Двигатели асинхронные. Асинхронные электродвигатели: принцип работы, типы, применение и характеристики

Явление, которое заставляет асинхронные двигатели работать, весьма интересно. Двигатели постоянного тока нуждаются в двойном возбуждении для вращения, одно для статора, а другое для ротора.Но в этих двигателях мы должны отдавать это только статору, что делает это уникальным. Как следует из названия, принцип работы этого двигателя основан на индукции. Давайте сделаем серию шагов, которые происходят при вращении этого двигателя:

• На обмотки статора подается питание, идет ток и создается магнитный поток.
• Обмотка в роторе устроена таким образом, что каждая катушка закорачивается.
• Короткозамкнутая обмотка ротора обрезается магнитным потоком статора.

Рис.7 — Работа асинхронного двигателя

Согласно законам электромагнитной индукции Фарадея, магнитное поле взаимодействует с электрической цепью, создавая ЭДС (электродвижущую силу). Итак, в соответствии с этим законом в катушках ротора начинает течь ток.

• Ток в роторе генерирует другой поток.
• Теперь есть два потока: один в статоре, а другой в роторе.
• Поток ротора запаздывает по отношению к потоку статора, что создает крутящий момент в роторе в направлении магнитного поля.

В числе приложений:

• Они широко используются в миксерах, игрушках, вентиляторах и т. Д.
• Они также используются в насосах и компрессорах.
• Малые асинхронные двигатели используются в электробритвах.
• Они используются в буровых станках, лифтах, кранах и дробилках.
• Они подходят для приводов текстильных фабрик и маслоэкстракционных заводов.

Ниже приведены некоторые преимущества асинхронных двигателей:

• Высокоэффективный и простой в конструкции.
• Очень прочный и может работать в любых условиях.
• Низкие эксплуатационные расходы, так как в них не так много деталей, как коммутаторы или щетки.
• Они могут развивать очень высокую скорость, не беспокоясь о том, что они износятся, поскольку у них нет щеток.
• Они просты в эксплуатации, поскольку к ротору не подключены электрические разъемы.
• Поскольку у них нет щеток, искры не боятся, поэтому их можно использовать в загрязненных или взрывоопасных средах.
• Скорость от малой нагрузки до номинальной меняется меньше.

Асинхронные двигатели имеют простую конструкцию, которая может иметь несколько недостатков, как указано ниже:

• Трудно контролировать скорость асинхронного двигателя, поэтому его нельзя использовать в местах, где требуется точный контроль скорости.
• Падение КПД при малых нагрузках.
• Они имеют высокие входные импульсные токи, что дает низкое напряжение при пуске двигателя.

См. Также: Видео на Youtube по асинхронным двигателям

  Также читают:
Маховик как накопитель энергии, расчеты и требования к роторам
Повышающий трансформатор - работа, конструкция, применение и преимущества
Синхронный двигатель - конструкция, принцип, типы, характеристики
Что такое клещи (клещи-тестеры) - типы, принцип работы и порядок эксплуатации  

Лакшми — B.E (Электроника и связь) и имеет опыт работы в RelQ Software в качестве инженера-испытателя и HP в качестве руководителя службы технической поддержки. Она является автором, редактором и партнером Electricalfundablog.

переменного тока | Как работают электродвигатели переменного тока Асинхронные электродвигатели переменного тока

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 21 апреля 2020 г.

Вы знаете, как работают электродвигатели? Ответ, наверное, да и нет! Хотя многие из нас узнали, как базовые моторные работы, из простых научных книг и веб-страниц, таких как эта, многие из двигатели, которые мы используем каждый день — от заводских машин до электропоезда — вообще-то так не работают.Какие книги рассказывают нам о простых двигателях постоянного тока (DC), которые имеют петля из проволоки, вращающаяся между полюсами постоянного магнита; в реальной жизни, в большинстве двигателей большой мощности используется переменный ток (AC) и работают совершенно по-другому: это то, что мы называем индукцией двигатели, и они очень изобретательно используют вращающееся магнитное поле. Давайте посмотрим поближе!

Фотография: Обычный асинхронный двигатель переменного тока со снятыми корпусом и ротором, демонстрирующий медные обмотки катушек, составляющих статор (статическая, неподвижная часть двигателя).Эти катушки предназначены для создания вращающегося магнитного поля, которое вращает ротор (подвижную часть двигателя) в пространстве между ними. Фото Дэвида Парсонса любезно предоставлено Министерством энергетики США / NREL.

Как работает обычный двигатель постоянного тока?

Изображение: Электродвигатель постоянного тока основан на проволочной петле, вращающейся внутри фиксированного магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом. Коммутатор (разрезное кольцо) и щетки (угольные контакты к коммутатору) меняют направление электрического тока каждый раз, когда провод перекручивается, что позволяет ему вращаться в одном и том же направлении.

Простые двигатели, которые вы видите в научных книгах, основаны на кусок проволоки, согнутый в прямоугольную петлю, которая подвешена между полюса магнита. (Физики назвали бы это проводник с током сидит в магнитном поле.) Когда вы подключаете такой провод к батарее, через него течет постоянный ток (DC), создавая вокруг него временное магнитное поле. Это временное поле отталкивает исходное поле от постоянного магнита, в результате чего провод перевернуть.Обычно провод останавливался в этой точке, а затем снова переворачивался, но если мы воспользуемся хитроумным вращающимся соединением называется коммутатором, мы можем сделать обратный ток каждый раз, когда проволока переворачивается, а это значит, что проволока будет продолжать вращаться в в том же направлении, пока течет ток. Это суть простого электродвигателя постоянного тока, задуманного в 1820-е годы Майкла Фарадея и превратился в практическое изобретение о десять лет спустя Уильям Стерджен. (Более подробную информацию вы найдете в нашей вводной статье об электродвигателях.)

Прежде чем мы перейдем к двигателям переменного тока, давайте быстро резюмируйте, что здесь происходит. В двигателе постоянного тока магнит (и его магнитное поле) фиксируется на месте и образует внешнюю статическую часть двигатель (статор), а катушка с проводом, несущая электрический ток формирует вращающуюся часть двигателя (ротор). Магнитное поле исходит от статора, который представляет собой постоянный магнит, пока вы подаете электроэнергию на катушку составляет ротор. Взаимодействие между постоянными магнитами поле статора и временное магнитное поле, создаваемое ротором, равно что заставляет мотор крутиться.

Как работает двигатель переменного тока?

В отличие от игрушек и фонариков, большинство домов, офисов, фабрики и другие здания не питаются от маленьких батареек: на них подается не постоянный ток, а переменный ток (AC), который меняет направление примерно 50 раз в секунду. (с частотой 50 Гц). Если вы хотите запустить двигатель от домашней электросети переменного тока, вместо батареи постоянного тока нужна другая конструкция двигателя.

В двигателе переменного тока есть кольцо электромагнитов расположены снаружи (составляя статор), которые предназначены для создания вращающегося магнитного поля.Внутри статора находится цельная металлическая ось, проволочная петля, катушка, беличья клетка из металлических стержней и межсоединений (например, вращающиеся клетки, которым иногда удается развлечь мышей), или другая свободно вращающаяся металлическая деталь, которая может проводить электричество. В отличие от двигателя постоянного тока, где вы посылаете энергию во внутренний ротор, в двигателе переменного тока вы посылаете энергию на внешние катушки, которые составляют статор. Катушки запитываются попарно, последовательно, создает магнитное поле, вращающееся вокруг двигателя.

Фото: Статор создает магнитное поле с помощью туго намотанных катушек из медной проволоки, которые известны как обмотки. Когда электродвигатель изнашивается или перегорает, можно заменить его другим электродвигателем. Иногда легче заменить обмотки двигателя новым проводом — это умелая работа, называемая перемоткой, что и происходит здесь. Фото Сета Скарлетта любезно предоставлено ВМС США.

Как это вращающееся поле заставляет двигатель двигаться? Помните, что ротор, подвешенный внутри магнитное поле, является электрическим проводником.Магнитное поле постоянно меняется (потому что оно вращается), поэтому согласно законам электромагнетизма (точнее, закону Фарадея), магнитное поле создает (или индуцирует, если использовать термин Фарадея) электрический ток внутри ротора. Если проводник представляет собой кольцо или провод, ток течет вокруг него по петле. Если проводник представляет собой просто цельный кусок металла, вместо этого вокруг него циркулируют вихревые токи. В любом случае индуцированный ток производит собственное магнитное поле и, согласно другому закону электромагнетизма (Закон Ленца) пытается остановить то, что вызывает это — вращающееся магнитное поле — также вращаясь.(Вы можете думать о роторе отчаянно пытается «догнать» вращающееся магнитное поле, пытаясь устранить разница в движении между ними.) Электромагнитная индукция — это ключ к тому, почему такой двигатель вращается, и поэтому он называется асинхронным.

Как работает асинхронный двигатель переменного тока?

Вот небольшая анимация, чтобы подвести итог и, надеюсь, прояснить все:

1. Две пары катушек электромагнита, показанные здесь красным и синим цветом, по очереди запитываются источником переменного тока (не показан, но поступают к выводам справа).Две красные катушки соединены последовательно и запитаны вместе, а две синие катушки катушки подключаются таким же образом. Поскольку это переменный ток, ток в каждой катушке не включается и не выключается резко (как предполагает эта анимация), а плавно повышается и падает в форме синусоидальной волны: когда красные катушки наиболее активны, синие катушки полностью неактивны, и наоборот. Другими словами, их токи не совпадают (не совпадают по фазе на 90 °).
2. Когда катушки находятся под напряжением, магнитное поле, которое они создают между ними, индуцирует электрический ток в роторе.Этот ток создает собственное магнитное поле, которое пытается противодействовать тому, что его вызвало (магнитное поле от внешних катушек). Взаимодействие между двумя полями заставляет ротор вращаться.
3. Когда магнитное поле чередуется между красной и синей катушками, оно эффективно вращается вокруг двигателя. Вращающееся магнитное поле заставляет ротор вращаться в одном направлении и (теоретически) почти с одинаковой скоростью.

Асинхронные двигатели на практике

Что контролирует скорость двигателя переменного тока?

В синхронных двигателях переменного тока ротор вращается с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле; в асинхронном двигателе ротор всегда вращается с меньшей скоростью, чем поле, что делает его примером так называемого асинхронного двигателя переменного тока.Теоретическая скорость ротора в асинхронном двигателе зависит от частоты источника переменного тока и количества катушек, составляющих статор, и без нагрузки на двигатель приближается к скорости вращающегося магнитного поля. На практике нагрузка на двигатель (независимо от того, чем он управляет) также играет роль, замедляя ротор. Чем больше нагрузка, тем больше «пробуксовка» между скоростью вращающегося магнитного поля и фактической скоростью ротора. Чтобы контролировать скорость двигателя переменного тока (чтобы он работал быстрее или медленнее), вы должны увеличивать или уменьшать частоту источника переменного тока, используя так называемый частотно-регулируемый привод.Поэтому, когда вы регулируете скорость чего-то вроде заводской машины, питаемой от асинхронного двигателя переменного тока, вы на самом деле управляете цепью, которая изменяет частоту тока, приводящего в движение двигатель, вверх или вниз.

Что такое «фаза» двигателя переменного тока?

Нам не обязательно приводить в движение ротор с четырьмя катушками (двумя противоположными парами), как показано здесь. Можно построить асинхронные двигатели с любым другим расположением катушек. Чем больше у вас катушек, тем плавнее будет работать мотор.Количество отдельных электрических токов, возбуждающих питание катушек независимо, не в такте, известно как фаза двигателя, поэтому конструкция, показанная выше, представляет собой двухфазный двигатель (с двумя токами, питающими четыре катушки, которые работают не в шаге в двух парах. ). В трехфазном двигателе мы могли бы иметь три катушки, расположенные вокруг статора в виде треугольника, шесть равномерно расположенных катушек (три пары) или даже 12 катушек (три набора по четыре катушки) с одной, двумя или четырьмя катушками. включается и выключается одновременно тремя отдельными противофазными токами.

Анимация: Трехфазный двигатель, питаемый тремя токами (обозначенными красным, зеленым и синие пары катушек), сдвиг по фазе на 120 °.

Преимущества и недостатки асинхронных двигателей

Преимущества

Самым большим преимуществом асинхронных двигателей переменного тока является их простота. У них есть только одна движущаяся часть, ротор, что делает их недорогими, тихими, долговечными и относительно безотказными. ОКРУГ КОЛУМБИЯ двигатели, напротив, имеют коллектор и угольные щетки, которые изнашиваются. выходят и нуждаются в замене время от времени.Трение между щетками и Коммутатор также делает двигатели постоянного тока относительно шумными (а иногда даже довольно вонючими).

Иллюстрации: Электродвигатели чрезвычайно эффективны, обычно преобразовывая около 85 процентов поступающей электроэнергии в полезную исходящую механическую работу. Даже в этом случае довольно много энергии теряется в виде тепла внутри обмоток, поэтому двигатели могут сильно нагреваться. Большинство двигателей переменного тока промышленной мощности имеют встроенные системы охлаждения.Внутри корпуса находится вентилятор, прикрепленный к валу ротора (на противоположном конце оси, который приводит в движение любую машину, к которой прикреплен двигатель), показанный здесь красным. Вентилятор всасывает воздух в двигатель, обдувая его снаружи корпуса, минуя ребра вентиляции. Если вы когда-нибудь задумывались, почему электродвигатели имеют эти выступы снаружи (как вы можете видеть на верхнем фото на этой странице), причина в том, что они охлаждают двигатель.

Недостатки

Поскольку скорость асинхронного двигателя зависит от частоты переменного тока, приводящего его в действие, он вращается со скоростью постоянная скорость, если вы не используете частотно-регулируемый привод; Скорость двигателей постоянного тока намного легче контролировать, просто повышая или понижая напряжение питания.Хотя асинхронные двигатели относительно просты, они могут быть довольно тяжелыми и громоздкими из-за их катушечной обмотки. В отличие от двигателей постоянного тока, они не могут работать от батарей или любого другого источника постоянного тока (например, солнечных батарей) без использования инвертора (устройства, которое преобразует постоянный ток в переменный). Это потому, что им нужно изменяющееся магнитное поле, чтобы вращать ротор.

Кто изобрел асинхронный двигатель?

Изображение: оригинальный дизайн Николы Теслы для асинхронного двигателя переменного тока. Он работает точно так же, как и на анимации выше, с двумя синими и двумя красными катушками, поочередно запитываемыми от генератора справа.Это произведение взято из оригинального патента Tesla, депонированного в Бюро по патентам и товарным знакам США, с которым вы можете ознакомиться в приведенных ниже ссылках.

Никола Тесла (1856–1943) был физиком. и плодовитый изобретатель, чей огромный вклад в науку и технику никогда не были полностью признаны. После того, как он приехал в Соединенные Штаты в возрасте 28 лет, он начал работал на известного пионера электротехники Томаса Эдисона. Но двое мужчин поссорились катастрофически и вскоре стали непримиримыми соперниками.Тесла твердо верил что переменный ток (AC) намного превосходил постоянный ток (DC), в то время как Эдисон думал обратное. Со своим партнером Джорджем Westinghouse, Тесла отстаивал AC, в то время как Эдисон был полон решимости управлять миром на DC и придумал всевозможные рекламные трюки, чтобы доказать, что кондиционер слишком опасен для широкого использования (изобретение электрического стула, чтобы доказать, что переменный ток может быть смертельным, и даже ударил током слона Топси с помощью переменного тока, чтобы показать, насколько это было смертельно опасно и жестоко). Битва между этими двумя очень разные взгляды на электроэнергию иногда называют Войной течений.

Несмотря на лучшие (или худшие) усилия Эдисона, Tesla победила, и теперь электричество переменного тока питает большую часть мира. Во многом именно поэтому многие электродвигатели, которые приводить в действие бытовую технику в наших домах, фабриках и офисах переменного тока асинхронные двигатели, работающие от вращающихся магнитных полей, которые Никола Тесла сконструировал в 1880-х годах (его патент, проиллюстрированный здесь, был выдан в мае 1888 года). Итальянский физик по имени Галилео Феррарис независимо друг от друга придумал ту же идею примерно в то же время, но история обошлась с ним еще более жестоко, чем Тесла и его имя теперь почти забыты.

Узнать больше

На этом сайте

На других сайтах

Книги

Для читателей постарше

Для младших читателей

• Электроэнергия для молодых людей: забавные и легкие проекты «Сделай сам» Марка де Винка. Maker Media / O’Reilly, 2017. Отличное практическое введение в электричество, включая несколько занятий, связанных с созданием электродвигателей с нуля. Возраст 9–12 лет.
• Эксперименты с электродвигателем Эда Соби.Enslow, 2011. Это отличное общее введение в электродвигатели с большим количеством более широкого научного и технологического контекста. Однако по очевидным практическим соображениям и соображениям безопасности он ориентирован только на проекты с двигателями постоянного тока и лучше всего подходит для детей в возрасте от 11 до 14 лет.
• Сила и энергия Криса Вудфорда. Факты в файле, 2004. Одна из моих книг, рассказывающих об усилиях человека по использованию энергии с древних времен до наших дней. Возраст 10+.
• Никола Тесла: Разработчик электроэнергии Крисом Вудфордом, в изобретателях и изобретениях, том 5.Нью-Йорк: Маршалл Кавендиш, 2008. Краткая биография Tesla, которую я написал несколько лет назад. На момент написания все это было доступно в Интернете по этой ссылке в Google Книгах. Возраст 9–12 лет.

Патенты

предлагают более глубокие технические детали и собственные идеи изобретателя о своей работе. Вот очень небольшая подборка многих патентов США, касающихся асинхронных двигателей.

• Патент США 381968: Электромагнитный двигатель Николы Тесла, 1 мая 1888 г.Патент на оригинальный асинхронный двигатель переменного тока.
• Патент США 2,959,721: Многофазные асинхронные двигатели, Томас Бартон и др., Lancashire Dynamo & Crypto Ltd, 8 ноября 1960 г. Асинхронный двигатель с улучшенным контролем скорости.
• Патент США 4311932: Жидкостное охлаждение для асинхронных двигателей, Рэймонд Н. Олсон, Sundstrand Corporation, 19 января 1982 г. Эффективный метод жидкостного охлаждения двигателя без чрезмерного сопротивления жидкости вращающимся компонентам.
• Патент США 5,751,082: Асинхронный двигатель с высоким пусковым моментом от Umesh C.Gupta, Vickers, Inc. 12 мая 1998 г. Современный двигатель с высоким начальным крутящим моментом.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2012, 2020.Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис. (2012/2020) Асинхронные двигатели. Получено с https://www.explainthatstuff.com/induction-motors.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Подробнее на нашем сайте…

Какие типы электродвигателей бывают? DC Brushed, Asynchronous and Synchronous

Есть много людей, которые знают о некоторых типах электродвигателей больше, чем я, поэтому я обратился к моему хорошему другу и коллеге Джону Брокоу, чтобы он поделился своим мнением о некоторых из этих типов.

КОРИ: Джон, что вы можете сказать мне о щеточном двигателе постоянного тока?

ДЖОН: Это самый старый школьный грязный мотор в творении. Эта штука была повсюду. Посмотрите на слайды, изобретенные Фарадеем в 1821 году. Итак, это 200-летняя технология.На самом деле он все еще используется во многих приложениях, потому что он относительно недорог. У него есть несколько известных проблем, о которых все знают. Чаще всего это износ щеток. У вас есть эти керамические угольные щетки, которые пропускают ток к вращающемуся ротору, и из-за износа этих щеток они, как и все остальное, со временем изнашиваются, и их нужно заменять. Это приведет к падению вашего мотора, на каком бы транспортном средстве он ни работал, и это просто неприятность.

COREY: Итак, если здесь щеточный электродвигатель постоянного тока коммутируется обрывом проводов и этих щеток, электродвигатель переменного тока фактически коммутируется синусоидальной частотой входящего переменного тока и идет на контакторы здесь.Теперь это показывает, что катушка находится внутри, но на самом деле обычно катушка — это статор снаружи с ротором внутри, который вращается. Но это хорошо для сравнения. Разница между переменным и постоянным током и как они коммутируются.

Прежде чем я буду говорить об асинхронных двигателях, давайте поговорим о синхронном и асинхронном. В асинхронном двигателе переменного тока нет магнитов, поэтому он фактически вращается медленнее, чем синхронная скорость входящей в него частоты.Я уже говорил о том, как двигатель переменного тока переключается с входящей частоты переменного тока, 60 Гц здесь, в США, но асинхронный двигатель, поскольку у него нет магнитов, на самом деле будет отставать от этого, и он всегда будет работать на настигнуть. Итак, вы можете видеть, что это частота, умноженная на 120, деленная на количество полюсов за вычетом некоторого сдвига. Таким образом, он всегда будет работать, чтобы наверстать упущенное, в то время как синхронный двигатель имеет несколько постоянных магнитов, поэтому он привязан к регулируемой частоте, которая поступает в него, и всегда будет вращаться с этой синхронной скоростью.

Для этого мне нужно вернуться к Джону Брокоу. Джон, асинхронные и асинхронные двигатели переменного тока — это одно и то же?

JOHN: Все асинхронные двигатели переменного тока асинхронные. Но вы можете получить из них синхронные, псевдосинхронные приложения, сочетая их с обратной связью и выполняя над ними векторное управление. Вот где вы фактически контролируете угол между этими двумя и регулируете эту частоту скольжения, чтобы она была именно там, где вы хотите быть, для создания характеристик крутящего момента / скорости приложения.

А вот и внутренности асинхронного двигателя переменного тока. Вы можете видеть, что это классический асинхронный двигатель, в котором вы не видите никаких щеток или чего-либо, приближающегося к нему. У вас есть этот роторный узел посередине, который привязан к проходящему через него валу. Единственный изнашивающийся компонент типичного асинхронного двигателя переменного тока — это подшипники, которые вы видите на концах двигателя. Существует ряд аксессуаров, которые можно добавить к асинхронному двигателю в зависимости от области применения.Один из основных вопросов, о котором хочется подумать, — это охлаждение. У этого есть вентилятор. Это выглядит как полностью закрытый двигатель с вентиляторным охлаждением. У вас также могут быть герметичные невентилируемые двигатели. У вас может быть открытый мотор, при котором воздух проходит через него. Вы можете надуть эти штуки воздухом. На двигатель можно надеть рубашку гидравлического охлаждения. Есть много разных способов охладить мотор. В конце концов, нужно помнить, что электродвигатель представляет собой катушку из меди, и вы пропускаете через нее электричество.Когда такое случается, это электрический обогреватель. Таким образом, вы собираетесь генерировать тепло в системе и каким-то образом его нужно отводить. Управление теплом — один из ключевых вопросов при выборе, определении размеров и эксплуатации двигателей.

Другими видимыми точками износа являются подшипники. Подшипники, как и любые другие подшипники, как подшипники в вашем автомобиле, в конечном итоге вам придется заменить их, потому что они действительно изнашиваются. Существуют и другие аксессуары, прокладки, уплотнения, разные вещи, в зависимости от среды, в которую вы фактически помещаете свой асинхронный двигатель, и от области применения.

COREY: Давайте поговорим об асинхронных двигателях и частотно-регулируемых приводах, которые их запускают. Что вы думаете о них?

ДЖОН: ЧРП великолепны. Это действительно зависит от приложения, потому что обычно речь идет о паре разных вещей. Один из них — что ты хочешь? Как вы хотите, чтобы мотор заводился? И есть несколько способов сделать это. Вы можете начать через черту. Это означает, что в основном у вас просто есть выключатель, и вы в основном идете YAK, и внезапно ток начинает выходить из электрической сети.Проблемы с этим. Это немного тяжело для мотора, потому что вы создаете скачок в моторе. Это также может повлиять на вашу местную электросеть, и компьютерам в этой системе действительно не нравится, когда вы это делаете. Это действительно грубый способ запустить мотор. Это сделано. Это сделано во многих разных местах, где это не имеет значения. Скажем, если вы используете насос для ирригации, вы обычно используете выделенную линию. Вокруг не так много компьютеров, которые будут к нему чувствительны.Вы просто бросаете вещь и запускаете насос.

Другой метод — плавный пуск. Это электронные компоненты, которые в основном медленно повышают напряжение в течение 5, 10, 15 секунд, чтобы это закрытие было немного более плавным. Это намного проще для двигателя, и ваша электрическая сеть будет генерировать намного меньше шума. Это старая грязная и грязная школа, использовавшаяся за пару сотен лет, способ запуска электродвигателя.

С 60-х годов у нас были преобразователи частоты.С появлением полупроводников мы получили возможность выполнять различные широтно-импульсные модуляции для управления частотой асинхронного двигателя переменного тока. Помните, двигатели следуют входящей в них частоте. Итак, регулируя частоту, вы можете регулировать скорость двигателя. У этого есть много преимуществ. Применение насоса: вы можете фактически контролировать, сколько воды вы перекачиваете, в зависимости от кривой двигателя насоса. Повышает эффективность. Вы можете оптимизировать приложение.Затем вы также можете медленно увеличивать скорость, чтобы вы не просто замыкали линию, что делает ее более плавной и намного более чистой для электросети. Обратите внимание на некоторые VFD, в которые вам может потребоваться установить какой-то фильтр, потому что они создают некоторые гармоники, которые могут подаваться обратно в вашу электросеть, но в целом VFD является намного более чистым с точки зрения электричества способом установки и запуска двигателя.

COREY: Чтобы понять суть синхронного двигателя, он характеризуется постоянной скоростью вращения, которая не зависит от нагрузки, но связана с частотой питания или током в зависимости от типа привода.Отсюда и термин «синхронный», и в основном это делается с помощью постоянных магнитов, которые находятся там. Если вы посмотрите на конструкцию, то она выглядит несколько иначе, чем асинхронный двигатель переменного тока. Я хочу попросить Джона Брокоу указать нам на несколько вещей.

Джон: Обратите внимание, что в синхронном двигателе есть пара вещей, которые всегда будут там. У вас всегда будет отзыв о синхронном двигателе. Вы делаете это, потому что вам нужно знать, где на самом деле находятся магниты, потому что они чередуются с севером, югом, севером и югом вокруг ротора.Как вы можете видеть на схеме в правом нижнем углу, вы можете видеть все маленькие магниты, установленные на поверхности, и они на самом деле, если вы на самом деле поместите туда магнит, вы действительно увидите их чередующиеся север, юг, Север, Юг, Север, Юг при обходе ротора. Это то, против чего затем реагируют катушки, и они могут вращать это поочередно. Без обратной связи с устройством вы не будете знать, где вы должны включить или выключить правую катушку, и в конечном итоге система будет бороться сама с собой.

КОРИ: Итак, Джон, действительно возникает вопрос, синхронные и серводвигатели — это одно и то же?

JOHN: Все серводвигатели переменного тока являются синхронными двигателями. Все синхронные двигатели не являются серводвигателями. Есть несколько необычных двигателей, которые являются синхронными, но не серводвигателями; переключаются реактивные двигатели, шаговые двигатели являются синхронными, потому что они следуют частоте, но они не серводвигатели.

COREY: Если расположить два типа двигателей рядом, вы можете увидеть, насколько похожа конструкция, но также и насколько она отличается.Асинхронные двигатели могут быть огромными. Они могут быть совершенно огромными, размером с небольшую комнату. Синхронные двигатели и магниты становятся слишком дорогими, так что они действительно не будут больше, чем большая кошка, обычно самое большее. Но есть несколько сходств, несколько различий.

Так вот, Джон действительно хотел убедиться, что я объяснил важность расчета лошадиных сил. Мощность равна крутящему моменту, умноженному на скорость. Мощность может быть выражена в лошадиных силах или в ваттах. Вычисление, которое я люблю использовать, просто из памяти, состоит в том, что мощность в лошадиных силах равна крутящему моменту в унциях и дюймах, умноженному на скорость в оборотах в секунду, деленному на 16 800.Это важно, потому что асинхронные двигатели и двигатели переменного тока рассчитаны в лошадиных силах, но если у вас есть серводвигатель, у нас есть кривые скорости / крутящего момента, которые часто выглядят так, когда у вас есть крутящий момент здесь и скорость здесь. Это практически одна и та же мощность от начала до конца, но это производство крутящего момента и скорости, поэтому мы не говорим о выборе серводвигателя или синхронного двигателя часто с точки зрения мощности. Мы говорим об этом с точки зрения скорости и крутящего момента. (Один двигатель может иметь высокий крутящий момент, а другой — высокую скорость, но такую ​​же мощность.Итак, если кто-то хотел перейти от двигателя переменного тока к серводвигателю, он не может просто сказать: эй, дайте мне двигатель мощностью 1 киловатт. Они это делают, и мы стараемся приспособиться к ним, но на самом деле лучшая информация — это какая скорость и крутящий момент вам нужны? Так что это действительно важно. Одна лошадиная сила равна 756 Вт.

Последнее сравнение. Важной частью этого рисунка являются различные типы приложений. Асинхронные двигатели действительно лучше подходят для приложений с постоянной скоростью, где синхронные двигатели необходимы для более точной скорости, а также для приложений с позиционированием.Итак, я надеюсь, что это поможет.

Я Кори Фостер из Valin Corporation. Свяжитесь с нами здесь. Спасибо, Джон Брокоу, за помощь. Я многому научился сегодня. Надеюсь, это поможет.

Если у вас есть вопросы или вам просто нужна помощь, мы будем рады обсудить с вами вашу заявку. Свяжитесь с нами по телефону (855) 737-4716 или заполните нашу онлайн-форму.

Электрическое торможение асинхронных двигателей

Электрическое торможение трехфазного двигателя

Во многих промышленных системах двигатели останавливаются простым естественным замедлением .Время, необходимое для этого, зависит исключительно от инерции и момента сопротивления механизма, приводимого в движение двигателем. Однако часто требуется сократить время, и электрическое торможение является простым и эффективным решением.

По сравнению с механическими и гидравлическими тормозными системами, имеет преимущество устойчивости и не требует никаких изнашиваемых деталей.

Варианты электрического торможения , описанные в этой статье //

1. Противоточное торможение
   1. Двигатель с короткозамкнутым ротором
   2. Двигатель с контактным кольцом
2. Торможение путем подачи постоянного тока
3. Электронное торможение
4. Торможение в сверхсинхронном режиме
5. Другие электрические тормозные системы

1.Противоточное торможение — Принцип

Двигатель отключается от сети, пока он еще работает, а затем подключается к нему в обратном направлении. Это очень эффективная тормозная система с крутящим моментом , обычно превышающим пусковой момент, который должен быть остановлен достаточно рано, чтобы предотвратить запуск двигателя в противоположном направлении.

Несколько автоматических устройств используются для управления остановкой, как только скорость приближается к нулю:

1. Детекторы остановки трения, детекторы центробежной остановки,
2. Хронометрические устройства,
3. Реле измерения частоты или напряжения ротора (двигатели с контактным кольцом) , так далее.

1.1 Двигатель с короткозамкнутым ротором

Перед тем, как выбрать эту систему (рис. 1), важно убедиться, что двигатель может выдерживать противоточное торможение с требуемой от него нагрузкой. Помимо механической нагрузки, этот процесс подвергает ротор высоким тепловым нагрузкам, поскольку энергия, выделяемая при каждой операции торможения (энергия скольжения от сети и кинетическая энергия), рассеивается в сепараторе.

Термическое напряжение при торможении в три раза больше, чем при разгоне .

При торможении пики тока и крутящего момента заметно выше, чем при пуске.

Для плавного торможения резистор часто подключается последовательно с каждой фазой статора при переключении на противоток. Это снижает крутящий момент и ток, как при пуске статора. Недостатки противоточного торможения в двигателях с короткозамкнутым ротором настолько велики, что эта система используется только для некоторых целей с маломощными двигателями .

1.2 Электродвигатель с контактным кольцом

Чтобы ограничить пиковый ток и крутящий момент, перед переключением статора на противоток, крайне важно повторно вставить резисторы ротора, используемые для запуска , и часто добавлять дополнительную тормозную секцию (см. Рис. 2).

С правильным резистором ротора легко отрегулировать тормозной момент до требуемого значения. При переключении тока напряжение на роторе практически вдвое больше, чем при остановленном роторе, что иногда требует принятия особых мер предосторожности в отношении изоляции.

Как и в двигателях с сепаратором , большое количество энергии выделяется в цепи ротора . Он полностью рассеивается (за вычетом нескольких потерь) в резисторах.

Двигатель может быть остановлен автоматически одним из вышеупомянутых устройств или реле напряжения или частоты в цепи ротора. С помощью этой системы движущий груз может удерживаться на умеренной скорости. Характеристика очень нестабильна (большие колебания скорости против небольших колебаний крутящего момента).

Вернуться к вариантам электрического торможения ↑

2. Торможение путем подачи постоянного тока

Эта электрическая тормозная система используется в двигателях с контактным кольцом и короткозамкнутым ротором (см. Рисунок 3). По сравнению с системой противотока, цена источника выпрямленного тока компенсируется меньшим количеством резисторов . При использовании электронных регуляторов скорости и стартеров этот вариант торможения не увеличивает стоимость.

Процесс включает изоляцию статора от сети и передачу выпрямленного тока на него .Выпрямленный ток создает фиксированный магнитный поток в воздушном зазоре двигателя. Чтобы значение этого магнитного потока обеспечивало адекватное торможение, ток должен быть примерно в 1,3 раза больше номинального тока.

Избыток тепловых потерь, вызванных этой небольшой перегрузкой по току, составляет , обычно компенсируется паузой после торможения .

Поскольку значение тока задается только сопротивлением обмотки статора, напряжение на источнике выпрямленного тока низкое.Источником обычно служат выпрямители или регуляторы скорости. Они должны выдерживать переходные скачки напряжения, создаваемые обмотками, которые только что были отключены от переменного напряжения (например, 380 В RMS).

Движение ротора представляет собой скольжение по отношению к полю, зафиксированному в пространстве (тогда как поле вращается в противоположном направлении в противоточной системе). Двигатель ведет себя как синхронный генератор , разряжающийся в роторе .

По сравнению с системой противотока //

Имеются важные различия в характеристиках, получаемых при подаче выпрямленного тока по сравнению с системой противотока:

• Меньше энергии рассеивается в резисторах ротора или обойме.Это только эквивалентно механической энергии, выделяемой движущимися массами. Единственная мощность, потребляемая от сети, предназначена для возбуждения статора,
• Если нагрузка не является движущей нагрузкой, двигатель не запускается в обратном направлении,
• Если нагрузка является движущей нагрузкой, система постоянно тормозит и удерживает загружать на малой скорости. Это ослабление торможения, а не торможение до полной остановки. Характеристика намного стабильнее, чем в противотоке.

У электродвигателей с фазным ротором характеристики скорости-момента зависят от выбора резисторов.

С двигателями с короткозамкнутым ротором система позволяет легко регулировать тормозной момент, воздействуя на возбуждающий постоянный ток. Однако тормозной момент будет низким, когда двигатель работает на высокой скорости.

Для предотвращения излишнего перегрева необходимо устройство для отключения тока в статоре при окончании торможения.

Вернуться к вариантам электрического торможения ↑

3. Электронное торможение

Электронное торможение достигается просто с помощью регулятора скорости , снабженного тормозным резистором .Затем асинхронный двигатель действует как генератор, и механическая энергия рассеивается в запекающем резисторе без увеличения потерь в двигателе.

Пускатель двигателя выполняет четыре основные функции:

1. Изоляция нагрузки от главной цепи,
2. Помощь в защите двигателя от короткого замыкания,
3. Помощь в защите двигателя от тепловой перегрузки,
4. Коммутация или управление (старт — стоп).

Каждый пускатель двигателя может быть дополнен дополнительными функциями в зависимости от его назначения.Они могут включать:

• Питание: регулятор скорости, устройство плавного пуска, реверс фаз и т. Д.,
• Управление: вспомогательных контакта, выдержка времени, связь и т. Д.

В зависимости от конструкции двигателя стартера, функции могут быть распределены по-разному. (см. рисунок 4) показаны возможные варианты расположения.

Подробнее о наиболее распространенных пусковых устройствах для двигателей низкого / среднего напряжения //

Пускатели двигателей низкого и среднего напряжения

Вернуться к разделу «Параметры электрического торможения» ↑

4.Торможение за счет сверхсинхронного режима

Здесь нагрузка двигателя приводит его на выше его синхронной скорости , заставляя его действовать как асинхронный генератор и развивать тормозной момент. За исключением нескольких потерь, энергия восстанавливается из сети. Для подъемного двигателя этот тип работы соответствует спуску груза с номинальной скоростью. Тормозной момент точно уравновешивает крутящий момент с нагрузкой и, вместо снижения скорости, запускает двигатель с постоянной скоростью.

В двигателе с контактным кольцом все или часть резисторов ротора должны быть замкнуты накоротко, чтобы не допустить, чтобы двигатель работал намного выше его номинальной скорости, что было бы механически опасно.

Эта система обладает идеальными характеристиками для ограничения движущей нагрузки:

• Скорость стабильна и практически не зависит от крутящего момента,
• Энергия восстанавливается и возвращается в сеть.

Однако включает только одну скорость , приблизительно равную номинальной скорости.Системы сверхсинхронного торможения также используются на многоскоростных двигателях для переключения с быстрой на медленную. Сверхсинхронное торможение легко достигается с помощью электронного регулятора скорости, который автоматически запускает систему при понижении настройки частоты.

Вернуться к вариантам электрического торможения ↑

5. Другие электрические тормозные системы

Иногда можно встретить однофазное торможение. Это включает в себя питание двигателя между двумя фазами сети и подключение незанятой клеммы к одной из двух других, подключенных к сети.

Тормозной момент ограничен 1/3 максимального крутящего момента двигателя . Эта система не может тормозить полную нагрузку и должна поддерживаться торможением противотоком. Это система, которая вызывает большой дисбаланс и большие потери.

Другая система — это торможение за счет ослабления вихревых токов. Он работает по принципу, аналогичному тому, который используется в промышленных транспортных средствах в дополнение к механическому торможению (электрические редукторы скорости). Механическая энергия рассеивается в редукторе скорости.Торможение контролируется просто обмоткой возбуждения. Однако недостатком является то, что инерция значительно увеличивается .

Реверс //

Трехфазные асинхронные двигатели (см. Рис. 5) включаются в реверс простым способом: пересекает две обмотки, чтобы изменить направление вращающегося поля в двигателе.

Двигатель обычно переключается в реверсивный режим, когда он находится в состоянии покоя. В противном случае реверсирование фаз приведет к противоточному торможению (см. Параграф о двигателе с контактным кольцом).Также можно использовать другие электрические тормозные системы, описанные выше.

Реверс однофазного двигателя — еще одна возможность, если есть доступ ко всем обмоткам.

Вернуться к вариантам электрического торможения ↑

Ссылка // Руководство по решениям автоматизации — Schneider Electric

Электродвигатели переменного тока от NORD DRIVESYSTEMS

Трехфазные асинхронные двигатели NORD — надежность и универсальность

NORD производит четыре различных линейки электродвигателей переменного тока для различных областей применения.В то время как двигатели с гладким корпусом идеально подходят для пищевой промышленности, двухскоростные двигатели и однофазные двигатели обеспечивают необходимую мощность для станков, насосов, конвейерных лент или вентиляторов.

Наши трехфазные асинхронные двигатели обеспечивают стандартные ступени мощности от 0,16 до 75 л.с. и отличаются непревзойденной производительностью, высоким качеством изготовления и длительным сроком службы. Двигатели переменного тока могут быть объединены с полным портфелем редукторов и приводной техники NORD для получения комплексного решения.

Преимущества наших трехфазных асинхронных двигателей:

• Долговечность
  Наши стандартные двигатели обеспечивают непревзойденную защиту от электрических и механических перегрузок.
• Низкие затраты на техническое обслуживание
  Благодаря высокому качеству изготовления и простой конструкции затраты на техническое обслуживание сведены к минимуму.
• Универсальность
  Трехфазные асинхронные двигатели NORD подходят для множества применений в самых разных отраслях промышленности.

Наши однофазные двигатели: простая конструкция, надежная работа

Наши однофазные двигатели доступны в трех версиях: для простых применений мы рекомендуем экономичный однофазный двигатель со схемой Штейнмеца; для более требовательных приложений лучшим решением являются конструкции с рабочим конденсатором или рабочим и пусковым конденсаторами.

Доступны однофазные двигатели мощностью от 0,16 до 2 л.с. Они могут работать на частотах 50 или 60 Гц при 115 или 230 В и поддерживать широкий диапазон напряжения (от 220 до 240 В).

Двухскоростные двигатели: один привод, гибкие скорости

Ассортимент двигателей NORD включает двухскоростные двигатели для различных применений, требующих гибкости. Эти приводы позволяют работать с двумя или более фиксированными скоростями. Мы поставляем этот тип двигателя в 4/2 полюсном, 8/4 полюсном, 8/2 полюсном и 6/4 полюсном исполнении и, при необходимости, с обмоткой Даландера.

Двигатели с гладким корпусом для применений, где необходимы санитария и чистота

NORD также доступны в версии с промывкой и гладкой поверхностью. Наши двигатели с гладким корпусом очень легко чистятся и идеально подходят для использования в пищевой и фармацевтической промышленности. Они идеально подходят для комбинации с алюминиевыми линейными, угловыми коническими редукторами NORD и червячными редукторами SMI для создания комплексного решения для промывки.

Благодаря алюминиевому корпусу двигатели с гладким корпусом очень устойчивы к коррозии.Для более суровых условий они могут быть дополнительно оснащены NORD NSD tupH Sealed Surface Conversion. Посмотрите, как двигатели с гладким корпусом NORD оптимизируют процессы на солодовенном заводе в Чешской Республике.

К приложению

Асинхронные двигатели — CEDS DURADRIVE GmbH Salzbergen

Асинхронный двигатель — это наиболее часто используемый трехфазный двигатель. Основными причинами этого являются его простая и прочная конструкция, а также высокая эксплуатационная надежность и чрезвычайно низкие затраты на техническое обслуживание и ремонт.
Асинхронный двигатель, благодаря своей простой конструкции, также может изготавливаться с низкими затратами и поэтому особенно подходит для больших объемов.

Асинхронный двигатель состоит из статора и вращающейся части, ротора, разделенных воздушным зазором. Статор обычно имеет симметрично распределенную трехфазную обмотку, встроенную в магнитомягкий, аксиально ламинированный пакет статора. Обмотка асинхронного двигателя пропускается переменными токами, сдвинутыми на 120 ° друг к другу.Это приводит к образованию вращающегося кругового поля, которое оказывает индуктивное воздействие на ротор.

Благодаря широко распространенной и недорогой технологии преобразователя частоты, используемой сегодня, ротор почти всегда представляет собой короткозамкнутый ротор с короткозамкнутым ротором, также известный как ротор с короткозамкнутым ротором. Версии роторов с контактным кольцом для регулирования крутящего момента очень редко встречаются на рынке. Они значительно дороже, подвержены износу и требуют более тщательного обслуживания. Материал сепаратора из алюминиевого сплава обрабатывается в аксиально ламинированном корпусе ротора, который также является магнитомягким и имеет канавки.Использование меди в качестве материала клетки дает возможность из-за ее прибл. В 1,7 раза выше проводимость, чтобы значительно снизить текущие тепловые потери в роторе и, таким образом, создать более эффективные, возможно, меньшие по размеру асинхронные двигатели с меньшим потреблением тока. Сегодня медные роторы могут изготавливаться на станках только до ограниченного размера и стоят дороже, чем роторы из литого под давлением алюминия.

Еще один важный аспект, который следует учитывать при выборе асинхронного двигателя в качестве концепции привода, — это его тепловыделение.С помощью асинхронных двигателей с жидкостным охлаждением от CEDS DURADRIVE можно реализовать приводы с повышенной удельной мощностью по сравнению с двигателями с традиционным охлаждением. Требуемый установочный объем и, возможно, общий вес двигателя с жидкостным охлаждением значительно ниже, чем у двигателя с поверхностным охлаждением с одинаковым крутящим моментом при той же скорости. Вариант вентиляции с открытым контуром представляет собой дальнейшее увеличение для создания более высоких постоянных крутящих моментов.

Благодаря индивидуальной геометрии листового металла, адаптированной и адаптированной к применению, можно спроектировать асинхронные двигатели, которые могут подвергаться сильной перегрузке в течение коротких периодов времени.Они генерируют пиковый крутящий момент, значение которого в четыре раза превышает номинальный крутящий момент.

Асинхронные двигатели CEDS DURADRIVE могут быть механически и электрически модифицированы в соответствии с конкретными требованиями. Они также могут быть адаптированы к спецификациям наших клиентов с учетом влияния окружающей среды и требований законодательства.

Таким образом, высокие требования к классу защиты до IP 6K8K, чрезвычайно высокие требования к защите поверхности или сертификации по ATEX, DNV GL или Bureau Veritas для нас не редкость.