Чем асинхронные двигатели отличаются от синхронных

В данной статье рассмотрим принципиальные отличия синхронных электродвигателей от асинхронных, чтобы каждый читающий эти строки мог бы эти различия четко понимать.

Асинхронные электродвигатели более широко распространены сегодня, однако в некоторых ситуациях синхронные двигатели оказываются более подходящими, более эффективными для решения конкретных промышленных и производственных задач, об этом будет рассказано далее.

Прежде всего давайте вспомним, что же вообще такое электродвигатель. Электродвигателем называется электрическая машина, предназначенная для преобразования электрической энергии в механическую энергию вращения ротора, и служащая в качестве привода для какого-нибудь механизма, например для приведения в действие подъемного крана или насоса.

Еще в школе всем рассказывали и показывали, как два магнита отталкиваются одноименными полюсами, а разноименными — притягиваются. Это постоянные магниты. Но существуют и переменные магниты. Каждый помнит рисунок с проводящей рамкой, расположенной между полюсами подковообразного постоянного магнита.

Горизонтально расположенная рамка, если по ней пустить постоянный ток, станет поворачиваться в магнитном поле постоянного магнита под действием пары сил (Сила Ампера), пока не будет достигнуто равновесие в вертикальном положении.

Если затем по рамке пустить постоянный ток противоположного направления, то рамка повернется дальше. В результате такого попеременного питания рамки постоянным током то одного, то другого направления, достигается непрерывное вращение рамки. Рамка здесь представляет собой аналог переменного магнита.

Приведенный пример с вращающейся рамкой в простейшей форме демонстрирует принцип работы синхронного электродвигателя. У любого синхронного электродвигателя на роторе есть обмотки возбуждения, на которые подается постоянный ток, формирующий магнитное поле ротора. Статор же синхронного электродвигателя содержит обмотку статора, для формирования магнитного поля статора.

При подаче на обмотку статора переменного тока, ротор придет во вращение с частотой, соответствующей частоте тока в обмотке статора. Частота вращения ротора будет синхронна частоте тока обмотки статора, поэтому такой электродвигатель называется синхронным. Магнитное поле ротора создается током, а не индуцируется полем статора, поэтому синхронный двигатель способен держать синхронные номинальные обороты независимо от мощности нагрузки, разумеется, в разумных пределах.

Асинхронный электродвигатель в свою очередь отличается от синхронного. Если вспомнить рисунок в рамкой, и рамку просто накоротко замкнуть, то при вращении магнита вокруг рамки, индуцируемый в рамке ток создаст магнитное поле рамки, и рамка будет стремиться догнать магнит.

Частота вращения рамки под механической нагрузкой будет всегда меньше частоты вращения магнита, и частота не будет поэтому синхронной. Этот простой пример демонстрирует принцип действия асинхронного электродвигателя.

В асинхронном электродвигателе вращающееся магнитное поле формируется переменным током обмотки статора, расположенной в его пазах. Ротор типичного асинхронного двигателя обмоток как таковых не имеет, вместо этого на нем расположены накоротко соединенные стержни (ротор типа «беличья клетка»), такой ротор называется короткозамкнутым ротором. Бывают еще асинхронные двигатели с фазным ротором, там ротор содержит обмотки, сопротивление и ток в которых можно регулировать реостатом.

Итак, в чем же принципиальное отличие асинхронного электродвигателя от синхронного? С виду внешне они похожи, порой даже специалист не отличит по внешним признакам синхронный электродвигатель от асинхронного. Главное же отличие заключается в устройстве роторов. Ротор асинхронного электродвигателя не питается током, а полюса на нем индуцирутся магнитным полем статора.

Ротор синхронного двигателя имеет обмотку возбуждения с независимым питанием. Статоры синхронного и асинхронного двигателя устроены одинаково, функция в каждом случае одна и та же — создание вращающегося магнитного поля статора.

Обороты асинхронного двигателя под нагрузкой всегда на величину скольжения отстают от вращения магнитного поля статора, в то время как обороты синхронного двигателя равны по частоте «оборотам» магнитного поля статора, поэтому если обороты должны быть постоянными при различных нагрузках, предпочтительней выбирать синхронный двигатель, например в приводе гильотинных ножниц лучше всего справится со своей задачей мощный синхронный двигатель.

Область применения асинхронных двигателей сегодня очень широка. Это всевозможные станки, транспортеры, вентиляторы, насосы, — все то оборудование, где нагрузка сравнительно стабильна, или снижение оборотов под нагрузкой не критично для рабочего процесса.

Некоторые компрессоры и насосы требуют постоянной частоты вращения при любой нагрузке, на такое оборудование ставят синхронные электродвигатели.

Синхронные двигатели дороже в производстве, чем асинхронные, поэтому если есть возможность выбора и небольшое снижение оборотов под нагрузкой не критично, приобретают асинхронный двигатель.

Синхронные электродвигатели широко применяются в электроприводах, не требующих регулирования частоты вращения. По сравнению с асинхронными двигателями они имеют ряд преимуществ:

более высокий коэффициент полезного действия;

возможность изготовления двигателей с низкой частотой вращения, что позволяет отказаться от промежуточных передач между двигателем и рабочей машиной;

частота вращения двигателя не зависит от нагрузки па его валу;

возможность использования в качестве компенсирующих устройств реактивной мощности.

Синхронные электродвигатели могут являться потребителями и генераторами реактивной мощности. Характер и значение реактивной мощности синхронного двигателя зависят от величины тока в обмотке возбуждения. Зависимость тока в обмотке, выдающей напряжение в электрическую сеть, от тока возбуждения носит название U-образной характеристики синхронного двигателя. При 100%-ной нагрузке на валу двигателя его косинус фи равен 1. При этом электродвигатель не потребляет реактивной мощности из электрической сети. Ток в обмотке статора при этом имеет минимальное значение.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Поставка асинхронных электродвигателей Siemens по всей РФ

Компания ООО «ВАРУС» является многолетним партнёром по поставке асинхронных электродвигателей Siemens по всей России.

Наши специалисты помогут Вам сориентироваться в огромном ассортименте предлагаемого товара и предложат оптимальные решения для Ваших производственных задач.

Двигатели представлены в широком спектре мощностей и соответствуют требованиям различных приводных систем. Используется в насосах, компрессорах, кранах, смесителях, деревообрабатывающих машинах — наши двигатели гарантируют всегда абсолютно профессиональное решение. Двигатели выпускаются серийно и имеют отличное соотношение цены и качества.

Мы может поставить любые электродвигатели Siemens (Сименс) в кратчайшие сроки.

Асинхронные электродвигатели Siemens

Низковольтные асинхронные электродвигатели Сименс

Электродвигатели Siemens 1LE1

Двигатели увеличенной мощности в IE2 до SH 280

Двигатели увеличенной мощности в IE2 до SH 280
Широкий диапазон по мощности от 90 Вт до 1250 кВт
Энергоэффективные двигатели с алюминиевым корпусом для SH 80 до 160
Двигатели для тяжелых условий работы в чугунном корпусе
Типоразмеры 100 до 315 мм
Доступны в классах эффективности IE1, IE2. IE3, NEE и NPE

Электродвигатели Siemens 1LA7

Двигатели 1LA7, типоразмеры от 56 M до 160 L

Асинхронные, короткозамкнутые, низковольтные электродвигатели, степень защиты IP55
Односкоростные, многоскоростные в алюминиевом и чугунном корпусах
Улучшенные и с повышенным КПД, с увеличенной выходной мощностью, для работы с преобразователями частоты
Повышенная надежность против взрыва, степень защиты EEx e II
Двух и четырех полюсные двигатели мощностью от 1.1 до 90 кВ
Специальное исполнение

Читать еще: Грузовик урал характеристики двигателя

Электродвигатели Siemens 1LG4, двигатель 1LG4 Сименс

Двигатели 1LG4 типоразмеры от 180 M до 315 L

Асинхронные, короткозамкнутые, низковольтные электродвигатели, степень защиты IP55
Односкоростные, многоскоростные, в алюминиевом и чугунном корпусах, с улучшенным и повышенным КПД, с увеличенной выходной мощностью, для работы с преобразователями частоты
Повышенная надежность против взрыва, степень защиты EEx e II
Специальное исполнение

Серводвигатели Siemens 1FK7, серводвигатели Сименс

Экстремально высокая динамика новая конструкция ротора (низкий момент инерции ротора)
Механическая совместимость (вал, фланец и штекер) с 1FK6
Высокая устойчивость к кратковременным перегрузкам
Работают с измерительными системами: инкрементальный датчик sin/cos 1 V pp
Многополюсный резольвер
Абсолютный датчик EnDat
Простой абсолютный датчик (EnDat)

Серводвигатели Siemens 1FT6

Высокое качество поверхности заготовки из-за прекрасного плавного движения (синусоидальный ток управления)
Короткие паузы обработки благодаря высокой динамике
Встроенный штекер подачи питания и сигналов для использования в сильно загрязненной среде
Легкая установка благодаря минимальным усилиям на прокладку кабелей
Высокое поглощение боковых сил

Электродвигатели Siemens 1LA9

Агрегаты с повышенной мощностью от 0,14 до 24,5 кВт
Габариты двигателя с 56 по 160 мм
Выполнены в надежном алюминиевом корпусе
Экономии электроэнергии
Длительный срок эксплуатации, низкие шумовые показатели
Повышенная перегрузочная способность и улучшенное охлаждение
Питание от сети 380В и частотой тока 50 Гц.
Крепление посредством специальных лап или фланцевого соединения

Электродвигатели Siemens 1LG6

Трехфазные асинхронные электродвигатели Siemens серии 1LG6
Взаимозаменяемость с трехфазными двигателями других производителей
Сбалансированный ротор обеспечивает малый шум и вибрации
Мощный чугунный корпус
Подшипники тяжелой серии
Простота конструкции и монтажа
Соответствуют стандарту IEC, степень защиты IP55
Режим работы продолжительный S1, класс изоляции F

Электродвигатели Siemens 1LA4

Высоковольтные электродвигатели серии 1LA4 семейства SIMOTICS HV

Номинальная мощность 200 — 750 кВт
Номинальный момент 642 — 6071 Нм
Диапазон рабочих скоростей 1000, 1500, 3000 об/мин
Диапазон рабочих напряжений 3000, 3300, 6000, 6600 В
Габаритная высота 315, 355, 400 мм
Монтажное исполнение IM 1001, IM 3011
Степень защиты корпуса IP 55
Степень защиты IC411, Класс изоляции F

Электродвигатели Siemens 1LA5

Двигателя 1LA5 самовентилируемые
Надежный алюминиевый корпус
Низкий уровнь шума
Устойчивость к перегрузкам
Соответствие стандартам DIN/VDE, IEC/EN и сертификату DIN EN ISO 900
Длительный период безотказной работы

Наши клиенты это главные инженеры, главные механики, технологи производственных линий и руководители технологических процессов, начальники цехов, руководители отделов снабжения и обеспечения на крупных заводах и предприятиях.

Если Вы нашли необходимый двигатель Siemens в списке и Вам необходимо узнать цену, достаточно оставить заявку на нашу почту (вверху этой веб-страницы) или заполнить форму внизу страницы.

У вас остались вопросы по асинхронным двигателям Siemens? Задайте их нашим менеджерам. Связаться с ними можно несколькими способами:

Заказав обратный звонок (кнопка в правом нижнем углу сайта)
Посредством чата (кнопка расположена с левой стороны сайта)
Позвонив по номеру телефона: +7 (495) 647-88-44
Кликнув по этой ссылке: оставьте заявку и узнайте цену

В течение 2-х часов Вы получите коммерческое предложение. Наши цены Вас приятно удивят!

Технические характеристики оборудования вы можете посмотреть здесь Каталог асинхронных двигателей Siemens

Область применения для синхронных двигателей 1FT6/1FK7 очень разнообразна. В промышленных станках эти двигатели используются как двигатели подачи. На серийных станках: печатных, упаковочных и текстильных станках, двигатели обозначаются как синхронные серводвигатели. В дальнейшем описании все двигатели обозначаются согласно их принципу работы как синхронные двигатели.

Двигатели 1FT6 это синхронные электродвигатели с возбуждением постоянными магнитами в компактном исполнении. Двигатели 1FT6 со встроенным датчиком могут работать на линейке приводов SINAMICS S. Полностью цифровое управление линейки приводов SINAMICS S и датчики в двигателях 1FT6 отвечают самым взыскательным требованиям по динамике, диапазону скорости, точности вращения и позиционирования.

Электродвигатели Siemens серии 1LG6 – это трехфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, предназначенные для привода промышленных устройств различного назначения в условиях умеренного климата. Электродвигатели 1LG6 имеют мощный чугунный корпус и предназначены для тяжелых условий работы. Как и любые трехфазные асинхронные электродвигатели, моторы Siemens 1LG6 имеют три обмотки статора, сдвинутые в пространстве на 120°, к которым подключаются фазы электросети. Двигатели этой серии выпускаются до 315-го габарита и мощностью до 200 кВт.

Посетители также ищут: цена двигателя сименс 1la91832wa91 z 22кв 380w, двигатель сименс 1le1001 ocb22 2fa4.

Асинхронные электродвигатели. Виды и устройство. Работа

Асинхронные электродвигатели были изобретены в 1889 году. В настоящее время выпускается большой спектр электрических двигателей. Из них наибольшую популярность приобрел электродвигатель асинхронного типа, трехфазный. Половина всей электроэнергии в мире расходуется такими электродвигателями. Они нашли широкое использование во многих отраслях промышленности, в быту, электроинструменте, так как имеет невысокую стоимость, повышенную надежность, простое обслуживание и эксплуатацию.

Область использования таких электромашин становиться все шире, так как их конструкция совершенствуется. В переводе с английского такой электродвигатель называют индукционным. И это легко объяснить, так как это вид моторов, в котором явление индукции применяется для создания полюсов, другими словами, применяются наводки для образования движущей силы. Особенностью асинхронных двигателей является отличие частоты поля от скорости вращения вала. В других типах двигателей используются постоянные магниты, обмотки и т.д.

Устройство

Асинхронные электродвигатели состоят из:

Ротора.
Статора.

Статор, состоит из основных частей:

Корпус . Служит для образования соединений деталей мотора. При малом размере мотора корпус цельнолитой. Материал изготовления – чугун. Могут использоваться сплавы алюминия, либо сталь. Часто в небольших двигателях функцию сердечника выполняет корпус. В больших моторах со значительной мощностью корпус имеет сварную конструкцию.
Сердечник . Эта деталь запрессована в корпус, и предназначена для повышения магнитной индукции, изготовлена из электротехнической стали в виде пластин. Для уменьшения потерь, возникающих при вихревых токах, сердечник покрывается лаком.
Обмотка . Она расположена в пазах сердечника. Для ее намотки применяется медная проволока, секциями, соединенными между собой по определенной схеме. Витки образуют 3 катушки, которые по сути дела играют роль обмотки статора. Эта обмотка первичная, непосредственно к ней подключается питание.

Ротор:

Ротор – элемент двигателя, находящийся во вращении, предназначен для трансформации магнитного поля в энергию движения, состоит из частей:
Вал . Подшипники вала находятся на его хвостовиках. При сборке двигателя подшипники запрессовываются, фиксируются болтами к крышкам корпуса.
Сердечник . Его сборку производят на валу двигателя. Он состоит из металлических пластин электротехнической стали, которая обладает свойством малого сопротивления магнитному полю. Форма сердечника в виде цилиндра используется для укладки катушки якоря, которая называется вторичной. Она получает энергию от магнитного поля, появляющегося вокруг обмоток статора при подаче питания.

Классификация по типу ротора

С короткозамкнутым ротором.

Читать еще: Starline a92 как запустить двигатель

Такой тип двигателя оснащен обмоткой в виде алюминиевых стержней, расположенных в пазах сердечника. На торце ротора они замыкаются между собой кольцами.

С ротором, оснащенным контактными кольцами.

Оба типа моторов имеют схожую конструкцию статора. Разница состоит лишь в конструкции якоря.

Классификация по числу фаз

Асинхронные электродвигатели трехфазные являются основными типами моторов. Они оснащены 3-мя обмотками на статоре, смещены на 120 градусов, соединены между собой треугольником, либо звездой, получают питание от трех фаз переменного тока.

Асинхронные электродвигатели небольшой мощности чаще всего изготавливаются двухфазными . Они отличаются от 3-фазных моторов оснащением 2-мя обмотками на статоре, которые смещены между собой на угол 90 градусов.

В случае равенства токов по модулю, и их сдвигу по фазе на 90 градусов, действие мотора не будет иметь отличия от 3-фазного двигателя. Но такие типы двигателей чаще подключаются от однофазной сети, а искусственный сдвиг на 90 градусов образуется за счет конденсаторов.

Асинхронные электродвигатели однофазные оснащаются единственной обмоткой на статоре. Они практически не могут работать. Когда вал электродвигателя неподвижен, то при подаче питания образуется только импульсное магнитное поле, а момент вращения равен нулю. Но если ротор у такого электродвигателя принудительно раскрутить, то он сможет функционировать и приводить в действие какой-либо привод механизма.

В таком случае пульсирующее поле складывается из 2-х симметричных полей: прямого и обратного. Они образуют разные моменты: один двигательный, другой тормозной. Но двигательный момент получается больше тормозного, возникающего вследствие токов ротора высокой частоты.

В связи с этим 1-фазные моторы оснащаются второй обмоткой, применяющейся в качестве пусковой. В ее цепи для сдвига фаз подключают конденсаторы. Их емкость имеет значительную величину, и может достигать нескольких десятков мкФ при маломощном моторе, меньше 1000 ватт.

В управляющих системах применяют 2-фазные асинхронные электродвигатели, получившие название исполнительных. Они оснащены двумя обмотками статора, которые имеют сдвиг фаз на 90 градусов. Одна обмотка (возбуждения) питается от сети 50 герц, а вторая применяется в качестве управляющей.

Чтобы образовалось магнитное поле с вращающим моментом, ток в управляющей обмотке должен иметь сдвиг 90 градусов. Для регулировки скорости мотора изменяют значение тока в этой обмотке, либо меняют угол фазы. Реверсивное движение обеспечивается сменой фазы в обмотке управления на 180 градусов, с помощью переключения обмотки.

2-фазные асинхронные электродвигатели производятся в разных исполнениях:

Короткозамкнутым ротором.
Полым магнитным ротором.
Полым немагнитным ротором.

Линейные моторы

Чтобы преобразовать движение вращения в поступательное движение, необходимо применение определенных механизмов. Поэтому при необходимости двигатель конструктивно выполняют таким образом, что его ротор сделан в виде бегунка с линейными движениями.

В таком случае двигатель получается развернутым. Обмотка статора такого мотора сделана, как и у обычного двигателя, но она должна быть уложена на всей длине перемещения бегунка (ротора) в пазы. Такой ротор в виде бегунка чаще бывает короткозамкнутым. К нему присоединен привод механизма. На краях статора располагают ограничители, которые не дают ротору выходить за определенные пределы.

Принцип действия

Якорь электродвигателя приводится в действие с помощью эффекта магнитного поля, возникающего в катушках статора. Для лучшего понимания принципа работы мотора, нужно освежить в памяти закон самоиндукции. Он говорит, что вокруг подключенного к питанию проводника образуется магнитное поле. Его величина прямо зависит от индуктивности проводника и потока частиц.

Также, магнитное поле образует силу, направленную в определенную сторону, которая вращает ротор мотора. Чтобы двигатель работал с достаточной эффективностью, нужно получить значительный магнитный поток. Его можно создать особой установкой первичной обмотки.

Источник напряжения выдает переменное напряжение, значит, вокруг статора магнитное поле будет с такими же свойствами, и прямо зависит от изменения тока сети. Фазы смещены между собой на 120 градусов.

Процессы в обмотке статора

Все фазы сети подключаются к катушкам статора, каждая фаза к определенной катушке. Поэтому магнитное поле будет иметь смещение на 120 градусов. Питание поступает в виде переменного напряжения, значит, вокруг катушек возникнет переменное магнитное поле.

Схема двигателя выполняется так, чтобы магнитное поле вокруг катушек постепенно менялось и переходило от одной катушки к другой. Так образуется магнитное поле с эффектом вращения. Можно определить частоту вращения, которая будет измеряться в числе оборотов вала мотора. Она вычисляется по формуле:

n = 60*f / p, где f – частота тока в сети, р – количество пар полюсов статора.

Работа ротора

Процессы во вторичной обмотке ротора, и особенность конструкции, которую имеют асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором.

К обмотке якоря напряжение не подается. Оно возникает из-за индукционной связи с первичной обмоткой. Из-за этого и происходит действие, обратное действию в статоре. Оно соответствует закону: при пересечении проводника магнитным потоком, в нем образуется электрический ток. Магнитное поле возникает вокруг первичной обмотки от того, что к ней подключается трехфазное питание.

Совместная работа ротора и статора

Мы имеем асинхронный мотор с ротором, в котором протекает электрический ток по его обмотке. Этот ток станет причиной появления магнитного поля возле обмотки якоря. Но полярность потока не будет совпадать с потоком статора. А значит, и сила, которая создается им, будет противодействовать силе магнитного поля первичной обмотки, что заставит двигаться ротор, потому что на нем выполнена вторичная обмотка, а вал закреплен на подшипниках в корпусе мотора.

Разберемся в ситуации, когда взаимодействуют силы магнитных полей ротора и статора, по истечении времени. Известно, что магнитное поле первичной катушки вращается с определенной частотой. Образованная им сила будет передвигаться с такой же скоростью. Это приводит в действие асинхронный двигатель, его ротор будет вращаться вокруг своей оси.

Подключение двигателя к питанию

Для запуска электродвигателя его нужно подключить к напряжению 3-фазного тока. Выполнить такое подключение возможно двумя методами: звездой и треугольником.

Схема звездой

Здесь изображен способ соединения треугольником.

Схемы собираются в клеммной коробке, расположенной на корпусе двигателя.

Чтобы запустить электродвигатель в обратном направлении вращения, необходимо только изменить местами две любые фазы путем перебрасывания двух проводов в коробке двигателя.

О КОМПАНИИ

Основные направления совершенствования асинхронных электродвигателей общего назначения

Низковольтные асинхронные электродвигатели общего назначения мощностью 0,25. 400 кВт, именуемые во всем мире стандартные асинхронные двигатели, составляют основу силового электропривода, применяемого во всех областях человеческой деятельности. Они потребляют до 40% производимой электроэнергии, поэтому их совершенствованию в промышленно развитых странах придают большое значение. Каковы основные направления на этом пути – поделились со СМИ эксперты «НИПТИЭМ».

В настоящее время внутренний рынок России, призванный отражать интересы потребителей, не формулирует сколько-нибудь определенных требований к стандартным асинхронным двигателям, кроме ценовых. В связи с этим для выявления тенденций их совершенствования будем исходить из требований внешнего рынка, на котором уже работают российские заводы, и из достижений основных зарубежных производителей стандартных асинхронных двигателей.

Читать еще: Что такое дизельный контактный двигатель

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ

Ведущие фирмы-производители выпускают энергосберегающие стандартные асинхронные двигатели мощностью 15-30 кВт и более. В этих двигателях потери электроэнергии снижены не менее, чем на 10 % по сравнению с ранее производимыми двигателями с «нормальным» КПД (h). При этом КПД энергосберегающего двигателя можно определить как hэ = h / [1 — е (1 — h)], где е — относительное снижение суммарных потерь в двигателе. Очевидно, производство энергосберегающих электродвигателей связано с дополнительными затратами, которые можно оценить с помощью коэффициента удорожания Ку = 1 + (1 — h) е2.100. Результаты расчетов показывают, что в условиях России дополнительные затраты, связанные с приобретением энергосберегающих электродвигателей, окупаются за счет экономии электроэнергии за 2-3 года в зависимости от мощности двигателя. При этом срок окупаемости более мощных двигателей меньше, так как эти двигатели имеют большую годовую наработку и более высокий коэффициент загрузки. В ряде стран вопросы энергосбережения в стандартных асинхронных двигателях связывают не столько со снижением эксплуатационных затрат, сколько с экологическими проблемами, обусловленными производством электроэнергии.

ПОВЫШЕНИЕ РЕСУРСА. СНИЖЕНИЕ УРОВНЯ ШУМА

С энергосбережением — уменьшением потерь в асинхронном двигателе — неразрывно связано повышение его ресурса вследствие снижения температуры его обмоток. При применении системы изоляции класса нагревостойкости F (qб = 100оС и qб — q = 20°С, где qб и q — превышение температуры обмоток над температурой окружающей среды, соответствующее базовому ресурсу и фактическое) теоретический ресурс системы изоляции обмотки увеличивается в 4 раза согласно известному соотношению Тсл = Тсл.б ехр [-0,1 ln2 (qб — q)], где Тсл и Тсл.б — средний и базовый ресурсы системы изоляции обмоток, причем Тсл.б = 20.103 ч. В действительности ресурс обмотки определяется не только термодеструкцией, но и другими факторами (коммутационным перенапряжением, механическими усилиями, влажностью и др.), поэтому он увеличивается не так значительно, но при этом не менее, чем в 2 раза. Руководствуясь этими соображениями, европейские фирмы-производители стандартных асинхронных двигателей придерживаются правила применения систем изоляции класса нагревостойкости F (qб = 100°С) при превышении температуры обмоток, соответствующем базовому для систем изоляции класса нагревостойкости В (qб = 80°С). Снижение температуры обмоток стандартных асинхронных двигателей способом охлаждения ICO141 МЭК 60034-6 позволяет в уменьшить диаметр вентилятора наружного обдува и существенно (до 5 дБ(А)) снизить уровень вентиляционного шума, который в двигателях с частотой вращения 3000 и 1500 мин-1 является определяющим.

СЕРВИС-ФАКТОР

Декларирование сервис-фактора означает, что двигатель, работающий при номинальных напряжении и частоте может быть перегружен до мощности, получаемой путем умножения номинального значения на сервис-фактор. Обычно сервис-фактор принимают равным 1,15, реже — 1,1. При этом превышение температуры обмоток должно быть не более 90 и 115°С для систем изоляции класса нагревостойкости В и F соответственно. Применение двигателей с сервис-фактором позволяет:
— избежать переустановленной мощности для двигателей, работающих с систематическими перегрузками до 15 %;
— эксплуатировать двигатели в сетях с существенными колебаниями напряжения без снижения нагрузки;
— эксплуатировать двигатели при повышенной температуре окружающей среды без снижения нагрузки.
Результаты расчетов показывают, что при равномерном распределении перегрузок во всем временном интервале допустимая суммарная длительность работы двигателя, имеющего сервис-фактор 1,15, с 15 %-ной перегрузкой составляет треть ресурса. И в этом случае энергосберегающие двигатели с изоляцией класса нагревостойкости F и превышением температуры обмоток, соответствующем классу В, автоматически имеют сервис-фактор 1,15.

УНИВЕРСАЛЬНОСТЬ ПИТАНИЯ

В настоящее время большинство стандартных асинхронных двигателей в России выпускают на напряжение сети 380 В при частоте 50 Гц. Вместе с тем МЭК предусматривает к 2003 г. переход на напряжение 400 В (публикация МЭК 60038). При этом необходимо будет обеспечивать длительную работу двигателя при отклонениях напряжения от номинального ±10 % (сейчас это ограничение установлено на уровне ±5 % — публикация МЭК 60031-1). Для обеспечения работы двигателя при пониженном на 10 % напряжении питания потребуются новые подходы при проектировании с целью создания соответствующих температурных запасов. Следует отметить, что и в этом случае для энергосберегающих двигателей с сервис-фактором 1,15 проблем не будет. Все европейские фирмы уже производят стандартные асинхронные двигатели на напряжение 400 В, российские заводы — пока только для поставок на экспорт. Одним из насущных требований европейского рынка является обеспечение возможности работы двигателя при напряжении 400 В и частоте 50 Гц от сети 480 В и 60 Гц при повышенной на 20 % номинальной мощности. Такую возможность также следует предусматривать при проектировании новых машин.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ

Вопросы электромагнитной совместимости (ЭМС) в настоящее время приобретают все большее значение при освоении и сертификации новых серий электродвигателей. ЭМС электродвигателя определяется его способностью в реальных условиях эксплуатации функционировать при воздействии случайных электрических помех и при этом не создавать недопустимых радиопомех другим средствам. Помехи от электродвигателя могут возникать в присоединенных к нему цепях питания, заземления, управления, в окружающем пространстве. ГОСТ Р 50034-92 устанавливает нормы на уровни устойчивости двигателей к отклонениям напряжения и частоты, несимметрии и несинусоидальности питающего трехфазного напряжения, а также методы испытания двигателей на устойчивость к помехам. Вместе с тем при проектировании и производстве асинхронных двигателей для внешнего рынка необходимо руководствоваться публикацией МЭК 1000-2-2, в которой установлены уровни совместимости для низкочастотных распространяющихся по проводам помех и передаче сигналов в низковольтных системах электропитания. При этом измерительное оборудование должно обеспечивать и спектральный анализ на базе компьютерных информационно-измерительных систем.

ВОЗМОЖНОСТЬ РАБОТЫ В СИСТЕМАХ РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

При работе от преобразователя частоты (ПЧ) в ряде случаев необходимо предусматривать защиту двигателя от перенапряжения (если это не предусмотрено в системе) путем усиления витковой и корпусной изоляции. Большинство выпускаемых и применяемых в настоящее время ПЧ, рассчитанных на среднюю мощность до 3000 кВт, по своей структуре являются инверторами. Выходное трехфазное напряжение в этих ПЧ формируется методом широтно-импульсной модуляции, что приводит к воздействию на изоляцию (витковую, межфазовую) электродвигателя напряжения импульсной формы, амплитуда которого значительно превышает амплитуду первой гармоники выходного напряжения. Это приводит к преждевременному старению изоляции и снижению срока службы обмотки и двигателя в целом. Увеличение срока службы асинхронного двигателя общепромышленного применения в составе регулируемого привода может и должно быть обеспечено схемотехническими решениями ПЧ или введением специальных фильтрующих устройств в цепь питания электродвигателя. Разработка ПЧ и регулируемого электродвигателя в едином конструктивном исполнении позволяет оптимизировать систему электропривода не только по массогабаритным показателям и удобству обслуживания, но и с позиций единой системы независимого теплоотвода решить вопрос охлаждения машины на малых частотах вращения. При регулировании частоты вращения, превышающей синхронную, следует применять подшипники соответствующей быстроходности. В связи с этим в публикации МЭК 60034- 1 предусмотрено значительное увеличение предельных скоростей, допускаемых для стандартных асинхронных двигателей.

Авторы: Кравчик А.Э., д.т.н., Андрианов М.В., к.т.н.

Чем асинхронные двигатели отличаются от синхронных