Приветствую тебя, дорогой и уважаемый читатель сайта “world-engineer.ru”. В одной из статей посвященной шаровым кранам с электроприводом я затронул вопрос о работе асинхронного двигателя и пообещал рассказать о принципе работы асинхронного двигателя. Так что в этой статье вы узнаете принцип работы асинхронного двигателя. Сегодня мы с вами погрузимся в мир электротехники и разберемся, как это чудо инженерной мысли приводит в движение бесчисленное количество устройств.

Что такое асинхронный двигатель?

Асинхронный двигатель — это самый распространенный тип электрического двигателя в мире. Он используется в самых разных устройствах, от стиральных машин и холодильников до насосов и станков.

Как работает асинхронный двигатель?

В основе работы асинхронного двигателя лежит взаимодействие магнитных полей.

1. Статор: В корпусе двигателя находится статор, в котором размещена обмотка.
2. Магнитное поле: При подаче напряжения на обмотку статора создается вращающееся магнитное поле.
3. Ротор: Внутри статора вращается ротор, который содержит проводники.
4. Индукция тока: Вращающееся магнитное поле статора индуцирует ток в проводниках ротора.
5. Взаимодействие полей: Магнитные поля ротора и статора взаимодействуют, создавая электромагнитную силу.
6. Вращение: Эта сила заставляет ротор вращаться чуть медленнее, чем магнитное поле статора.

Разница скоростей — ключ к работе!

Именно небольшая разница в скоростях между вращением ротора и магнитного поля статора (скольжение) обеспечивает работу двигателя.

Почему популярен асинхронный двигатель?

Асинхронные двигатели ценятся за свою простоту конструкции, надежность, дешевизну и высокий КПД.

Режимы работы асинхронного двигателя:

Двигатели могут работать в разных режимах:

• S1: Продолжительный режим работы при постоянной нагрузке.
• S2…S8: Кратковременные, повторно-кратковременные и перемежающиеся режимы с различными периодами работы и паузами.

Асинхронный двигатель предназначен для работы в продолжительном режиме работы (условное обозначение S1), при котором нагрузка, приложенная к валу и условия охлаждения двигателя практически постоянны в промежутке времени, достаточном для нагрева двигателя до установившейся температуры.

Правильный расчет усредненных величин КПД и коэффициента мощности особенно важен при выборе геометрических размеров, расчета потерь, нагрева и охлаждения, и выборе установленной мощности стандартных двигателей, применяемых для работы в кратковременных и повторно-кратковременных режимах.

Для асинхронных двигателей совокупность кратковременных, повторно-кратковременных и перемежающихся режимов работы подразделяется на 7 групп с условными обозначениями S2…S8.

Кратковременный режим (S2), режим при, котором двигатель не успевает достигнуть номинальной температуры нагрева частей за время работы при постоянной нагрузке, и успевает охладиться до температуры окружающей среды за время пауз.

Повторно-кратковременный режим (S3) работы асинхронного двигателя, характерен для условий работы, при котором продолжительность цикла (10 мин) намного больше времени пуска (т.е. переходной процесс при пуске не влияет на нагрев двигателя и не учитываются). Продолжительность рабочего времени в течении цикла, задается в процентах от времени цикла 5%, 25%, 40% и 60%.

В режимах (S4), в отличие от (S3), продолжительность цикла настолько мала, что процессы, происходящие во время пуска (увеличение потерь из за многократного превышения величин пусковых токов над номинальным), оказывают непосредственное влияние на нагрев машины. Длительность цикла, в этом случае, определяется продолжительностью рабочего времени в процентах от времени цикла и числом включений в час. Поскольку характер переходного процесса во многом определяется динамической нагрузкой на валу, дополнительно задается допускаемый коэффициент инерции (отношение суммы моментов инерции ротора и приведенного к скорости вращения ротора, момента инерции приводного механизма к моменту инерции ротора), на который рассчитан двигатель из условий нормального нагрева.

Режимы работы асинхронного двигателя, при которых в конце каждого цикла предусмотрено электрическое торможение двигателя обозначаются (S5). Продолжительности включения в этом случае, рассчитывается с учетом времени электрического торможения.

Перемежающийся режим (S6) повторяет условия работы режима (S3) с учетом того что, в этом режиме допускается реверс с электрическим торможением или переход на другую скорость вращения. Учет пусковых потерь на нагрев двигателя не производится.

Перемежающийся режим (S7) повторяет условия работы режима (S4) с учетом того что, в этом режиме допускается реверс с электрическим торможением или переход на другую скорость вращения.

Перемежающийся режим (S8) повторяет условия работы режима (S7) с учетом того что, в этом режиме допускается работа двигателя на нескольких разных скоростях вращения с разными величинами нагрузки на валу.

Особенности определения установленной мощности в кратковременном (S2) и повторно-кратковременном режиме эксплуатации (S3, S6)

В кратковременном (S2) и повторно-кратковременных режимах эксплуатации (S3, S6) электродвигатели могут работать с большей установленной мощностью, чем в длительном режиме работы (S1).

Возможное значение величины превышения мощности рекомендуется определять из условия сохранения перегрузочной способности асинхронного двигателя по максимальному моменту в пределах:

М_КР / (М_N*K_P) >= 1,6

При больших числах включения и больших маховых массах определение мощности рекомендуется производить исходя из:

1. относительной продолжительности включения;
2. частоты включения;
3. величины внешнего момента инерции;
4. нагрузочной диаграммы привода;
5. типа торможения.

Рекомендуемые коэффициенты превышения установленной мощности

Коэффициенты превышения установленной мощности в асинхронном двигателе

Что такое коэффициент превышения установленной мощности (КПУ)?

Коэффициент превышения установленной — это отношение максимальной кратковременной мощности, которую может развивать АД, к его номинальной мощности.

Зачем нужен КПУ?

КПУ помогает оценить запас мощности АД и его способность выдерживать кратковременные перегрузки.

Виды коэффициентов превышения установленной мощности:

• КПУ по пусковому моменту (Куп): Отношение максимального пускового момента к номинальному.
• КПУ по тепловому режиму (КуТ): Отношение максимальной кратковременной мощности, при которой двигатель не перегревается, к номинальной мощности.
• КПУ по электромагнитным перегрузкам (КуЭ): Отношение максимальной кратковременной мощности, при которой не происходит разрушение изоляции обмоток, к номинальной мощности.

Факторы, влияющие на КПУ:

• Тип и конструкция АД.
• Класс изоляции обмоток.
• Система охлаждения.
• Условия эксплуатации.

Применение КПУ:

• Выбор асинхронного двигателя для конкретного применения.
• Определение допустимых перегрузок.
• Защита АД от перегрузок.

Расчет КПУ:

КПУ обычно указывается в техническом паспорте  асинхронного двигателя.

Пример:

• Номинальная мощность: 100 кВт.
• Куп: 1,5.
• КуТ: 1,2.
• КуЭ: 1,1.

Это означает, что:

• Максимальный пусковой момент: 150 кВт.
• Максимальная кратковременная мощность по тепловому режиму: 120 кВт.
• Максимальная кратковременная мощность по электромагнитным перегрузкам: 110 кВт.

Важно:

• Нельзя постоянно эксплуатировать асинхронный двигатель с перегрузками.
• Превышение допустимых перегрузок может привести к перегреву, поломке двигателя и другим проблемам.

КПУ — это важный параметр АД, который необходимо учитывать при выборе двигателя и его эксплуатации.

В настоящее время (в 2007 году) отменен ГОСТ 183-74 Машины электрические вращающиеся. Общие технические условия, а вместо него вступил в силу ГОСТ Р 52776-2007 (МЭК 60034-1-2004) Машины электрические вращающиеся. Номинальные данные и характеристики, где более подробно и актуально описаны режимы работы асинхронного двигателя.

10 режимов работы асинхронного двигателя:

1. S1 — Продолжительный режим:

• Описание: Работа с постоянной нагрузкой в течение длительного времени (до нескольких суток).
• Применение: Насосы, вентиляторы, конвейеры, компрессоры.

2. S2 — Кратковременный режим:

• Описание: Работа с постоянной нагрузкой в течение короткого времени (до 60 минут). Вариант обозначения S2 60 мин.
• Применение: Подъемные механизмы, лифты, краны.

3. S3 — Повторно-кратковременный периодический режим:

• Описание: Последовательные периоды работы с постоянной нагрузкой, разделенные паузами. Вариант обозначения S3 25%.
• Применение: Механизмы с циклической работой, например, станки.

4. S4 — Повторно-кратковременный периодический режим с пусками:

• Описание: Похож на S3, но с учетом пусковых токов.
• Применение: Механизмы с частыми пусками, например, электропилы.

5. S5 — Повторно-кратковременный периодический режим с электрическим торможением:

• Описание: Похож на S3, но с электрическим торможением в конце каждого цикла.
• Применение: Механизмы, где требуется быстрое останавливание, например, лифты.

6. S6 — Непрерывный периодический режим с кратковременной нагрузкой:

• Описание: Работа с переменной нагрузкой в течение длительного времени.
• Применение: Механизмы с неравномерной нагрузкой, например, экскаваторы.

7. S7 — Непрерывный периодический режим с электрическим торможением:

• Описание: Похож на S6, но с электрическим торможением в конце каждого цикла.
• Применение: Механизмы, где требуется плавное регулирование скорости, например, электроприводы.

8. S8 — Непрерывный периодический режим с взаимозависимыми изменениями нагрузки и частоты вращения:

• Описание: Работа с переменной нагрузкой и частотой вращения в течение длительного времени.
• Применение: Механизмы с переменной скоростью, например, токарные станки.

9. S9 — Режим с непериодическими изменениями нагрузки и частоты вращения:

• Описание: Работа с произвольными изменениями нагрузки и частоты вращения.
• Применение: Механизмы с хаотичной нагрузкой, например, роботы.

10. S10 — Режим дискретными постоянными нагрузками и частотами вращения:

• Описание: Работа с фиксированными значениями нагрузки и частоты вращения в течение коротких периодов времени.
• Применение: Тестовые стенды, лабораторные установки.

Важно:

• Для каждого конкретного применения необходимо тщательно подбирать режим работы АД.
• Несоблюдение режима работы может привести к перегреву, поломке двигателя и другим проблемам.

Более подробную информацию можете изучить в ГОСТ Р 52776-2007 (МЭК 60034-1-2004) Машины электрические вращающиеся. Номинальные данные и характеристики.

Связь шарового крана с электроприводом и асинхронным двигателем

Шаровые краны с электроприводом и асинхронные двигатели широко используются в различных промышленных и бытовых нуждах.

1. Как работает шаровый кран с электроприводом:

Шаровый кран с электроприводом состоит из:

• Шарового крана: Запорный элемент, который имеет проходное отверстие в форме шара.
• Электропривода: Устройства, которое преобразует электрический сигнал в механическое движение.
• Редуктора: Механизма, который снижает скорость вращения и увеличивает крутящий момент.

При подаче напряжения на электропривод:

• Валец электропривода вращается.
• Вращение вала через редуктор передается на шток шарового крана.
• Шток поворачивает пробку крана, открывая или закрывая проходное отверстие.

2. Как асинхронный двигатель приводит в движение шаровый кран:

Асинхронный двигатель — это простой и надежный электродвигатель, который широко используется в различных отраслях.

В шаровых кранах с электроприводом асинхронный двигатель используется для питания электропривода.

3. Типы соединений между электроприводом, асинхронным двигателем и шаровым краном:

• Прямое соединение: Вал асинхронного двигателя напрямую соединен с валом электропривода.
• Соединение с помощью муфты: Муфта используется для соединения вала асинхронного двигателя с валом электропривода.
• Соединение с помощью ременной передачи: Ременная передача используется для соединения вала асинхронного двигателя с валом электропривода.

4. Преимущества использования шаровых кранов с электроприводом и асинхронными двигателями:

• Дистанционное управление: Шаровым краном можно управлять дистанционно с помощью пульта управления или системы автоматизации.
• Точное управление: Электропривод обеспечивает точное управление положением пробки крана.
• Высокая скорость: Шаровые краны с электроприводом могут открываться и закрываться очень быстро.
• Взрывобезопасность: Асинхронные двигатели могут быть взрывобезопасными, что делает их пригодными для использования во взрывоопасных средах.
• Надежность: Шаровые краны с электроприводом и асинхронными двигателями являются надежными и долговечными устройствами.

Шаровые краны с электроприводом и асинхронными двигателями — это универсальные и эффективные устройства, которые могут использоваться в различных областях промышленности.

Режим работы и коэффициент превышения установленной мощности для шарового крана с электроприводом в тепловой сети

Выбор режима работы и коэффициента превышения установленной мощности (КПУ) шарового крана с электроприводом в тепловой сети зависит от нескольких факторов:

• Диаметр и пропускная способность крана.
• Характеристика тепловой сети (максимальное рабочее давление, температура).
• Продолжительность ремонтных работ.
• Частота использования крана.

В общем случае, для шарового крана с электроприводом в тепловой сети рекомендуется использовать:

• Режим работы S1: Продолжительный режим работы с постоянной нагрузкой.
• Коэффициент превышения установленной мощности (КПУ): 1,2 — 1,5.

Это означает, что кран должен быть рассчитан на работу с номинальной нагрузкой в течение длительного времени и иметь запас мощности, достаточный для кратковременных перегрузок, которые могут возникнуть во время ремонтных работ.

В некоторых случаях может потребоваться использовать более высокий режим работы и/или КПУ.

Например:

• Если ремонтные работы предполагают кратковременное отключение всей тепловой сети, то кран должен быть рассчитан на работу в режиме S2 (кратковременный режим) с КПУ до 2.
• Если кран используется часто, то он должен быть рассчитан на работу в режиме S3 (повторно-кратковременный режим) с КПУ 1,2 — 1,5.

Важно:

• Перед выбором режима работы и КПУ необходимо ознакомиться с технической документацией крана и тепловой сети.
• При необходимости следует проконсультироваться со специалистами.

Помимо режима работы и КПУ, при выборе шарового крана с электроприводом для тепловой сети следует также учитывать:

• Тип привода (ручной, электрический, пневматический).
• Материал корпуса и пробки крана.
• Уплотнительные материалы.
• Наличие дополнительных функций (поворотный индикатор, концевые выключатели).

Правильный выбор шарового крана с электроприводом обеспечит его надежную и долговечную работу, а также безопасность эксплуатации тепловой сети.

https://www.youtube.com/watch?v=uXwamyaiUKo

Поделиться ссылкой: