Электрический двигатель
Электродвигатель представляет собой электрическую машину, которая преобразовывает электроэнергию в энергию вращения вала с незначительными тепловыми потерями. Главный принцип работы любого электродвигателя заключается в использовании электромагнитной индукции в качестве основной движущей силы. Для этого конструкция электродвигателя включает:
- Неподвижную часть (статор или индуктор).
- Подвижную часть (ротор или якорь).
В зависимости от предназначения, применяемого рода тока и конструктивных особенностей электрические двигатели имеют большое количество разновидностей.
Двигатели постоянного тока
Электродвигатели постоянного тока объединяют широкий ассортимент устройств, обеспечивающих высокий КПД при трансформации электрической энергии в механическую. Для надежного соединения электрической цепи подвижной и неподвижной части электропривода постоянного тока используют щеточно-коллекторный узел. В зависимости от конструктивных особенностей щеточно-коллекторного узла, все электрические машины постоянного тока подразделяют на следующие группы:
- Коллекторные.
- Бесколлекторные.
В свою очередь коллекторные электродвигатели условно разделяют на следующие виды:
- Самовозбуждающиеся.
- С возбуждением от электромагнитов постоянного действия.
Устройства с независимым возбуждением характеризуются низкой мощностью, поэтому данные электроприводы используют для не ответственных операций с низкой нагрузкой. Машины с самовозбуждением подразделяют на:
- Устройства с последовательным возбуждением, где якорь подключается последовательно обмотке возбуждения.
- Электродвигатели с параллельным возбуждением, где якорь включается параллельно обмотке возбуждения.
- Электропривод смешанного возбуждения, который характеризуется наличием параллельных и последовательных соединений.
Двигатели переменного тока
Электродвигатели переменного тока представлены широкой номенклатурой устройств, которые различают по многочисленным конструктивным и эксплуатационным характеристикам. В зависимости от скорости вращения ротора выделяют электрические машины синхронного и асинхронного типа.
Синхронные двигатели характеризуются одинаковой скоростью вращения ротора и магнитного поля питающего напряжения. Подобный тип электрических двигателей используют для изготовления устройств с высокой мощностью. Кроме этого существует еще одна разновидность синхронного привода — шаговые двигатели. Они имеют строго заданное в пространстве положение ротора, которое фиксируется подачей питания на обмотку статора. При этом переход из одного положения в другое осуществляется посредством подачи напряжения на требуемую обмотку.
Асинхронный электрический двигатель имеет частоту вращения ротора отличную от частоты вращения магнитного поля питающего напряжения. В настоящее время этот тип электродвигателей получил самое широкое распространение как на производстве, так и в быту.
В зависимости от количества фаз питающего напряжения электропривод принадлежит к одной из групп:
- 1-нофазные;
- 2-хфазные;
- 3-хфазные;
- многофазные.
Категория размещения и климатическое исполнение
Все электродвигатели производят с учетом воздействия во время эксплуатации определенных факторов окружающей среды. По этой причине все электрические машины подразделяют на следующие категории размещения:
- Для помещений с высоким уровнем влажности.
- Для помещений закрытого типа с вентиляцией естественного типа без искусственного регулирования климатических параметров. При этом ограничено воздействие пыли, влаги и УФ- излучения.
- В условиях открытого пространства.
- Для помещений закрытого типа с искусственным регулированием климатических параметров. При этом ограничено воздействие пыли, влаги и УФ-излучения.
- Для помещений с изменением влажности и температуры, которые не отличаются от изменений на улице.
В зависимости от климатического исполнения в соответствии с требованиями ГОСТ 15150 — 69 все электрические двигатели подразделяют на следующие типы исполнения:
- Все возможные макроклиматические районы (В).
- Холодный (ХЛ).
- Все морские районы (ОМ).
- Сухой тропический (ТС).
- Общий (О).
- Умеренный (У).
- Умеренный морской (М).
- Влажный тропический (ТВ).
Категория размещения и климатическое исполнение указывают в условном обозначении электродвигателя на его бирке и в паспорте.
Степень защиты корпуса
Для условного обозначения степени защиты корпуса электрической машины от воздействия вредных факторов окружающей среды используют аббревиатуру IP. При этом на корпусе электропривода указывают следующую информацию:
- Высокий уровень защиты от пыли — IP65, IP66.
- Защищенные — не ниже IP21, IP22.
- С защитой от влаги — IP55, IP5.
- С защитой от брызг и капель — IP23, IP24.
- Закрытое исполнение — IP44 — IP54.
- Герметичные — IP67, IP68.
При подборе электрического двигателя для эксплуатации в условиях воздействия определенных вредных факторов, необходимо тщательно подходить к выбору степени защиты его корпуса.
Общие требования безопасности при монтаже и эксплуатации
При монтаже электрического двигателя необходимо придерживаться следующих требований:
- Перед подключением проверить соответствие частоты и напряжения питающей сети с информацией на паспорте электрического двигателя.
- Перед установкой электрической машины обязательно проводят измерение сопротивления электрической изоляции обмотки статора относительно корпуса. При неудовлетворительных значениях проводят просушивание изоляции до достижения требуемого значения.
- При сопряжении валов необходимо точно соблюдать соосность с допустимым отклонением не более 0,2 мм.
- Для заземления корпуса электродвигателя используют только специальные заземляющие устройства, предусмотренные инструкцией завода производителя.
- Строго запрещен монтаж электропривода под напряжением.
В процессе эксплуатации электрических машин следует придерживаться следующих основных правил:
- Регулярный осмотр состояния электродвигателя является залогом своевременного определения неисправностей.
- Регулярно на протяжении всего срока эксплуатации проводят проверку исправности токовой и тепловой защиты, чистку и смазку, проверку контактных соединений и надежности заземления.
- При наличии повышенного шума или стука, проводят вибродиагностику с целью определения состояния подшипников и других вращающихся деталей.
- Следует исключить длительную работу однофазного электродвигателя в режиме холостого хода, что негативно влияет на срок его службы.
- Запрещается эксплуатация электрического двигателя с неисправной защитой от перегрева, перегрузки или завышенным значением сопротивления контура заземления.
Крановые электродвигатели
Крановые электродвигатели представляют собой асинхронные устройства переменного тока или двигатели постоянного тока с параллельным или последовательным возбуждением.
В отличие от других категорий электродвигателей, крановые электроприводы имеют следующие особенности:
- Большинство крановых электрических двигателей имеет закрытое исполнение корпуса.
- Момент инерции на роторе составляет минимально возможное значение, что обеспечивает минимальные потери энергии во время переходных процессов.
- Кратковременная перегрузка по моменту для крановых двигателей постоянного тока составляет 2,0 — 5,0, а для электромоторов переменного тока 2,3 — 3,5.
- Класс нагревостойкости изоляционных материалов не менее F.
- У кранового электропривода переменного тока в номинальном режиме ПВ составляет не менее 80 минут.
- С целью получения большой перегрузочной способности по моменту добиваются высоких значений магнитного потока.
- Отношение максимально допустимой частоты вращения к номинальному значению для электродвигателей постоянного тока составляет 3,5 — 4,9, а для машин переменного тока 2,5.
Эксплуатация кранового привода характеризуется следующими условиями эксплуатации:
- Частые пуски, реверсы и торможения.
- Регулирование частоты вращения в широком диапазоне значений.
- Повышенная вибрация и тряски.
- Повторно-кратковременный режим работы.
- Воздействие высокой температуры, газа, пыли и пара.
- Значительная перегрузка во время работы.
Общепромышленные электрические двигатели
Электродвигатели общепромышленного исполнения применяют для привода механизмов, которые не предъявляют особых требований к показателям КПД, энергосбережения, скольжению и пусковым характеристикам. Они характеризуются повторно-кратковременным режимом работы и изоляцией с классом нагревостойкости класса F. Наиболее популярными в этой категории являются асинхронные электрические двигатели марки АИР с короткозамкнутым ротором. Благодаря многочисленным достоинствам, этот тип электропривода с успехом применяется на всех производственных предприятиях. От продукции других торговых марок его отличает:
- Простая конструкция с отсутствием подвижных контактов.
- Низкая стоимость в сравнении с электрическими машинами других типов.
- Высокая ремонтопригодность всех главных узлов и рабочих элементов.
- Использование напряжения сети 380 В без дополнительных регуляторов или фильтров.
- Монтаж двигателя осуществляется на лапах или фланцах, поэтому происходит в минимально короткий срок.
Электрические машины общепромышленного исполнения находят применение в сферах деятельности, где нет необходимости в высоких эксплуатационных параметрах: вентиляционные системы, насосные станции, станочное оборудование, компрессорные установки и др. Эксплуатация общепромышленных электродвигателей осуществляется в двух основных режимах: генераторный и двигательный. При этом в генераторном режиме электрические двигатели являются источником электроэнергии за счет преобразования механической энергии вращения вала. В двигательном режиме привод общепромышленного исполнения потребляет электроэнергию и превращает её в механическую энергию вращения вала.
Электрические двигатели с электромагнитным тормозом
Электрический привод с электромагнитным тормозом предназначен для эксплуатации в повторно-кратковременном или кратковременном режиме. Он разработан специально для механизмов, которые требуют форсированной остановки в строго регламентированное время. К таким механизмам относят: электрические тали, автоматизированные складские системы, обрабатывающие станки и др. Тормозной механизм, как правило, располагают со стороны противоположной валу двигателя. Он обеспечивает быстрое торможение электрического привода при отключении питания, а при повторной подаче напряжения растормаживает его.
Электрические машины со встроенным электромагнитным тормозом работают по следующему принципу:
- Электромагнитную катушку тормоза подключают последовательно к одной из фазных обмоток электродвигателя.
- Катушка получает постоянное напряжение посредством выпрямляющего устройства, которое располагают возле коробки с выводами или переменное напряжение непосредственно с обмотки электродвигателя.
- При отсутствии фазного напряжения катушка обесточивается, и якорь прочно зажимает блокировочный механизм.
- После восстановления электрического питания катушка подтягивает якорь, что позволяет валу двигателя свободно перемещаться.
В зависимости от способа монтажа электромоторы со встроенным электромагнитным тормозом изготавливают в следующих исполнениях:
- С горизонтальным валом.
- С вертикальным валом.
Благодаря своим преимуществам по времени остановки вала электродвигателя, этот тип электропривода обеспечивает надежную и безопасную эксплуатацию устройств с высокими требованиями к позиционированию или аварийной остановке.
