой воды.
Короче говоря, когда кто-то ищет 3-фазный асинхронный двигатель или трехфазный двигатель переменного тока , они почти всегда описывают одно и то же семейство машин. В остальных разделах ниже рассказывается, как он работает, из чего он сделан, как читать его паспортную табличку и как правильно подобрать ее размер для конкретной работы.
Три отдельные группы обмоток расположены внутри статора на расстоянии 120 электрических градусов друг от друга. Когда трехфазный ток протекает через них последовательно, объединенное магнитное поле не остается фиксированным в одном месте — оно вращается вокруг внутренней части отверстия статора со скоростью, известной как синхронная скорость. Синхронная скорость зависит только от частоты питания и количества полюсов, намотанных в статор, по соотношению Ns = 120 x f/P, где f — частота в герцах, а P — количество полюсов.
Стержни ротора находятся внутри этого вращающегося поля, но физически не подключены к источнику питания. Когда поле проходит мимо ротора, оно индуцирует напряжение и ток в стержнях ротора, и этот индуцированный ток создает собственное магнитное поле. Взаимодействие между полем статора и индуцированным полем ротора создает крутящий момент, который тянет ротор, но ротор никогда не сможет полностью догнать поле — если бы это произошло, не осталось бы никакого относительного движения, которое могло бы индуцировать ток. Этот разрыв в скорости, обычно составляющий небольшой процент синхронной скорости при нормальной нагрузке, представляет собой скольжение, характеризующее асинхронную (асинхронную) машину.
В отличие от однофазной конструкции, трехфазный асинхронный двигатель создает действительно вращающееся поле с момента подачи питания, поэтому он по своей сути является самозапускающимся и не зависит от пускового конденсатора или вспомогательной обмотки. Это одна из причин, по которой трехфазный асинхронный двигатель обычно предпочтительнее, когда размер нагрузки или рабочий цикл выходят за рамки того, с чем может комфортно справиться небольшой однофазный двигатель.
Каждый трехфазный асинхронный двигатель состоит из небольшого набора деталей, которые повторяются в разных размерах корпуса: от компактного блока в алюминиевом корпусе до большого чугунного промышленного трехфазного двигателя. На рисунке ниже обозначены основные разделы, на которые имеются ссылки в последующих описаниях.
Упрощенная структурная схема типичного трехфазного асинхронного двигателя.
Статор представляет собой стопку тонких пластин из кремниевой стали, запрессованных в корпус из чугуна или алюминиевого сплава, с медными обмотками, вставленными в пазы вокруг внутреннего отверстия. Пакет ламинирования ограничивает потери на вихревые токи, а сама рама придает двигателю механическую прочность и монтажную поверхность.
В большинстве промышленных установок используется короткозамкнутый ротор, в котором алюминиевые или медные стержни залиты в ламинированный сердечник ротора и закорочены на обоих концах концевыми кольцами. В этой конструкции нет обмоток, которые нужно изолировать, и контактных колец, которые нужно обслуживать, что является основной причиной того, что трехфазный асинхронный двигатель считается простым для работы в течение длительного времени.
Внешний вентилятор, установленный на неприводной стороне, протягивает воздух через ребристые ребра на поверхности рамы, поддерживая температуру обмотки в пределах изоляции класса F. Торцевые щиты удерживают подшипники на месте и удерживают ротор по центру отверстия статора, а клеммная коробка обеспечивает герметичное соединение для входящих питающих кабелей.
Подсчет полюсов является одним из первых вариантов выбора при сравнении трехфазного электродвигателя для конкретного применения, поскольку он фиксирует базовую скорость вращения до добавления какой-либо коробки передач или привода. При питании 50 Гц синхронная скорость для общего числа полюсов показана ниже.
Синхронная скорость по количеству полюсов при частоте питания 50 Гц
| Количество полюсов | Синхронная скорость | Типичная обязанность |
|---|---|---|
| 2-полюсный | 3000 об/мин | Насосы, высокоскоростные вентиляторы, компрессоры |
| 4-полюсный | 1500 об/мин | Общие станки, конвейеры |
| 6-полюсный | 1000 об/мин | Большие вентиляторы, миксеры, тихоходные приводы |
| 8-полюсный | 750 об/мин | Тяжелая нагрузка, низкоскоростная трансмиссия |
Маркировка класса эффективности указывает, сколько электрической энергии двигатель теряет в виде тепла, а не преобразует в мощность на валу. Шкала наименований варьируется от IE1 до IE4, причем каждый шаг представляет собой дальнейшее снижение потерь за счет более качественной стали, более толстых медных проводников и более узких воздушных зазоров. Ан Трехфазный двигатель IE3 находится в премиум-диапазоне этой шкалы, в то время как Трехфазный двигатель IE4 находится на ступеньку выше и нацелен на приложения с непрерывным режимом работы, где часы работы достаточно велики, поэтому меньшие потери приводят к значительному сокращению потерь энергии в течение срока службы машины.
Иллюстративное сравнение относительного прогресса эффективности между классами; Фактические цифры зависят от выходной мощности и количества полюсов.
На практике необходимый класс зависит от схемы работы. Двигатель, который работает всего несколько часов в неделю, обычно не оправдывает погони за наивысшим доступным классом, в то время как двигатель, непрерывно работающий в линии вентилятора, насоса или компрессора, является сильным кандидатом на диапазон IE3 или IE4, поскольку накопленные часы увеличивают даже небольшую процентную разницу в потерях.
КПД и коэффициент мощности трехфазного асинхронного двигателя не являются фиксированными числами; они меняются в зависимости от того, насколько сильно нагружен двигатель относительно его номинальной мощности. Общая форма этой зависимости одинакова для всего семейства продуктов, хотя точные цифры меняются в зависимости от размера корпуса.
Типичная форма кривой эффективности в зависимости от процента нагрузки от номинальной мощности
КПД обычно быстро возрастает по мере увеличения нагрузки после небольшой частичной нагрузки, достигает широкого пика где-то между примерно семьюдесятью пятью и ста процентами номинальной мощности, а затем немного снижается при перегрузке. Вот почему выбор двигателя для работы вблизи номинальной точки, а не с глубокой недогрузкой, имеет тенденцию обеспечивать более стабильный КПД и коэффициент мощности в течение смены.
Материал рамы влияет на вес, теплоотдачу и жесткость крепления. Корпуса как из чугуна, так и из алюминиевого сплава остаются распространенными на рынке промышленных трехфазных двигателей, и правильный выбор обычно сводится к балансу между весом и тепловой массой, которого требует данная установка.
| Атрибут | Чугунный корпус | Корпус из алюминиевого сплава |
|---|---|---|
| Относительный вес | Тяжелее | Зажигалка |
| Тепловыделение | Высокая тепловая масса | Более быстрое охлаждение поверхности |
| Типичный диапазон кадров | Размеры рамы от среднего до большого | Малые и средние размеры рамы |
| Общая настройка | Непрерывная тяжелая промышленная работа | Универсальное и мобильное оборудование |
Независимо от материала корпуса, сама система обмотки обычно изготавливается с изоляцией класса F, что обеспечивает запас против повышения температуры во время запуска и кратковременной перегрузки, а степень защиты IP55 защищает внутренние обмотки от пыли и направленных струй воды в мастерских и на открытом воздухе.
Многие покупатели, изучающие трехфазный асинхронный двигатель, на самом деле сравнивают его с однофазной альтернативой для пограничных приложений. Приведенное ниже сравнение радаров объединяет шесть практических характеристик.
Синяя область представляет собой трехфазный асинхронный двигатель, оранжевая область представляет собой сопоставимый однофазный двигатель в наглядном относительном масштабе.
Поскольку трехфазный асинхронный двигатель запускается с настоящим вращающимся полем, он имеет тенденцию обеспечивать более высокий пусковой момент на единицу размера корпуса, а также более стабильную эффективность работы при номинальной нагрузке. Однофазный двигатель по-прежнему может быть разумным выбором для легких бытовых инструментов или небольших мастерских, где трехфазное питание недоступно, но как только нагрузка, рабочий цикл или крутящий момент возрастают, трехфазный двигатель переменного тока, как правило, становится более практичным вариантом для непрерывной промышленной эксплуатации.
Сочетание широкого диапазона мощности, многополюсных вариантов и прочной конструкции — вот почему трехфазный асинхронный двигатель используется в таком широком спектре типов оборудования.
В промышленном, энергетическом, горнодобывающем, строительном, текстильном, полиграфическом и портовом оборудовании основные требования в основном одни и те же: надежный промышленный трехфазный двигатель, который может работать в течение длительного времени с предсказуемыми потребностями в обслуживании, а не с частыми незапланированными остановками.
Некоторым приложениям требуется более одной фиксированной скорости для одного кадра. Обмотки многоступенчатой скорости позволяют повторно подключать двигатель к двум или более полюсам, обеспечивая грубый, но надежный способ переключения скорости без отдельного преобразователя частоты.
Там, где груз должен быстро остановиться и удерживать положение, например, на подъемниках или индексирующих столах, встроенный электромагнитный тормоз фиксирует вал в момент отключения мощности, сокращая время выбега и повышая точность позиционирования.
Сопряжение трехфазного асинхронного двигателя с частотно-регулируемым приводом позволяет плавно регулировать скорость в широком диапазоне, что характерно для вентиляторов, насосов и конвейеров, где поток или производительность должны отслеживать изменяющиеся потребности процесса, а не работать на одной фиксированной скорости.
Для установок по добыче угля, нефтехимии и других опасных зон взрывозащищенные корпуса содержат любую внутреннюю дугу или искру, поэтому они не могут воспламенить окружающий горючий газ или пыль, что позволяет трехфазному электродвигателю безопасно работать в зонах, где стандартный открытый корпус не подходит.
Выполнение следующего порядка обычно быстро сужает область применения, независимо от того, является ли целью небольшой блок в алюминиевом корпусе или большой чугунный промышленный трехфазный двигатель.
Простая начальная формула для трехфазной мощности: P (кВт) = (корень из трех x V x I x коэффициент мощности x эффективность) / 1000 с использованием линейного напряжения V и линейного тока I. Для известной механической нагрузки мощность на валу в кВт также может быть оценена на основе крутящего момента и скорости как P = (Крутящий момент в Нм x Скорость в об/мин) / 9550, а затем округлена до следующего стандартного номинала корпуса с разумным начальным запасом.
Лошадиные силы и киловатты описывают одну и ту же мощность в разных единицах измерения, относящихся примерно к 1 л.с. = 0,746 кВт. Вместо того, чтобы выбирать значение мощности отдельно, это помогает работать в обратном направлении, исходя из данных производителя приводного оборудования или измеренного рабочего тока, поскольку двигатель недостаточной мощности будет нагреваться при нормальной нагрузке, а двигатель увеличенной мощности несет ненужный вес и меньший рабочий коэффициент мощности при частичной нагрузке.
Трехфазный асинхронный двигатель механически прост, но короткая процедура по-прежнему имеет большое значение для обеспечения предсказуемости часов работы.
Следование такому простому графику значительно продлевает практический срок службы трехфазного двигателя переменного тока, чем реагирование только после появления неисправности.
Вопрос 1. Что такое трехфазный асинхронный двигательЭто двигатель переменного тока, который использует вращающееся магнитное поле в статоре для индукции тока в роторе, создавая крутящий момент без какого-либо прямого электрического соединения с самим ротором. | В2. Как работает трехфазный асинхронный двигательТрехфазный ток в обмотках статора создает вращающееся поле; это поле индуцирует ток в стержнях ротора, и взаимодействие между двумя полями вращает вал. |
Вопрос 3. Чем отличается асинхронный двигатель от асинхронного двигателяОни описывают одну и ту же машину. Асинхронность означает, что скорость ротора отстает от скорости возбуждения, тогда как индукция относится к тому, как ток достигает ротора через индукцию, а не через прямое соединение. | Вопрос 4. Каковы преимущества трехфазного асинхронного двигателя?Простая конструкция типа «беличья клетка», самозапуск без конденсатора, постоянная скорость работы при изменяющейся нагрузке и широкий диапазон доступной мощности от долей киловатт до сотен киловатт. |
Вопрос 5. Для чего используются трехфазные двигателиВентиляторы, насосы, компрессоры, конвейеры, станки и общепромышленное оборудование для производства, энергетики, горнодобывающей промышленности, текстиля и портовых погрузочно-разгрузочных работ. | Вопрос 6. Как выбрать трехфазный асинхронный двигатель?Начните с типа приводной нагрузки и требуемой скорости, определите мощность на валу с запасом по началу, затем сопоставьте количество полюсов, корпус и класс защиты с условиями установки. |
Вопрос 7. Как рассчитать размер двигателя, который мне нужен?Оцените мощность на валу по крутящему моменту нагрузки и скорости, используя P, равный крутящему моменту, умноженному на скорость, разделенному на 9550, а затем округлите до ближайшего стандартного номинального значения рамы с разумным запасом. | Вопрос 8. Как выбрать мощность двигателяРаботайте, исходя из фактической потребности в мощности приводного оборудования, а не угадывайте: преобразование лошадиных сил в киловатты с использованием примерно 1 л.с. равно 0,746 кВт. |
Вопрос 9. Сколько полюсов должно быть у моего двигателяВыберите количество полюсов, синхронная скорость которого ближе всего к желаемой выходной скорости, поскольку это обычно уменьшает размер любого необходимого дополнительного редуктора или уменьшения шкива. | Вопрос 10. Какое обслуживание требует трехфазный двигательРегулярное внимание к потоку охлаждающего воздуха, смазке подшипников, уровням вибрации и соединениям клеммной коробки охватывает большую часть того, что обеспечивает надежную работу устройства в течение длительного времени. |
