Асинхронні електродвигуни

Асинхронные двигуни — найпоширеніший вид електричних машин, які споживають нині близько сорока% усієї продукованої електроенергії. Їх встановлена на невпинно зростає. Асинхронний двигуни широко застосовують у приводах металообробних, деревообробних та інших видів верстатів, ковальсько-пресових, ткацьких, швейних, грузоподъемных, землерийних машин, вентиляторів, насосів, компресорів, центрифуг, в ліфтах, в ручному электроинструменте, в побутових приладах тощо. Практично ні галузі техніки і побуту, де немає використовувалися б асинхронні двигуни. Потреби народного господарства задовольняються переважно двигунами основного виконання єдиних серій загального призначення, тобто. що застосовуються приводу механізмів, не предъявляющих особливі вимоги до пусковим характеристикам, ковзанню, енергетичним показниками, галасу тощо. Разом із цим у єдиних серіях передбачають також електричні і конструктивні модифікації двигунів, модифікації до різних умов довкілля, призначені задоволення додаткових специфічних вимог окремих видів приводів і умов його експлуатації. Модифікації створюються з урахуванням основного виконання серій з максимально можливим використанням вузлів і деталей цього виконання. У деяких приводах виникають вимоги, які може бути задоволені двигунами єдиних серій. Для таких приводів створено спеціалізовані двигуни, наприклад электробуровые, крановометалургійні та інших. основні напрями вдосконалення асинхронних електродвигунів загального назначения.

Низковольтные асинхронні електродвигуни загального призначення потужністю 0,25…400 кВт, іменовані в усьому світі стандартні асинхронні двигуни, становлять основу силового електропривода, застосовуваного у всіх галузях людської діяльності. Їх вдосконаленню в промислово розвинених країнах надають великого значення. Нині ринок, покликаний відбивати інтереси споживачів, не формулює скільки-небудь певних вимог до стандартним асинхронним двигунам, крім цінових. У зв’язку з цим виявлення тенденцій їх вдосконалення необхідно виходити із вимог зовнішнього ринку нафтопродуктів та з досягнень основних виробників стандартних асинхронних двигателей.

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ Ведущие фірми-виробники випускають енергозберігаючі стандартні асинхронні двигуни потужністю 15−30 кВ та більш. У цих двигунах втрати електроенергії знижено щонайменше ніж 10% проти раніше виробленими двигунами з «нормальним «ККД (h). У цьому ККД енергозберігаючого двигуна можна з’ясувати, як hэ = h / [1 — е (1 — h)], (1).

где е — відносне зниження сумарних втрат надходжень у двигателе.

Очевидно, виробництво енергозберігаючих електродвигунів пов’язані з додатковими витратами, які можна оцінити з допомогою коефіцієнта удорожания Ку = 1 + (1 — h) е2.100. (2).

Результаты розрахунків показують, що додаткові витрати, пов’язані з придбанням енергозберігаючих електродвигунів, окупаються з допомогою економії електроенергії за 2−3 року у залежність від потужності двигуна. У цьому термін окупності потужніших двигунів менше, тому що ці двигуни мають велику річну напрацювання і вищий коефіцієнт загрузки.

В деяких країнах питання енергозбереження в стандартних асинхронних двигунах пов’язують й не так зі зниженням експлуатаційних витрат, як із екологічними проблемами, обумовленими виробництвом електроенергії. У Російської Федерації Володимирський электромоторный завод починаючи 1998 р. випускає енергозберігаючі двигуни 5А280 і з 1999 р. 5А315 потужністю від 110 до 200 кВт, з 200 г. энергосберегающие двигуни 5А355 потужністю 315 кВт, і з 2003 готуватися до випуску асинхронних двигунів серії 6А.

ПІДВИЩЕННЯ РЕСУРСУ. ЗНИЖЕННЯ РІВНЯ ШУМА.

С енергозбереженням — зменшенням втрат надходжень у асинхронному двигуні - тісно пов’язане підвищення його ресурсу внаслідок зниження температури його обмоток. При застосуванні системи ізоляції класу нагревостойкости F (qб = 100 °C і qб — q = 20° С, де qб і q — перевищення температури обмоток над температурою довкілля, відповідне базовому ресурсу і фактичне) теоретичний ресурс системи ізоляції обмотки збільшується в 4 разу відповідно до відомому соотношению Тсл = Тсл. б ехр [-0,1 ln2 (qб — q)] (3).

где Тсл і Тсл. б — середній і базовий ресурси системи ізоляції обмоток, причому Тсл. б = 20.103 ч.

В дійсності ресурс обмотки визначається як термодеструкцией, а й іншими чинниками (комутаційним перенапругою, механічними зусиллями, вологістю та інших.), й тому він збільшується негаразд значно, та заодно щонайменше, ніж у 2 разу. Керуючись цими міркуваннями, європейські фірми-виробники стандартних асинхронних двигунів дотримуються правила застосування систем ізоляції класу нагревостойкости F (qб = 100°С) при перевищенні температури обмоток, відповідному базовому для систем ізоляції класу нагревостойкости У (qб = 80°С). Зниження температури обмоток стандартних асинхронних двигунів способом охолодження ICO141 МЕК 60 034−6 дозволяє в зменшити діаметр вентилятора зовнішнього обдува й суттєво (до 5 дБ (А)) знизити рівень вентиляційного шуму, що у двигунах із частотою обертання 3000 і 1500 мин-1 є определяющим.

СЕРВИС-ФАКТОР Декларирование сервис-фактора означає, що двигун, працюючий при номінальних напрузі та частоті то, можливо перевантажений до потужності, одержуваної шляхом множення номінального значення на сервис-фактор. Зазвичай сервис-фактор приймають рівним 1,15, рідше — 1,1. У цьому перевищення температури обмоток має не більше 90 і 115 °C для систем ізоляції класу нагревостойкости У і F соответственно.

Применение двигунів з сервис-фактором позволяет:

— уникнути переустановленной потужності для двигунів, які працюють із систематичними перевантаженнями до 15%;

— експлуатувати двигуни у мережах з більш істотними коливаннями напруги без зниження нагрузки;

— експлуатувати двигуни за підвищеної температурі довкілля без зниження нагрузки.

Результаты розрахунків показують, що з рівномірному розподілі перевантажень в усьому часовому інтервалі допустима сумарна тривалість роботи двигуна, має сервис-фактор 1,15, з 15%-іншої перевантаженням становить третину ресурсу. І це разі енергозберігаючі двигуни з ізоляцією класу нагревостойкости F і перевищенням температури обмоток, відповідному класу У, автоматично мають сервис-фактор 1,15.

УНІВЕРСАЛЬНІСТЬ ПИТАНИЯ В час більшість стандартних асинхронних двигунів у Росії випускають на напруга мережі 380 У за частоти 50 Гц.

Вместе про те МЕК передбачає до 2003 р. перехід на напруга 400 У (публікація МЕК 60 038). У цьому доведеться забезпечувати тривалу роботу двигуна при відхиленнях напруги від номінального ±10% (зараз це обмеження встановлено лише на рівні ±5% - публікація МЕК 60 031−1). Для забезпечення роботи двигуна при зниженому на 10% напрузі харчування знадобляться нові підходи під час проектування з метою створення відповідних температурних запасів. Слід зазначити, що у цьому разі для енергозберігаючих двигунів з сервис-фактором 1,15 проблем я не будет.

Все європейські фірми вже виробляють стандартні асинхронні двигуни на напруга 400 У, російські заводи — поки що тільки постачанню експорту. Однією з насущних вимог європейського ринку є забезпечення можливості роботи двигуна при напрузі 400 У й частоти 50 гц від мережі 480 У і 60 гц за підвищеної на 20% номінальною потужності. Таку можливість слід передбачати під час проектування нових машин.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ Вопросы електромагнітну сумісність (ЕМС) нині набувають дедалі більше значення під час освоєння і сертифікацію нових серій електродвигунів. ЕМС електродвигуна визначається її здатністю в реальних умов експлуатації функціонувати при вплив випадкових електричних перешкод і навіть ні неприпустимих радіоперешкод іншим засобам. Перешкоди від електродвигуна можуть бути в приєднаних до нього ланцюгах харчування, заземлення, управління, в навколишньому пространстве.

ГОСТ Р 50 034−92 встановлює норми на рівні стійкості двигунів до отклонениям напруження і частоти, несимметрии і несинусоидальности яке живить трифазного напруги, і навіть методи випробування двигунів на опірність перешкод. Разом про те під час проектування та у виробництві асинхронних двигунів для зовнішнього ринку необхідно керуватися публікацією МЕК 1000−2-2, у якій встановлено рівні сумісності для низькочастотних поширених дротами перешкод і передачі сигналів в низьковольтних системах електроживлення. У цьому вимірювальне устаткування має забезпечувати і спектральний аналіз з урахуванням комп’ютерних інформаційно-вимірювальних систем.

МОЖЛИВІСТЬ РОБОТИ У СИСТЕМАХ РЕГУЛЬОВАНОГО ЕЛЕКТРОПРИВОДА. Працюючи від перетворювача частоти (ПЧ) часом необхідно передбачати захист двигуна від перенапруги (якщо це передбачено у системі) шляхом посилення витковой і корпусної изоляции.

Большинство випущених і що застосовуються у час ПЧ, розрахованих на середню потужність до 3000 кВт, за своєю структурою є инверторами. Вихідний трехфазное напруження у цих ПЧ формується методом широтноімпульсної модуляції, що зумовлює впливу на ізоляцію (витковую, межфазовую) електродвигуна напруги імпульсної форми, амплітуда якого значно перевищує амплітуду першої гармоніки вихідного напруги. Це спричиняє передчасному старіння ізоляції та зниження терміну служби обмотки та двигуна в целом.

Увеличение терміну служби асинхронного двигуна загальнопромислового застосування у складі регульованого приводу може і бути забезпечене схемотехническими рішеннями ПЧ чи запровадженням спеціальних фільтруючих пристроїв в ланцюг харчування электродвигателя.

Разработка ПЧ і регульованого електродвигуна на єдиній конструктивному виконанні дозволяє оптимізувати систему електропривода як по массогабаритным показниками і зручності обслуговування, але й позицій єдиної системи незалежного тепловідведення вирішити питання охолодження машини на малих частотах вращения.

При регулюванні частоти обертання, перевищує синхронну, слід застосовувати підшипники відповідної быстроходности. У зв’язку з цим у публікації МЕК 60 034−1 передбачено значне збільшення граничних швидкостей, що допускаються для стандартних асинхронних двигунів. Нові серії асинхронних електродвигунів. Їх характеристики. До новим серіях випущених асинхронних електродвигунів з короткозамкнутым ротором можна, поза сумнівом, віднести двигуни сімейства 5А і 6А. Эти типи двигунів почали друкувати з кінця 90-х російській машинобудівних заводах — Володимирський моторний коли завод і Ярославський машинобудівний завод ВАТ Eldin. двигуни серії А.

Двигуни серії А — уніфікована серія асинхронних трифазних закритого обдуваемого виконання короткозамкнутым ротором двигунів. Двигуни серії А охоплюють діапазон потужностей від 0,06 до 100 кВт, діапазон висоти осі обертання від 50 до 250 мм, частоти обертання 3000, 1500, 1000, 750. Структура серії передбачає такі групи исполнений:

. Модифікації в умовах довкілля (тропічну, хімічно стійке, як на сільського хозяйства).

. По точності настановних розмірів (високої точності й діють підвищеної точности),.

. З додатковими пристроями (з фазным ротором, з умонтованим електромагнітним тормозом).

. З підвищеним пусковим моментом.

. З підвищеним скольжением.

. Многоскоростные.

. Вузькоспеціальні (для суднових механізмів, для приводу моноблочных насосів, рудничное виконання, для приводу бессальниковых компресорів і др.).

Двигуни основного виконання призначені до роботи від мережі змінного струму частоти 50 гц та виготовляються номінальні напруги, вказаних у таблиці: |Номінальне |220, 380 |220, 380, 660 |220/380, | |напруга, У | | |380/660 | |Потужність, кВт |0,06−0,37 |0,55−11,0 |15,0−110,0 |.

Структура умовного позначення АИХХХХХХХХХХХ, А — асинхронный;

И — уніфікована серія (І - Интерэлектро);

Х — прив’язка потужностей до установочным розмірам (Р по ГОСТ, З — по CENELEK);

Х — Р — з підвищеним пусковим моментом, З — з підвищеним скольжением;

ХХХ — габарит, мм;

Х — настановний розмір за довжиною станини (P.S, M, L);

Х — довжина сердечника статора (А чи У, відсутність літери означає лише одну довжину сердечника статора — первую);

Х — число полюсів: 2, 4, 6, 8;

Х — додаткові літери для модифікацій двигуна (Б — з умонтованим температурної захистом; П — із підвищеною точністю по установочным розмірам; Х2 — хімічно стійкі; З — сельскохозяйственные);

ХХ — кліматичне виконання (У, Т, ХЛ) і категорія розміщення (1, 2, 3, 4, 5).

Двигатели асинхронні трифазні закритого обдуваемого виконання короткозамкнутым ротором серії 5А прив’язані за проектною потужністю до установочным розмірам по ГOCT 28 330−89. Електродвигуни серії ЛЕПЕХУ повністю взаємозамінні з відповідними типами електродвигунів серій 5А Двигуни призначені до роботи на режимах S1-S6 ГОСТ 183–74 (номінальна потужність зазначена для тривалого режиму S1) від мережі змінного струму 50 Гц, напругою 220, 380, 660 В. Двигуни використовують у різних галузях в промисловості й у сільському господарстві: для приводу верстатів, насосів, компресорів, вентиляторів, млинів, кормоизмельчителей, транспортних механізмів тощо. Випускаються з висотою обертання валу до 315 мм з висотою обертання валу 90, 100 і 112 мм.

Асинхронні двигуни загальнопромислового призначення серій 5А основного виконання його модифікацій відповідає вимогам стандартів, переказаних у таблиці: |НАЙМЕНУВАННЯ |СТАНДАРТ РФ|ПУБЛИКАЦИЯ МЕК | |Машини електричні які працюють. |ГОСТ 28 173 |МЕК 34−1 | |Номінальні дані і створить робочі характеристики | | | |Машини електричні асинхронні потужністю |ГОСТ 28 330 | | |від 1 до 400 кВт. Двигуни. Загальні | | | |технічні вимоги | | | |Машини електричні які працюють. Лави |ГОСТ 12 139 |МЕК 38 | |номінальних потужностей, напруг і частот | | | |Машини електричні обертові. |ГОСТ 18 709 |МЕК 72 | |Установочно-присоединительные розміри | | | |Машини електричні які працюють. |ГОСТ 17 494 |МЕК 34−5 | |Класифікація ступенів захисту, | | | |забезпечувана оболонками обертових машин | | | |Машини електричні обертові. Методи |ГОСТ 20 459 |МЕК 34−6 | |охолодження. позначення | | | |Машини електричні обертові. Умовні |ГОСТ 2479 |МЕК 34−7 | |позначення конструктивних виконань по | | | |способу монтажу | | | |Машини електричні які працюють. |ГОСТ 26 772 |МЕК 34−8 | |позначення висновків, і напрями обертання | | | |Машини електричні які працюють. Допустимые|ГОСТ 16 372 |МЕК 34−9 | |рівні шуму | | | |Машини електричні обертові. Встроенная|ГОСТ 27 895 |МЕК 34−11 | |температурна захист | | | |Машини електричні які працюють. Пускові |ГОСТ 28 327 |МЕК 34−12 | |характеристики односкоростных трифазних | | | |асинхронних двигунів з короткозамкнутным | | | |ротором напругою до 660 В | | | |Машини електричні які працюють. Допустимые|ГОСТ 20 815 |МЕК 34−14 | |вібрації | | | |Система ізоляції. Оцінка нагревостойкости і |ГОСТ 8865 |МЕК 85 | |класифікація | | |.

Нові серії електродвигунів асинхронних типу 5A3MB мають взрывонепроницаемое виконання. Такі двигуни призначені для стаціонарних насосів, компресорів та інших швидкохідних механізмів у вибухонебезпечних зонах, у яких можливо освіту вибухонебезпечних сумішей газів, парів з повітрям 1, 2, 3 категорії і груп Т1, Т2 ТЗ, Т4 чи сумішей пилу з повітрям, температура тління чи запалення яких перевищує 185оС.

Електродвигуни асинхронні трифазні з короткозамкнутым ротором серії АТК (аналог ЛЕПЕХУ) з висотою осі обертання 80,90,100,112 мм.

[pic].

|Тип |Номінальна |Ном. |Тип |Номінальна |Ном. частота| |електро- |потужність, |частота |електро- |потужність, | | |двигателя|кВт |вращения,|двигателя |кВт |обертання, | | | |мин.-1 | | |мин.-1 | |АТК71А |0,75 |3000 |АТКР80В6 |1,1 |1000 | |АТК71А4 |0,55 |1500 |АТК80В8 |0,55 |750 | |АТК71А6 |0,37 |1000 |АТК90А2 |3,0 |3000 | |АТК71В2 |1,1 |3000 |АТКР90А2 |3,0 |3000 | |АТК71В4 |0,75 |1500 |АТК90А4 |2,2 |1500 | |АТКР71В4 |0,75 |1500 |АТКР90А4 |2,2 |1500 | |АТК71В6 |0,55 |1000 |АТК90А6 |1,5 |1000 | |АТКР71В6 |0.55 |1000 |АТКР90А6 |1,5 |1000 | |АТК71В8 |0,25 |750 |АТК90А8 |0,75 |750 | |АТК80А2 |1,5 |3000 |АТКР90А8 |0,75 |750 | |АТКР80А2 |1,5 |3000 |АТКР90В8 |1,1 |750 | |АТК80А4 |1,1 |1500 |АТК100А2 |4,0 |3000 | |АТКР80А4 |1,1 |1500 |АТК100А4 |3,0 |1500 | |АТК80А6 |0,75 |1000 |АТКР100А4 |3,0 |1500 | |АТКР80А6 |0,75 |1000 |АТК100В2 |5.5 |3000 |.

Великі асинхронні електродвигуни взрывозащищенного исполнения.

Номенклатура великих асинхронних взрывозащищенных електродвигунів постійно обновляється щодня і розширюється, нові серії двигунів відрізняють більш високі технічні характеристики і низку конструктивних рішень, вкладених у підвищення надійності і зручності експлуатації. Натомість двигунів ВАО2−450, ВАО2−560 і ВАО2−630 нині освоєно промислового виробництва нових серій -ВАО3−710,ВАО3−800, ВАО4−450, ВАО4- 560 і ВАО4−630. Відтинки серії ВАО4−450 і ВАО4−560 доповнені виконаннями двигунів із частотою обертання 3000 об./хв. Електродвигуни серії ВАО4 повністю взаємозамінні по установочноприєднувальним розмірах із двигунами серії ВАО2. У конструкції електродвигунів серії ВАО4 застосовані як зарекомендували себе традиційні, і нові конструктивні рішення, дають ряд переваг щодо інших виробників аналогічної продукции:

. лита алюмінієва короткозамкнутая обмотка ротора, що дозволяє забезпечити оптимальні форму й розміри паза як наслідок, збільшений пускової момент електродвигунів при відносно невеликих величинах кратності пускових токов;

. технологія вакуум-нагнетательной просочення (HPI) обмоток эпоксидным компаундом, що є основою ізоляції «Монолит-2 », висока надійність якої визнана в всім мире;

. ізоляційні матеріали класу нагревостойкости F, включаючи изоленты новітніх розробок типу «Элмикапор «виробництва АТ ХК «ЭЛИНАР «.

(Росія), і навіть провідних світових виробників: Von Roll Isola.

(Швейцарія) і Isovolta (Австрия);

. підшипники підвищеної надійності виробництва фірми SKF (Швеція) в стандартному варіанті для двигунів із частотою обертання ротора 3000 об./хв й у будь-яких інших типорозмірів серії на замовлення потребителя;

. динамічна балансування ротора і зовнішнього вентилятора, забезпечує знижені значення рівнів вібрації, шуму й збільшення терміну эксплуатации;

. оребренная конструкція корпусу статора підвищеної механічної жорсткості, з обробкою місць посадки пакета статора і підшипникових щитів з одного установки на спеціальних расточных станках;

. нова конструкція системи вентиляції. Внутрішній вентилятор нової конструкції встановлено за зоною розташування лобових частин обмотки, що значно підвищує надежность;

. конструкція коробки висновків із використанням цільною ізоляційної панели;

. устрою контролю температури підшипників нових типів із можливістю дистанційної передачі сигналів аварійного попередження й управління відключенням електродвигуна в аварійних режимах;

. пазовые клини зі спеціального магнітного матеріалу, і навіть лакування аркушів пакета статора, щоб забезпечити зниження втрат перезимувало і збільшення енергетичних параметрів. Режим роботи двигуна тривалий S1 від мережі змінного частотою 50Гц.

Исполнение по взрывозащите: 1ExdIIBT4(ExdIIBT4). Вигляд кліматичного виконання: У1; УХЛ1. Конструктивне виконання за способом монтажу: IM 4011. Ступінь захисту: корпуси та коробки висновків — IP 54; кожуха зовнішнього вентилятора — IP 20. Спосіб охолодження: ICA 0151. Структура умовного обозначения:

|ВАОВ |взрывозащищенный асинхронний | | |обдуваемый вертикальний | |3, 4 |номер серії | |450, 560, 630, 710, 800 |умовна висота осі обертання | |P.S, M, L, LA, LB |умовна довжина станини | |4, 6 |число полюсів |.

|Типоразмер |Напря- |Мощ- |Частота |ККД, |COSj |Маса,| | |жение, |ность,|вращения |% | | | | |У | |(синхр.), | | |кг | | | |кВт |об./хв | | | | |ВАОВ3−710 M4 |6000 |1250 |1500 |96,0 |0,9 |8 000 | |ВАОВ3−710 L4 |10 000 |1250 | |95,9 | |9 100 | |ВАОВ3−800 M4 |6000 |2000 | |96,6 | |10 000| |ВАОВ3−800 L4 |10 000 |2000 | |96,2 | |11 300| |ВАОВ3−710 LA6 |6000 |1250 |1000 |95,8 |0,86 |9500 | |ВАОВ3−710 LB6 |10 000 |1250 | |95,7 | |10 200 | |ВАОВ3−800 LA6 |6000 |2000 | |96,4 | |11 200 | |ВАОВ3−800 LB6 |10 000 |2000 | |96,0 | |12 500 |.

[pic].

При використанні матеріалу реферату посилання автора не обов’язкова. (produced by Ситников Костянтин — Кіровський авіаційний технікум 2003 г.).