Электродвигатель

Electricity Compressed Air Wiki Basic Theory

Чтобы преобразовать воздух в сжатый воздух, нужна энергия. Эта энергия поступает в виде электричества, генерируемого электродвигателем. Наиболее распространенным электродвигателем является трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Этот тип двигателя используется во всех видах промышленности. Он является бесшумным и надежным, благодаря чему входит в состав большинства систем, включая компрессоры.

Какие основные компоненты у электродвигателя?

электродвигатель

Электродвигатель состоит из двух основных компонентов: неподвижного статора и вращающегося ротора. Статор создает вращающееся магнитное поле, а ротор преобразует эту энергию в движение, т. е. механическую энергию. Статор подключен к трехфазной сети. Ток в обмотках статора создает вращающееся магнитное силовое поле, которое индуцирует токи в роторе, а также создает там магнитное поле. Взаимодействие между магнитными полями статора и ротора создает крутящий момент, который, в свою очередь, вращает вал ротора.

Частота вращения

формула синхронной частоты вращения в об/мин, частота питающей сети двигателя и количество полюсов на фазу

Если вал асинхронного двигателя вращается с той же частотой, что и магнитное поле, то индуцированный ток в роторе будет равен нулю. Однако из-за различных потерь, например, в подшипниках, такое состояние невозможно, и частота всегда ниже на 1-5%, чем синхронная частота магнитного поля (называется «скольжением»). (Двигатели с постоянными магнитами вообще не создают скольжения).

Эффективность

формула для эффективности преобразования энергии, заявленная мощность и мощность вала в Вт, подаваемая электроэнергия в Вт

Преобразование энергии в двигателе невозможно без потерь. Эти потери являются результатом, помимо прочего, резистивных потерь, вентиляционных потерь, потерь намагниченности и потерь на трение.

Класс изоляции

Материал изоляции в обмотке двигателя разделен на классы изоляции в соответствии с IEC 60085, стандартом, опубликованным Международной электротехнической комиссией. Каждый класс обозначается буквой, соответствующей температуре, которая является верхним пределом для области применения изоляции. Если верхний предел превышен на 10 °C в течение продолжительного периода времени, то срок службы изоляции сокращается примерно наполовину.

Класс изоляции

B

Ф

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

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.

Например, IP23 означает: (2) защиту от твердых объектов размером более 12 мм, (3) защиту от прямых струй воды под углом до 60° от вертикали. IP 54: (5) защита от пыли, (4) защита от воды, распыленной со всех сторон. IP 55: (5) защита от пыли, (5) защита от струй воды низкого давления со всех сторон.

Методы охлаждения

Методы охлаждения в соответствии с IEC 60034-6 определяют порядок 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

способ установки

Способ установки в соответствии с IEC 60034-7 определяет порядок установки двигателя. Он обозначается буквами IM и четырьмя цифрами. Например, IM 1001 означает: два подшипника, вал со свободными концами и корпус статора с ножками. IM 3001: два подшипника, вал со свободным концом, корпус статора без ножек и большой фланец с простыми фиксирующими отверстиями.

Способ установки в соответствии с IEC 60034-7 определяет порядок установки двигателя. Он обозначается буквами IM и четырьмя цифрами. Например, IM 1001 означает: два подшипника, вал со свободными концами и корпус статора с ножками. IM 3001: два подшипника, вал со свободным концом, корпус статора без ножек и большой фланец с простыми фиксирующими отверстиями.

Что такое соединения по схеме звезды и треугольника?

Трехфазный электродвигатель может быть подключен двумя способами: звездой (Y) или треугольником (Δ). Фазы обмотки в трехфазном двигателе обозначены U, V и W (U1-U2; V1-V2; W1-W2). Стандарты в Соединенных Штатах используют обозначения T1, T2, T3, T4, T5, T6. В случае соединения звездой (Y) «концы» фаз обмотки двигателя соединяются вместе, образуя нулевую точку в виде звезды (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 в двигателе является током сети, и он будет разделен между обмотками, чтобы обеспечить протекание через них фазового тока, Ih/√3 = If.

Один и тот же двигатель может быть включен на 690 В по схеме звезды или на 400 В по схеме треугольника. В обоих случаях напряжение на обмотках будет составлять 400 В. Ток в двигателе будет ниже при соединении со звездой на 690 В, чем при соединении треугольником на 400 В. Соотношение между уровнями тока равно √3. Например, на табличке двигателя может быть указано 690/400 В. Это означает, что соединение звездой предназначено для более высокого напряжения, а соединение треугольником – для более низкого. Более низкое значение тока, которое также может быть указано на пластине, соответствует соединению по схеме звезды, а более высокое – соединению по схеме треугольника.

Что такое крутящий момент?

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.

Другие статьи по этой теме

Электромонтаж компрессорных систем

В этой статье мы рассмотрим электрическую систему, которая обеспечивает работу компрессора. В нее входят электродвигатели, кабели, системы управления напряжением и защиты от короткого замыкания.

Электроэнергия

Электричество играет большую роль в процессе сжатия воздуха. Узнайте больше об электроэнергии и взаимосвязи между активной, реактивной и полной мощностью.