Электродвигатель - это электрическая машина, которая преобразует электрическую энергию в энергию вращения вала с незначительными тепловыми потерями. Основной принцип работы любого электродвигателя заключается в использовании электромагнитной индукции в качестве основной движущей силы. Поэтому электродвигатель сконструирован следующим образом:
- Неподвижная часть (статор или индуктор).
- Движущаяся часть (ротор или якорь).
В зависимости от области применения, типа используемого тока и конструктивных особенностей электродвигатели бывают разных типов.
Двигатели постоянного тока
Электродвигатели постоянного тока объединяют в себе широкий спектр устройств, обеспечивающих высокую степень эффективности преобразования электрической энергии в механическую. Щеточный коллектор используется для надежного соединения подвижных и неподвижных цепей в приводе двигателя постоянного тока. В зависимости от конструктивных особенностей узла щеточного подборщика все электрические машины постоянного тока делятся на следующие группы:
- Коллекционер.
- Без коллектора.
С другой стороны, коллекторные двигатели условно делятся на следующие типы:
- Самовозбуждение.
- С возбуждением от электромагнитов постоянного тока.
Машины с самовозбуждением характеризуются низкой мощностью, поэтому такие приводы используются для некритичной работы при низких нагрузках. Самовозбуждающиеся машины делятся на:
- Машины с последовательным возбуждением, в которых якорь соединен последовательно с обмоткой возбуждения.
- Машины с параллельным возбуждением, в которых якорь подключен параллельно обмотке возбуждения.
- Двигатели со смешанным возбуждением, в которых якорь соединен параллельно и последовательно.
Двигатели переменного тока
Трехфазные двигатели предлагают широкий ассортимент продукции, которая может отличаться на основе многочисленных конструктивных и эксплуатационных характеристик. В зависимости от скорости вращения ротора электрические машины классифицируются как синхронные или асинхронные.
Синхронные двигатели характеризуются равномерной скоростью вращения ротора и магнитным полем питающего напряжения. Этот тип электродвигателя используется для создания мощного оборудования. Кроме того, существует еще один тип синхронного привода - шаговые двигатели. Они имеют точно определенное положение ротора в пространстве, которое фиксируется подачей питания на обмотку статора. Переход из одного положения в другое осуществляется путем подачи напряжения на нужную обмотку.
Асинхронный электродвигатель имеет скорость вращения ротора, которая отличается от скорости вращения магнитного поля питающего напряжения. Сегодня этот тип электродвигателя наиболее часто используется как в промышленности, так и в быту.
В зависимости от количества фаз питающего напряжения привод относится к одной из групп:
- 1-фазный;
- 2-фазный;
- 3-фазный;
- многофазный.
Категория размещения и климатическое исполнение
Все электродвигатели изготавливаются с учетом определенных факторов окружающей среды во время эксплуатации. По этой причине все электрические машины делятся на следующие категории:
- Для сред с высоким уровнем влажности.
- Для закрытых помещений с естественной вентиляцией без искусственного климат-контроля. Воздействие пыли, влажности и ультрафиолетового излучения ограничено.
- На открытых пространствах.
- Для закрытых помещений с искусственно регулируемым климатом. С ограниченным воздействием пыли, влажности и УФ-излучения.
- Для закрытых помещений с влажностью и колебаниями температуры, не отличающимися от наружных.
В зависимости от климатического исполнения по ГОСТ 15150 - 69 все электродвигатели подразделяются на следующие исполнения:
- Все возможные макроклиматические районы (B).
- Холод (CL).
- Все морские районы (ОМ).
- Тропический сухой (TS).
- Генерал (O).
- Умеренный (U).
- Морской умеренный (M).
- Тропический мокрый (TW).
Категория размещения и климатическое исполнение указаны на заводской табличке двигателя и в паспорте двигателя.
Степень защиты корпуса
Аббревиатура IP указывает на степень защиты корпуса электродвигателя от вредных воздействий окружающей среды. Следующая информация находится на корпусе привода:
- Высокая степень защиты от пыли - IP65, IP66.
- Защита - не ниже IP21, IP22.
- Устойчивость к влаге - IP55, IP5.
- Устойчивость к брызгам и каплям - IP23, IP24.
- Оборудование в корпусе IP44 - IP54.
- Герметичность - IP67, IP68.
При выборе электродвигателя для работы в определенных вредных условиях следует тщательно продумать степень защиты корпуса.
Общие требования безопасности при монтаже и эксплуатации
При установке электродвигателя необходимо соблюдать следующие меры предосторожности:
- Перед подключением убедитесь, что частота и напряжение электросети соответствуют данным, указанным в техническом паспорте электродвигателя.
- Перед установкой электродвигателя необходимо измерить электрическое сопротивление изоляции обмотки статора относительно корпуса. Если значения неудовлетворительные, просушите изоляцию до достижения требуемого значения.
- При соединении валов соблюдайте строгую концентричность с максимальным допуском 0,2 мм.
- Для заземления корпуса двигателя следует использовать только специальные заземляющие проводники, указанные в инструкции производителя.
- Установка живого диска строго запрещена.
При эксплуатации электрических машин необходимо соблюдать следующие основные правила:
- Регулярный контроль состояния электродвигателя является необходимым условием для раннего обнаружения неисправностей.
- Регулярные проверки токовой и тепловой защиты, чистка и смазка, проверка контактных соединений и заземления проводятся через регулярные промежутки времени в течение всего периода эксплуатации.
- В случае возникновения чрезмерного шума или стука проводится вибродиагностика для определения состояния подшипников и других вращающихся деталей.
- Не запускайте однофазный электродвигатель в режиме холостого хода в течение длительного времени, так как это негативно сказывается на сроке службы двигателя.
- Не запускайте электродвигатель, если защита от перегрева, перегрузки или чрезмерного сопротивления заземления неисправна.
Крановые электродвигатели
Крановые двигатели - это асинхронные машины переменного тока или двигатели постоянного тока, с параллельным или последовательным возбуждением.
В отличие от других категорий электродвигателей, электродвигатели для кранов имеют следующие особенности:
- Большинство электродвигателей для кранов имеют закрытую конструкцию корпуса.
- Момент инерции ротора как можно меньше, что обеспечивает минимальные потери энергии во время переходных процессов.
- Кратковременный перегрузочный момент для подъемных двигателей постоянного тока составляет 2,0 - 5,0, а для двигателей переменного тока - 2,3 - 3,5.
- Изоляционные материалы должны иметь температурный класс не ниже F.
- Двигатели переменного тока для электрических крановых приводов должны иметь среднюю наработку на отказ не менее 80 минут при номинальном режиме работы.
- Для достижения высокой перегрузочной способности по крутящему моменту достигаются высокие значения магнитного потока.
- Отношение максимально допустимой скорости к номинальному значению для двигателей постоянного тока составляет 3,5 - 4,9, а для машин переменного тока - 2,5.
Работа привода крана характеризуется следующими условиями эксплуатации:
- Частое включение, движение задним ходом и торможение.
- Регулирование скорости в широком диапазоне значений.
- Повышенные вибрации и удары.
- Прерывистые рабочие циклы.
- Воздействие высоких температур, газа, пыли и пара.
- Сильная перегрузка во время работы.
Общепромышленные электрические двигатели
Для привода механизмов используются промышленные электродвигатели, к которым не предъявляются особые требования в отношении КПД, энергоэффективности, характеристик скольжения или пусковых характеристик. Они характеризуются прерывистым режимом работы и изоляцией с тепловым классом F. Наиболее популярными электродвигателями этой категории являются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Благодаря многочисленным преимуществам этот тип привода успешно используется на всех производственных предприятиях. От других брендов его отличает следующее
- Простая конструкция без подвижных контактов.
- Низкая стоимость по сравнению с другими типами электрических машин.
- Высокая простота обслуживания всех основных узлов и рабочих компонентов.
- Использование сетевого напряжения 380 В без дополнительных регуляторов и фильтров.
- Двигатель устанавливается на лапах или фланцах для кратчайшего времени монтажа.
Электрические машины общепромышленного исполнения используются в тех случаях, когда нет необходимости в высокой производительности: вентиляционные системы, насосные станции, станки, компрессорные установки и т.д. Существует два основных режима работы промышленных электродвигателей: генератор и двигатель. В режиме генератора электродвигатели являются источником электроэнергии за счет преобразования механической энергии вращательного движения вала. В режиме двигателя привод общего назначения принимает электрическую энергию и преобразует ее в механическую энергию вращения вала.
Электрические двигатели с электромагнитным тормозом
Электродвигатели с электромагнитным тормозом предназначены для прерывистой или кратковременной работы. Он специально разработан для приложений, требующих принудительной остановки в определенное время. К ним относятся: электрические подъемники, автоматизированные системы хранения, обрабатывающие станки и т.д. Тормозной механизм обычно расположен на противоположной стороне вала двигателя. Он обеспечивает быстрое торможение электропривода в случае перерыва в подаче электроэнергии и освобождает привод при повторном включении питания.
Электрические машины со встроенным электромагнитным тормозом работают по следующему принципу:
- Катушка электромагнитного тормоза соединена последовательно с одной из фазных обмоток электродвигателя.
- Катушка питается постоянным напряжением через выпрямитель возле клеммной коробки или переменным напряжением непосредственно от обмотки двигателя.
- При отсутствии фазного напряжения катушка обесточивается, а якорь прочно зажимается стопорным механизмом.
- При восстановлении питания катушка втягивает якорь, обеспечивая свободное движение вала двигателя.
Электродвигатели со встроенным электромагнитным тормозом выпускаются в следующих исполнениях, в зависимости от способа монтажа:
- С горизонтальным валом.
- С вертикальным валом.
Благодаря своим преимуществам в отношении времени остановки вала двигателя, этот тип привода обеспечивает надежную и безопасную работу устройств с высокими требованиями к позиционированию или аварийной остановке.