Основни познания за електрическите двигатели

1. Въведение в електродвигателите

Електродвигателят е устройство, което преобразува електрическата енергия в механична. Той използва захранвана бобина (т.е. статорна намотка), за да генерира въртящо се магнитно поле и да действа върху ротора (например затворена алуминиева рамка с клетка на катерици), за да образува магнитоелектричен въртящ момент.

Електродвигателите се разделят на постояннотокови и променливотокови според различните използвани източници на енергия. Повечето двигатели в електроенергийната система са променливотокови двигатели, които могат да бъдат синхронни или асинхронни двигатели (скоростта на статорното магнитно поле на двигателя не поддържа синхронна скорост със скоростта на въртене на ротора).

Електрическият двигател се състои главно от статор и ротор, а посоката на силата, действаща върху захранвания проводник в магнитното поле, е свързана с посоката на тока и посоката на линията на магнитната индукция (посока на магнитното поле). Принципът на работа на електрическия двигател е ефектът на магнитно поле върху силата, действаща върху тока, което кара двигателя да се върти.

2. Разделяне на електродвигателите

① Класификация по работно захранване

Според различните източници на работна мощност на електродвигателите, те могат да бъдат разделени на постояннотокови двигатели и променливотокови двигатели. Променливотоковите двигатели също се разделят на еднофазни двигатели и трифазни двигатели.

② Класификация по структура и принцип на работа

Електродвигателите могат да бъдат разделени на постояннотокови двигатели, асинхронни двигатели и синхронни двигатели според тяхната структура и принцип на работа. Синхронните двигатели могат да бъдат разделени също на синхронни двигатели с постоянни магнити, реактивни синхронни двигатели и хистерезисни синхронни двигатели. Асинхронните двигатели могат да бъдат разделени на асинхронни двигатели и променливотокови колекторни двигатели. Асинхронните двигатели се разделят допълнително на трифазни асинхронни двигатели и асинхронни двигатели със засенчени полюси. Променливотоковите колекторни двигатели също се разделят на еднофазни двигатели с последователно възбуждане, променливотокови двигатели с двойно предназначение и отблъскващи двигатели.

③ Класифицирани по режим на стартиране и работа

Електродвигателите могат да бъдат разделени на еднофазни асинхронни двигатели, стартирани от кондензатор, еднофазни асинхронни двигатели, управлявани от кондензатор, еднофазни асинхронни двигатели, стартирани от кондензатор, и еднофазни асинхронни двигатели с разделена фаза според режимите им на стартиране и работа.

④ Класификация по предназначение

Електродвигателите могат да бъдат разделени на задвижващи двигатели и управляващи двигатели според тяхното предназначение.

Електродвигателите за задвижване се разделят допълнително на електрически инструменти (включително инструменти за пробиване, полиране, шлифоване, рязане и разширяване), електрически двигатели за домакински уреди (включително перални машини, електрически вентилатори, хладилници, климатици, рекордери, видеорекордери, DVD плейъри, прахосмукачки, камери, електрически духалки, електрически самобръсначки и др.) и друго общо малко механично оборудване (включително различни малки машинни инструменти, малки машини, медицинско оборудване, електронни инструменти и др.).

Управляващите двигатели се разделят допълнително на стъпкови двигатели и серво двигатели.
⑤ Класификация по структура на ротора

Според структурата на ротора, електродвигателите могат да бъдат разделени на асинхронни двигатели с клетка (известни преди като асинхронни двигатели с клетка на катерици) и асинхронни двигатели с намотан ротор (известни преди като асинхронни двигатели с намотан ротор).

⑥ Класифицирани по работна скорост

Електродвигателите могат да бъдат разделени на високоскоростни двигатели, нискоскоростни двигатели, двигатели с постоянна скорост и двигатели с променлива скорост според тяхната работна скорост.

⑦ Класификация по защитна форма

а. Отворен тип (като IP11, IP22).

С изключение на необходимата опорна конструкция, двигателят няма специална защита за въртящите се и тоководещите части.

б. Затворен тип (като IP44, IP54).

Въртящите се и тоководещи части вътре в корпуса на двигателя се нуждаят от необходимата механична защита, за да се предотврати случаен контакт, но това не възпрепятства значително вентилацията. Защитните двигатели се разделят на следните типове според различните им вентилационни и защитни конструкции.

Тип мрежесто покритие.

Вентилационните отвори на двигателя са покрити с перфорирани капаци, за да се предотврати контактът на въртящите се и тоководещи части на двигателя с външни предмети.

ⓑ Устойчив на капки.

Структурата на вентилационния отвор на двигателя може да предотврати директното навлизане на вертикално падащи течности или твърди вещества във вътрешността на двигателя.

ⓒ Защита от пръски.

Структурата на вентилационния отвор на двигателя може да предотврати навлизането на течности или твърди вещества във вътрешността на двигателя във всяка посока в рамките на вертикален ъгъл от 100°.

ⓓ Затворено.

Структурата на корпуса на двигателя може да предотврати свободния обмен на въздух вътре и извън корпуса, но не изисква пълно уплътняване.

ⓔ Водоустойчив.
Структурата на корпуса на двигателя може да предотврати навлизането на вода с определено налягане във вътрешността на двигателя.

ⓕ Водонепроницаем.

Когато двигателят е потопен във вода, структурата на корпуса на двигателя може да предотврати навлизането на вода във вътрешността на двигателя.

ⓖ Стил на гмуркане.

Електродвигателят може да работи във вода дълго време при номинално водно налягане.

ⓗ Взривобезопасен.

Структурата на корпуса на двигателя е достатъчна, за да предотврати предаването на газовата експлозия вътре в двигателя към външната му част, причинявайки експлозия на горим газ извън двигателя. Официален акаунт „Литература по машиностроене“, бензиностанция на инженер!

⑧ Класифицирани по методи на вентилация и охлаждане

а. Самоохлаждане.

Електродвигателите разчитат единствено на повърхностно излъчване и естествен въздушен поток за охлаждане.

б. Самоохлаждащ се вентилатор.

Електродвигателят се задвижва от вентилатор, който подава охлаждащ въздух за охлаждане на повърхността или вътрешността на двигателя.

в. Той се охлажда с вентилатор.

Вентилаторът, подаващ охлаждащ въздух, не се задвижва от самия електродвигател, а се задвижва независимо.

г. Тип вентилация на тръбопровода.

Охлаждащият въздух не се вкарва или изпуска директно от външната страна на двигателя или от вътрешността на двигателя, а се вкарва или изпуска от двигателя през тръбопроводи. Вентилаторите за вентилация на тръбопроводите могат да бъдат със собствено охлаждане или с друго охлаждане с вентилатор.

д. Течно охлаждане.

Електродвигателите се охлаждат с течност.

е. Охлаждане на газ със затворен контур.

Циркулацията на охлаждащата среда на двигателя е в затворен кръг, който включва двигателя и охладителя. Охлаждащата среда абсорбира топлина при преминаване през двигателя и отделя топлина при преминаване през охладителя.
ж. Повърхностно охлаждане и вътрешно охлаждане.

Охлаждащата среда, която не преминава през вътрешността на проводника на двигателя, се нарича повърхностно охлаждане, докато охлаждащата среда, която преминава през вътрешността на проводника на двигателя, се нарича вътрешно охлаждане.

⑨ Класификация по вид на инсталационната структура

Формата на монтаж на електродвигателите обикновено се представя с кодове.

Кодът е представен със съкращението IM за международна инсталация.

Първата буква в IM представлява кода на типа монтаж, B представлява хоризонтален монтаж, а V представлява вертикален монтаж;

Втората цифра представлява кода на характеристиката, представен с арабски цифри.

⑩ Класификация по ниво на изолация

Ниво A, ниво E, ниво B, ниво F, ниво H, ниво C. Класификацията на двигателите по ниво на изолация е показана в таблицата по-долу.

⑪ Класифицирани според номиналните работни часове

Непрекъсната, периодична и краткосрочна работна система.

Система за непрекъснат работен режим (SI). Двигателят осигурява дългосрочна работа при номиналната стойност, посочена на табелката с данни.

Краткосрочна работа (S2). Двигателят може да работи само за ограничен период от време под номиналната стойност, посочена на табелката с данни. Има четири вида стандарти за продължителност за краткосрочна работа: 10 мин, 30 мин, 60 мин и 90 мин.

Система за периодична работа (S3). Двигателят може да се използва периодично и с прекъсвания само под номиналната стойност, посочена на табелката с данни, изразена като процент от 10 минути на цикъл. Например, FC=25%; Сред тях S4 до S10 принадлежат към няколко системи за периодична работа при различни условия.

9.2.3 Често срещани повреди на електродвигателите

Електродвигателите често се сблъскват с различни повреди по време на продължителна работа.

Ако предаването на въртящ момент между конектора и редуктора е голямо, свързващият отвор на повърхността на фланеца показва силно износване, което увеличава хлабината на съединението и води до нестабилно предаване на въртящия момент; износване на лагерната позиция, причинено от повреда на лагера на вала на двигателя; износване между главите на вала и шпонковите канали и др. След възникване на такива проблеми, традиционните методи се фокусират главно върху ремонтно заваряване или машинна обработка след четкане, но и двете имат определени недостатъци.

Термичното напрежение, генерирано от високотемпературно ремонтно заваряване, не може да бъде напълно елиминирано и е склонно към огъване или счупване. Въпреки това, четковото покритие е ограничено от дебелината на покритието и е склонно към лющене, като и двата метода използват метал за ремонт, което не може да промени съотношението „твърдо към твърдо“. Под комбинираното действие на различни сили, все пак ще се получи повторно износване.

Съвременните западни страни често използват полимерни композитни материали като методи за ремонт, за да се справят с тези проблеми. Приложението на полимерни материали за ремонт не влияе върху термичното напрежение при заваряване и дебелината на ремонта не е ограничена. В същото време металните материали в продукта нямат гъвкавостта да абсорбират удара и вибрациите на оборудването, избягвайки възможността за повторно износване и удължавайки експлоатационния живот на компонентите на оборудването, спестявайки много време за престой на предприятията и създавайки огромна икономическа стойност.
(1) Феномен на повреда: Двигателят не може да стартира след свързване

Причините и методите за справяне са следните.

① Грешка в окабеляването на статорната намотка – проверете окабеляването и коригирайте грешката.

② Отворена верига в статорната намотка, късо съединение към земята, отворена верига в намотката на роторния двигател с навита верига – идентифицирайте точката на повреда и я отстранете.

③ Прекомерно натоварване или заседнал трансмисионен механизъм – проверете трансмисионния механизъм и натоварването.

④ Отворена верига в роторната верига на двигател с навит ротор (лош контакт между четката и контактния пръстен, отворена верига в реостата, лош контакт в проводника и др.) – идентифицирайте точката на отворена верига и я отстранете.

⑤ Захранващото напрежение е твърде ниско – проверете причината и я отстранете.

⑥ Загуба на фаза на захранването – проверете веригата и възстановете трифазното захранване.

(2) Феномен на повреда: Твърде високо повишаване на температурата на двигателя или дим

Причините и методите за справяне са следните.

① Претоварване или твърде често стартиране – намалете натоварването и броя на стартиранията.

② Загуба на фаза по време на работа – проверете веригата и възстановете трифазното захранване.

③ Грешка в окабеляването на статорната намотка – проверете окабеляването и го коригирайте.

④ Намотката на статора е заземена и има късо съединение между навивките или фазите – идентифицирайте мястото на заземяването или късото съединение и го отстранете.

⑤ Счупена намотка на катетърния ротор – сменете ротора.

⑥ Липсваща фаза на намотката на ротора – идентифицирайте точката на повреда и я отстранете.

⑦ Триене между статора и ротора – Проверете лагерите и ротора за деформация, поправете ги или ги сменете.

⑧ Лоша вентилация – проверете дали вентилацията е безпрепятствена.

⑨ Напрежението е твърде високо или твърде ниско – Проверете причината и я отстранете.

(3) Феномен на повреда: Прекомерна вибрация на двигателя

Причините и методите за справяне са следните.

① Небалансиран ротор – нивелиращ баланс.

② Небалансирана ролка или огънато удължение на вала – проверете и коригирайте.

③ Двигателят не е подравнен с оста на товара – проверете и регулирайте оста на устройството.

④ Неправилен монтаж на двигателя – проверете монтажните и фундаментните винтове.

⑤ Внезапно претоварване – намалете натоварването.

(4) Феномен на повреда: Ненормален звук по време на работа
Причините и методите за справяне са следните.

① Триене между статора и ротора – Проверете лагерите и ротора за деформация, поправете ги или ги сменете.

② Повредени или лошо смазани лагери – сменете и почистете лагерите.

③ Работа при загуба на фаза на двигателя – проверете точката на отворена верига и я поправете.

④ Сблъсък на лопатката с корпуса – проверка и отстраняване на неизправностите.

(5) Феномен на повреда: Скоростта на двигателя е твърде ниска при натоварване

Причините и методите за справяне са следните.

① Захранващото напрежение е твърде ниско – проверете захранващото напрежение.

② Прекомерно натоварване – проверете натоварването.

③ Счупена намотка на катетърния ротор – сменете ротора.

④ Лош или прекъснат контакт на една фаза от групата проводници на ротора на намотката – проверете натиска на четката, контакта между четката и контактния пръстен и намотката на ротора.
(6) Феномен на повреда: Корпусът на двигателя е под напрежение

Причините и методите за справяне са следните.

① Лошо заземяване или високо съпротивление на заземяване – Свържете заземяващия проводник съгласно разпоредбите, за да елиминирате повреди от лошо заземяване.

② Намотките са влажни – подлагат се на сушене.

③ Повреда на изолацията, сблъсък на проводници – Потопете боя за ремонт на изолацията, свържете отново проводниците. 9.2.4 Процедури за работа на двигателя

① Преди демонтиране, използвайте сгъстен въздух, за да издухате праха от повърхността на двигателя и го избършете.

② Изберете работното място за демонтиране на двигателя и почистете околната среда на място.

③ Запознат със структурните характеристики и техническите изисквания за поддръжка на електродвигателите.

④ Подгответе необходимите инструменти (включително специални инструменти) и оборудване за демонтаж.

⑤ За да се разберат по-добре дефектите в работата на двигателя, може да се проведе инспекционен тест преди демонтиране, ако условията позволяват. За тази цел двигателят се тества с товар и се проверяват подробно температурата, шумът, вибрациите и други условия на всяка част от двигателя. Тестват се също напрежението, токът, скоростта и др. След това товарът се изключва и се провежда отделен тест за проверка на празен ход, за да се измери токът на празен ход и загубите на празен ход, като се правят записи. Официален акаунт „Литература по машиностроене“, бензиностанция на инженер!

⑥ Изключете захранването, отстранете външните кабели на двигателя и запазете документацията.

⑦ Изберете подходящ мегаомметър за напрежение, за да проверите изолационното съпротивление на двигателя. За да се сравнят стойностите на изолационното съпротивление, измерени по време на последната поддръжка, за да се определи тенденцията на промяна на изолацията и състоянието на изолацията на двигателя, стойностите на изолационното съпротивление, измерени при различни температури, трябва да се преобразуват към една и съща температура, обикновено преобразувана към 75 ℃.

⑧ Тествайте коефициента на поглъщане K. Когато коефициентът на поглъщане K>1,33, това показва, че изолацията на двигателя не е била засегната от влага или степента на влага не е висока. За да се сравнят с предишни данни, е необходимо също така да се преобразува коефициентът на поглъщане, измерен при произволна температура, към същата температура.

9.2.5 Поддръжка и ремонт на електродвигатели

Когато двигателят работи или не работи правилно, има четири метода за своевременно предотвратяване и отстраняване на повреди, а именно: оглеждане, слушане, помирисване и докосване, за да се осигури безопасната работа на двигателя.

(1) Поглед

Наблюдавайте дали има някакви аномалии по време на работата на двигателя, които се проявяват главно в следните ситуации.

① Когато намотката на статора е късо съединена, от двигателя може да се види дим.

② Когато двигателят е силно претоварен или излиза от фаза, скоростта ще се забави и ще се чуе силен „бръмчащ“ звук.

③ Когато двигателят работи нормално, но внезапно спре, при хлабавата връзка може да се появят искри; Феноменът е изгорял предпазител или заклещен компонент.

④ Ако двигателят вибрира силно, това може да се дължи на заклинване на трансмисионното устройство, лошо закрепване на двигателя, разхлабени фундаментни болтове и др.

⑤ Ако има обезцветяване, следи от изгаряне и петна от дим по вътрешните контакти и връзки на двигателя, това показва, че може да има локално прегряване, лош контакт при връзките на проводниците или изгорели намотки.

(2) Слушайте

Двигателят трябва да издава равномерен и лек „бръмчащ“ звук по време на нормална работа, без никакъв шум или специфични звуци. Ако се излъчва твърде много шум, включително електромагнитен шум, шум от лагери, шум от вентилация, шум от механично триене и др., това може да е предвестник или явление на неизправност.

① За електромагнитен шум, ако двигателят издава силен и тежък звук, може да има няколко причини.

а. Въздушната междина между статора и ротора е неравномерна и звукът варира от висок към нисък с еднакъв интервал от време между високите и ниските звуци. Това се дължи на износване на лагерите, което води до неконцентричност на статора и ротора.

b. Трифазният ток е небалансиран. Това се дължи на неправилно заземяване, късо съединение или лош контакт на трифазната намотка. Ако звукът е много глух, това показва, че двигателят е силно претоварен или не е в фазирана връзка.

в. Разхлабено желязно ядро. Вибрациите на двигателя по време на работа водят до разхлабване на фиксиращите болтове на желязното ядро, което води до разхлабване на силициевия стоманен лист на желязното ядро ​​и издаване на шум.

② Шумът от лагерите трябва да се следи често по време на работа на двигателя. Методът за наблюдение е да се притисне единият край на отвертката към монтажната зона на лагера, а другият край да се доближи до ухото, за да се чуе звукът от движещия се лагер. Ако лагерът работи нормално, звукът му ще бъде непрекъснат и слаб „шумолещ“ звук, без колебания във височината или звук на триене на метал. Ако се появят следните звуци, това се счита за ненормално.

а. При работа на лагера се чува „скърцащ“ звук, който е звук на триене на метал и обикновено се причинява от липса на масло в лагера. Лагерът трябва да се разглоби и да се добави подходящо количество смазочна грес.

б. Ако има „скърцащ“ звук, това е звукът, който се издава при въртене на топката, обикновено причинен от изсъхване на смазочна грес или липса на масло. Може да се добави подходящо количество грес.

c. Ако има „щракащ“ или „скърцащ“ звук, това е звук, генериран от неравномерното движение на сачмата в лагера, причинено от повреда на сачмата в лагера или продължителната употреба на двигателя, както и от изсъхването на смазочната грес.

③ Ако предавателният механизъм и задвижващият механизъм издават непрекъснати, а не колебаещи се звуци, те могат да бъдат отстранени по следните начини.

а. Периодичните „пукащи“ звуци са причинени от неравномерни съединения на ремъка.

б. Периодичният „туптящ“ звук се причинява от хлабава връзка или ролка между валовете, както и от износени шпонки или шпонкови канали.

в. Неравномерният звук от сблъсък се причинява от сблъсъка на лопатките на вентилатора с капака на вентилатора.
(3) Мирис

Чрез усещане на миризмата на двигателя могат да се идентифицират и предотвратят повреди. Ако се открие специфична миризма на боя, това показва, че вътрешната температура на двигателя е твърде висока; Ако се открие силна или изгоряла миризма, това може да се дължи на повреда на изолационния слой или изгаряне на намотката.

(4) Докосване

Докосването на температурата на някои части на двигателя също може да определи причината за неизправността. За да се гарантира безопасността, при докосване трябва да се използва опакото на ръката, за да се докоснат околните части на корпуса на двигателя и лагерите. Ако се открият температурни аномалии, може да има няколко причини.

① Лоша вентилация. Например, откачен вентилатор, запушени вентилационни канали и др.

② Претоварване. Причинява прекомерен ток и прегряване на статорната намотка.

③ Късо съединение между статорните намотки или трифазен токов дисбаланс.

④ Често стартиране или спиране.

⑤ Ако температурата около лагера е твърде висока, това може да е причинено от повреда на лагера или липса на масло.