Эксплуатация электродвигателей: Эксплуатация и обслуживание электродвигателей | Полезные статьи

Эксплуатация электродвигателей — ООО «СЗЭМО Электродвигатель»

Для наиболее эффективной эксплуатации электродвигателей следует не только соблюдать правила, но следить за их состоянием, периодически проводя техосмотр. Своевременная замена износившихся деталей и устранение неисправностей позволит надолго продлить «век» движка. На какие факторы следует обращать внимание при проведении диагностики механизма?

Состояние подшипников

Износ подшипников – самая частая причина поломки агрегата. Первый симптом износа – повышение шума электродвигателя во время работы. Чтобы определить, который из подшипников издает шум, можно воспользоваться методом прослушивания. Возьмите кусок проволоки сечением 6 мм и длиной от 30 до 50 см. Один конец приложите к тому месту на крышке двигателя, под которым находится подшипник, другой поднесите к уху, придерживая большим пальцем. Такой способ поможет вам выяснить, какой из агрегатов (двигатель или рабочее устройство) издает шум. Если оба механизма расположены достаточно близко или соединены через муфту, определить неисправность простым прослушиванием затруднительно, поэтому опытные электрики пользуются «проволочным» способом.

Второй симптом – нагрев подшипника. По обнаружении повышенной температуры подшипника при обычном режиме работы двигателя его лучше незамедлительно поменять.

Режим работы двигателя

Рабочий температурный режим у тех или иных моделей электродвигателей может различаться. Если вам приходится периодически эксплуатировать машину в более высоком температурном режиме, требуется своевременная замена смазки подшипников. Вибрация также пагубно влияет на состояние подшипников, поэтому постарайтесь сбалансировать агрегат до начала его работы.

Защита двигателя

Защиту следует подбирать исходя из того, что она не должна реагировать на каждый «скачок» тока, а отключать механизм только в случае, когда перегрузка может повлечь за собой поломку. Термическое реле устанавливается в соответствии с номиналом, который рассчитывается путем замеров данных при различных нагрузках. Для замеров применяются электроизмерительные клещи (клещи нагрузки). Грамотно установив защиту, вы обезопасите двигатель от перегрева, быстрого износа и случайных поломок.

На предприятиях устанавливаются графики ремонтов электрооборудования. Это дает возможность превентивно устранить неполадки или провести профилактические работы, чтобы примерно в течение года агрегаты функционировали бесперебойно.

Конечно, главное в двигателе – состояние механизма. Но если вы хотите привести в порядок и его внешний вид, делается это достаточно легко – с помощью хозяйственного мыла и кисти. Взбейте пену и нанесите ее на корпус. Подождите полчаса, затем смойте пену и вытрите двигатель сухой ветошью.

Эксплуатация электродвигателей в промышленности и быту будет беспроблемной, если соблюдать правила и бережно относиться к оборудованию, не перегружая его и своевременно осуществляя осмотр внешних и внутренних частей.

выдержка из правил эксплуатации электродвигателей

Эксплуатация двигателей должна производиться в соответствии с «Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей»!!!

1. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ:
1.1 К монтажу и обслуживанию электродвигателей должны допускаться лица, прошедшие
технический инструктаж и имеющие допуск к работам в электроустановках.
1.2 Запрещается эксплуатация электродвигателей без надёжного заземления и крепления.
1.3 Для заземления следует использовать только предусмотренные на двигателях специальные заземляющие устройства. Болт заземления во вводном устройстве можно использовать для зануления.
1.4 Запрещается монтаж, обслуживание и демонтаж электродвигателей под напряжением.
1.5 Запрещается работа электродвигателей со снятым кожухом вентилятора и крышкой вводного устройства.
1.6 Запрещается длительная работа однофазных электродвигателей без нагрузки, в режиме холостого хода.
1.7 Запрещается эксплуатация электродвигателя без токовой и тепловой защиты.
2. ПЕРЕД МОНТАЖОМ НЕОБХОДИМО:
2.1 Проверить соответствие напряжения и частоты питающей сети данным, указанным на табличке (паспорте) электродвигателя.
2.2 Удалить смазку с законсервированных частей электродвигателя.
2.3 Убедиться в свободном вращении ротора от руки.
2.4 Измерить мегаомметром сопротивление изоляции обмотки статора относительно корпуса. Если оно ниже 0,5 МОм, электродвигатель необходимо просушить, не перегревая двигатель выше 120оС, до нужного сопротивления изоляции.
3. ПРИ МОНТАЖЕ НЕОБХОДИМО:
3.1 Обеспечить свободный приток к электродвигателю охлаждающего воздуха и свободный отвод нагретого воздуха.
3.2 При насадке деталей привода на вал обеспечить упор для торца противоположного конца вала, чтобы усилия не передавались на подшипник.
3.3 Обеспечить соосность и параллельность соединяемых валов. Допустимая несоосность валов – не более 0,2 мм.
3.4 При использовании ременной передачи обеспечить правильное взаимное расположение валов электродвигателя и приводного механизма. Минимальный диаметр шкива на валу двигателя и максимальное допустимое натяжение ремней определять по действующим нормам.
4. ПО ОКОНЧАНИИ МОНТАЖА НЕОБХОДИМО:
4.1 Проверить по прилагаемой схеме или по схеме на крышке вводного устройства правильность подсоединения выводов электродвигателя к сети и отрегулировать токовую и тепловую защиту.
4.2 Проверить надёжность затяжки крепёжных соединений электродвигателя, контактных соединений во вводном устройстве, крепёжных соединений и уплотнений вводного устройства, исправность заземления, лёгкость вращения вала от руки.
4.3 Произвести пробный пуск электродвигателя на холостом ходу для проверки направления вращения и исправности механической части (отсутствие стука, задевания, вибрации и т.д.).

4.4 Для изменения направления вращения на клеммной панели поменять местами два любых провода кабеля питания.
4.5 После пуска на холостом ходу и устранения замеченных недостатков проверить работу двигателя под нагрузкой.
4.6 Проверить потребляемый ток электродвигателя под нагрузкой, он должен быть не выше номинального и симметричен по фазам с разницей не более 10% . Номинальный ток указан на табличке и в паспорте двигателя.

5. В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ НЕОБХОДИМО:

5.1 Вести общее наблюдение за работой двигателя с целью контроля нормального технического состояния. Не реже одного раза в 2 месяца проводить проверку наличия, соответствия и исправности токовой и тепловой защиты, техническое обслуживание в виде наружного осмотра, чистки электродвигателя от грязи, проверки надёжности заземления и состояния контактов. А так же измерения сопротивления изоляции обмоток статора, проверки исправности и надёжности крепления электродвигателя к месту установки и соединения с приводимым механизмом, проверки затяжки болтовых соединений и состояния уплотнений по линии вала.

5.2 Проводить текущий ремонт при замеченных отклонениях величины нагрева корпуса, уровня шума и вибрации и других неисправностях в работе электродвигателя.

5.3 Производить замену подшипников при повышенном подшипниковом шуме, стуке в подшипниках или задевании ротора за статор. Подшипники снимать с вала только съёмником и только в случае их замены.
Несоблюдение требований к монтажу и эксплуатации ведет к прекращению гарантийных обязательств !

Эксплуатация электродвигателей

  5.2. ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ

При эксплуатации электродвигателей, их пускорегулирующих устройств и защит должна быть обеспечена их надежная работа при пуске и в рабочих режимах.

На шинах собственных нужд электростанции напряжение должно поддерживаться в пределах 100-105 % номинального. При необходимости допускается работа электродвигателей при напряжении 90-110 % номинального с сохранением их номинальной мощности.

При изменении частоты питающей сети в пределах 2,5 % номи­нального значения допускается работа электродвигателей с номиналь­ной мощностью.

Номинальная мощность электродвигателей должна сохраняться при одновременном отклонении напряжения до ±10 % и частоты до ±2,5 % номинальных значений при условии, что при работе с повы­шенным напряжением и пониженной частотой или с пониженным напряжением и повышенной частотой сумма абсолютных значений отклонений напряжения и частоты не превышает 10 96.

5.2.3.            На электродвигатели и приводимые ими механизмы должны быть нанесены стрелки, указывающие направление вращения. На элект­родвигателях, их пусковых устройствах и шкафах регулируемого элект­ропривода должны быть надписи с наименованием агрегата, к кото­рому они относятся.

5.2.4. Продуваемые электродвигатели, устанавливаемые в пыль­ных помещениях и помещениях с повышенной влажностью, должны быть оборудованы устройствами подвода чистого охлаждающего воз­духа. Количество воздуха, продуваемого через электродвигатель, а так­же его параметры (температура, содержание примесей и т. п.) должны соответствовать положениям заводских инструкций.

Плотность тракта охлаждения (воздуховодов, узлов присоедине­ния кожухов воздуховодов к корпусу электродвигателя, заслонок) должна проверяться не реже 1 раза в год.

Индивидуальные электродвигатели внешних вентиляторов охлаж­дения должны автоматически включаться и отключаться при вклю­чении и отключении основных электродвигателей.

Электродвигатели с водяным охлаждением обмотки ротора и активной стали статора, а также со встроенными водяными возду­хоохладителями должны быть оборудованы устройствами, сигнали­зирующими о появлении воды в корпусе. Эксплуатация оборудования и аппаратуры систем водяного охлаждения, качество конденсата и во­ды должны соответствовать положениям заводских инструкций.

На электродвигателях, имеющих принудительную смазку подшипников, должна быть установлена защита, действующая на сиг­нал и отключение электродвигателя при повышении температуры вкладышей подшипников или прекращении поступления смазки.

5.2.7.            При перерыве в электропитании электродвигателей (вклю­чая электродвигатели с регулируемой частотой вращения) ответственного тепломеханического оборудования должен быть обеспечен их групповой самозапуск при повторной подаче напряжения от рабочего или резервного источника питания с сохранением устойчивости
технологического режима основного оборудования.

Время перерыва питания, определяемое выдержками времени тех­нологических и резервных электрических защит, должно быть не бо­лее 2,5 с.

Перечень ответственных механизмов должен быть утвержден тех­ническим руководителем электростанции.

5.2.8. Электродвигатели с короткозамкнутыми роторами разре­шается пускать из холодного состояния 2 раза подряд, из горяче­го — 1 раз, если заводской инструкцией не допускается большего ко­личества пусков. Последующие пуски разрешаются после охлаждения электродвигателя в течение времени, определяемого заводской инст­рукцией для данного типа электродвигателя.

Повторные включения электродвигателей в случае отключения их основными защитами разрешаются после обследования и проведения контрольных измерений сопротивления изоляции.

Для двигателей ответственных механизмов, не имеющих резерва, повторное включение разрешается после внешнего осмотра двига­теля. 

Повторное включение двигателей в случаях действия резервных защит до выяснения причины отключения не допускается.

Особенности пуска и других режимов работы двухскоростных электродвигателей и двигателей с регулируемой частотой вращения должны указываться в местных инструкциях, составленных с учетом типовой и заводских инструкций по эксплуатации электродвигателей и регулируемых электроприводов.

Эксплуатация электродвигателей с термореактивной изоляцией

Эксплуатация электродвигателей, как правило, осуществляется в специальных помещениях, оснащенных мостовым краном или кран-балкой соответствующей грузоподъемности (массы электродвигателей приведены в табл. ).

Воздух в помещении, в котором установлен электродвигатель, не должен содержать взрыво- и огнеопасных газов и паров, взрывоопасной и токопроводящей пыли, а также примесей, вредно действующих на изоляцию и другие материалы, из которых изготовлен электродвигатель. Запыленность воздуха не должна превышать 0,002 г/м3. Температура воздуха в помещении не должна быть ниже 5*С. Электродвигатели в основном изготовляют в климатическом исполнении У (от -40 до +40 С) или Т (от -10 до +45″С) категории помещений 3 (помещения с естественной вентиляцией без искусственно регулируемой температуры) или 4 (помещения с искусственно регулируемыми климатическими условиями) по ГОСТ 15150-69* или ГОСТ 15543-70**. Относительная влажность окружающей среды для двигателей исполнения УЗ и У4 не более 80% при температуре 20°С, а для двигателей исполнения Т — не более 95% при температуре 35°С. 20

Электродвигатели с термореактивной изоляцией, применяемые в герметичных помещениях АЭС, изготовляют в климатическом исполнении У категории размещения 5 по ГОСТ 15150-69*. В режиме нормальной эксплуатации параметры окружающей среды могут быть: температура воздуха до +60 С, давление абсолютное 0,0992 МПа, относительная влажность до 90% при температуре +60°С. В аварийном режиме АЭС допускается работа двигателя при следующих условиях: температура окружающей среды — до +70 С, давление абсолютное — до 0,12 МПа в течение 5 ч или до 0,25 МПа в течение 0,5 ч, влажность — парогазовая смесь; при этом допускается интенсивное орошение наружных поверхностей раствором, содержащим 12 г/кг борной кислоты, до 250 мг/кг гидразин-гидрата и 3 г/кг едкого калия (при температуре раствора от 5 до 70’С).

Профилактические испытания электродвигателей

Профилактические испытания и измерения на электродвигателях производятся в соответствии с ГОСТ 11828-86 и «Нормами испытания электрооборудования».

Измерение сопротивления изоляции мегаомметром напряжением 2500 В производится при выведении электродвигателей в капитальный или текущий ремонт.
Наименьшие допустимые значения сопротивления изоляции обмоток электродвигателей мощностью до 5000 кВт приведены в табл. 3.

Таблица 3. Наименьшее сопротивление изоляции Кед, МОм

Для электродвигателей мощностью 5000 кВт и более наименьшее допустимое значение сопротивления изоляции, измеренное через 60 с Я60при температуре 75°С, определяется по формуле, МОм

где 1/ном — номинальное линейное напряжение, кВ; 5Н0М — номинальная мощность, кВ — А.

Контроль температуры различных узлов электродвигателя в процессе эксплуатации
К вертикальным электродвигателям, устанавливаемым на насосных станциях с ручным и автоматическим управлением, предъявляют повышенные требования по тепловому контролю за работой подшипников. Измерение температуры сегментов подпятников и направляющих подшипников осуществляют термометрическими сигнализаторами типа ТСМ-100 и термометрами сопротивления типа ТСМ-Х1 с сопротивлением 53 Ом при 0″С с градуировкой Гр24. На выпускавшихся в 1970-1980 гг. электродвигателях установлены термометры сопротивления типа ТСМ-6097 и термометры сигнализирующие типа ТКП-160 Сг по ТУ 25.02.ЭД1.1870-76. В электродвигателях 14-го и 15-го габаритов контроль температуры осуществляется, как правило, двумя термометрическими сигнализаторами, а в двигателях 15-17-го габаритов — четырьмя или шестью термосигнализаторами. В более крупных электродвигателях температура контролируется не только термосигнализаторами, но и термометрами сопротивления. Начиная с 1981 г. заводы-изготовители устанавливают на электродвигателях термопреобразователи типа ТСМ-0879 по ТУ 25-02.792288-80 и ТСП-0979 по ТУ 25-02.792.288- 80 (взамен ТСП-309 по ТУ 25-02.221.547-79).

У электродвигателей серии ВАН 173 (АВ 16- и 17-го габаритов) применялись термосигнализаторы типа ТСМ-100 с глубиной погружения 250 мм с капилляром 6 мм, которые были заменены термометрами сопротивления типа ТКП-160Сг. Схемы размещения терморезисторов и термосигнализаторов в электродвигателях серии ВАН 173 и ВДС-325/69 приведены на рис. 1. Показывающие приборы термосигнализаторов или термометров сопротивления устанавливают на двигателе или на специальных панелях (щитках) по местным условиям эксплуатации. Применение приборов термоконтроля капиллярами имеет ряд особенностей, требующих внимания при эксплуатации: капилляры термосигнализаторов, заложенные в сегменты изолированных подпятников и направляющих подшипников, покрывают слоем лако- или стеклоткани вполнахлеста для обеспечения изоляции от подшипниковых токов.

Рис. 1. Схема размещения средств термоконтроля электродвигателя вертикального исполнения:

1 — панель термосигнализаторов; 2 — панель выводов; 3, 4 — термометр сопротивления; 5 — втулка; 6 — термосигнализатор ТСН-100; 7 — лента ПХВ 0,2×20

При креплении капилляров принимают меры от передавливания их, обеспечивая минимальный радиус перегиба 50 мм. В целях предотвращения повреждения капилляров термосигнализаторов и нарушения пайки термометра сопротивления при выходе из сегментов их закрепляют с помощью стальной проволоки диаметром 2-3 мм, которую одним концом, загнутым в виде петли, крепят гайкой термодатчика, а к другому бандажируют лентой капилляр термосигнализатора или вывод термометра сопротивления. Применение терморезисторов упрощает эксплуатацию средств термоконтроля.

У некоторых типов электродвигателей контроль температуры подпятников и направляющих подшипников осуществляют термометрами сопротивления типа ТСМ-6097 и термометрами сигнализирующими ТКП-160Сг по ТУ 25.02.ЭД1.1870- 76.
Температура нагретого воздуха контролируется двумя термометрами ТКП-160Сг и четырьмя термопреобразователями сопротивления ТСМ-6114.

Контроль температуры нагрева обмотки и активной стали у электродвигателей 15-го габарита и выше осуществляют плоскими терморезисторами, уложенными в пазы. Выводы от терморезисторов подключают к панели зажимов, устанавливаемой на корпусе статора. Вывод выполняют кабелем с экранированной оболочкой, надежно заземленной на случай пробоя изоляции обмотки в пазу, в котором уложены термометры сопротивления.

Типовая инструкция по эксплуатации электродвигателей в установках

СО 34.45.509-2005 «Типовая инструкция по эксплуатации электродвигателей в установках»

Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей ПТЭЭП. Сокращенная редакция.
Настоящая Типовая инструкция предназначена для руководства при эксплуатации электродвигателей в установках и содержит основные требования, обеспечивающие надежную и безопасную работу электродвигателей.
Глава 2.5. Электродвигатели
2.5.1. Настоящая глава распространяется на электродвигатели переменного и постоянного тока.
2.5.9. Напряжение на шинах распределительных устройств должно поддерживаться в пределах (100÷105)% от номинального значения. Для обеспечения долговечности электродвигателей использовать их при напряжении выше 110% и ниже 90% от номинального не рекомендуется. При изменении частоты питающей сети в пределах ±2,5% от номинального значения допускается работа электродвигателей с номинальной мощностью. Номинальная мощность электродвигателей должна сохраняться при одновременном отклонении напряжения до ±10% и частоты до ±2,5% номинальных значений при условии, что при работе с повышенным напряжением и пониженной частотой или с пониженным напряжением и повышенной частотой сумма абсолютных значений отклонений напряжения и частоты не превышает 10%.
2.5.13. Электродвигатели, длительно находящиеся в резерве, должны быть постоянно готовы к немедленному пуску; их необходимо периодически осматривать и опробовать вместе с механизмами по графику, утвержденному техническим руководителем Потребителя. При этом у электродвигателей наружной установки, не имеющих обогрева, должны проверяться сопротивление изоляции обмотки статора и коэффициент абсорбции.
2.5.14. Вертикальная и поперечная составляющие вибрации (среднеквадратичное значение виброскорости или удвоенная амплитуда колебаний), измеренные на подшипниках электродвигателей, сочлененных с механизмами, не должны превышать значений, указанных в заводских инструкциях.
При отсутствии таких указаний в технической документации вибрация подшипников электродвигателей, сочлененных с механизмами, должна быть не выше следующих значений:
Синхронная частота вращения, об/ мин 3000 1500 1000 750 и менее
Удвоенная амплитуда колебаний подшипников, мкм 30 60 80 95
Допускается работа агрегатов с повышенной вибрацией подшипников электродвигателей, сочлененных с механизмами, работающими в тяжелых условиях, у которых вращающиеся рабочие части быстро изнашиваются, а также электродвигателей, сроки эксплуатации которых превышают 15 лет, в течение времени, необходимого для устранения причины повышения вибрации. Нормы вибрации для этих условий не должны быть выше следующих значений:

Синхронная частота вращения, об/ мин 3000 1500 1000 750 и менее

Удвоенная амплитуда колебаний подшипников, мкм 30 100 130 160

Периодичность измерения вибрации подшипников электродвигателей ответственных механизмов должна быть установлена графиком, утвержденным техническим руководителем Потребителя.

2.5.15. Контроль за нагрузкой электродвигателей, щеточным аппаратом, вибрацией, температурой элементов и охлаждающих сред электродвигателя (обмотки и сердечники статора, воздуха, подшипников и т.д.), уход за подшипниками (поддержание требуемого уровня масла) и устройствами подвода охлаждающего воздуха, воды к воздухоохладителям и обмоткам, а также операции по пуску и останову электродвигателя должен осуществлять персонал подразделения, обслуживающего механизм.

2.5.16. Электродвигатели должны быть немедленно отключены от сети в следующих случаях:

• при несчастных случаях с людьми;

• появлении дыма или огня из корпуса электродвигателя, а также из его пускорегулирующей аппаратуры и устройства возбуждения;

• поломке приводного механизма;

• резком увеличение вибрации подшипников агрегата;

• нагреве подшипников или электродвигателя сверх допустимой температуры, установленной в инструкции завода-изготовителя.

• В эксплуатационных инструкциях могут быть указаны и другие случаи, при которых электродвигатели должны быть немедленно отключены, а также определен порядок устранения аварийного состояния и пуска электродвигателей.

2.5.17. Профилактические испытания и ремонт электродвигателей, их съем и установку при ремонте должен проводить обученный персонал Потребителя или подрядной организации.

2.5.18. Периодичность капитальных и текущих ремонтов электродвигателей определяет технический руководитель Потребителя. Как правило, ремонты электродвигателей должны производиться одновременно с ремонтом приводных механизмов.

2.5.19. Профилактические испытания, измерения и пуск в эксплуатацию электродвигателей должны проводиться в соответствии с нормами испытаний электрооборудования (Приложение 3)

Пр.№3 Подготовка электродвигателя к пуску (впервые или после ремонта).

3.1. Электрическая часть вновь смонтированных электродвигателей должна быть выполнена по проекту с учето м требований заводов-изготовителей, и соответствовать требованиям ПУЭ, а по окончании монтажа подвергнута наладке и профилактическим испытаниям согласно действующим «Объему и нормам испытаний электрооборудования»

3. 2. Опробование и обкатка электродвигателей после капитального и текущего ремонтов осуществляется квалифицированным ремонтным персоналом.

3.3. При подготовке электродвигателя к пуску (впервые или после ремонта) обслуживающий персонал обязан сделать следующее:

— Осмотреть и проверить подключение питающих кабелей к выводам электродвигателя, отсутствие голых токоведущих частей, исправность пусковой и коммутационной аппаратуры, состояние щеточного аппарата, наличие и исправность защитного заземления электродвигателя,

— Проверить мегаомметром целостность фаз обмотки статора и питающего кабеля и состояние изоляции обмоток, которое должно ТУ,

3.4. Произвести пробный пуск.

— Пробный пуск осуществляется для определения направления вращения (у двухскоростных электродвигателей направление вращения проверяется на обеих скоростях), механической исправности, правильности его сборки и установки. Пробный пуск, как правило, производится при отсоединенном приводном механизме и не до полного разворота.

— После пробных кратковременных пусков и устранения замеченных дефектов производится пуск электродвигателя вхолостую на время, необходимое для достижения подшипниками установившейся температуры. При этом должны быть проверены вибрационное состояние, ток холостого хода, работа подшипников, и отсутствие посторонних звуков.

3.4. Произвести ввод в эксплуатацию электродвигателя под нагрузкой.

— Контролировать регулирование нагрузки электродвигателя в допустимых пределах, следя за тем, чтобы токи статора (ротора) не превышали номинальных значений.

— Контролировать температуру нагрева электродвигателя. При превышении допустимых пределов по величине тока или нагреву необходимо немедленно отключить электродвигатель и принять меры к выяснению причины перегрузки или нагрева.

— При невозможности выяснения причин повышенной температуры и тока нагрузки до приемлемых значений двигатель должен быть выведен из эксплуатации и возвращен в специализированную ремонтную организацию с подробным актом рекламации для выяснения и устранения неисправностей электродвигателя.

3. ИНСТРУКЦИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ТРЁХФАЗНЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

 ИНСТРУКЦИЯ

ПО МОНТАЖУ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ТРЕХФАЗНЫХ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

1. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ.

К монтажу и обслуживанию двигателей допускаются лица,  прошедшие технический инструктаж.

Запрещается эксплуатация двигателей без надежного заземления и крепления. Для заземления следует использовать только предусмотренные на двигателях специальные заземляющие зажимы.

Запрещается монтаж, обслуживание и демонтаж двигателей под напряжением. Запрещается работа двигателей со снятыми кожухом вентилятора и крышкой  клемной коробки.

2. ПОДГОТОВКА К МОНТАЖУ.

Проверить соответствие напряжения и частоты питающей сети данным, указанным на фирменной табличке двигателя.

Удалить смазку с законсервированных частей двигателя. Убедиться в свободном вращении ротора от руки. Измерить сопротивление изоляции обмоток статора и ротора (только для двигателей с фазным ротором) относительно корпуса. Если сопротивление ниже 0,5 МОм, двигатель просушить. Динамически отбалансировать с полушпонкой детали привода, устанавливаемые на конце вала.

3. МОНТАЖ.

При установке двигателя предусмотреть свободный приток и отвод охлаждающего воздуха.

Во избежание повреждения подшипников при насадке деталей привода на вал необходимо обеспечить упор для вала с противоположной стороны. Двигатель укрепить на прочном фундаменте или соответствующем основании.

При соединении двигателя с приводным механизмом необходимо обеспечить соосность и параллельность соединения валов. Допустимая несоосность валов не более 0,2 мм.

Для привода с ременной передачей необходимо обеспечить правильное взаимное расположение валов двигателя и приводного механизма. Минимальный диаметр шкива на валу и максимально допустимое натяжение ремней определять по действующим нормам. Нагрузку второго конца вала производить только посредством эластичной муфты.

4. ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ.

По окончании монтажа необходимо проверить правильность подключения двигателя к сети по схеме на крышке коробки выводов и паспорта (шильдика).

Проверить надежность затяжки контактных соединений в коробке выводов, крепежных соединений и уплотнений в штуцерах, исправность заземления.

Для проверки правильности монтажа, работы и направления вращения привода произвести пробный пуск двигателя на холостом ходу. Для изменения направления вращения двигателя необходимо поменять местами два любых провода питающего кабеля.

После пуска на холостом ходу и устранения замеченных недостатков произвести пуск двигателя под нагрузкой.

5. В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ НЕОБХОДИМО:

— вести общее наблюдение за работой двигателя с целью контроля за нормальным техническим состоянием,

— систематически производить техническое обслуживание (периодичность — не реже одного раза в два месяца),

— производить текущий ремонт при замеченных отклонениях величины нагрева станины, уровня шума и вибрации и других отклонениях в работе двигателя, но не реже одного раза в год.

6. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ.

При техническом обслуживании двигателя необходимо производить наружный осмотр, очищать двигатель от загрязнений, проверять надежность заземления и состояние контактов в коробке выводов, измерять сопротивление изоляции.

Проверять механическое крепление двигателя к месту установки и соединение с приводным механизмом.

7. ПРИ ТЕКУЩЕМ РЕМОНТЕ НЕОБХОДИМО:

Производить демонтаж и разборку двигателя, промывку, чистку и сушку деталей. Производить осмотр подшипников, статора и ротора для обнаружения механических повреждений, выявления деталей, подлежащих замене, восстановлению и пригонке.

Производить подпитку войлочных уплотнений по линии вала трансформаторным маслом, через 3000 часов работы, но не реже одного раза  в год.

Для двигателей с открытыми подшипниками производить пополнение или полную замену смазки через 6000 — 10000 часов работы, но не реже одного раза в два года. Для пополнения использовать только консистентные смазки на основе минеральных масел с литиевым загустителем.

Замену подшипников производить при наработке свыше 20000 часов и при повышенном подшипниковом стуке, шуме при работе двигателя, задевании ротора о статор, наличии механических повреждений. Подшипники снимать с вала только при помощи съемника.

8. ХРАНЕНИЕ.

Хранить двигатели можно в таре или без нее в закрытых вентилируемых помещениях, в атмосфере которых не содержатся кислотных, щелочных и других паров, вредно действующих на изоляцию и покрытия.

Резкие колебания температуры и влажности воздуха, вызывающие образование конденсата (росы) недопустимы.

Особенности эксплуатации электродвигателей в сельском хозяйстве Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ

И. Ф. Коробков, заведующий лабораторией кафедры «Электрификация и автоматизация с.-х. производства» ГОУ ВПО «Нижегородский государственный инженерноэкономический институт»

Т. В. Шилова, доцент кафедры «Электрификация и автоматизация с. -х. производства» ГОУ ВПО «Нижегородский государственный инженерно-экономический институт»

Аннотация. В статье приведены результаты исследования работы электродвигателей в сельском хозяйстве. Указаны причины вызывающие нарушение нормальной работы электрооборудования и способы их устранения.

Ключевые слова. Неполнофазный режим, падение напряжения, асимметрия в электрических сетях, аварийный режим.

В нашей стране целенаправленно осуществляется техническое перевооружение сельскохозяйственного производства, заменяется морально устаревшее и малопроизводительное оборудование на более качественное и надежное, отвечающее требованиям современного производства.

Развитие сельскохозяйственной техники тесно связано с применением автоматизированного электропривода. В сельскохозяйственных предприятиях любой формы собственности насчитывается значительное количество электродвигателей, около 95 % от них

приходится на асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Однако их эксплуатационная

122

надежность остается еще недостаточной.

Число электродвигателей, используемых агропромышленном производстве, занимает значительное место в энерговооруженности хозяйств. Практически нет ни одной отрасли сельского хозяйства, где бы не использовались электродвигатели.

Большое количество электродвигателей

используется на механизированных производственных участках. Например, на пунктах первичной обработки зерна, на животноводческих фермах и комплексах, в различных мастерских и других участках. В основном применяются электродвигатели сравнительно небольшой мощности (до 7 кВт, значительно реже до 30 кВт). Мощность большинства двигателей, используемых в сельском хозяйстве, составляет от 1,5 до 5,5 кВт. Это необходимо учитывать при приобретении, установке и регулировке устройств защиты.

Отказы электродвигателей вызывает нарушения технологических процессов, что наносит ощутимый ущерб народному хозяйству из-за недодачи продукции, уменьшения продуктивности животных, нерациональному использованию энергетических ресурсов и т.д. Кроме того, для восстановления электродвигателей затрачивается большое количество материалов (обмоточного провода, электротехнической стали, изоляционного материала), электроэнергии и рабочего времени.

Анализ причин отказов электродвигателей показал, что, несмотря на тяжелые условия работы в сельском хозяйстве, подавляющее большинство их можно было сохранить при надежной и правильно выбранной защите. Поэтому проблема повышения надежности электродвигателей в агропромышленном производстве путем совершенствования их защиты актуальна и имеет большое народнохозяйственное значение.

Условия работы электродвигателей в сельском хозяйстве Условия эксплуатации электродвигателей в сельском хозяйстве отличаются от условий их работы в промышленности.

На промышленных предприятиях подавляющее большинство электродвигателей находятся в нормальных условиях окружающей среды и они обычно оптимально загружены, напряжение трехфазной сети при этом симметрично и стабильно. Обслуживают электродвигатели и электрические сети, как правило, электротехнический персонал высокой квалификации.

В сельскохозяйственном производстве многие электродвигатели находятся в неблагоприятных условиях, они неправильно загружены, работают кратковременно, во многих случаях с большими перерывами; подведенное напряжение трехфазной сети часто не стабильно, с переменной асимметрией, что обусловлено смешанным подключением одно-, двух- и трехфазных потребителей. К тому же обслуживание электродвигателей и питающих внутрихозяйственных сельских электросетей находятся на весьма низком уровне.

Все эти факты отрицательно влияют на эксплуатационную надежность электродвигателей,

применяемых в сельском хозяйстве.

Рассмотрим более подробно условия работы электродвигателей на предприятиях агропромышленного комплекса.

Влияние окружающей среды Многие технологические процессы в сельскохозяйственном производстве выполняются в тяжелых условиях окружающей среды, неблагоприятных для работы электродвигателей. Пыль на мельницах, пунктах первичной переработки зерна, в комбикормовых цехах, большая влажность и присутствие агрессивных

газов в животноводческих помещениях, резкие колебания и значительное понижение температуры в зимнее время на открытой территории, высокая температура в котельных и зерносушилках. Все это осложняет эксплуатацию электродвигателей.

Максимально допустимая мощность

электродвигателя определяется по допустимой температуре статорной обмотки при температуре окружающей среды 40°С. Очевидно, что реальная температура значительно влияет на допустимую мощность электродвигателя. Влажность и агрессивная среда также наносят большой вред, снижая сопротивление изоляции статорной обмотки, вызывают окисления контактных зажимов и всего электродвигателя. Особенно неблагоприятно на двигатели влияет среда животноводческих помещений. Если в животноводческом помещении нет системы поддержания микроклимата, то часто относительная влажность достигает 100 %, а в воздухе образуется недопустимая концентрация аммиака, сероводорода, углекислого газа. Такое положение особо опасно для электроустановок, в том числе и для электродвигателей. Отсюда следует, что электродвигатели в животноводческих помещениях работают при пониженной температуре окружающей среды по сравнению с максимально допустимой (40°С ), поэтому они могут развивать большую максимальную мощность. В то же время они находятся в помещениях с химически активной средой, повышенной относительной влажностью, что разрушает изоляцию обмоток электродвигателей в целом.

Нагрузка электродвигателей

Разнообразие сельскохозяйственных машин определяет различные режимы работы. Так, например, у

электродвигателей вентиляторов, калориферов,

центробежных насосов постоянные нагрузки, и поэтому ток нагрузки меняется только при изменении напряжения питания.

У электродвигателей некоторых станков в механических мастерских, пилорам, кормодробилок и др., нагрузки резко переменные и испытывают частые кратковременные перегрузки. Некоторые

электродвигатели могут быть длительно и опасно перегружены. Это происходит при использовании дробилок при измельчении сырого зерна. Но если разумно уменьшить их подачу, дробилку можно и в этом случае успешно эксплуатировать.

Аналогичное положение наблюдается на пилорамах, если подача выбрана неправильно.

Допустимая нагрузка электродвигателя зависит от длительности непрерывной работы и температуры окружающей среды, т.к. определяющим фактором мощности является допустимая температура статорной обмотки. Если температура обмотки превышает допустимую, электродвигатель выходит из строя.

На практике электродвигатели часто выбирают (устанавливают) с явно завышенной мощностью. При этом двигатели недогружены, их мощность используется недостаточно, в результате снижается КПД и коэффициент использования мощности (cos ф).

В некоторых случаях электродвигатели в сельскохозяйственном производстве могут получать длительную опасную перегрузку, например в нориях, когда транспортируется слишком сырое зерно. Все это следует учитывать при определении вероятности возникновения аварийных режимов.

Время работы электродвигателем Сельскохозяйственное производство отличается сезонностью и в основном односменной работой. Поэтому электродвигатели в сельском хозяйстве сравнительно мало используются как в течение суток, так и в течение года. Время работы двигателей зависит от объема производства, технологии, числа работающих машин и их производительности, а также от уровня

электромеханизации данного технического процесса.

В хозяйствах в течение года особенно мало эксплуатируются электродвигатели станков в мастерских и они имеют малую продолжительность непрерывной работы. Электродвигатели на зерноочистительносушильных агрегатах в период уборки часто работают круглосуточно, но это бывает 4-5 недель в году. Работа транспортеров по уборке навоза в животноводческих помещениях производится каждый день, но время работы составляет 1-1,5 часа в сутки. Доение коров проводят ежедневно, но доильные установки (вакуумные насосы) работают 6-7 часов в сутки. Таким образом, электродвигатели в сельском хозяйстве резко различаются по продолжительности непрерывной работы в течение суток, года. Продолжительность непрерывной работы и время соответствующих перерывов следует принимать во внимание при выборе защиты. Часто электродвигатели работают так кратковременно, что за это время температура статорной обмотки очень мало повышается, не достигая допустимой. Такие электродвигатели могут работать со значительными перегрузками.

Особенности сельских электрических сетей На промышленных предприятиях силовые и осветительные электросети, как правило, разделены, а расстояние от приемника электрической энергии до

трансформатора обычно невелико. Поэтому напряжение трехфазной силовой сети стабильно и симметрично.

В сельских электросетях имеет место значительная протяженность низковольтных линий, а также смешанное подключение одно- двух- и трехфазных потребителей, что сильно влияют на стабильность и симметрию трехфазных напряжений. Именно одно- и двухфазные потребители, общая мощность которых часто очень значительная, вызывают асимметрию в сельских электрических сетях. Это приводит к перегрузке отдельных фаз, особенно в часы максимальной нагрузки. Подключение и отключение всех одно- и двухфазных потребителей происходит без определенной закономерности. Это означает, что в сельских электросетях всегда существует переменная асимметрия, которая влияет на стабильность работы устройств защиты электродвигателей.

Основные аварийные режимы электродвигателей в сельском хозяйстве

Для осуществления правильной и надежной защиты электродвигателей необходимо знать причины их отказов.

Основные (аварийные режимы и отказы возникают по следующим причинам (по данным исследований Латвийской сельскохозяйственной академии):

1. Обрыв фазы 40-50 %.

2. Затормаживание ротора 20-25 %.

3. Технологические перегрузки (перегрузки по

току).

4. Пониженное сопротивление изоляции 10-15 %.

5. Недостаточное охлаждение 8-10 %.

Как видно из приведенных данных основной аварийный режим электродвигателей в сельском хозяйстве

— обрыв фазы. Если этот режим является следствием однофазного КЗ (короткого замыкания), то ЭДС

(электродвижущая сила), генерируемая в поврежденной фазе электродвигателя, работающем на двух фазах, по исправной цепи со стороны двигателя создает через место КЗ потенциал в нулевом проводе, который может быть причиной поражения людей и животных электрическим током.

На основании вышеизложенного, рассмотрим основные функциональные связи при аварийных режимах

элект

Рис. 1. Функциональные связи при аварийных режимах электродвигателей

Защита электродвигателей

Анализируя функциональные связи, можно выбрать аппаратуру для защиты электродвигателей при возникновении аварийных режимов. Тепловое реле (наиболее часто используют в устройствах защиты) хорошо моделирует температуру обмотки электродвигателя при равномерной и слабоизменяющейся нагрузке и хорошо защищает от технологических перегрузок. Оно срабатывает при работе в неполнофазном режиме. Вместе с тем он не защищает электродвигатель от КЗ (короткого замыкания).

Электромагнитный расцепитель защищает от КЗ.

У3О (устройство защитного отключения) и ВД (выключатель дифференциальный) защищает от поражения электрическим током, реагирует на понижение сопротивления изоляции.

Всю аппаратуру защиты электродвигателей надо подбирать исходя из паспортных данных двигателя и условий работы.

В настоящее время разработаны и используются устройства комбинированной защиты.

К эффективным устройствам защиты можно отнести автоматические выключатели сериИ ВА. Автоматические выключатели серии ВА защищают от токов перегрузки (с выдержкой времени и без выдержки времени), короткого замыкания, недопустимого снижения напряжения с применением полупроводниковых расцепителей. В сочетании с УЗО или ВД выключатели серии ВА осуществляют эффективную защиту при правильной настройке. В настоящее время наиболее широко используются реле контроля трехфазного напряжения ЕЛ — 11 и другие.

Список литературы:

1. Бормосов, В. А. Перспективы и состояние разработок распределительных трансформаторов массовых серий. / В. А. Бормосов М. Н. Костоусова, А. Ф. Петренко, Н. Е. Смольская. http://www.transfomi.ru/articles/html/ 03project/a000001.article

2. Колягин, К. К. Моделирование аналоговых и цифровых реле с учетом насыщения трансформаторов тока. Повышение эффективности работы энергосистем: Труды ИГЭУ. Вып.5. Под ред. В. А. Шуина, М. Ш. Мисриха-нова.-М.: Энергоатомиздат, 2002. 520 с. 395-409.

3. Кузнецов, А. П. Определение мест повреждения на воздушных линиях электропередачи. М: Энергоатомиздат, 1989. — 94 с.

4. Овчинников, В. В. Защита электрических сетей 0,4…35 кВ. Часть 1. М: НТФ «Энергопресс», 2002. — 64 с.

5. Попов, Н. Ф. Повышение надежности электроснабжения сельского хозяйства путем совершенствования релейных защит от аварийных режимов в сетях 0,38…35 кВ. Диссертация на соискание ученой степени доктор техн. наук. Кострома, 2006.- 76 с.

THE PECULIARITIES OF EXPLOITATION OF THE

ELECTRIC ENGINES IN AGRICULRURE

N. F. Korobkov, the manger of the laboratory of the chair «Electrification and automatization of agricultural production» the NGIEI;

T. V. Shilova, the decent of the chair «Electrification and automatization of agricultural production» the NGIEI

Annotation. The results of research of the electric engines in agriculture are given. The reasons of breaking of

normal work of electric equipment and the types of repairing are pointed.

The keywords. Non-fuel phase regime, the falling of tension, asymmetry in electric fields, alarm regime.

ОРГАНИЗАЦИЯ ЕДИНОЙ ИНЖЕНЕРНОЙ СЛУЖБЫ НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ НА РАЙОННОМ УРОВНЕ В 70-80 ГГ. XX СТОЛЕТИЯ:

ВЗГЛЯД ЧЕРЕЗ 40 ЛЕТ

Авторы: Новичков В. К, доцент ФГОУ ВПО «НГСХА»; Колпаков А. В., доцент ФГОУ ВПО «НГСХА» Цилин С. В., аспирант ФГОУ ВПО «НГСХА» Буравин А. В., инженер ФГОУ ВПО «НГСХА»

Ключевые слова. Отделение, служба, предприятие, сельхозтехника, объединение, мастерские, станции.

Аннотация. Приведен анализ деятельности инженерной службы Нижегородской области в период с 1970 года по настоящее время, дана краткая характеристика специализации всех ремонтных предприятий и их назначение.

В 70-80-е годы прошлого столетия единственным поставщиком сельскохозяйственной техники, запасных частей и ремонтных материалов был Государственный комитет СССР по производственно-техническому обеспечению сельского хозяйства «Союзсельхозтехника» (Председатель Комитета был членом правительства СССР на правах министра).

К этому периоду времени в основном было закончено строительство производственных баз всех

Как работают электродвигатели?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 25 июля 2020 г.

Щелкните выключателем и мгновенно получите власть — как любили наши предки
электродвигатели! Вы можете найти их во всем, начиная с
электропоезда с дистанционным управлением
автомобили — и вы можете быть удивлены, насколько они распространены. Сколько электрических
моторы сейчас есть в комнате с тобой? Наверное, два
в вашем компьютере для начала, один круто
ездить, а еще один питает охлаждающий вентилятор.Если
вы сидите в спальне, вы найдете моторы в фенах и многих
игрушки; в ванной — вытяжки и электробритвы;
На кухне моторы есть практически во всех устройствах, от стиральных и посудомоечных машин до кофемолок, микроволновых печей и электрических консервных ножей.
Электродвигатели зарекомендовали себя среди лучших
изобретения всех времен. Давайте разберемся и узнаем, как они
Работа!

Фото: Даже маленькие электродвигатели на удивление тяжелые.Это потому, что они набиты туго намотанной медью и тяжелыми магнитами.
Это мотор от старой электрической газонокосилки. Вещь медного цвета в сторону
В передней части оси с прорезями находится коммутатор, удерживающий двигатель
вращение в том же направлении (как описано ниже).

Как электромагнетизм заставляет двигатель двигаться?

Основная идея электродвигателя действительно проста: вы помещаете в него электричество с одного конца, а
ось
(металлический стержень) вращается на другом конце, давая вам возможность управлять
машина какая то.Как это работает на практике? Как именно
ваш
преобразовать электричество в движение? Чтобы найти ответ на этот вопрос, у нас есть
вернуться во времени почти на 200 лет.

Предположим, вы берете кусок обычного провода, превращаете его в большую петлю,
и положите его между полюсами мощной постоянной подковы
магнит.
Теперь, если вы подключите два конца провода к батарее,
провод будет прыгать
кратко. Удивительно, когда видишь это впервые. Это
прямо как по волшебству! Но есть совершенно научный
объяснение.Когда
электрический ток начинает течь по проводу, он создает
магнитное поле вокруг него. Если разместить провод рядом с постоянным
магнит, это временное магнитное поле взаимодействует с постоянным
поле магнита. Вы знаете, что два магнита расположены рядом друг с другом.
либо притягивать, либо отталкивать. Таким же образом временный магнетизм
вокруг провода притягивает или отталкивает постоянный магнетизм от
магнит, и это то, что заставляет проволоку подпрыгивать.

Правило левой руки Флеминга

Вы можете определить направление, в котором будет прыгать провод, используя
удобная мнемоника (вспомогательная память), называемая правилом левой руки Флеминга (иногда
называется Motor Rule).

Вытяните большой, указательный и второй пальцы левой руки.
рука так, чтобы все три были под прямым углом. Если вы укажете вторым пальцем
в направлении Течения
(который течет от положительного к положительному
отрицательная клемма АКБ), а Первая
палец в
направление поля (которое
течет с севера на южный полюс
магнит), ваш thuMb будет
показать направление, в котором провод
Движется.

Это …

• Первый палец = Поле
• SeCond палец = текущий
• ЧтМб = Движение

Несколько слов о текущем

Если вас смущает то, что я говорю, что ток течет с положительного на отрицательный,
это просто историческая конвенция.Такие люди, как Бенджамин Франклин, помогли разобраться
тайна электричества еще в 18 веке, считали, что это поток положительных зарядов,
так что он перетекал с положительного на отрицательный. Мы называем эту идею условным током.
и до сих пор используют его в таких вещах, как правило левой руки Флеминга. Теперь у нас есть лучшие идеи о том, как
электричество работает, мы склонны говорить о токе как о потоке электронов от отрицательного к положительному в направлении , противоположном направлению обычного тока.Когда вы пытаетесь вычислить вращение двигателя или генератора,
обязательно помните, что ток означает обычный ток , а не поток электронов.

Как работает электродвигатель — теоретически

Фото: Электрик ремонтирует электродвигатель.
на борту авианосца.
Блестящий металл, который он использует, может выглядеть как золото,
но на самом деле это медь,
хороший проводник, который намного дешевле. Фото Джейсона Якобовица любезно предоставлено
ВМС США.

Связь между электричеством, магнетизмом и движением изначально была
открыт в 1820 году французским физиком Андре-Мари
Ампер
(1775–1867), и это фундаментальная наука, лежащая в основе электродвигателя. Но если
мы хотим превратить это удивительное научное открытие в более практическое
Немного технологий для питания наших электрических косилок и зубных щеток, мы должны пойти немного дальше. Изобретателями, которые сделали это, были англичане Майкл Фарадей (1791–1867).
и Уильям Стерджен (1783–1850) и американец
Джозеф Генри (1797–1878).Вот как они
пришли к своему гениальному изобретению.

Предположим, мы сгибаем нашу проволоку в квадратную U-образную петлю, так что
эффективно
два параллельных провода, проходящие через магнитное поле. Один из них
отводит электрический ток от нас по проводам, а другой
один возвращает ток обратно. Поскольку ток течет в
в противоположных направлениях проводов, Правило левой руки Флеминга говорит нам о том, что
два провода будут двигаться в противоположных направлениях. Другими словами, когда мы
включите электричество, один из проводов двинется вверх и
другой будет двигаться вниз.

Если бы катушка с проволокой могла продолжать двигаться вот так, она бы вращалась
непрерывно — и мы будем на пути к созданию электрического
мотор. Но этого не может произойти с нашей нынешней настройкой: провода будут
быстро запутаться. Не только это, но если бы катушка могла вращаться далеко
хватит, что-нибудь еще случится. Как только катушка достигла вертикали
положение, он перевернется, и электрический ток будет
течь через него в противоположном направлении. Теперь силы на каждого
сторона катушки перевернется.Вместо непрерывного вращения в
в том же направлении, он двинется назад в том же направлении, в котором только что пришел!
Представьте себе электропоезд с таким двигателем: он будет держать
перетасовки назад и вперед на месте, даже не идя
везде.

Как работает электродвигатель — на практике

Есть два способа решить эту проблему. Один из них — использовать своего рода
электрический ток, который периодически меняет направление, что известно
как переменный ток (AC).
В виде небольших батарейных
двигатели, которые мы используем дома, лучшее решение — добавить компонент
назвал коммутатором
концы катушки.(Не беспокойтесь о бессмысленных технических
имя: это немного старомодное слово «коммутация» немного похоже на
слово «добираться до работы». Это просто означает изменение взад и вперед в одном и том же
путь, который ездит на работу, означает путешествовать туда и обратно.) В простейшей форме
Коммутатор представляет собой металлическое кольцо, разделенное на две отдельные половины и
его задача — реверсировать электрический ток в катушке каждый раз, когда
катушка вращается на пол-оборота. Один конец катушки прикреплен к
каждая половина коммутатора. Электрический ток от аккумулятора
подключается к электрическим клеммам двигателя.Они подают электроэнергию в коммутатор через пару незакрепленных
разъемы, называемые щетками,
сделали
либо из кусочков графита (мягкий уголь, похожий на карандаш
«свинец») или тонкие отрезки упругого металла,
который (как
название предполагает) «задела» коммутатор. С
коммутатор на месте, когда электричество течет по цепи,
катушка будет постоянно вращаться в одном и том же направлении.

Художественное произведение: упрощенная схема деталей в электрическом
мотор. Анимация: как это работает на практике.Обратите внимание, как коммутатор меняет направление тока каждый раз, когда катушка поворачивается.
наполовину. Это означает, что сила с каждой стороны катушки всегда
толкая в том же направлении, что позволяет катушке вращаться по часовой стрелке.

Такой простой экспериментальный двигатель, как этот, не способен производить
большая мощность. Мы можем увеличить усилие поворота (или крутящий момент)
что
двигатель может творить тремя способами: либо у нас может быть больше
мощный постоянный магнит, или мы можем увеличить электрический ток
протекает через провод, или мы можем сделать катушку так, чтобы в ней было много
«витки» (петли) очень тонкой проволоки вместо одного «витка» толстой проволоки.На практике двигатель также имеет постоянный магнит, изогнутый в
круглой формы, так что он почти касается катушки с проволокой, которая вращается
внутри него. Чем ближе друг к другу магнит и катушка, тем
большее усилие, которое может создать двигатель.

Несмотря на то, что мы описали ряд различных частей, вы можете представить двигатель как имеющий всего два основных компонента:

• По краю корпуса двигателя находится постоянный магнит (или магниты), который остается статичным, поэтому его называют статором двигателя.
• Внутри статора находится катушка, установленная на оси, которая вращается с высокой скоростью, и это называется ротором. Ротор также включает в себя коммутатор.

Универсальные двигатели

Такие двигатели постоянного тока

отлично подходят для игрушек с батарейным питанием (таких как модели поездов, радиоуправляемые автомобили или электробритвы), но вы не найдете их во многих бытовых приборах. Мелкие бытовые приборы (например, кофемолки или электрические блендеры) обычно используют так называемые универсальные двигатели , которые могут работать от переменного или постоянного тока.В отличие от простого двигателя постоянного тока, универсальный двигатель имеет электромагнит вместо постоянного магнита, и он получает энергию от источника постоянного или переменного тока, который вы питаете:

• Когда вы питаетесь постоянным током, электромагнит работает как обычный постоянный магнит и создает магнитное поле, которое всегда направлено в одном направлении. Коммутатор меняет направление тока катушки каждый раз, когда катушка переворачивается, как в простом двигателе постоянного тока, поэтому катушка всегда вращается в одном и том же направлении.
• Когда вы подаете переменный ток, однако, ток, протекающий через электромагнит, и ток, протекающий через катушку , оба, , меняют направление, точно синхронно, поэтому сила на катушке всегда в одном направлении, а двигатель всегда вращается по часовой стрелке. или против часовой стрелки.А как насчет коммутатора? Частота тока изменяется намного быстрее, чем вращается двигатель, и, поскольку поле и ток всегда синхронизированы, на самом деле не имеет значения, в каком положении находится коммутатор в любой данный момент.

Анимация: Как работает универсальный двигатель: Электроснабжение питает как магнитное поле, так и вращающуюся катушку. С источником постоянного тока универсальный двигатель работает так же, как и обычный двигатель постоянного тока, как указано выше. При питании от сети переменного тока и магнитное поле, и ток катушки меняют направление каждый раз, когда ток питания меняется на противоположное.Это означает, что сила, действующая на катушку, всегда направлена ​​в одну сторону.

Фото: Внутри типичного универсального двигателя: основные части внутри среднего двигателя от кофемолки, которая может работать как от постоянного, так и от переменного тока. Серый электромагнит по краю — это статор (статическая часть), и он питается от катушек оранжевого цвета. Обратите внимание на прорези в коллекторе и прижимающиеся к нему угольные щетки, которые обеспечивают питание ротора (вращающейся части). Асинхронные двигатели в таких устройствах, как электрические железнодорожные поезда, во много раз больше и мощнее этого, и всегда работают с использованием переменного тока высокого напряжения (AC) вместо постоянного тока низкого напряжения (DC) или переменного тока умеренно низкого напряжения в домашних условиях. который приводит в действие универсальные двигатели.

Электродвигатели прочие

В простых двигателях постоянного тока и универсальных двигателях ротор вращается внутри статора. Ротор представляет собой катушку, подключенную к источнику электропитания, а статор представляет собой постоянный магнит или электромагнит. Большие двигатели переменного тока (используемые в таких вещах, как заводские машины) работают немного по-другому: они пропускают переменный ток через противоположные пары магнитов, чтобы создать вращающееся магнитное поле, которое «индуцирует» (создает) магнитное поле в роторе двигателя, вызывая это вращаться.Подробнее об этом вы можете прочитать в нашей статье об асинхронных двигателях переменного тока. Если вы возьмете один из этих асинхронных двигателей и «развернете» его так, чтобы статор фактически превратился в длинную непрерывную дорожку, ротор может катиться по нему по прямой. Эта гениальная конструкция известна как линейный двигатель, и вы найдете ее в таких вещах, как заводские машины и плавучие железные дороги «маглев» (магнитная левитация).

Еще одна интересная конструкция — бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC). Статор и ротор эффективно меняются местами, при этом несколько железных катушек статичны в центре, а постоянный магнит вращается вокруг них, а коммутатор и щетки заменяются электронной схемой.Вы можете прочитать больше в нашей основной статье о мотор-редукторах.
Шаговые двигатели, которые вращаются на точно контролируемые углы, представляют собой разновидность бесщеточных двигателей постоянного тока.

Как работают электродвигатели?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 25 июля 2020 г.

Щелкните выключателем и мгновенно получите власть — как любили наши предки
электродвигатели! Вы можете найти их во всем, начиная с
электропоезда с дистанционным управлением
автомобили — и вы можете быть удивлены, насколько они распространены.Сколько электрических
моторы сейчас есть в комнате с тобой? Наверное, два
в вашем компьютере для начала, один круто
ездить, а еще один питает охлаждающий вентилятор. Если
вы сидите в спальне, вы найдете моторы в фенах и многих
игрушки; в ванной — вытяжки и электробритвы;
На кухне моторы есть практически во всех устройствах, от стиральных и посудомоечных машин до кофемолок, микроволновых печей и электрических консервных ножей.Электродвигатели зарекомендовали себя среди лучших
изобретения всех времен. Давайте разберемся и узнаем, как они
Работа!

Фото: Даже маленькие электродвигатели на удивление тяжелые.
Это потому, что они набиты туго намотанной медью и тяжелыми магнитами.
Это мотор от старой электрической газонокосилки. Вещь медного цвета в сторону
В передней части оси с прорезями находится коммутатор, удерживающий двигатель
вращение в том же направлении (как описано ниже).

Как электромагнетизм заставляет двигатель двигаться?

Основная идея электродвигателя действительно проста: вы помещаете в него электричество с одного конца, а
ось
(металлический стержень) вращается на другом конце, давая вам возможность управлять
машина какая то. Как это работает на практике? Как именно
ваш
преобразовать электричество в движение? Чтобы найти ответ на этот вопрос, у нас есть
вернуться во времени почти на 200 лет.

Предположим, вы берете кусок обычного провода, превращаете его в большую петлю,
и положите его между полюсами мощной постоянной подковы
магнит.Теперь, если вы подключите два конца провода к батарее,
провод будет прыгать
кратко. Удивительно, когда видишь это впервые. Это
прямо как по волшебству! Но есть совершенно научный
объяснение. Когда
электрический ток начинает течь по проводу, он создает
магнитное поле вокруг него. Если разместить провод рядом с постоянным
магнит, это временное магнитное поле взаимодействует с постоянным
поле магнита. Вы знаете, что два магнита расположены рядом друг с другом.
либо притягивать, либо отталкивать.Таким же образом временный магнетизм
вокруг провода притягивает или отталкивает постоянный магнетизм от
магнит, и это то, что заставляет проволоку подпрыгивать.

Правило левой руки Флеминга

Вы можете определить направление, в котором будет прыгать провод, используя
удобная мнемоника (вспомогательная память), называемая правилом левой руки Флеминга (иногда
называется Motor Rule).

Вытяните большой, указательный и второй пальцы левой руки.
рука так, чтобы все три были под прямым углом.Если вы укажете вторым пальцем
в направлении Течения
(который течет от положительного к положительному
отрицательная клемма АКБ), а Первая
палец в
направление поля (которое
течет с севера на южный полюс
магнит), ваш thuMb будет
показать направление, в котором провод
Движется.

Это …

• Первый палец = Поле
• SeCond палец = текущий
• ЧтМб = Движение

Несколько слов о текущем

Если вас смущает то, что я говорю, что ток течет с положительного на отрицательный,
это просто историческая конвенция.Такие люди, как Бенджамин Франклин, помогли разобраться
тайна электричества еще в 18 веке, считали, что это поток положительных зарядов,
так что он перетекал с положительного на отрицательный. Мы называем эту идею условным током.
и до сих пор используют его в таких вещах, как правило левой руки Флеминга. Теперь у нас есть лучшие идеи о том, как
электричество работает, мы склонны говорить о токе как о потоке электронов от отрицательного к положительному в направлении , противоположном направлению обычного тока.Когда вы пытаетесь вычислить вращение двигателя или генератора,
обязательно помните, что ток означает обычный ток , а не поток электронов.

Как работает электродвигатель — теоретически

Фото: Электрик ремонтирует электродвигатель.
на борту авианосца.
Блестящий металл, который он использует, может выглядеть как золото,
но на самом деле это медь,
хороший проводник, который намного дешевле. Фото Джейсона Якобовица любезно предоставлено
ВМС США.

Связь между электричеством, магнетизмом и движением изначально была
открыт в 1820 году французским физиком Андре-Мари
Ампер
(1775–1867), и это фундаментальная наука, лежащая в основе электродвигателя. Но если
мы хотим превратить это удивительное научное открытие в более практическое
Немного технологий для питания наших электрических косилок и зубных щеток, мы должны пойти немного дальше. Изобретателями, которые сделали это, были англичане Майкл Фарадей (1791–1867).
и Уильям Стерджен (1783–1850) и американец
Джозеф Генри (1797–1878).Вот как они
пришли к своему гениальному изобретению.

Предположим, мы сгибаем нашу проволоку в квадратную U-образную петлю, так что
эффективно
два параллельных провода, проходящие через магнитное поле. Один из них
отводит электрический ток от нас по проводам, а другой
один возвращает ток обратно. Поскольку ток течет в
в противоположных направлениях проводов, Правило левой руки Флеминга говорит нам о том, что
два провода будут двигаться в противоположных направлениях. Другими словами, когда мы
включите электричество, один из проводов двинется вверх и
другой будет двигаться вниз.

Если бы катушка с проволокой могла продолжать двигаться вот так, она бы вращалась
непрерывно — и мы будем на пути к созданию электрического
мотор. Но этого не может произойти с нашей нынешней настройкой: провода будут
быстро запутаться. Не только это, но если бы катушка могла вращаться далеко
хватит, что-нибудь еще случится. Как только катушка достигла вертикали
положение, он перевернется, и электрический ток будет
течь через него в противоположном направлении. Теперь силы на каждого
сторона катушки перевернется.Вместо непрерывного вращения в
в том же направлении, он двинется назад в том же направлении, в котором только что пришел!
Представьте себе электропоезд с таким двигателем: он будет держать
перетасовки назад и вперед на месте, даже не идя
везде.

Как работает электродвигатель — на практике

Есть два способа решить эту проблему. Один из них — использовать своего рода
электрический ток, который периодически меняет направление, что известно
как переменный ток (AC).
В виде небольших батарейных
двигатели, которые мы используем дома, лучшее решение — добавить компонент
назвал коммутатором
концы катушки.(Не беспокойтесь о бессмысленных технических
имя: это немного старомодное слово «коммутация» немного похоже на
слово «добираться до работы». Это просто означает изменение взад и вперед в одном и том же
путь, который ездит на работу, означает путешествовать туда и обратно.) В простейшей форме
Коммутатор представляет собой металлическое кольцо, разделенное на две отдельные половины и
его задача — реверсировать электрический ток в катушке каждый раз, когда
катушка вращается на пол-оборота. Один конец катушки прикреплен к
каждая половина коммутатора. Электрический ток от аккумулятора
подключается к электрическим клеммам двигателя.Они подают электроэнергию в коммутатор через пару незакрепленных
разъемы, называемые щетками,
сделали
либо из кусочков графита (мягкий уголь, похожий на карандаш
«свинец») или тонкие отрезки упругого металла,
который (как
название предполагает) «задела» коммутатор. С
коммутатор на месте, когда электричество течет по цепи,
катушка будет постоянно вращаться в одном и том же направлении.

Художественное произведение: упрощенная схема деталей в электрическом
мотор. Анимация: как это работает на практике.Обратите внимание, как коммутатор меняет направление тока каждый раз, когда катушка поворачивается.
наполовину. Это означает, что сила с каждой стороны катушки всегда
толкая в том же направлении, что позволяет катушке вращаться по часовой стрелке.

Такой простой экспериментальный двигатель, как этот, не способен производить
большая мощность. Мы можем увеличить усилие поворота (или крутящий момент)
что
двигатель может творить тремя способами: либо у нас может быть больше
мощный постоянный магнит, или мы можем увеличить электрический ток
протекает через провод, или мы можем сделать катушку так, чтобы в ней было много
«витки» (петли) очень тонкой проволоки вместо одного «витка» толстой проволоки.На практике двигатель также имеет постоянный магнит, изогнутый в
круглой формы, так что он почти касается катушки с проволокой, которая вращается
внутри него. Чем ближе друг к другу магнит и катушка, тем
большее усилие, которое может создать двигатель.

Несмотря на то, что мы описали ряд различных частей, вы можете представить двигатель как имеющий всего два основных компонента:

• По краю корпуса двигателя находится постоянный магнит (или магниты), который остается статичным, поэтому его называют статором двигателя.
• Внутри статора находится катушка, установленная на оси, которая вращается с высокой скоростью, и это называется ротором. Ротор также включает в себя коммутатор.

Универсальные двигатели

Такие двигатели постоянного тока

отлично подходят для игрушек с батарейным питанием (таких как модели поездов, радиоуправляемые автомобили или электробритвы), но вы не найдете их во многих бытовых приборах. Мелкие бытовые приборы (например, кофемолки или электрические блендеры) обычно используют так называемые универсальные двигатели , которые могут работать от переменного или постоянного тока. В отличие от простого двигателя постоянного тока, универсальный двигатель имеет электромагнит вместо постоянного магнита, и он получает энергию от источника постоянного или переменного тока, который вы питаете:

• Когда вы питаетесь постоянным током, электромагнит работает как обычный постоянный магнит и создает магнитное поле, которое всегда направлено в одном направлении. Коммутатор меняет направление тока катушки каждый раз, когда катушка переворачивается, как в простом двигателе постоянного тока, поэтому катушка всегда вращается в одном и том же направлении.
• Когда вы подаете переменный ток, однако, ток, протекающий через электромагнит, и ток, протекающий через катушку , оба, , меняют направление, точно синхронно, поэтому сила на катушке всегда в одном направлении, а двигатель всегда вращается по часовой стрелке. или против часовой стрелки.А как насчет коммутатора? Частота тока изменяется намного быстрее, чем вращается двигатель, и, поскольку поле и ток всегда синхронизированы, на самом деле не имеет значения, в каком положении находится коммутатор в любой данный момент.

Анимация: Как работает универсальный двигатель: Электроснабжение питает как магнитное поле, так и вращающуюся катушку. С источником постоянного тока универсальный двигатель работает так же, как и обычный двигатель постоянного тока, как указано выше. При питании от сети переменного тока и магнитное поле, и ток катушки меняют направление каждый раз, когда ток питания меняется на противоположное.Это означает, что сила, действующая на катушку, всегда направлена ​​в одну сторону.

Фото: Внутри типичного универсального двигателя: основные части внутри среднего двигателя от кофемолки, которая может работать как от постоянного, так и от переменного тока. Серый электромагнит по краю — это статор (статическая часть), и он питается от катушек оранжевого цвета. Обратите внимание на прорези в коллекторе и прижимающиеся к нему угольные щетки, которые обеспечивают питание ротора (вращающейся части). Асинхронные двигатели в таких устройствах, как электрические железнодорожные поезда, во много раз больше и мощнее этого, и всегда работают с использованием переменного тока высокого напряжения (AC) вместо постоянного тока низкого напряжения (DC) или переменного тока умеренно низкого напряжения в домашних условиях. который приводит в действие универсальные двигатели.

Электродвигатели прочие

В простых двигателях постоянного тока и универсальных двигателях ротор вращается внутри статора. Ротор представляет собой катушку, подключенную к источнику электропитания, а статор представляет собой постоянный магнит или электромагнит. Большие двигатели переменного тока (используемые в таких вещах, как заводские машины) работают немного по-другому: они пропускают переменный ток через противоположные пары магнитов, чтобы создать вращающееся магнитное поле, которое «индуцирует» (создает) магнитное поле в роторе двигателя, вызывая это вращаться.Подробнее об этом вы можете прочитать в нашей статье об асинхронных двигателях переменного тока. Если вы возьмете один из этих асинхронных двигателей и «развернете» его так, чтобы статор фактически превратился в длинную непрерывную дорожку, ротор может катиться по нему по прямой. Эта гениальная конструкция известна как линейный двигатель, и вы найдете ее в таких вещах, как заводские машины и плавучие железные дороги «маглев» (магнитная левитация).

Еще одна интересная конструкция — бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC). Статор и ротор эффективно меняются местами, при этом несколько железных катушек статичны в центре, а постоянный магнит вращается вокруг них, а коммутатор и щетки заменяются электронной схемой.Вы можете прочитать больше в нашей основной статье о мотор-редукторах.
Шаговые двигатели, которые вращаются на точно контролируемые углы, представляют собой разновидность бесщеточных двигателей постоянного тока.

Электродвигатель

| Encyclopedia.com

Двигатель постоянного тока

Типы двигателей постоянного тока

Двигатели переменного тока

Принципы работы трехфазного двигателя

Ресурсы

Электродвигатель — это машина, используемая для преобразования электрической энергии в механическую. Электродвигатели важны для современной жизни, они используются в пылесосах, посудомоечных машинах, компьютерных принтерах, факсах, водяных насосах, производстве, автомобилях (как обычных, так и гибридных), станках, печатных станках, системах метро и т. Д.

Основные физические принципы работы электродвигателя известны как закон Ампера и закон Фарадея. Первая гласит, что электрический проводник, находящийся в магнитном поле, будет испытывать силу, если любой ток, протекающий через проводник, имеет компонент, расположенный под прямым углом к ​​этому полю. Изменение направления тока или магнитного поля приведет к возникновению силы, действующей в противоположном направлении. Второй принцип гласит, что если проводник перемещается через магнитное поле, то любой компонент движения, перпендикулярный этому полю, будет создавать разность потенциалов между концами проводника.

Электродвигатель состоит из двух основных элементов. Первый, статический компонент, который состоит из магнитных материалов и электрических проводников для создания магнитных полей желаемой формы, известен как статор . Второй, который также сделан из магнитных и электрических проводников для создания определенных магнитных полей, которые взаимодействуют с полями, создаваемыми статором, известен как ротор . Ротор содержит подвижный компонент двигателя, имеющий вращающийся вал для соединения с приводимой в действие машиной и некоторые средства поддержания электрического контакта между ротором и корпусом двигателя (обычно угольные щетки, прижатые к контактным кольцам).В процессе работы электрический ток, подаваемый на двигатель, используется для создания магнитных полей как в роторе, так и в статоре. Эти поля сталкиваются друг с другом, в результате чего ротор испытывает крутящий момент и, следовательно, вращается.

Электродвигатели делятся на две большие категории, в зависимости от типа применяемой электроэнергии: двигатели постоянного (DC) и переменного тока (AC).

Первый электродвигатель постоянного тока был продемонстрирован Майклом Фарадеем в Англии в 1821 году. Поскольку единственными доступными электрическими источниками был постоянный ток, первые коммерчески доступные двигатели были электродвигателями постоянного тока, которые стали популярными в 1880-х годах. Эти двигатели использовались как для маломощных, так и для больших мощностей, таких как электрические уличные дороги. Только в 1890-х годах, когда появилась электроэнергия переменного тока, двигатель переменного тока был разработан, в первую очередь, корпорациями Westinghouse и General Electric. В течение этого десятилетия было решено большинство проблем, связанных с однофазными и многофазными двигателями переменного тока.Следовательно, все основные характеристики электродвигателей были разработаны к 1900 году.

Работа двигателя постоянного тока зависит от взаимодействия полюсов статора с частью ротора или якоря. Статор содержит четное количество полюсов переменной магнитной полярности, каждый полюс состоит из электромагнита, образованного из обмотки полюса, намотанной на сердечник полюса. Когда через обмотку протекает постоянный ток, создается магнитное поле. Якорь также содержит обмотку, в которой ток течет в указанном направлении.Этот ток якоря взаимодействует с магнитным полем в соответствии с законом Ампера, создавая крутящий момент, который поворачивает якорь.

Если бы обмотки якоря вращались вокруг следующего полюса противоположной полярности, крутящий момент работал бы в противоположном направлении, останавливая якорь. Чтобы предотвратить это, ротор содержит коммутатор, который изменяет направление тока якоря для каждого полюсного наконечника, мимо которого вращается якорь, таким образом гарантируя, что все обмотки, проходящие, например, через полюс северной полярности, будут иметь ток, протекающий в в том же направлении, в то время как обмотки, проходящие через южные полюса, будут иметь противоположный ток, чтобы создать крутящий момент в том же направлении, что и крутящий момент, создаваемый северными полюсами.Коммутатор обычно состоит из разъемного контактного кольца, по которому движутся щетки, протекающие по постоянному току.

Вращение обмоток якоря через поле статора создает на якоре напряжение, известное как противо-ЭДС (электродвижущая сила), поскольку оно противодействует приложенному напряжению: это следствие закона Фарадея. Величина противо-ЭДС зависит от напряженности магнитного поля и скорости вращения якоря. При первоначальном включении двигателя постоянного тока нет противодействия ЭДС, и якорь начинает вращаться.Счетчик ЭДС увеличивается с вращением. Действующее напряжение на обмотках якоря — это приложенное напряжение за вычетом противо-ЭДС.

Двигатели постоянного тока встречаются чаще, чем мы думаем. Автомобиль может иметь до 20 двигателей постоянного тока для привода вентиляторов, сидений и окон. Они бывают трех разных типов, классифицируемых в зависимости от используемой электрической схемы. В параллельном двигателе якорь и обмотка возбуждения соединены параллельно, поэтому токи через каждую из них относительно независимы.Ток через обмотку возбуждения можно регулировать с помощью реостата возбуждения (переменного резистора), что позволяет изменять скорость двигателя в широких пределах в широком диапазоне условий нагрузки. Этот тип двигателя используется для привода станков или вентиляторов, для которых требуется широкий диапазон скоростей.

В последовательном двигателе обмотка возбуждения соединена последовательно с обмоткой якоря, что приводит к очень высокому пусковому моменту, поскольку как ток якоря, так и напряженность поля максимальны.Однако, как только якорь начинает вращаться, противо-ЭДС снижает ток в цепи, тем самым уменьшая напряженность поля. Серийный двигатель используется там, где требуется большой пусковой крутящий момент, например, в автомобильных стартерах, кранах и подъемниках.

Составной двигатель представляет собой комбинацию последовательного и параллельного двигателей с параллельными и последовательными обмотками возбуждения. Этот тип двигателя имеет высокий пусковой момент и способность изменять скорость и используется в ситуациях, требующих обоих этих свойств, таких как пробивные прессы, конвейеры и лифты.

Двигатели переменного тока встречаются гораздо чаще, чем двигатели постоянного тока, потому что почти все системы электроснабжения работают с переменным током. Существует три основных типа двигателей: многофазные асинхронные, многофазные синхронные и однофазные. Поскольку трехфазные источники питания являются наиболее распространенными многофазными источниками, большинство многофазных двигателей работают от трехфазных. Трехфазные источники питания широко используются в коммерческих и промышленных условиях, тогда как однофазные источники питания почти всегда используются в домашних условиях.

Основное различие между двигателями переменного и постоянного тока заключается в том, что магнитное поле, создаваемое статором, вращается в корпусе переменного тока. Через клеммы вводятся три электрические фазы, каждая фаза питает отдельный полюс поля. Когда каждая фаза достигает своего максимального тока, магнитное поле на этом полюсе достигает максимального значения. По мере уменьшения тока уменьшается и магнитное поле. Поскольку каждая фаза достигает своего максимума в разное время в пределах цикла тока, тот полюс поля, магнитное поле которого является наибольшим, постоянно изменяется между тремя полюсами, в результате чего магнитное поле, видимое ротором, вращается.Скорость вращения магнитного поля, известная как синхронная скорость, зависит от частоты источника питания и количества полюсов, создаваемых обмоткой статора. Для стандартного источника питания 60 Гц, используемого в США, максимальная синхронная скорость составляет 3 600 об / мин.

В трехфазном асинхронном двигателе обмотки ротора не подключены к источнику питания, а

Ключевые термины

AC — Переменный ток, при котором ток, проходящий по цепи, меняет направление потока через равные промежутки времени.

DC— Постоянный ток, при котором ток в цепи примерно постоянен во времени.

Ротор— Та часть электродвигателя, которая может свободно вращаться, включая вал, якорь и связь с машиной.

Статор— Та часть электродвигателя, которая не может вращаться, включая катушки возбуждения.

Крутящий момент — Способность или сила, необходимые для поворота или скручивания вала или другого объекта.

— это, по сути, короткие замыкания.Самый распространенный тип обмотки ротора, обмотка с короткозамкнутым ротором, очень похожа на ходовое колесо, используемое в клетках для домашних песчанок. Когда двигатель первоначально включен, а ротор неподвижен, проводники ротора испытывают изменяющееся магнитное поле, распространяющееся с синхронной скоростью. Согласно закону Фарадея, эта ситуация приводит к индукции токов вокруг обмоток ротора; величина этого тока зависит от импеданса обмоток ротора. Поскольку условия для работы двигателя теперь выполнены, то есть проводники с током находятся в магнитном поле, ротор испытывает крутящий момент и начинает вращаться.Ротор никогда не может вращаться с синхронной скоростью, потому что не будет относительного движения между магнитным полем и обмотками ротора, и ток не может быть индуцирован. Асинхронный двигатель имеет высокий пусковой момент.

В двигателях с короткозамкнутым ротором скорость двигателя определяется нагрузкой, которую он передает, и числом полюсов, создающих магнитное поле в статоре. Если некоторые полюса включаются или выключаются, скорость двигателя можно регулировать с приращением. В двигателях с фазным ротором сопротивление обмоток ротора может быть изменено извне, что изменяет ток в обмотках и, таким образом, обеспечивает непрерывное регулирование скорости.

Трехфазные синхронные двигатели сильно отличаются от асинхронных двигателей. В синхронном двигателе ротор использует катушку под напряжением постоянного тока для создания постоянного магнитного поля. После того, как ротор приближается к синхронной скорости двигателя, северный (южный) полюс магнита ротора блокируется с южным (северным) полюсом вращающегося поля статора, и ротор вращается с синхронной скоростью. Ротор синхронного двигателя обычно включает в себя обмотку с короткозамкнутым ротором, которая используется для запуска вращения двигателя до подачи питания на катушку постоянного тока.Беличья клетка не действует на синхронных скоростях по причине, описанной выше.

Однофазные асинхронные двигатели и синхронные двигатели, используемые в большинстве бытовых ситуаций, работают по принципам, аналогичным принципам, описанным для трехфазных двигателей. Однако для создания пусковых моментов необходимо внести различные модификации, поскольку одна фаза не будет генерировать только вращающееся магнитное поле. Следовательно, в асинхронных двигателях используются конструкции с разделенной фазой, конденсаторным пуском или с экранированными полюсами.Небольшие синхронные однофазные двигатели, используемые для таймеров, часов, магнитофонов и т. П., Основаны на конструкциях с сопротивлением или гистерезисом.

КНИГИ

Красильщик. Катушки силы тока: как сделаны и как используются: с описанием электрического света, электрических звонков, электродвигателей, телефона, микрофона и фонографа . Бостон: Adamant Media Corporation, 2005.

Эмади, Али. Энергоэффективные электродвигатели . Нью-Йорк: CRC, 2004.

Hughes, Austin. Электродвигатели и приводы . Оксфорд, Великобритания: Newnes, 2005.

Иэн А. Макинтайр

Электродвигатель

— принципы работы трехфазного двигателя — роторный, полевой, магнитный и синхронный

Основное различие между двигателями переменного и постоянного тока заключается в том, что магнитное поле, создаваемое статором, вращается в корпусе переменного тока. Через клеммы вводятся три электрические фазы, каждая фаза питает отдельный полюс поля. Когда каждая фаза достигает своего максимального тока, магнитное поле на этом полюсе достигает максимального значения.По мере уменьшения тока уменьшается и магнитное поле. Поскольку каждая фаза достигает своего максимума в разное время в пределах цикла тока, тот полюс поля, магнитное поле которого является наибольшим, постоянно изменяется между тремя полюсами, в результате чего магнитное поле, видимое ротором, вращается. Скорость вращения магнитного поля, известная как синхронная скорость, зависит от частоты , источника питания и количества полюсов, создаваемых обмоткой статора.Для стандартного источника питания 60 Гц, используемого в США, максимальная синхронная скорость составляет 3600 об / мин.

В трехфазном асинхронном двигателе обмотки ротора не подключены к источнику питания, а по существу являются короткозамкнутыми. Самый распространенный тип обмотки ротора, обмотка с короткозамкнутым ротором, очень похожа на ходовое колесо, используемое в клетках для домашних животных песчанок . Когда двигатель первоначально включен, а ротор неподвижен, проводники ротора испытывают изменяющееся магнитное поле, распространяющееся с синхронной скоростью.Согласно закону Фарадея, эта ситуация приводит к индукции токов вокруг обмоток ротора; величина этого тока зависит от импеданса обмоток ротора. Поскольку условия для работы двигателя теперь выполнены, то есть проводники с током находятся в магнитном поле, ротор испытывает крутящий момент и начинает вращаться. Ротор никогда не может вращаться с синхронной скоростью, потому что не будет относительного движения между магнитным полем и обмотками ротора, и ток не может быть индуцирован.Асинхронный двигатель имеет высокий пусковой момент.

В двигателях с короткозамкнутым ротором скорость двигателя определяется нагрузкой, которую он передает, и числом полюсов, создающих магнитное поле в статоре. Если некоторые полюса включаются или выключаются, скорость двигателя можно регулировать с приращением. В двигателях с фазным ротором сопротивление обмоток ротора может быть изменено извне, что изменяет ток в обмотках и, таким образом, обеспечивает непрерывное регулирование скорости.

Трехфазные синхронные двигатели сильно отличаются от асинхронных двигателей.В синхронном двигателе ротор использует катушку под напряжением постоянного тока для создания постоянного магнитного поля. После того, как ротор приближается к синхронной скорости двигателя, северный (южный) полюс магнита ротора блокируется с южным (северным) полюсом вращающегося поля статора, и ротор вращается с синхронной скоростью. Ротор синхронного двигателя обычно включает в себя обмотку с короткозамкнутым ротором, которая используется для запуска вращения двигателя до подачи питания на катушку постоянного тока. Беличья клетка не действует на синхронных скоростях по причине, описанной выше.

Однофазные асинхронные и синхронные двигатели, используемые в большинстве бытовых ситуаций, работают по принципам, аналогичным принципам, описанным для трехфазных двигателей. Однако для создания пусковых моментов необходимо внести различные модификации, поскольку одна фаза не будет генерировать только вращающееся магнитное поле. Следовательно, в асинхронных двигателях используются конструкции с расщепленной фазой, конденсатор , пуск или экранированные полюса. Синхронные однофазные двигатели, используемые для таймеров, часов, магнитофонов и т. Д., полагайтесь на конструкции сопротивления или гистерезиса.

Электродвигатель — двигатель постоянного тока, типы двигателей постоянного тока, двигатели переменного тока, принципы работы трехфазного двигателя — электрические, магнитные, полевые и роторные

Электродвигатель — это машина, используемая для преобразования электрической энергии в механическую энергию. Электродвигатели чрезвычайно важны для современной жизни, они используются во многих различных местах, например, в пылесосах, посудомоечных машинах, компьютерных принтерах, факсах, кассетных магнитофонах, станках , , печатных машинах , печатных машинах , автомобилях, системах метро и т. Д. очистных сооружений станций и водопроводных насосных станций.

Основные физические принципы работы электродвигателя известны как закон Ампера и закон Фарадея. Первая гласит, что электрический проводник, находящийся в магнитном поле, будет испытывать силу , если какой-либо ток, протекающий через проводник, имеет компонент, расположенный под прямым углом к ​​этому полю. Изменение направления тока или магнитного поля приведет к возникновению силы, действующей в противоположном направлении. Второй принцип гласит, что если проводник перемещается через магнитное поле, то любой компонент движения , перпендикулярный этому полю, будет генерировать разность потенциалов между концами проводника.

Электродвигатель состоит из двух основных элементов. Первый, статический компонент, который состоит из магнитных материалов и электрических проводников для создания магнитных полей желаемой формы, известен как статор . Второй, который также сделан из магнитных и электрических проводников для создания определенных магнитных полей, которые взаимодействуют с полями, создаваемыми статором, известен как ротор . Ротор содержит движущийся компонент двигателя, имеющий вращающийся вал для соединения с приводимой в действие машиной и некоторые средства поддержания электрического контакта между ротором и корпусом двигателя (обычно щетки из углерода, прижаты к контактным кольцам).В процессе работы электрический ток, подаваемый на двигатель, используется для создания магнитных полей как в роторе, так и в статоре. Эти поля сталкиваются друг с другом, в результате чего ротор испытывает крутящий момент и, следовательно, вращается.

Электродвигатели делятся на две большие категории, в зависимости от типа применяемой электроэнергии: двигатели постоянного (DC) и переменного тока (AC).

Первый электродвигатель постоянного тока был продемонстрирован Майклом Фарадеем в Англии в 1821 году.Поскольку единственными доступными электрическими источниками был постоянный ток, первые коммерчески доступные двигатели были электродвигателями постоянного тока, которые стали популярными в 1880-х годах. Эти двигатели использовались как для маломощных, так и для больших мощностей, таких как электрические уличные дороги. Только в 1890-х годах, когда появилась электроэнергия переменного тока, двигатель переменного тока был разработан, в первую очередь, корпорациями Westinghouse и General Electric. В течение этого десятилетия было решено большинство проблем, связанных с однофазными и многофазными двигателями переменного тока. Следовательно, к 1900 году были разработаны все основные характеристики электродвигателей.

Типы электродвигателей — Thomson Lamination Company, Inc.

Электродвигатели

можно найти во многих сферах применения: от обычных предметов домашнего обихода до различных видов транспорта и даже передовых аэрокосмических приложений. Здесь мы делимся руководством, которое поможет вам лучше понять доступные варианты.

Электродвигатели и генераторы

Электродвигатели и генераторы представляют собой электромагнитные устройства с обмоткой якоря или ротором, который вращается внутри обмотки возбуждения или статора; однако у них противоположные функции.Генераторы преобразуют механическую энергию в электрическую, а двигатели преобразуют электрическую энергию в механическую.

Два типа электродвигателей

Обмотка возбуждения в электродвигателях обеспечивает электрический ток для создания фиксированного магнитного поля, которое обмотка якоря использует для создания крутящего момента на валу двигателя. Различия между различными типами электродвигателей связаны с их уникальной работой, напряжением и требованиями к применению. Существует как минимум дюжина различных типов электродвигателей, но есть две основные классификации: переменного тока (AC) или постоянного тока (DC).То, как обмотки в двигателях переменного и постоянного тока взаимодействуют друг с другом для создания механической силы, создает дополнительные различия в каждой из этих классификаций.

Двигатели постоянного тока

Матовые двигатели

Щеточные двигатели состоят из четырех основных компонентов:

• Статор
• Ротор или якорь
• Кисти
• Коммутатор

Существует четыре основных типа щеточных двигателей, в том числе:

• Двигатели серии. Статор включен последовательно или идентичен ротору, поэтому их токи возбуждения идентичны. Характеристики: используется в кранах и лебедках, большой крутящий момент на низкой скорости, ограниченный крутящий момент на высокой скорости.
• Шунтирующие двигатели. Катушка возбуждения параллельна (шунтируется) ротору, благодаря чему ток двигателя равен сумме двух токов. Характеристики: используется в промышленности и автомобилестроении, отличное управление скоростью, высокий / постоянный крутящий момент на низких скоростях.
• Кумулятивные составные двигатели. Этот тип сочетает в себе аспекты как последовательного, так и закрытого типов, делая ток двигателя равным сумме как последовательных, так и шунтирующих токов поля. Характеристики: используется в промышленности и автомобилестроении, объединяет преимущества как серийных, так и параллельных двигателей.
• Двигатели PMDC (постоянный магнит). Самый распространенный тип щеточных электродвигателей, электродвигатели с постоянным постоянным током, в которых для создания поля статора используются постоянные магниты. Характеристики: используется в коммерческом производстве игрушек и бытовой техники, дешевле в производстве, хороший крутящий момент на нижнем конце, ограниченный крутящий момент на верхнем конце.

Бесщеточный

Двигатели категории бесколлекторных не имеют коллектора и щеток. Вместо этого ротор представляет собой постоянный магнит, а катушки находятся на статоре. Вместо того, чтобы управлять магнитными полями на роторе, бесщеточные двигатели управляют магнитными полями статора, регулируя величину и направление тока в катушках. Одним из основных преимуществ бесщеточных двигателей является их эффективность, которая позволяет лучше контролировать и производить крутящий момент в более компактной сборке.

Двигатели переменного тока

Двигатели, относящиеся к классификации двигателей переменного тока, бывают синхронными или асинхронными, которые в первую очередь различаются по скорости ротора относительно скорости статора. Скорость ротора относительно статора в синхронном двигателе равна, но скорость ротора меньше, чем его синхронная скорость в асинхронном двигателе. Кроме того, синхронные двигатели имеют нулевое скольжение и требуют дополнительного источника питания, в то время как асинхронные или асинхронные двигатели имеют скольжение и не требуют вторичного источника питания.

Синхронный двигатель

Синхронный двигатель — это машина с двойным возбуждением, то есть он имеет два электрических входа. В обычном трехфазном синхронном двигателе один вход, обычно трехфазный переменный ток, питает обмотку статора, создавая трехфазный вращающийся магнитный поток. Питание ротора обычно осуществляется постоянным током, который возбуждает или запускает ротор. Как только поле ротора сцепляется с полем статора, двигатель становится синхронным.

Асинхронный (индукционный)

В отличие от синхронных двигателей, асинхронные двигатели позволяют запускать асинхронные двигатели, подавая питание на статор без подачи питания на ротор.Асинхронные двигатели имеют конструкцию с возбуждением или с короткозамкнутым ротором. Некоторые примеры асинхронных асинхронных двигателей включают:

• Индукционные двигатели с конденсаторным пуском. Это однофазный двигатель с ротором и двумя обмотками статора, запускаемый конденсатором. Их использование включает компрессоры и насосы в холодильниках и системах переменного тока с частым запуском и остановом.
• Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Трехфазное питание создает магнитное поле в обмотке статора в этом двигателе, который включает в себя короткозамкнутый ротор, сделанный из листовой стали с высокой проводимостью.Это недорогие, низкие эксплуатационные расходы и высокоэффективные двигатели, используемые в центробежных насосах, промышленных приводах, больших нагнетателях и вентиляторах, станках, токарных станках и другом токарном оборудовании.
• Двигатели с двойным короткозамкнутым ротором. Эти двигатели решают проблемы с низким пусковым моментом в двигателях с короткозамкнутым ротором. Их конструкция уравновешивает отношение реактивного сопротивления к сопротивлению между внешней и внутренней клеткой, увеличивая пусковой крутящий момент при сохранении общей эффективности.

Щелкните, чтобы развернуть

Идентификация электродвигателя

Выбор двигателя, наиболее подходящего для конкретного применения, зависит от четырех характеристик:

• Мощность и скорость
• Рама двигателя
• Требования к напряжению
• Корпуса и монтажные позиции

Металлическая табличка, прикрепленная к двигателю, содержит важную информацию, относящуюся к этим характеристикам, за исключением информации о корпусе.

Мощность электродвигателя в лошадиных силах и номинальная скорость

И номинальная мощность, и номинальная частота вращения (об / мин) должны соответствовать требованиям к нагрузке для установленного приложения. Двигатели бывают разных категорий мощности, в том числе: дробные двигатели (от 1/20 до 1 л.с.), встроенные двигатели (от 1 до 400 л.с.) и большие двигатели (от 100 до 50 000 л.с.). Номинальные значения частоты вращения включают 3600 об / мин (2 полюса), 1800 об / мин (4 полюса) и 1200 об / мин (6 полюсов).

Рама электродвигателя

Размер рамы двигателя не указывает на его рабочие характеристики, особенно на номинальную мощность в лошадиных силах.Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) разработала номера корпусов, соответствующие монтажным размерам, с их цифрами, относящимися к их размеру «D» или расстоянию от центра вала до центра нижней части крепления. Как правило, двухзначные метки предназначены для дробных двигателей, но в них могут быть встроены двигатели большей мощности.

Требования к напряжению

Напряжение, частота и фаза — все это часть требований к напряжению. В большинстве случаев в Северной Америке и Европе трехфазные двигатели оснащены дисплеями с двойным напряжением, например 230/460.Стандартная рабочая частота для большинства электродвигателей составляет 60 Гц, хотя в Европе распространены двигатели с частотой 50 Гц. Это изменение в герцах указывает на то, что двигатель будет работать со скоростью 5/6 от нормальной скорости вращения. Фаза — это последний бит информации, включенный в требования к напряжению двигателя, указывающий тип требуемого источника питания, например трехфазный, однофазный и постоянный ток.

Корпуса и монтажные позиции

Информация о корпусе зависит от среды, в которой установлен двигатель.Есть две основные категории корпусов: открытые двигатели и закрытые двигатели.

Открытые двигатели

Открытые двигатели применяются в относительно чистых и сухих помещениях, что важно, поскольку открытые кожухи двигателей обеспечивают циркуляцию воздуха через обмотки.

Закрытые двигатели

Эти типы не допускают свободного воздухообмена между внешней и внутренней частью двигателя. Различия в герметичности корпуса и характеристиках охлаждения дополнительно различают двигатели закрытого типа, в том числе:

• Полностью закрытый вентилятор с охлаждением (TEFC)
• Полностью закрытые, невентилируемые (TENV)
• Полностью закрытый воздуховод (TEAO)
• Полностью закрытая промывка (TEWD)
• Взрывозащищенные корпуса (EXPL)
• Опасная зона (HAZ)

Найдите электродвигатель, наиболее подходящий для вашего применения

Thomson Lamination Company — ведущий производитель штампованных компонентов для ламинирования двигателей, способный производить большие партии пластин ротора и статора из металлов с высокой проводимостью.

Ознакомьтесь с нашими возможностями по производству ламинации или свяжитесь с нами, чтобы узнать больше о наших решениях для ламинирования с электродвигателем.

Электродвигатели

Что внутри электродвигателя?

Катушка ротора

Катушка сделана из медной проволоки, потому что медь — отличный проводник. Он наматывается на арматуру. Катушка становится электромагнитом, когда через нее протекает ток.

Арматура

Якорь поддерживает катушку и может помочь сделать электромагнит сильнее. Это делает мотор более эффективным.

Постоянные магниты

Есть два постоянных магнита. Они создают постоянное магнитное поле, так что катушка будет вращаться, когда в ней протекает ток.

Некоторые двигатели имеют электромагниты вместо постоянных магнитов (Рисунок 9). Они сделаны из большего количества катушек медной проволоки.

Коммутатор

Каждый конец катушки подключен к одной из двух половин коммутатора. Коммутатор меняет местами контакты каждые пол-оборота.Ротор на Рисунке 8 имеет две катушки, поэтому для него необходимы четыре сегмента коммутатора.

Кисти

Щетки давят на коммутатор. Они поддерживают контакт с коммутатором, даже если он вращается. Ток течет в двигатель и выходит через щетки. В реальных двигателях щетки сделаны из угля.

S тележка

Каркас из магнитного материала связывает два постоянных магнита и, по сути, превращает их в один подковообразный магнит.

Рисунок 6: Детали модели двигателя постоянного тока. Двигатели постоянного тока с питанием от низковольтных батарей приводят в движение моторизованные игрушки. Их легко разобрать. Вы можете обнаружить, что они используют несколько катушек и имеют соответствующий многосегментный коммутатор.

Рисунок 7 — Простой двухполюсный двигатель постоянного тока (один N и один S).

Почему он поворачивается?

На странице, посвященной электромагнитам, показано, как катушка с проволокой становится магнитом, когда через нее протекает электрический ток.Катушка двигателя, намотанная на якорь, становится электромагнитом, но электромагнит находится внутри второго постоянного магнитного поля. Эти поля взаимодействуют как два стержневых магнита. Результатом является притяжение или отталкивание, в зависимости от текущего направления. Ток течет в одном направлении справа от катушки и в противоположном направлении слева.