Асинхронный электродвигатель с фазным ротором

Асинхронные электродвигатели

Самый простой и в тоже время емкий ответ на вопрос — что такое электрический двигатель? Звучит следующим образом: устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую (вращательную). В настоящее время принято делить электрические двигатели на три основные класса:

1) асинхронные электродвигатели (АД);

2) синхронные двигатели (СД);

3) двигатели постоянного тока (ДПТ);

Асинхронные электродвигатели получили наибольшее распространение в промышленности, сельском хозяйстве и в других отраслях, т.к. они обладают низкой ценой, приемлемыми рабочими характеристиками, надежны и не требуют дополнительного обслуживания.

Асинхронные электродвигатели состоят из двух основных частей разделенных между собой воздушным зазором:

1) неподвижная — статор;

2) и вращающаяся — ротор.

Сердечник статор набирается из листов электротехнической стали и плотно запрессовывается в станину электродвигателя. В свою очередь на внутренней стороне сердечника статора проделываются сплошные пазы, в которые специальным образом укладываются, как правило, медные обмотки круглого или прямоугольного сечения. Таких обмоток в асинхронном электродвигателе три и называются они фазами, начала и концы которых выводятся в клеммную коробку, расположенную на корпусе электродвигателя.

Роторы в асинхронных электродвигателях бывают двух типов:

1) короткозамкнутый ротор (АД с КЗ ротором);

2) фазный ротор (АД с фазным ротором).

Роторы обоих типов состоят из сердечника, жестко закрепленного на валу электродвигателя. Как и в статоре, сердечник ротора для компенсации вихревых токов набирается из тонких листов электротехнической стали. На внешней стороне ротора тоже проделываются пазы, в которые укладывается роторная обмотка.

В пазы сердечника короткозамкнутого ротора укладываются стержни, соединенные с торцов торцевыми кольцами. Такой тип соединения обмоток напоминает беличье колесо, а ротор такого типа по аналогии принято называть “беличьей клеткой”.

Обмотка фазного ротора намного сложнее и состоит, как и обмотка статора, из трех фаз. А для обеспечения электрического контакта обмоток ротора с внешней цепью, на его валу располагается система из специальных колец и щеток. Асинхронные электродвигатели с фазным ротором получили меньшее распространение по сравнению с электродвигателями с короткозамкнутым ротором в силу их сложности.

С обоих боков статор прикрыт щитами, с смонтированными в центре них подшипниками, на которых ротор подвешивается внутри статора и может свободно вращаться.

Асинхронный электродвигатель. Устройство и принцип действия.

Асинхронный электродвигатель имеет две основные части – статор и ротор. Неподвижная часть двигателя называется статор. С внутренней стороны статора сделаны пазы, куда укладывается трехфазная обмотка, питаемая трехфазным током. Вращающаяся часть машины называется ротор, в пазах его тоже уложена обмотка. Статор и ротор собираются из отдельных штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,35-0,5 мм. Отдельные листы стали изолируются один от другого слоем лака. Воздушный зазор между статором и ротором делается как можно меньше (0,3-0,35 мм в машинах малой мощности и 1-1,5 мм в машинах большой мощности).
В зависимости от конструкции ротора асинхронные двигатели бывают с короткозамкнутым и с фазным роторами. Наибольшее распространение получили двигатели с короткозамкнутым ротором, они просты по устройству и удобны в эксплуатации.
Трехфазная обмотка статора помещается в пазы и состоит из ряда катушек, соединенных между собой. Каждая катушка сделана из одного или нескольких витков, изолированных между собой и от стенок паза.

Рис. 1. Различные виды обмотки статора асинхронных электродвигателей

На рис. 1, а) показана обмотка статора асинхронного электродвигателя. У этой обмотки каждая катушка состоит из двух проводников. Обмотка, состоящая из трех катушек, создает магнитное поле с двумя полюсами. За один период трехфазного тока магнитное поле сделает один оборот. При частоте 50 Гц это будет соответствовать 50 об/сек, или 3000 об/мин.
На рис. 1, б) показана обмотка, у которой каждая сторона катушки состоит из двух проводников.
Скорость вращения магнитного поля четырехполюсного статора вдвое меньше скорости вращения поля двухполюсного статора, т. е. 1500 об/мин (при 50 Гц). Обмотка четырехполюсного статора с одним проводником на полюс и фазу показана на рис. 1, в), а с двумя проводниками на полюс и фазу – на рис. 1, г). Магнитное поле шестиполюсного статора имеет втрое меньшую скорость, чем двухполюсного, т. е. 1000 об/мин (при 50 Гц). Обмотка шестиполюсного статора с одним проводником на полюс и фазу представлена на рис. 1, д). Число всех пазов на статоре равно утроенному произведению числа полюсов статора на число пазов, приходящееся на полюс и фазу.

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором является самым распространенным из электрических двигателей, применяемых в промышленности. Рассмотрим его устройство. На неподвижной части двигателя – статоре 1 – размещается трехфазная обмотка 2 (рис. 2), питаемая трехфазным током. Начала трех фаз этой обмотки выводятся на общий щиток, укрепленный снаружи на корпусе электродвигателя.

Рис. 2. Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором
Собранный сердечник статора укрепляют в чугунном корпусе 3 двигателя. Вращающуюся часть двигателя – ротор 4 – собирают также из отдельных листов стали. В пазы ротора закладывают медные стержни, которые с двух сторон припаивают к медным кольцам

Рис. 3. Короткозамкнутый ротор
а — ротор с короткозамкнутой обмоткой, б — «беличье колесо»,
в — короткозамкнутый ротор, залитый алюминием;
1 — сердечник ротора, 2 — замыкающие кольца, 3 — медные стержни,
4 — вентиляционные лопатки
Таким образом, все стержни оказываются замкнутыми с двух сторон накоротко. Если представить себе отдельно обмотку такого ротора, то она по внешнему виду будет напоминать «беличье колесо». В настоящее время у всех двигателей мощностью до 100 кВт «беличье колесо» делается из алюминия путем заливки его под давлением в пазы ротора. Вал 6 вращается в подшипниках, закрепленных в подшипниковых щитах 7 и 8. Щиты при помощи болтов крепятся к корпусу двигателя. На один конец вала ротора насаживается шкив для передачи вращения рабочим машинам или станкам.
Устройство статора асинхронного двигателя с фазным ротором и его обмотка не отличаются от устройства статора двигателя с короткозамкнутым ротором. Различие между этими электродвигателями заключается в устройстве ротора.

Рис. 4. Разрез асинхронного двигателя с фазным ротором
1 — вал двигателя, 2 — ротор, 3 — обмотка ротора, 4 — статор, 5 — обмотка статора, 6 — корпус, 7 — подшипниковые крышки, 8 — вентилятор, 9 — контактные кольца
Фазный ротор имеет три фазные обмотки, соединенные между собой звездой (реже треугольником). Концы фазных обмоток ротора присоединяют к трем медным кольцам, укрепленным на валу ротора и изолированным как между собой, так и от стального сердечника ротора, вследствие чего этот двигатель получил также название двигателя с контактными кольцами. Три кольца жестко насажены на вал ротора (через изоляционные прокладки). На кольца накладываются щетки, которые размещены в щеткодержателях, укрепленных на одной из подшипниковых крышек.
Щетки, скользящие по поверхности колец ротора, все время имеют с ними хороший электрический контакт и соединены, таким образом, с обмотками ротора. Щетки соединены с трехфазным реостатом.

Читать еще: Скрутка проводов разного сечения

Источник: Кузнецов М. И. Основы электротехники. Учебное пособие.
Изд. 10-е, перераб. «Высшая школа», 1970.

Асинхронный электродвигатель: виды и принцип работы

В наши дни электрооборудование выглядит совсем иначе, чем изобретение российского электротехника, но по-прежнему используются для превращения электрической энергии в механическую. Надежность в работе, простая конструкция и невысокая себестоимость были по достоинству оценены покупателями. Сегодня асинхронные двигатели — наиболее распространенный во всем мире тип моторов. Их используют для комплектации промышленного оборудования, бытовой техники и электроинструментов в девяти случаев из десяти.

Какие бывают виды асинхронных механизмов

Асинхронный мотор имеет самую простую конструкцию. Классическое устройство электродвигателя состоит из статора, а также ротора.

Статор выполнен в форме классического цилиндра. Для изготовления статора производители используют тонкие стальные листы, обмотка в пазах сердечника сделана из специального провода. Оси обмоток расположены друг к другу под углом 120°. Их концы соединяются по-разному — все зависит от допустимой величины напряжения. В одних случаях соединение напоминаем звезду, в других — треугольник.

В отличие от статора, роторы бывают нескольких типов. Производители классифицируют выпущенные моторы именно по типу ротора — виды асинхронных двигателей: с короткозамкнутым и фазным ротором. Давайте рассмотрим каждый их подробнее.

Фазный — это ротор с трехфазной обмоткой, которая напоминает обмотку статора. Ее концы соединяются в форме звезды, края крепятся к контактным кольцам. К этим же кольцам присоединяются добавочные резисторы, которые меняют активное сопротивление в цепи и уменьшают большие пусковые токи.
Короткозамкнутый ротор — сердечник, изготовленный из стальных листов. Для серийного производства, как правило, используется расплавленный алюминий, который заливается и образовывает стержни между торцевых колец. Конструкция ротора получила в обиходе название «беличья клетка», так как внешне напоминает бочку для грызунов. Когда заходит речь об изготовлении мощных двигателей, производители используют не алюминий, а медь.

Асинхронный электродвигатель: принцип работы

Напряжение подается на обмотку статора. В этот момент возникает магнитный поток, величина которого меняется с изменением частоты напряжения. Потоки сдвинуты во времени и пространстве по отношению друг к другу на 120°. Вращающим оказывается результирующий магнитный поток, который движется, тем самым создавая в проводниках ротора ЭДС. Обмотка ротора исполняет роль замкнутой электрической цепи, в ней появляется ток, который, взаимодействуя с потоками статора, создает пусковой момент. Мотор стремится повернуть ротор в направлении движения магнитного поля статора. В тот момент, когда он достигает значения тормозного момента ротора и превышает его, ротор начинает вращаться, вызывая скольжение.

Что такое скольжение? Это величина, которая показывает нам, насколько синхронная частота магнитного поля статора больше, чем частота вращения ротора.

n₁ — синхронная частота магнитного поля статора, n₂ — ротора.

Почему так важно скольжение? Его используют для характеристики асинхронных электродвигателей, ведь изначально скольжение равно единице, но по мере роста n₁ относительная разность частот n₁-n₂ становится меньше. В результате этого, падает ЭДС и ток в проводниках ротора, что в свою очередь приводит к уменьшению вращающего момента. Если провести анализ, в состоянии холостого хода, в тот момент, когда мотор работает без нагрузки на валу, показатель скольжения минимален. Как только возрастает статический момент, скольжение растет до величины S_kp — критического скольжения. Этот показатель очень важен, ведь как только будет превышена точка критического скольжения, асинхронные двигатели перестают стабильно работать. Значение скольжения колеблется в пределах от нуля до единицы, асинхронных моторов универсального назначения в номинальном режиме до 8 %. Как только наступает равновесие между электромагнитным и тормозным моментом изменение величин прекратится.

Если говорить простыми словами, принцип работы мотора состоит во взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и токов, которые наводятся этим магнитным полем в роторе. Вращающий момент возникает только тогда, когда появляется разность частот вращения магнитных полей.

Конструкция асинхронных двигателей с фазным ротором

Конструкция асинхронной машины с контактными кольцами представлена на рис. Двигатели этого типа отличаются от короткозамкнутых только устройством ротора.
Статор двигателя может иметь те же разновидности конструктивных исполнений, что и в короткозамкнутом двигателе. Статор двигателя по рис. 6 (с радиальными каналами в магнитопроводе) почти не отличается по конструкции от статора на рис. 3. Статор состоит из станины 7, в которой при помощи нажимных шайб 5 и шпонок 7 укреплены пакеты магнитопровода, набранные из кольцевых пластин 2. Для образования каналов между пакетами служат распорки 4. В пазы магнитопровода статора уложена двухслойная обмотка, катушки 30 которой связаны между собой соединениями 8. Выводные концы обмотки статора сосредоточены в выводной коробке 23. К фундаменту станина крепится лапами 22. Для подъема двигателя при монтаже служат рымы 6.

Асинхронный двигатель с фазным ротором (250 кВт, 3000 об/мин, 50 Гц, защищенный продуваемый)

Ротор двигателя состоит из вала 26, на котором при помощи нажимных колец 24, шпонки 21 и разрезной шпонки 20 укреплены в запрессованном состоянии пакеты магнитопровода, набранные из кольцевых пластин 3 (см. рис. 2, а). Радиальные вентиляционные каналы между пакетами образуются дистанционными распорками, помещенными на каждом зубцовом делении. В полузакрытых пазах магнитопровода ротора, показанных в разрезе на рис. 4, б, размещается трехфазная двухслойная волновая стержневая обмотка 29, соединенная обычно в звезду, выводные концы которой посредством электрических кабелей 19, проведенных через отверстие в валу, присоединены к контактным кольцам 75.
Стержни 1 обмотки с заранее наложенной витковой изоляцией 2, 3 (см. рис. 4, б) вставляются в пазы с торцевой стороны магнитопровода. Предварительно в пазы вводится пазовая коробочка 4, играющая роль корпусной изоляции. Для укрепления стержней в радиальном направлении и усиления витковой и корпусной изоляции используются изоляционные прокладки 5—6. Центробежная сила, действующая на пазовую часть обмотки, воспринимается клиньями 7 из изоляционного материала.
Лобовые части обмоток укладываются на нажимные шайбы 24 (рис. 6), которые одновременно выполняют роль обмоткодержателей, и охватываются снаружи кольцевыми бандажами 32, рассчитанными на восприятие центробежной силы.
Электрическое соединение вращающейся обмотки ротора с внешними (неподвижными) электрическими цепями производится при помощи контактных колец, на которые выведены обмотки, и щеточного устройства, связанного с неподвижными электрическими цепями. Контактные кольца выполняются как отдельный узел машины. Кольца 75, изготовленные из стали, отделяются друг от друга и от корпуса с помощью изоляционных прокладок 7 7. Все эти детали стягиваются вместе изолированными шпильками 16 и прифланцовываются к торцу вала. К кольцам плотно прижимаются щетки, электрически соединенные с токоподводящими шинами 72 щеточной траверсы (кроме этих шин на рис. 6 показаны болты 77 щеточной траверсы и ее изоляционные детали, а также корпус 73 и крышка 14; щетки и щеткодержатели не показаны).
Необходимый электрический контакт щеток с кольцами обеспечивается при помощи щеткодержателей, укрепленных на шинах 72. Соединение токоподводящих шин 72 щеточной траверсы с пусковым реостатом производится в выводной коробке контактных колец 18.

Читать еще: Цветовая маркировка проводов

Правильное расположение оси ротора по отношению к статору и возможность вращения ротора обеспечиваются с помощью таких же деталей, как в короткозамкнутом двигателе по рис. (подшипников качения, роликового 25 и шарикового /0, подшипниковых крышек 27 и подшипниковых щитов 31).
По способу охлаждения и защиты от воздействия внешней среды двигатель по рис. 6 имеет продуваемое каплезащищенное исполнение. Внутри машины воздух перемещается аксиально-радиально. Наружный воздух поступает в машину с двух сторон через отверстия в подшипниковых щитах 31 и направляется диффузорами 9 к вентиляционным лопастям 28, промежуткам между лобовыми частями стержней обмотки ротора и к аксиальным каналам в магнитопроводе ротора; далее воздух из аксиальных каналов попадает в радиальные каналы в магнитопроводе ротора и статора; воздух от вентиляционных лопастей 28 и лобовых частей ротора омывает лобовые части обмотки статора. Нагретый в машине воздух попадает в пространство между ярмом статора и корпусом станины, откуда он выбрасывается наружу через боковые отверстия в корпусе. Необходимый для циркуляции воздуха напор создается радиальными каналами в роторе, которые играют роль центробежных вентиляторов.

мтомд.инфо

Асинхронный электродвигатель с фазным ротором. Достоинства и недостатки.

Раздел:

Электротехника

В асинхронных электродвигателях большей мощности и специальных машинах малой мощности для улучшения пусковых и регулировочных свойств применяются фазные роторы.

Асинхронный электродвигатель с фазным ротором

В этих случаях на роторе укладывается трехфазная обмотка с геометрическими осями фазных катушек 1, сдвинутыми в пространстве друг относительно друга на 120 градусов.

Фазы обмотки соединяются звездой и концы их присоединяются к трем контактным кольцам 3, насаженным на вал 2 и электрически изолированным как от вала, так и друг от друга. С помощью щеток 4, находящихся в скользящем контакте с кольцами 3, имеется возможность включать в цепи фазных обмоток регулировочные реостаты 5.

Схема асинхронного электродвигателя с фазным ротором

У фазного ротора обмотка выполняется трёхфазной, аналогично обмотке статора, с тем же числом пар полюсов. Витки обмотки закладываются в пазы сердечника ротора и соединяются по схеме звезда. Концы каждой фазы соединяются с контактными кольцами, закреплёнными на валу ротора, и через щётки выводятся во внешнюю цепь.

Асинхронный электродвигатель с фазным ротором

Рис. 2: 1 – станина; 2 – обмотка статора; 3 – ротор; 4 – контактные кольца; 5 – щетки

Контактные кольца изготавливают из латуни или стали, они должны быть изолированы друг от друга и от вала. В качестве щёток используют металлографитовые щётки, которые прижимаются к контактным кольцам с помощью пружин щёткодержателей, закреплённых неподвижно в корпусе машины.

У ВАС АВАРИЙНАЯ СИТУАЦИЯ?

Звоните нам по сервисному телефону. Мы всегда доступны для Вас по данному номеру: T +49 5066 90333-0
emergency(at)helmke.de

Новое

ПРИВОДНЫЕ СИСТЕМЫ, РАЗРАБОТАННЫЕ HELMKEHELMKE является признанным во всем мире специалистом по обеспечению комплексными приводными системами. Преобразователи, разработанные HELMKE, проектируются и изготавливаются для выполнения конкретных задач заказчиков и специфических отраслевых задач. [ [подробнее] ]

АСИНХРОННЫЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ HELMKE – СОЗДАНО НАВЕКА

Асинхронные электродвигатели с фазным ротором используются во многих приводах высокой мощности. Наиболее часто их применяют в сырьевой промышленности, например, при добыче руды и минералов или на производствах связующих веществ, таких как цемент, известняк и гипс, в различного рода дробильных установках, роликовых прессах и прокатных станах, а также в крупногабаритных вентиляторах, насосах и конвейерах.

К сожалению, наиболее прочные и наиболее экономичные асинхронные короткозамкнутые электродвигатели обладают свойством, из-за которого их пуск непосредственно от сети затруднен, а в некоторых случаях невозможен. Так, в состоянии покоя и на небольших оборотах в момент пуска они создают лишь малый крутящий момент, хотя при этом требуют очень сильный ток, превышающий номинальный ток электродвигателя в несколько раз. Поэтому работающая от привода машина, технологический процесс и сеть до привода ограничивают применение данного простейшего концепта привода.

Например, для работы загруженного прокатного стана нужен очень большой крутящий момент при пуске или же особый пусковой момент трогания величиной, вероятно, намного превышающей номинальный крутящий момент используемого электродвигателя. Большая инерция загруженного стана приводит к продолжительному периоду выхода на рабочий режим, поэтому нужный высокий крутящий момент необходим в течение продолжительного времени даже при малых оборотах. Если по требованиям технологического процесса пуск выполняется несколько раз в день, то тепловая нагрузка на элементы привода в этом случае довольно высокая, что может ограничивать число пусков.

В случае высокого отношения номинальной мощности электродвигателя к нагрузочной способности сети до электродвигателя большая перегрузка по току при пуске приводит к существенной просадке напряжения, что может вызвать перебои в работе параллельных потребителей. Это и есть случай установки одиночных электродвигателей большой мощности относительно общей мощности сети.

Конструкция асинхронного электродвигателя с фазным ротором при использовании компактного пускового устройства позволяет достичь пусковой момент соизмеримый с максимальным моментом двигателя, что в частности может достигать двух- а то и трехкратному номинальному моменту, при этом пусковой ток соответствует номинальному току двигателя, либо незначительно его больше.

В таких случаях использование асинхронных электродвигателей с фазным ротором является более рациональным. В отличие от частотно-регулируемых приводов, когда для больших пусковых моментов необходимо использовать преобразователи, мощностью большей номинальной, что в номинальном режиме повышает потери, пусковой момент асинхронного двигателя с фазным ротором зависит от его физических свойств, а пусковой реостат работает только в процессе разгона. При изменении пусковой характеристики с помощью изменения внешнего сопротивления роторной цепи возникают лишь незначительно большие потери в двигателе, таким образом количество допустимых пусков не ограничивается нагревостойкостью самого двигателя.

Особенности работы асинхронных двигателей

Традиционно для кранового электропривода применяются специально разработанные серии электродвигателей переменного и постоянного тока. По геометрии магнитопровода, степени использования электротехнических материалов, электромеханическим характеристикам и конструктивному исполнению такие электродвигатели существенно отличаются от двигателей общепромышленного исполнения.

Режим работы электродвигателей в крановом электроприводе характеризуется широким изменением нагрузок, частыми пусками и торможениями, широким диапазоном изменения скорости ниже и выше номинальной (в электроприводах постоянного тока и частотно- регулируемых электроприводах).

Крановые двигатели рассчитаны для работы в повторно-кратковременном режиме, который характеризуется продолжительностью включения (ПВ) 15, 25, 40 и 60% при продолжительности цикла не более 10 мин. Основным номинальным режимом крановых двигателей переменного тока является ПВ=40%.

Читать еще: Распределительные коробки

Из-за высоких требований к динамике двигателей в переходных процессах пуска и торможения и для снижения расхода энергии при этом двигатели конструируются таким образом, чтобы момент инерции ротора был, по возможности, минимальным. Снижение момента инерции достигается путем уменьшения высоты оси вращения при заданной мощности двигателя.

Электродвигатели имеют повышенный (по сравнению с электродвигателями общепромышленного исполнения) запас прочности механических узлов и деталей. Крепление пакета ротора на валу всегда производится при помощи шпонки.

Традиционно, основное применение в крановых электроприводах находят асинхронные двигатели с фазным ротором. Регулирование скорости и момента в электроприводах с такими двигателями производится включением в цепь ротора пускорегулирующих резисторов. Для получения пониженных (посадочных) скоростей опускания груза применяется режим противовключения или различные специальные схемы включения (например – динамического торможения самовозбуждением).

Существуют также модификации крановых асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором (при мощности до 30 кВт) для применения в электроприводах, имеющих, как правило, низкие номинальные скорости и не требующие их регулирования. Кроме того, существуют модификации крановых электродвигателей в двух и трехскоростном исполнении.

Все эти двигатели рассчитаны на питание от промышленной сети стандартного напряжения 220/ 380 В при частоте 50 Гц. Хотя это не означает, что они не могут работать в составе частотно- регулируемых электроприводов, тем не менее, в последнее время разрабатываются специальные серии асинхронных двигателей, в том числе и крановых, оптимизированные для работы в системах частотного регулирования.

Таким образом, крановые асинхронные двигатели в настоящее время условно можно разделить на электродвигатели с фазным и короткозамкнутым ротором, предназначенные для питания от промышленной сети, и короткозамкнутые электродвигатели для частотно- регулируемых электроприводов.

Крановые асинхронные двигатели с фазным и короткозамкнутым ротором, предназначенные для питания от промышленной сети

Отечественной промышленностью выпускаются асинхронные крановые электродвигатели с фазным и короткозамкнутым ротором, одно- и двухскоростные. Для применения на кранах общего назначения выпускаются электродвигатели с классом нагревостойкости изоляции F, для кранов и агрегатов металлургического производства — класса H.

Основные серии двигателей: фазные — MTF, MTH, 4MTF, 4MTH, 4MTM и короткозамкнутые – MTKF, MTKH, 4MTKF, 4MTKH. Короткозамкнутые электродвигатели выпускаются мощностью до 30 кВт. Кроме того, для малых мощностей выпускаются двигатели DMTF, DMTKH, AMTF, AMTKH.

Двухскоростные двигатели выпускаются сериями MTKH, 4MTKH и 5АТ.

Двигатели представлены в шести-, восьми- и десятиполюсном исполнениях. Быстроходные обмотки двухскоростных двигателей выпускаются также в четырехполюсном исполнении.

Основное конструктивное исполнение двигателей — горизонтальное на лапах с одним концом вала. Двигатели серии 4МТ отличаются от двигателей серии МТ установочно- присоединительными размерами, двигатели 4МТ выпускаются в соответствии с нормами МЭК.

Электродвигатели всех габаритов изготавливаются в закрытом обдуваемом исполнении, двигатели мощностью свыше 45 кВт, кроме того, в защищенном исполнении с независимой вентиляцией от внешнего вентилятора с электроприводом.

Следуют отметить, что крановые электродвигатели большинство времени работают на номинальных скоростях, где эффективность самовентиляции велика. Поэтому независимая вентиляции в крановых двигателях применяется в электроприводах интенсивного режима работы, где велика доля пусковых и тормозных потерь, и где ее применение позволяет избежать увеличения статической мощности.

Представляет интерес возможность использования крановых асинхронных двигателей с фазным и короткозамкнутым ротором предназначенных для питания от промышленной сети в составе частотно-регулируемого электропривода. В настоящее время имеется положительный опыт эксплуатации асинхронных двигателей мощностью до 55 кВт с закороченным фазным ротором при питании от преобразователей частоты. Такое техническое решение принималось при модернизации кранов, оборудованных традиционными системами кранового электропривода на базе асинхронного двигателя с фазным ротором. Для снижения стоимости такой модернизации сохранялись электродвигатели и, в ряде случаев, пускорегулирующие резисторы, которые применялись в качестве тормозных.

Электродвигатель с фазным ротором, выбранный для работы в традиционной системе кранового электропривода с реостатным регулированием при переводе его на питание от преобразователя частоты (если режим работы механизма не превышается), всегда имеет меньший уровень пусковых потерь. При векторном управлении, как правило, снижаются потери и в установившемся режиме, так как при частичной нагрузке в электроприводе производится оптимизация энергопотребления.

Короткозамкнутые крановые электродвигатели серий МТ и 4МТ мощностью до 30 кВт достаточно широко применяются при создании крановых электроприводов механизмов горизонтального перемещения (например, на башенных кранах), а в ряде случаев и в электроприводах механизмов подъема.

Частотно-регулируемые крановые электродвигатели

Работа асинхронных двигателей в системах частотного регулирования имеет свои особенности. Прежде всего, при частотном управлении значительно снижаются потери энергии в двигателях в пуско-тормозных режимах. Это позволяет переходить на более высокооборотные электроприводы, и при проектировании двигателей основное внимание уделять снижению потерь в обмотках двигателя в номинальном режиме. При проектировании двигателей для системы частотного регулирования учитывается следующее:

Основные соотношения между геометрическими размерами, принятые для крановых асинхронных двигателей, сохраняются, поскольку определяющим здесь является режим работы, а не система регулирования.
В современных частотно-регулируемых электроприводах с векторным управлением механические характеристики формируется системой управления преобразователя. Поэтому при проектировании электродвигателей, предназначенных для работы только с преобразователями частоты, можно не предпринимать специальные меры для повышения перегрузочной способности и пускового момента.
Оптимальные частоты вращения двигателей в системах частного регулирования, как уже было сказано, выше, чем в обычных системах, и составляют 1900-1800 об/мин для легкого и среднего режимов работы и до 1000 — 800 об/мин — для тяжелого режима. Однако при проектировании следует согласовывать максимальную частоту вращения разрабатываемого электропривода и максимальную допустимую частоту вращения редуктора.
Двигатели должны быть работоспособны при повышении частоты выходного напряжения преобразователя в 1,5-2 раза по отношению к номинальной частоте.
С целью снижения потерь обмотка ротора двигателя заливается чистым алюминием или выполняется медной, скольжение при этом — минимальное. Регулирование выходного напряжения и частоты двигателя позволяет оптимизировать использование его активных частей и обеспечить работу двигателя в режиме минимальных потерь.
Возможно исполнение двигателей на нестандартное напряжение, соответствующее выходному напряжению преобразователя частоты.

Все эти мероприятия, а также оптимальное разграничение зон регулирования, позволяют при одинаковой нагрузке снизить в 1,5-1,8 раза мощность двигателя в частотно-регулируемом приводе.

Специальная серия крановых двигателей для частотно-регулируемых электроприводов выпускается отечественной промышленностью. Эта серия включает в себя двигатели типа АД2КД мощностью от 4 до 11 кВт в шести- и четырехполюсном исполнениях с пристроенными дисковыми тормозами и двигатели 4МТКД мощностью от 22 до 110 кВт в шести- и восьмиполюсном исполнениях. Двигатели 4МТКД выполнены с использованием основных узлов традиционных двигателей серии 4МТН и изготавливаются в закрытом обдуваемом исполнении, а также с вентиляцией, не зависимой от внешнего вентилятора с электроприводом.

Источник: ЗАО «КранЭлектроМаш»

голоса

Рейтинг статьи