АСИНХРОННЫЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ: УСТРОЙСТВО, ВИДЫ, ВЫБОР МЕЖДУ РАЗЛИЧНЫМИ ТИПАМИ РОТОРА
Электрические двигатели асинхронного типа представляют собой агрегаты, способные преобразовывать электрическую энергию в механическую посредством вращения ротора. Так как магнитное поле статора не совпадает со скоростью ротора, из-за асинхронности возникает электромагнитная сила, приводящая в движение вал электродвигателя. Разность между полями называется скольжением. В зависимости от мощности установки значение скольжения достигает 1-8%.
Перед тем как перейдем к пошаговому разбору нюансов работы электрических силовых установок, напомним, что двигатели бывают однофазными и трехфазными. Различаются тем, что однофазный асинхронный электродвигатель предназначен для работы в бытовых сетях 220В, а трехфазный в промышленных сетях 380В.
Процесс работы выглядит так.
- При подаче электричества на обмотки статора возникает магнитное поле. Под его действие попадает контур ротора.
- В роторе появляется переменный ток.
- Полученные поля не совпадают по скорости, поэтому роторное поле пытается «догнать» статорное.
- Когда частоты совпадают и синхронизируются, электромагнитное движение прекращается.
По такому принципу работает любая силовая установка асинхронного типа.
Из описанной схемы становится понятно, что ток вырабатывается бесконтактным способом. Именно эта особенность обеспечивает надежность и долговечность асинхронных установок.
Чтобы изменить направление вращения, требуется переподключить фазы на клеммах. Что до частоты вращения, то она напрямую зависит от частоты сети и количества полюсов. Повлиять на частоту входного импульса можно с помощью преобразователя частоты. Статьи об этих приборах вы также найдете в нашем блоге.
Какие преимущества предлагают несинхронные моторы?
Все достоинства напрямую связаны с простым устройством электродвигателя.
- Долговечность, эксплуатационная надежность. Отсутствие подвижных деталей, практически исключает износ узлов.
- Приемлемая стоимость. Около 90% электромоторов в мире имеют несинхронное устройство.
- Доступное оперирование. Для применения мотора не нужно (хотя и рекомендовано) обладать большим багажом технических знаний.
- Универсальный характер использования. Совместимы практически с любым оборудованием.
Теперь, когда мы собрали базовые знания об электромоторах, самое время перейти к подробному разбору градации этих агрегатов.
Типы асинхронных установок
Выделяют три основных разновидности. Однофазные с короткозамкнутым контуром, аналогичные трехфазные и трехфазные с фазным ротором.
По сути, в «битве» за лидерство на рынке участвуют электродвигатели асинхронные трехфазные с контуром и с фазным включением.
Для наглядного сравнения схемотехник, пройдемся по плюсам и минусам каждой.
Плюсы короткозамкнутого решения:
- относительно стабильная скорость вне зависимости от нагрузки;
- предрасположенность к автоматизации управления;
- терпимость к кратковременным перегрузкам механического толка.
К недостаткам относятся: потребность в большом пусковом токе, сложности с регулировкой скорости, малый коэффициент мощности при недогрузке.
Плюсы фазной схемотехники:
- высокое стартовое значение оборотов;
- потребность в меньшем пусковом токе;
- терпимость к кратковременным перегрузкам;
- готовность к автоматизации управления.
Недостатков всего два: большие размеры, коэффициент полезного действия и мощность ниже, чем у соперника.
Если вы ждете однозначный итог битвы, то его не будет. Каждый агрегат хорош под конкретную задачу. Если место позволяет, и вы хотите выжать максимум из имеющихся характеристик, стоит взять фазный мотор. В ситуации ограниченного пространства лучше рассмотреть короткозамкнутую модель.
Как нивелировать недостатки и усилить достоинства несинхронных агрегатов?
Помимо рассматриваемых электродвигателей, на рынке встречаются коллекторные установки, но они проигрывают асинхронным по причине того, что для их работы в обязательном порядке требуется дополнительный источник питания и преобразователь.
Искомые электродвигатели готовы к работе без дополнительных узлов, но если нужно расширить функциональные возможности, к примеру, добавить режимы управления скоростью, без преобразователя частоты (ПЧ) не обойтись. Наличие ПЧ позволяет: справиться с проблемой малого пускового тока, ограниченности «потолка» вращения частотой сети. Частотник также дает возможность частично компенсировать низкое значение мощности. Ну и самое главное, ПЧ продлевает срок службы агрегата за счет смягчения ударной нагрузки при резких стартах и остановках.
КПД – ахиллесова пята рассматриваемых установок. Зависит этот коэффициент от модели, особенностей конструкции, степени износа деталей.
Какие меры необходимо предпринять для предотвращения падения КПД? Первым делом необходимо обеспечить поддержку рабочего режима на уровне 75% от предельной нагрузки двигателя. Далее с помощью ПЧ нужно настроить частоту и напряжение входного импульса.
Для повышения качественных показателей задействуют не только частотники, но и устройства плавного пуска. Устройство ограничивает скорость, с которой нарастает пусковой ток, а также его максимальное значение.
Важнейшим фактором долголетия асинхронных моторов остается своевременное профессиональное ТО. Внешний осмотр, очистка от пыли, мусора, посторонних предметов проводятся перед каждым запуском. Измерение сопротивления изоляции, испытания, осуществляются ежемесячно или по мере возникновения отклонений в работе. Решающее значение также имеют условия эксплуатации, как то: влажность, уровень загрязнения воздуха, температура окружающей среды.