AC двигатели, асинхронни двигатели SEW-EURODRIVE

Нашата модулна система за трифазни двигатели ви позволява да имате милиони комбинации от задвижвания. И това в световен мащаб: тъй като трифазните двигатели отговарят на всички класове на ефективност до IE4 и обхващат диапазон на мощност от 0,09 kW до 225 kW. От широка гама спирачки, енкодери, съединители, външни вентилатори, специални покрития и бои, модулната система ви предлага правилното задвижване.

асинхронни

Какво е трифазен двигател?

Групата на индукционните машини включва електрически машини, чийто режим на работа се основава на въздушна междина между статора и ротора въртящо се магнитно поле се базира. Най-важната и най-често използвана машина от тази група е асинхронният трифазен асинхронен двигател под формата на ротор с катерица. Това се характеризира със следните характеристики:

  • проста и здрава структура
  • голяма оперативна сигурност
  • операция с ниска поддръжка
  • ниска цена

Следните електрически двигатели обикновено се използват в технологията на електрическото задвижване:

  • асинхронни трифазни двигатели (ротори с катерица, ротори с плъзгащи пръстени, въртящи се полеви магнити)
  • асинхронни еднофазни двигатели с променлив ток
  • асинхронни или синхронни сервомотори
  • DC двигатели

Тъй като скоростта на Трифазни двигатели С честотните преобразуватели е по-добре, по-лесно и по-малко поддръжка за управление, DC двигатели и загуба Трифазни двигатели с приплъзващи пръстени все по-важно. Други видове трифазни асинхронни двигатели са от малко значение в задвижващата технология. Следователно тук не е дадено по-подробно описание.

Ако комбинирате електрически мотор, като такъв Трифазен двигател, с предавка, получавате така наречения мотор с редуктор. Независимо от електрическия принцип на съответния двигател, начинът, по който той е прикрепен към трансмисия, е от особено значение за механичната конструкция на двигателя. SEW-EURODRIVE използва за това специално пригодени двигатели.

Как работи трифазният двигател?

Структурата

Бегач или ротор

В жлебовете на ламинираната сърцевина на ротора има инжектирана или вкарана намотка (обикновено от алуминий и/или мед); традиционно един завой съответства на пръчка. Тези пръти са късо съединени в двата края чрез пръстени, направени от един и същ материал. Ако психически премахнете ламинираното ядро, решетките с пръстените за късо съединение напомнят на клетка. Оттук и второто общо име за Трифазни двигатели: "Мотор с клетка на катерица".

Стойка или статор

Намотката, капсулирана със синтетична смола, се вкарва в полузатворените канали на сърцевината на статора. Броят на намотките и ширината на намотката варират, за да се постигне различен брой полюси (= скорости). Заедно с корпуса на двигателя, ламинираната сърцевина образува така наречения статор.

Носещи щитове

Лагерните екрани, изработени от стомана, сив чугун или отливен алуминий, затварят отделението на двигателя от страните A и B. Дизайнът при прехода към статора определя, наред с други неща, степента на защита на двигателя.

Вал на ротора

Ламинираната сърцевина от страната на ротора е прикрепена към стоманен вал. Двата края на вала се простират през крайните щитове от страните A и B. A-страната е краят на изходящия вал (проектиран като пиньон в случая на редукторния двигател); Вентилаторът с лопатките за самовентилация и/или допълнителни системи като механични спирачки и енкодери са инсталирани от страна на В.

Корпус на мотора

Корпусите на мотора могат да бъдат изработени от отливен алуминий за малка до средна мощност. Корпусите от всички класове на изпълнение също са изработени от сив чугун и заварена стомана. Към корпуса е прикрепена клемна кутия, в която краищата на намотката на статора са свързани към клеморед за електрическата връзка на клиента. Охлаждащите перки увеличават повърхността на корпуса и също така увеличават разсейването на топлината към околната среда.

Вентилатор, капак на вентилатора

Вентилаторът на края на вала на страната от страна B е покрит с качулка. Тази качулка насочва въздушния поток, който се създава, когато вентилаторът се върти над ребрата на корпуса. Обикновено вентилаторите не зависят от посоката на въртене на ротора. Опционалният защитен капак предотвратява падането на (малки) части през предпазната решетка на вентилатора във вертикален дизайн.

Лагерите в A- и B-страничните щитове механично свързват въртящите се части със стационарните. Обикновено се използват сачмени лагери с дълбоки канали, по-рядко цилиндрични ролкови лагери. Размерът на лагера зависи от силите и скоростите, които съответният лагер трябва да поеме. Различни уплътнителни системи гарантират, че необходимите смазващи свойства остават в лагера и че маслата и/или мазнините не излизат.

Как работи в мрежата

Симетричната система с три нишки на намотката на статора е свързана към трифазна трифазна мрежа със съответното напрежение и честота. Поток във всяка от трите нишки на навиване синусоидални токове със същата амплитуда, които се компенсират във времето със 120 °. Поради нишките на навиване, които също са пространствено изместени от 120 °, статорът създава магнитно поле, което се върти с честотата на приложеното напрежение.

Това въртящо се магнитно поле - накратко Въртящо се поле наречен - индуцира електрическо напрежение в намотката на ротора или в роторните пръти. Тъй като намотката е късо съединена през пръстена, течете Токове на късо съединение. Заедно с въртящото се поле силите се натрупват и образуват въртящ момент по радиуса на ротора, който ускорява ротора, за да се ускори в посока на въртящото се поле. С увеличаване на скоростта на ротора, честотата на напрежението, генерирано в ротора, намалява, тъй като разликата между скоростта на въртящото се поле и скоростта на ротора става по-малка.

Сега по-ниските индуцирани напрежения водят до по-ниски токове в клетката на ротора и по този начин по-ниски сили и по-ниски въртящи моменти. Ако роторът достигне същата скорост като въртящото се поле, той ще се върти синхронно и няма да се индуцира напрежение - следователно двигателят няма да може да развива въртящ момент. Моментът на натоварване и фрикционните моменти в лагерите обаче причиняват едно Разлика между скоростта на ротора и скоростта на въртящото се поле и по този начин се получава баланс между ускорение и въртящ момент на натоварване. Двигателят работи асинхронно.

В зависимост от натоварването на двигателя тази разлика е по-голяма или по-малка, но никога нулева, тъй като в лагерите винаги има триене, дори когато работи на празен ход. Ако въртящият момент на натоварване надвишава максималния въртящ момент на ускорение, който може да произведе двигателят, двигателят се „преобръща“ в недопустимо работно състояние, което може да има термично разрушителен ефект.

Това е необходимо за функцията Относително движение между скоростта на въртящото се поле и механичната скорост се определя като приплъзване и се дава като процент от скоростта на въртящото се поле. В случай на двигатели с ниска мощност, Приплъзване 10 до 15 процента, Трифазни двигатели по-висока мощност имат около 2 до 5 процента приплъзване.

Експлоатационното поведение

Трифазният двигател с клетка за катерици отнема електрическа енергия от мрежата за напрежение и я преобразува в механична мощност - т.е. в скорост и въртящ момент. Ако двигателят работи без загуби, това би съответствало доставена механична мощност Pab на консумирана електрическа енергия Pauf.

Както е неизбежно при всяко преобразуване на енергия, загубите възникват и при трифазни катерични двигатели с клетка: Загуби на мед PCu и Загуби от пръчки PZ възникват, когато през проводник протича ток, Загуби на желязо PFe са причинени от намагнитването на ламинираното ядро ​​с мрежова честота. Загуби от триене PRb причинени от триене в лагерите; и вентилационни загуби от използването на въздуха за охлаждане. Тези загуби на мед, пръчка, желязо и триене карат двигателя да се нагрява. Съотношението на доставена мощност към консумирана мощност се определя като това Ефективност на машината.

Ефективността става все по-важна

Поради законовите изисквания през последните години се обръща повече внимание на използването на двигатели с по-висока ефективност. Съответните нормативни споразумения определят това Класове за енергоспестяване, които са включени в техническите данни от производителите. За да се намалят съществените зависими от машината загуби, това означава за конструкцията на електродвигателя:

  • повишено използване на мед в намотката на двигателя (PCu)
  • по-добър листов материал (PFe)
  • оптимизирана геометрия на вентилатора (PRb)
  • енергийно оптимално хранилище (PRb)

Ако запишете въртящите моменти и тока над скоростта, ще получите характеристиката Характеристика на въртящия момент на трифазния мотор с клетка за катерица. Двигателят преминава през тази характеристика при всяко включване, докато достигне стабилната работна точка. Броят на полюсите, конструкцията и материалът на намотката на ротора влияят върху хода на характеристиките. Познаването на тези характеристики е особено важно за задвижванията, които се експлоатират с обратно въртящи моменти (напр. Подемници).

По-висок ли е въртящият момент на задвижваната машина Въртящ момент на седлото, скоростта на ротора ще се „забие в седлото“. Двигателят вече не достига номиналната си работна точка, т.е.стабилната, термично безопасна работна точка. Дали контра въртящият момент е дори по-висок от това Начален въртящ момент, двигателят спира. Ако работещото задвижване е претоварено (напр. Конвейерната лента е претоварена), скоростта намалява с увеличаване на товара. Ако въртящият момент надвишава този Преобръщащ момент, Двигателят се „преобръща“ и скоростта пада до седловината скорост или дори до нула. Всички сценарии водят до много големи токове в ротора и статора, така че и двата се нагряват много бързо. Ако няма налични подходящи защитни устройства, това може да доведе до термично разрушаване на двигателя - той „изгаря“.

Класовете на топлина

Топлината, генерирана в електрически проводник, през който протича ток, зависи от съпротивлението на проводника и нивото на тока, протичащ през него. Честото включване и стартиране с обратен въртящ момент поставят много високо топлинно натоварване на трифазния мотор с клетка за катерици. The допустимо отопление на двигателя зависи от температурата на околната охлаждаща среда (напр. въздух) и топлоустойчивостта на изолационния материал на намотката.

Максимално допустимата свръхтемпература на двигателите е ограничена от a Разделяне на топлинни класове (наричани по-рано „класове на изолация“). Двигателят трябва да може да работи в термичния клас, в който е построен, с номиналната си постоянна излишна температура, свързана с мощността, без да се повреди. При максимална температура на охлаждащата течност от 40 ° C, допустимата граница на превишена температура, например в термичен клас 130 (B): dT = 80 K.

Тези режими на работа са най-често срещаните

  • Най-простият режим на работа е товарене с постоянен въртящ момент на натоварване. Поради постоянното натоварване в номиналната точка, двигателят достига термично стабилно състояние след определено време. Тази компания се нарича Непрекъсната работа S1.
  • в Краткосрочна експлоатация S2 двигателят работи за определен период от време (tB) с постоянно натоварване. През този период от време двигателят все още не е достигнал термично стабилно състояние. Следва престой, който трябва да е достатъчно дълъг, за да може двигателят да достигне отново температурата на охлаждащата течност.
  • в Прекъсната работа S3 двигателят работи за определено време (tB) с постоянно натоварване. Пускането не трябва да влияе върху нагряването на двигателя. Това е последвано от определен престой (tSt). Относителният работен цикъл (ED) е посочен в този режим на работа. В стандартния IEC 60034-1 като пример е дадено съотношението на работното време към времето за възпроизвеждане (= време на работа + престой) от 10 минути.

Пример: Режимът на работа S3/40% съществува, когато двигателят е включен за 4 минути и изключен за 6 минути.

Каква е честотата на превключване?

Допустимата честота на превключване показва колко често двигателят може да бъде включен за един час без термично претоварване. Зависи от:

  • масовите моменти на инерция, които трябва да се ускорят
  • статичното натоварване
  • вида на забавянето
  • продължителността на стартирането
  • околната температура
  • работния цикъл

Допустимата честота на превключване на двигателя може да бъде увеличена чрез следните мерки:

  • чрез увеличаване на термичния клас
  • като изберете следващия по големина мотор
  • чрез добавяне на външен вентилатор
  • чрез промяна на редуктора на предавката и по този начин инерционните отношения
  • като изберете различен тип спиране

Какво представляват трифазните двигатели с клетка за смяна на полюсите?

Трифазните катерични двигатели с клетка могат да се превключват чрез превключване на намотки или намотаващи се части работещи с различни скорости ще. Чрез вмъкване на няколко намотки в слотовете на статора или чрез обръщане на посоката на текущия поток в отделни части на намотката се получава различен брой полюси. При отделни намотки мощността на брой полюси е по-малка от половината от мощността на едноскоростния двигател със същия размер.

Например, трифазни редукторни двигатели, които сменят полюсите използвани като задвижвания за пътуване. Скоростта на движение е висока, когато работите с малък брой полюси. За позициониране се прави превключвател към многополюсната намотка при ниска скорост. При превключване двигателят първоначално запазва високата си скорост поради инерцията. The Трифазен двигател работи като генератор в тази фаза и спира. Кинетичната енергия се преобразува в електрическа енергия и се подава обратно в мрежата. Недостатъкът е големият Моментален шок при превключване, но това може да бъде намалено чрез подходящи мерки за превключване.

Настоящото развитие на евтината преобразувателна технология благоприятства технологичната подмяна на двигатели с промяна на полюсите с едноскоростни, честотно контролирани двигатели в много приложения.

Еднофазни двигатели

Еднофазният двигател е добър избор, когато се използва

Въртящи се полеви магнити

Има въртящи се полеви магнити Специални дизайни на Трифазни двигатели с клетка на катерица. В дизайна те са оразмерени така, че дори при скорост 0 да имат само толкова висока консумация на енергия, че да не се унищожават термично. Това е например Отворени врати, точки за превключване или в Инструменти за преса има смисъл, когато дадена позиция трябва да бъде достигната и задържана безопасно с моторни и електрически средства.

Друг често срещан режим на работа е т.нар Операция за противотоково спиране: Външен товар е в състояние да завърти ротора срещу посоката на въртене на въртящото се поле. Въртящото се поле "спира" скоростта и изтегля регенеративната енергия от системата, която се подава обратно в мрежата - така да се каже ротационно спиране без механична спирачна работа.

SEW-EURODRIVE предлага с DRM ./ DR2M. 12-полюсни въртящи се полеви магнити, които са термично постоянно проектирани за използване с номинален въртящ момент в застой. Въртящите се полеви магнити от SEW-EUODRIVE са подходящи за различни изисквания и скорости и се предлагат с до три номинални въртящи момента в зависимост от режима на работа.

Взривозащитени трифазни двигатели

Ако електрически двигатели се използват в потенциално експлозивни зони (в съответствие с Директива 2014/34/EU (ATEX)), трябва да се вземат определени защитни мерки върху задвижванията. SEW-EURODRIVE предлага различни взривозащитени трифазни двигатели в зависимост от областта и региона на приложение.

Хибридни двигатели: "асинхронни" и "синхронни" в един двигател

За приложения, които се експлоатират директно в мрежата и също трябва да имат синхронна скорост или да имат тази функция на обикновен преобразувател без енкодер, SEW-EURODRIVE предлага т.нар. LSPM двигатели в. LSPM е съкращението за L.ине С.тръпчив постоянен М.агнет. Двигателят LSPM е трифазен асинхронен двигател с допълнителни постоянни магнити в ротора. Стартира асинхронно, след това се синхронизира със захранващата честота и оттам нататък работи в синхронен режим, синхронно с мрежовата честота. Технология на двигателя, която нови, гъвкави опции за приложение в задвижващата технология отворен, напр. Б. прехвърляне на товари без спад в скоростта.

Тези компактни хибридни двигатели се показват в експлоатация няма загуби от ротора нагоре и впечатлете с един висока ефективност. Постигнати са класове за енергоспестяване до IE4.

Размерът на двигател DR.J с технология LSPM е на два етапа по-малък от този на сериен двигател със същата мощност и със същия клас на ефективност. От друга страна, двигателите със същия размер постигат клас на ефективност, който е два пъти по-висок от този на асинхронните двигатели.

Радваме се, че сме тук за вас!

Имате ли конкретна заявка и искате ли да ви посъветваме? Изпратете ни съобщение с вашите въпроси.