Для производства сжатого воздуха электродвигатель воздушного компрессора преобразует электрическую энергию в механическую. Наиболее распространенным типом является трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, используемый во всех отраслях промышленности. Он бесшумный и надежный, поэтому входит в состав большинства систем, включая компрессоры.
Электродвигатель воздушного компрессора состоит из двух основных компонентов: неподвижного статора и вращающегося ротора. Статор, подключенный к трехфазной сети электропитания, создает вращающееся магнитное поле. Электроэнергия преобразуется в движение, то есть механическую энергию, при помощи ротора.
Ток в обмотках статора создает вращающееся магнитное поле, которое индуцирует токи в роторе. Это также приводит к появлению магнитного поля. Взаимодействие между магнитными полями статора и ротора создает вращающий момент, что приводит к вращению вала ротора.
Если вал асинхронного электродвигателя вращается с той же скоростью, что и магнитное поле, индуцированный ток в роторе будет равен нулю. Однако из-за различных потерь, например, в подшипниках, это невозможно. Поэтому скорость всегда составляет прибл. 1-5 % ниже синхронной скорости магнитного поля (так называемое «скольжение»). (Двигатели с постоянными магнитами вообще не проскальзывают.)
Преобразование энергии в двигателе невозможно без потерь. Эти потери являются результатом, помимо прочего, резистивных потерь, вентиляционных потерь, потерь намагниченности и потерь на трение.
Материал изоляции в обмотке двигателя разделен на классы изоляции в соответствии со стандартом Международной электротехнической комиссии (IEC) 60085. Каждый класс обозначается буквой, соответствующей температуре, которая является верхним пределом для области применения изоляции. Если верхний предел превышен на 10 °C в течение значительного периода времени, срок службы изоляции сокращается примерно наполовину.
Класс изоляции |
B |
F |
H |
Максимальная температура обмотки, °С |
130 |
155 |
180 |
Температура окружающей среды, °C |
40 |
40 |
40 |
Повышение температуры, °C |
80 |
105 |
125 |
Запас по тепловыделению, °C |
10 |
10 |
15 |
Классы защиты, согласно IEC 60034-5, определяют, насколько двигатель защищен от контакта и воды. Они указаны в виде букв IP и двух цифр. Первая цифра обозначает защиту от контакта и проникновения твердого предмета. Вторая цифра указывает на защиту от воды. Информация о том, что означает каждый класс, приведена ниже.
IP 23: (2) защита от объектов размером более 12 мм. (3) защита от прямого распыления воды под углом до 60° от вертикали.
IP 54: (5) защита от пыли. (4) защита от воды, распыляемой со всех сторон.
IP 55: (5) защита от пыли. (5) защита от струй воды, распыляемых со всех сторон под низким давлением.
Методы охлаждения в соответствии с IEC 60034-6 определяют методы охлаждения двигателя. Они обозначаются буквой IC, за которой следует серия цифр, представляющих тип охлаждения (невентилируемый, самовентилируемый, принудительное охлаждение) и режим охлаждения (внутреннее охлаждение, поверхностное охлаждение, охлаждение по замкнутой схеме, жидкостное охлаждение и т. д.).
Способ установки, представленный буквами IM и четырьмя цифрами, определяет способ установки двигателя в соответствии с IEC 60034-7. Ниже приведены два примера того, что это означает.
IM 1001: два подшипника, вал со свободными концами и корпус статора с ножками.
IM 3001: два подшипника, вал со свободным концом шейки, корпус статора без ножек и большой фланец с простыми фиксирующими отверстиями.
Трехфазный электродвигатель может быть подключен двумя способами: звездой (Y) или треугольником (Δ). Фазы обмотки в трехфазном электродвигателе обозначены буквами U, V и W (U1-U2; V1-V2; W1-W2). Стандарты в США относятся к T1, T2, T3., T4, T5, T6. При соединении звездой (Y) «концы» фаз обмоток двигателя соединяются, формирование нулевой точки. Визуально она выглядит как звезда (Y).
Фазное напряжение (фазное напряжение = напряжение сети/√3; например, 400 В = 690/√3) будет приложено к обмоткам. Ток Ih в направлении нулевой точки становится фазным током и, соответственно, через обмотки будет протекать фазный ток If = Ih. В случае схемы треугольника (Δ) выполняется соединение начала и конца разных фаз, которые образуют треугольник (Δ). В результате, на обмотках появляется напряжение сети.
Ток Ih, который подается на двигатель, является основным током. Он разделяется между обмотками для получения фазного тока, Ih/√3 = If. Один и тот же двигатель может быть подключен как соединение 690 В (звезда) или 400 В (треугольник). В обоих случаях напряжение на обмотках составляет 400 В.
Соединение 690 В (звезда) подает на двигатель более низкий ток, чем соединение 400 В (треугольник). Соотношение между уровнями тока составляет √3. При этом на панели двигателя может отображаться 690/400 В (например). Соединение «звезда» предназначено для более высокого напряжения, а соединение «треугольник» – для более низкого. Более низкое значение тока, которое также указано на пластине, соответствует соединению по схеме «звезда», а более высокое – соединению по схеме «треугольник».
Крутящий момент электродвигателя отражает вращательную способность ротора. Каждый двигатель характеризуется определенным максимальным крутящим моментом. Приложение нагрузки выше этого крутящего момента означает, что двигатель не сможет вращаться. При нормальной нагрузке двигатель работает на уровне значительно ниже своего максимального крутящего момента, однако последовательность пуска предусматривает дополнительную нагрузку. Характеристики двигателя обычно представлены в виде кривой крутящего момента.
30 июня, 2022
Обеспечьте безопасную и надежную работу электрической системы компрессора. Узнайте об основных факторах, которые необходимо учитывать при электромонтаже, начиная с электродвигателей и заканчивая защитой цепей.
30 июня, 2022
Узнайте о восстановлении энергии из отработанного тепла в системах сжатого воздуха с водяным или воздушным охлаждением. Здесь мы рассмотрим потенциал и различные методы рекуперации энергии.
5 сентября, 2022
Электричество играет большую роль в процессе сжатия воздуха. Узнайте больше об электроэнергии и взаимосвязи между активной, реактивной и полной мощностью.
