Что означает асинхронного двигателя

Что означает асинхронного двигателя

Асинхронные двигатели — это двигатели, в процессе работы которых под нагрузкой наблюдается явление скольжения, то есть «отставание» вращения ротора от вращения магнитного поля статора. Другими словами, вращение ротора происходит не синхронно с вращением намагниченности статора, а асинхронно по отношению к этому движению. Вот почему такого рода двигатели называются асинхронными (не синхронными) двигателями.

В большинстве случаев, произнося словосочетание «асинхронный двигатель», имеют ввиду именно бесколлекторный двигатель переменного тока. Величина скольжения асинхронного двигателя может быть разной в зависимости от нагрузки, а также от параметров питания и способа управления токами обмотки статора.

Если мы имеем дело с обычным двигателем переменного тока, наподобие АИР712А, то при синхронной частоте вращения магнитного поля в 3000 оборотов в минуту, в условиях номинальной механической нагрузки на валу в 750 ватт, мы будем иметь реальную частоту вращения 2840 оборотов в минуту, а значит величина скольжения составит 0,053.

Это нормальное явление для асинхронного двигателя. И на справочной табличке мы не увидим круглых цифр оборотов, вроде 3000 или 1500, вместо них там будет указано 2730 или 1325. Вместо 1000 может быть написано например 860, несмотря на то, что магнитное поле во время работы двигателя вращается с частотой 1000 оборотов в минуту, как и должно быть в электрической машине с 3 парами магнитных полюсов, предназначенной для питания переменным током частотой 50 Гц.

Что касается двигателей постоянного тока, то в большинстве случаев так называют коллекторные двигатели, на скорость вращения ротора у которых влияет не частота тока, а его средняя величина. Датчик скорости может помочь электронной системе управления установить правильную величину тока для получения заданной скорости вращения, однако связь тока и оборотов здесь будет отнюдь не линейной, так как при разной нагрузке токи разной величины дадут очень разные частоты вращения ротора.

На роторе двигателя постоянного тока может располагаться многосекционная обмотка возбуждения или постоянные магниты. Но сегодня ротор с магнитами характерен скорее для шаговых двигателей, которые тоже относятся к двигателям постоянного тока, однако коллекторно-щеточных узлов не имеют. Как вариант разновидности конструкции мотора постоянного тока — магниты на статоре, а обмотка — на роторе.

Так или иначе, асинхронный бесколлекторный двигатель имеет мощную рабочую обмотку на статоре, которая в процессе работы разогревается от прохождения по ней рабочего тока, и передает тепло на корпус двигателя. Поэтому и обмотку и корпус двигателя необходимо все время активно охлаждать.

В связи с этой особенностью, большинство асинхронных двигателей по умолчанию имеют на своих валах крыльчатки вентиляторов, а на корпусах — выступы, вдоль которых вентилятор, как через радиатор, гонит свежий воздух, охлаждая таким образом статор. Поэтому, если перед вами двигатель, на валу которого установлен вентилятор (обычно под крышкой, закрепленной на корпусе двигателя), вдоль корпуса имеются ребра (как на радиаторе), а на шильдике указана конкретная величина оборотов в минуту и величины переменного напряжения 220/380 — пред вами типичный асинхронный двигатель переменного тока.

В двигателях постоянного тока, с коллекторно-щеточными узлами и с многосекционными многовитковыми обмотками на якарях, выведенными на ламели коллектора, в качестве рабочих обмоток выступают — и обмотка статора, и обмотка ротора (якоря).

Здесь фактически получается, что рабочая обмотка как-бы разделена на две части: рабочий ток идет и через якорную обмотку, и через статорную обмотку, поэтому проблема нагрева только статора отсутствует, и вентилятор здесь не нужен.

Для охлаждения достаточно вентиляционных отверстий, через которые можно разглядеть ротор с якорной обмоткой на нем. Поэтому, если перед вами двигатель с коллекторно-щеточным узлом, где коллектор имеет множество ламелей (блестящих пластинок) с выводами от обмоток, и вентилятора словно бы и не предусмотрено — перед вами двигатель постоянного тока.

Статор двигателя постоянного тока может представлять собой набор постоянных магнитов. Большинство двигателей постоянного тока, рассчитанных на сетевое напряжение, будут легко работать и от переменного тока (пример такого универсального мотора — мотор болгарки).

Ранее ЭлектроВести писали, что с 7 по 17 марта 2019 года в выставочном центре Palexpo состоится Женевский автосалон. Всего ожидается свыше 100 мировых и европейских премьер!

Преимущества и недостатки асинхронного двигателя

Подавляющее большинство электродвигателей, используемых в промышленности – асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. В новом оборудовании их доля составляет более 95%, остальное – серводвигатели, шаговые двигатели, щеточные двигатели постоянного тока и некоторые другие специфические виды приводов.

Преимущества асинхронного двигателя

Конструкция. По сравнению с другими типами электродвигателей асинхронный двигатель имеет наиболее простую конструкцию. С одной стороны это объясняется использованием стандартной трехфазной системы электроснабжения, с другой – принципом действия агрегата. Данная особенность обуславливает еще одно важное преимущество — невысокую цену асинхронных приводов. Среди двигателей разных типов одинаковой мощности асинхронный будет самым дешевым.

Подключение. Благодаря тому, что в стандартной трехфазной системе питания фазы сдвинуты на 120°, для формирования вращающегося поля не нужны дополнительные элементы и преобразования. Вращение поля внутри статора и, как следствие, вращение ротора обусловлены самой конструкцией асинхронного двигателя. Достаточно обеспечить подачу напряжения через коммутационный аппарат (контактор или пускатель), и двигатель будет работать.

Эксплуатация. Затраты на эксплуатацию асинхронного электродвигателя крайне малы, а обслуживание не представляет никаких сложностей. Нужно лишь время от время проводить чистку от пыли и по необходимости протягивать контакты подключения. При правильной установке и эксплуатации двигателя замена подшипников производится раз в 15-20 лет.

Недостатки асинхронных двигателей

Скорость вращения ротора. Скорость вращения вала двигателя зависит от частоты питающей сети (стандартные значения в промышленности – 50 и 60 Гц) и от количества полюсов обмоток статора.

Это можно считать недостатком в том случае, когда необходимо в процессе работы менять скорость вращения. Для решения данной проблемы были разработаны многоскоростные асинхронные двигатели, у которых имеется возможность переключения обмоток.

Кроме того, в современном оборудовании управление скоростью реализуется за счет преобразователей частоты.

Скольжение. Эффект скольжения проявляется в том, что частота вращения ротора всегда будет меньше частоты вращения поля внутри статора. Это заложено в принцип работы асинхронного двигателя и отражено в его названии. Скольжение также зависит от механической нагрузки на валу.

При необходимости скольжение можно скомпенсировать, а скорость вращения сделать независимой от нагрузки при помощи преобразователя частоты.

Величина напряжения питания. В сырых и влажных помещениях, где действуют повышенные требования к электробезопасности, применение асинхронного электродвигателя может быть невозможным. Дело в том, что из-за конструктивных особенностей такие двигатели практически не производятся на напряжение питания менее 220 В. В таких случаях применяют приводы постоянного тока, рассчитанные на напряжение 48 В и менее, либо используют гидравлические или пневматические приводы.

Чувствительность к напряжению питания. При отклонении напряжения питания более чем на 5% параметры двигателя могут отличаться от номинальных, а сам агрегат может перегреваться. Кроме того, при понижении напряжения падает момент электродвигателя, который квадратически зависит от напряжения.

При использовании преобразователя частоты скорость вращения меняется путем изменения величины и частоты питающего напряжения. Принципиально, что отношение напряжения к частоте должно быть константой.

Пусковой ток. Большой пусковой ток – проблема асинхронных двигателей мощностью более 10 кВт. При пуске ток может превышать номинальный в 5-8 раз и длиться несколько секунд. Из-за этого негативного эффекта мощные двигатели нежелательно подключать напрямую.

Чаще всего для понижения пускового тока применяют схему «Звезда-Треугольник», устройства плавного пуска и преобразователи частоты. Также можно использовать асинхронные двигатели с фазным ротором.

Пусковой момент. В силу электрических и механических переходных процессов в момент пуска двигатель обладает крайне низким КПД и большой реактивностью. Из-за низкого пускового момента привод может не справиться с началом вращения тяжелых механизмов. Этот же недостаток приводит к нагреву двигателя при пуске. Отсюда возникает другая проблема – ограничение количества пусков в единицу времени.

При использовании частотного преобразователя момент при пуске и на низких частотах может быть увеличен за счет повышения напряжения.

Вывод

Плюсы асинхронных двигателей значительно перевешивают минусы. В большинстве случаев недостатки компенсируются путем применения преобразователей частоты и других устройств пуска.

Скольжение асинхронного двигателя

Скольжение асинхронного двигателя — относительная разность скоростей вращения ротора и магнитного потока, создаваемого обмотками статора двигателя переменного тока. Скольжение может измеряться в относительных единицах и в процентах.

,

где — скорость вращения ротора асинхронного двигателя

— скорость вращения магнитного потока, называется синхронной скоростью двигателя.

,

где f — частота сети переменного тока

p — число пар полюсов обмотки статора (число пар катушек на фазу).

Из последней формулы видно, что скорость вращения двигателя n практически определяется значением его синхронной скорости, а последняя при стандартной частоте 50 Гц зависит от числа пар полюсов: при одной паре полюсов — 3000 об/мин, при двух парах — 1500 об/мин, при трёх парах — 1000 об/мин и т. д.

Литература

• Хомяков Н. М., Денисов В. В., Панов В. А. Электротехника и электрооборудование судов. — Ленинград: Издательство «Судостроение», 1971. — 368 с.

Wikimedia Foundation . 2010 .

• Скольжение (авиация)
• Скользкий склон

Смотреть что такое «Скольжение асинхронного двигателя» в других словарях:

Скольжение — В этой статье отсутствует вступление. Пожалуйста, допишите вводную секцию, кратко раскрывающую тему статьи. Скольжение: Скольжение (авиация) Тепловое скольжение Скольжение асинхронного двигат … Википедия

скольжение ротора асинхронного электродвигателя — скольжение ротора асинхронного двигателя — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия Синонимы скольжение ротора… … Справочник технического переводчика

ГОСТ Р 53986-2010: Электроагрегаты генераторные переменного тока с приводом от двигателя внутреннего сгорания. Часть 3. Генераторы переменного тока — Терминология ГОСТ Р 53986 2010: Электроагрегаты генераторные переменного тока с приводом от двигателя внутреннего сгорания. Часть 3. Генераторы переменного тока оригинал документа: 3.2.9 время восстановления напряжения (voltage recovery time); tU … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ЭЛЕКТРОМАШИННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ И ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ — машины вращательного типа, преобразующие либо механическую энергию в электрическую (генераторы), либо электрическую в механическую (двигатели). Действие генераторов основано на принципе электромагнитной индукции: в проводе, движущемся в магнитном … Энциклопедия Кольера

Асинхронная машина — Статор и ротор асинхронной машины 0.75 кВт, 1420 об/мин, 50 Гц, 230 400 В, 3.4 2.0 A Асинхронная машина это электрическая машина переменного тока … Википедия

Линейный двигатель — Лабораторный синхронный линейный двигатель. На заднем плане статор ряд индукционных катушек, на переднем плане подвижный вторичный элемент, содержащий постоянный магнит … Википедия

Трёхфазный двигатель — Трёхфазный синхронный двигатель Трёхфазный двигатель электродвигатель, который конструктивно предназначен для питания от трехфазной сети переменного тока. Представляет собой машину переменного тока, состоящую из статора с тремя обмотками,… … Википедия

Характеристики — К.4. Характеристики Применяют следующие дополнительные характеристики: К.4.3.1.2. Номинальное напряжение изоляции Минимальное значение номинального напряжения изоляции должно быть 250 В. К.4.3.2.1. Условный тепловой ток на открытом воздухе… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

характеристики регулирования напряжения — 3.2.12 характеристики регулирования напряжения: Кривые напряжения на выводах генератора как функции токов нагрузки при заданном коэффициенте мощности в установившемся режиме при номинальной частоте вращения без какого либо ручного управления… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Как маркируются и обозначаются низковольтные электродвигатели

Маркировка – это своего рода визитная карточка электродвигателя. Она несет в себе очень важные сведения об агрегате. Какие же? Ниже пойдет речь о принципах маркировки и обозначения низковольтных электрических двигателей, которые приняты у производителей такого оборудования. Благодаря им вы сможете узнать, какие именно базовые характеристики имеет та или иная машина.

Обязательные характеристики, которые входят в маркировку:

• серия, включающая несколько знаков (АИР, АИВ, 4А, 5А ,6А, ВА и т.д.);
• модификация;
• ось вращения, высота в миллиметрах: 80, 112, 132, 160, 180, 200, 225, 250, 280, 315, 355 и т.д.;
• установочный размер (S, М, L) по длине станины или длина сердечника (А, В);
• количество пар полюсов 2р (2, 4, 6, 8, 10, 12 или 2/4, 8/6/4 и др.);
• класс размещения согласно ГОСТ 15150; может быть УЗ, Т2 и пр.; также вариант климатического выполнения.

Кроме того, имеется информация о:

• способе монтажа IM;
• категории защищенности IP;
• напряжении питающей сети: обычно 380 Вольт (220/380 Вольт и пр.);
• частота и мощность, с которой вращается электрический двигатель;
• прочие отличительные особенности от базовых моделей.

В обозначение входит несколько параметров назначения и модификации, которые являются отличительными особенностями.

1. Серия

Производство электродвигателей асинхронного типа происходит в виде стандартизированных рядов – серий, характеризующихся едиными конструктивными особенностями и парным комплексом величин (например, каждая отдельная высота оси вращения имеет конкретный показатель мощности). Сегодня выпускают серии электрических двигателей несинхронного типа 5А, 5АМ, 5АМХ, 7AVER, 5АИ, АИР, 7АИ, АДМ, АИРМ, АД, и пр., пришедшие на смену прошлым моделям АО, 4А, 4АМ. Что касается их габаритных величин, то они одинаковы. За счет такой особенности агрегаты этих серий отлично взаимозаменяемы в тех установках, где необходимо обеспечить надежность и высокую эффективность привода (редукторы, станки, насосы и т.д.). Главные отличительные особенности – это их технические параметры: коэффициент полезного действия, величину мощности и пр.

На фоне устаревших двигателей новая линейка имеет улучшенную защиту IP54 или IP55, тогда как раньше применялась IP44. Вдобавок, усовершенствованы технические характеристики двигателей.

2. Модификация

Серии включают двигатели базового назначения и двигатели, имеющие разные модификации. Среди последних особенно по популярности выделяются:

• Агрегаты повышенного скольжения, которые используют для привода устройств с большим моментом инерции, способных работать при нагрузках пульсирующего типа, устройств с частыми пусками и реверсами или машин со сложными пусковыми условиями.
• Агрегаты, имеющие повышенный пусковой момент – служат для привода устройств, обладающих высокими динамическими и статическими моментами на валу (мешалки, центрифуги и пр.).
• Агрегаты встраиваемого типа, самовентилируемые, однофазные, имеющие фазный ротор и принудительное охлаждение и пр.
• Агрегаты двухскоростного и многоскоростного типа.

3. Высота оси вращения

Это габарит двигателя, который показывает его поперечный размер. В агрегатах на лапах это отрезок от плоскости опоры до центра вала. В агрегатах с фланцем это диаметр — отрезок от края вала до его центра.
ГОСТ 13267 устанавливает следующие значения высоты: 50, 56, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 132, 160, 180, 200, 225, 250, 280, 315, 355 миллиметров.

4. Установочный размер по длине станины

Такой размер показывает расстояние, соединяющее оси отверстий, в которые устанавливается и крепится двигатель. Условная длина обозначается как S, M, L, соответствующая конкретной высоте оси и величинам номинальной мощности, зависящей от частоты вращения. ГОСТ 51689-2000 определяет эти соотношения в 2 вариациях.
Первая из них действует в России и в некоторых странах СНГ и называется ГОСТом, а вторая – принята в Европейском союзе (CENELEC, DIN или IEC).

5. Количество полюсов

Количество пар полюсов 2р – это число полюсов, имеющихся в электрическом двигателе. Совокупность этой величины с частотой сетевого тока (обозначается f) равняется синхронной частоте вращения агрегата. Формула имеет следующий вид: nс=60 х f/2p.
Российские сети, имеющие частоту тока 50 Герц и синхронную частоту 3000 оборотов в минуту (2р=2), 1500 об/мин (2р=4), 1000 об/мин (2p=6), 750 об/мин (2p=8), 600 об/мин (2p=10), 500 об/мин (2p=12). ГОСТ 10683-73 устанавливает ряд синхронных частот вращения.

6. Климатическое исполнение и категория размещения

Производство оборудования может быть ориентировано на использование в разных климатических районах: в умеренном климате (У), в тропическом (Т), в умеренно холодном (УХЛ), в холодном климате (ХЛ) и пр.

Что касается категории размещения, то данный параметр показывает возможность эксплуатации двигателя в помещении или уличных условиях.

Цифра 1 указывает на эксплуатацию в уличных условиях.
Цифра 2 – работа под навесом или там, где нет воздействия солнечных лучей и осадков.
Цифра 3 – работа в закрытых помещениях, где нет искусственной наладки климатических условий.
Цифра 4 – работа в закрытых помещениях, где имеется искусственная наладка климатических условий. Данные параметры устанавливаются ГОСТом 15150.

7. Монтажное исполнение

В соответствии с монтажом и исполнением вала выделяют разные конструкции двигателей. Эти варианты определяются ГОСТом 2479 и имеют следующий вид: IM1001(1081), IM2001(2081), IM3001(3081) и пр., где:

IM – маркировка, обозначающая монтажное исполнение и конструктивные особенности.
Первая цифра указывает на конструкцию агрегата:
1 – электродвигатель на лапах, имеющий подшипниковые щиты;
2 – на лапах, имеющий подшипниковые щиты и фланец на одном из этих щитов;
3 – без лап с подшипниковыми щитами и фланцем на одном из этих щитов.
2-ая и 3-я цифра указывает на вариант монтажного исполнения:

Конструктивное исполнение по способу монтажа	Обозначение	Диапазон применения по габаритам	Конструктивное исполнение по способу монтажа	Обозначение	Диапазон применения по габаритам	Конструктивное исполнение по способу монтажа	Обозначение	Диапазон применения по габаритам
IM1001		80-315	IM2001		80-315	IM3001		80-180
(IMB3)			(IMB35)			(IMB5)
IM1011		80-250	IM2011		80-250	IM3011		80-250
(IMV5)			(IMV15)			(IMV1)
IM1031		80-250	IM2031		80-250	IM3031		80-250
(IMV6)			(IMV36)			(IMV3)
IM1051		80-250	IM2101		80	IM3601		80
(IMB6)			(IMB34)			(IMB14)
IM1061		80-250	IM2111		80	IM3611		80
(IMB7)						(IMV18)
IM1071		80-250	IM2131		80	IM3631		80
(IMB8)						(IMV19)

4-я цифра указывает на исполнение вала двигателя:
0 – без вала;
1 – один цилиндрический конец вала;
2 – два цилиндрических конца.
8. Степень защиты IP

Показатель, определяющий, насколько рабочие защищены от взаимодействия с частями агрегата, находящимися в движении, или элементами под напряжением. Кроме того, степень показывает, насколько защищен сам агрегат от проникновения в него капель воды и предметов извне.

Обозначение имеет 2 цифры и латинские буквы: IP54, IP55 и пр. Обозначения и характеристики регламентированы ГОСТом 14254.

Что означают цифры?

Первая цифра обозначает, насколько защищены работники и двигатель от проникновения частиц извне:
– нет защиты;
1 – агрегат защищен от проникновения предметов извне, размеры которых превышают 50 миллиметров, а также от попадания рук сотрудников;
2 – имеется защита от проникновения предметов извне, размеры которых превышают 12 миллиметров, а также от попадания пальцев сотрудников;
3 – имеется защита от проникновения предметов извне толщиной более 2,5 миллиметров ;
4 – имеется защита от попадания посторонних предметов, толщина которых превышает 1 миллиметр;
5 – имеется пылевая защита (конечно, небольшое количество пыли попадает внутрь агрегата, но оно не мешает работе);
6 – имеется полная защита от попадания в агрегат пыли.

Вторая цифра определяет степень защиты агрегата от проникновения влаги:
– нет защиты;
1 – имеется защита от воды, которая направлена вертикально к агрегату (сверху вниз);
2 – имеется защита от воды, направленной под углом до 15 градусов;
3 – имеется защита от воды, направленной под углом до 60 градусов;
4 – имеется защита от капель, направленных на двигатель в хаотичном порядке;
5 – имеется защита от струй: исключено попадание воды внутрь агрегата, даже если поливать его из шланга;
6 – имеется полная защита от воды.

Более подробная информация о маркировках электродвигателей присутствует в каталоге низковольтных агрегатов.