Классификация электродвигателей

Электродвигатели переменного тока АИР

В основе работы электродвигателей лежит процесс электромагнитной индукции, которая возникает при движении проводящей среды в магнитном поле. В качестве проводящей среды обычно используется обмотка, состоящая из достаточно большого количества проводников, соединенных между собой надлежащим способом. Магнитное поле в электродвигателе создается либо с помощью постоянных магнитов, либо возбуждающими обмотками, которые обтекаются токами. Электродвигатели обратимы, то есть могут работать по преобразованию электрической энергии в механическую и, наоборот, в режиме генератора. В корпусе электродвигателя находится неподвижный полый цилиндрический статор, набранный из отдельных, изолированных друг от друга пластин электротехнической (магнитной) стали. На внутренней стороне статора в пазах расположены витки обмотки возбуждения из медной проволоки. Внутри статора располагается подвижный, вращающийся на валу ротор, состоящий тоже из стальных пластин, также изолированных друг от друга термостойким лаком. В пазах ротора располагаются витки медной обмотки. Обмотка статора подсоединяется к источнику переменного тока. Электродвигатели переменного тока делятся на синхронные и асинхронные, в зависимости от того, в каком отношении находится скорость вращения к частоте. При изготовлении и выборе электродвигателей большое значение имеют условия их эксплуатации и климатические условия, в зависимости от которых используются разные виды электродвигателей, имеющие конструкционные особенности, делающие их пригодными для эксплуатации в различных условиях. 

При выборе электродвигателя необходимо учитывать коэффициент их полезного действия и потери электроэнергии в проводниках, питающих электродвигатель. Синхронные электродвигатели используются в качестве двигателей в крупных установках, таких, как привод поршневых компрессоров, воздуховодов, гидравлических насосов и т.д. Асинхронные двигатели также применяются в промышленности, например, для приводов крановых установок общепромышленного назначения, а также различных грузовых лебедок и других устройств, необходимых в производстве. Электродвигатели переменного тока имеют огромное значение для большинства видов промышленности. 

Электродвигатели переменного тока подразделяются на синхронные и асинхронные.

Скорость вращения синхронных электрических двигателей находится в постоянном отношении к частоте электрической сети, для асинхронных - отношение непостоянно. Скорость вращения асинхронных двигателей изменяется с изменением нагрузки. Асинхронные электродвигатели могут иметь преобразовательное устройство в виде коллектора (коллекторные машины) или не иметь (бесколлекторные).

Наиболее важные номинальные величины указываются на специальном щитке электрического двигателя.

Наибольшее распространение среди электрических двигателей переменного тока получили асинхронные электродвигатели с трехфазной симметричной обмоткой на статоре, питаемые от сети переменного тока и с трехфазной или многофазной обмоткой на роторе. Асинхронные двигатели в основном используются как двигатели, в то время как синхронные двигатели в основном используются как генераторы, так как электрический двигатель может работать как в двигательном, так и в генераторном режиме.

Асинхронные электродвигатели малой мощности часто выполняют однофазными, что позволяет использовать их в устройствах, питаемых от двухпроводной сети. Эти двигатели широко применяются в бытовой технике. В промышленности широкое применение получили трехфазные электрические двигатели, питаемые от трехпроводной промышленной сети. В большинстве асинхронных электродвигателей применяется короткозамкнутый ротор. Обмотка короткозамкнутого ротора выполняется в виде цилиндрической клетки из медных или алюминиевых стержней, которые без изоляции вставляются в пазы сердечника ротора. Асинхронные электродвигатели выпускаются в виде единых серий, охватывающих все необходимые мощности и частоты вращения. В основном выпускаются двигатели для питания от сети с частотой 50 Гц. Двигатели общего применения имеют твердую шкалу мощностей при всех частотах вращения. Буквенное обозначение всех серий асинхронных двигателей включает букву А (асинхронный), следующие буквы, входящие в обозначение, отражают особенности конструкции двигателя. В основном выпускаются асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, предназначенные для общего применения в промышленности в условиях умеренного климата.

Номинальные данные двигателя относятся к продолжительному режиму работы при питании от сети 50 Гц. По степени защищенности от воздействия окружающей среды двигатели изготавливают в двух вариантах: защищенные (1P23) и закрытые обдуваемые (1P44). При обозначении электродвигателей цифрой указывается порядковый номер серии, затем наименование двигателя - например А (асинхронный); далее обозначается исполнение двигателя (например: Н - защищенное исполнение); затем указывается материал, из которого сделана станина и щиты двигателя (А - станина и щиты из алюминия, X - станина из алюминия и чугунные щиты); далее 50-355 - высота оси вращения; S, L, M - установочные размеры по длине корпуса; A, B - обозначается длина магнитопровода (A - первая длина, вторая длина - B).

Также указывается число полюсов двигателей, климатическое исполнение, учитывающее возможность перегрева двигателя при работе и повреждении его изоляции (У - умеренный климат, С - северное, Т - тропическое), далее указывается категория размещения цифрой в соответствии со стандартом.

Помимо основного исполнения серия имеет ряд электрических модификаций и несколько специализированных исполнений: химическистойкие, влагоморозостойкие на частоту 60 Гц и другие.

Для каждого из габаритов бывают два-три варианта двигателей в зависимости от длины магнитопровода.

По способу защищенности от воздействия окружающей среды двигатели имеют два исполнения:

 брызгозащитное (обеспечивает защиту от попадания внутрь капель, падающих под углом 60 градусов к вертикали (двигатели обозначаются А2); 

 закрытые двигатели - обеспечивают защиту от попадания твердых тел диаметром не менее 1 мм и брызг воды любого направления (двигатели обозначаются АО2). 

Синхронные электродвигатели - двухобмоточные электрические машины, одна из обмоток которых присоединяется к электрической сети с постоянной частотой вращения, а вторая обмотка возбуждается постоянным током, частота вращения ротора не зависит от нагрузки. Применяются в качестве двигателей в крупных установках (привод поршневых компрессоров, воздухопроводов и т. д.), в основном используются в качестве генераторов.

Номинальные данные для синхронных двигателей:

механическая мощность на валу двигателя, кВт;

коэффициент мощности;

КПД;

схема соединений фаз обмоток статора; 

линейное напряжение обмотки статора, В; 

частота вращения, об/мин;

частота тока статора, Гц; 

линейный ток статора, А;

напряжение и ток обмотки возбуждения.

Общепромышленные электродвигатели используются во всех областях народного хозяйства, в том числе в станкостроении, деревообрабатывающей промышленности, системах промышленной вентиляции, транспортерах, подъемниках, насосном оборудовании и т. п.

Взрывозащищенные электродвигатели предназначены для привода механизмов в химической, газовой, нефтеперерабатывающей и смежных отраслей промышленности, где могут образовываться взрывоопасные смеси газов и паров с воздухом.

Крановые электродвигатели в основном предназначены для крановых механизмов всех типов (подъем, передвижение, поворот). Крановые двигатели могут быть использованы для привода других механизмов, работающих в кратковременных и повторно-кратковременных режимах, аналогичных режимам работы кранов. Электродвигатели допускают работу в кратковременных (S2), повторно-кратковременных с частыми пусками, реверсами и электрическим торможением (S1, S4, S5) и длительных режимах (S1). Основной номинальный режим кранового двигателя - повторно-кратковременный режим (S3) с относительной продолжительностью включения 40% (S3-40%). Двигатели серии МТ предназначены для питания от сети 380 В, 50 Гц с тремя выведенными концами обмотками статора.

Рольганговые электродвигатели серий АР и АРМ применяются для приводов, эксплуатирующихся в условиях высоких температур металлургического производства, в частности, для индивидуального привода роликов рольгангов.

Режим работы: продолжительный S1 или повторно-кратковременный с частыми пусками и торможениями. Рольганговые двигатели серий АР и АРМ по энергетическим показателям и уровню надежности превосходят зарубежные аналоги. Имеют большое количество конструктивных модификаций. Безотказно работают в условиях частых пусков , реверсов, торможений с большими моментами инерции на валу. Выдерживают от 7 до 30 минут остановки под током короткого замыкания.

Электродвигатели общепромышленные асинхронные трехфазные с фазным ротором серии 5АНК предназначены для привода механизмов, требующих изменения частоты вращения. Электродвигатели используются в качестве привода вентиляторов, дымососов, компрессоров, металлорежущего и другого оборудования.

Электродвигатели общепромышленные асинхронные трехфазные с короткозамкнутым ротором серий АИР, АИРМ, А, АД, 5АН, 6А предназначены для общепромышленного применения. Используются для привода насосов, вентиляторов, дымососов и других механизмов, не требующих регулирования частоты вращения.

Электродвигатели общепромышленные многоскоростные асинхронные трехфазные с повышенным скольжением серии АИРС обладают улучшенными пусковыми характеристиками. Выпускаются в основном со встроенной температурной защитой, с повышенной точностью по установочным размерам, с повышенной химической стойкостью, для эксплуатации в тропическом, холодном климате и в условиях сочетаний различных климатических сред.

Электродвигатели асинхронные однофазные серии АИРЕ с короткозамкнутым ротором конденсаторные предназначены для работы от сети переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц. Допускается работа от сети напряжением 230 В, частотой 50 Гц и 220, 230 В, частотой 60 Гц.

Взрывозащищенные асинхронные трехфазные электродвигатели с короткозамкнутым ротором серий АИМ, В, ВА, АВ предназначены для эксплуатации во взрывоопасной окружающей среде. Применяются для привода механизмов в химической, газовой, нефтедобывающей и смежных отраслях промышленности, где могут образовываться взрывоопасные смеси газов и паров с воздухом, отнесенные к категориям IIA, IIB, IIC и группам воспламеняемости Т1, Т2, Т3 и Т4 по ГОСТ 12.1.011. Область применения двигателей во взрывоопасных зонах - в соответствии с главой 7.3 ПУЭ-86. Напряжение и частота: электродвигатели серий АИМ, ВА, В, АВ предназначены для работы от сети переменного тока частотой 50 Гц. Двигатели изготавливаются на напряжение 380 В при соединении фаз в треугольник или на напряжение 660 В при соединении фаз в звезду.

Электродвигатели постоянного тока АИР

Двигатели постоянного тока используются в прецизионных приводах, требующих плавного регулирования частоты вращения в широком диапазоне.

Свойства двигателя постоянного тока, так же, как и генераторов, определяются способом возбуждения и схемой включения обмоток возбуждения.

По способу возбуждения можно разделить двигатели постоянного тока на двигатели с электромагнитным и магнитоэлектрическим возбуждением. Двигатели с электромагнитным возбуждением подразделяются на двигатели с параллельным, последовательным, смешанным и независимым возбуждением.

Электрические машины постоянного тока обратимы, то есть возможна их работа в качестве двигателей или генераторов.

Например, если в системе управления с использованием генератора в обратной связи отсоединить генератор от первичного двигателя и подвести напряжение к обмоткам якоря и возбуждения, то якорь начнет вращаться, и машина будет работать как двигатель постоянного тока, преобразуя электрическую энергию в механическую. Двигатели независимого возбуждения наиболее полно удовлетворяют основным требованиям к исполнительным двигателям:

самоторможение двигателя при снятии сигнала управления;

широкий диапазон регулирования частоты вращения;

линейность механических и регулировочных характеристик;

устойчивость работы во всем диапазоне вращения;

малая мощность управления;

высокое быстродействие;

малые габариты и масса.

Однако двигатели постоянного тока имеют существенные недостатки, накладывающие ограничение на область их применения: малый срок службы щеточного устройства из-за наличия скользящего контакта между щетками и коллектором, скользящий контакт является источником радиопомех.

Металлургические и крановые электродвигатели.

Экскаваторные электродвигатели.

Электродвигатели постоянного тока используются для привода подъемных средств в качестве крановых двигателей и привода транспортных средств в качестве тяговых двигателей, обладая по сравнению с электродвигателями переменного тока лучшими пусковыми и регулировочными свойствами.

Металлургические и крановые двигатели постоянного тока предназначены для работы в электроприводах подъемно-транспортных механизмов, металлургических агрегатов. Экскаваторные двигатели постоянного тока предназначены для работы на механизмах экскаваторов в продолжительном, кратковременном и повторно-кратковременном режимах.

Краново-металлургические электродвигатели постоянного тока серии Д предназначены для работы в электроприводах подъемно-транспортных механизмов, металлургических агрегатов. Для данных двигателей характерны высокая перегрузочная способность и широкий диапазон регулирования частоты вращения. Краново-металлургические двигатели постоянного тока серии Д позволяют осуществлять регулирование частоты вращения путем изменения подводимого напряжения и степени возбуждения.

Электродвигатели экскаваторные серий ДЭ и ДЭВ предназначены для работы на механизмах экскаваторов в продолжительном (S1) и повторно-кратковременном (S3) режимах. По способу возбуждения двигатели изготавливаются с независимым, параллельным и параллельным со стабилизирующей обмоткой.