Strukturne oblike asinhronskih motorjev

Zunanje strukturne oblike asinhroni motorji določajo način vgradnje motorja in oblika njegove zaščite pred vplivi okolja. Normalna motorična zmogljivost nog je razširjena (slika 1, a). V tem primeru mora biti gred motorja vodoravna. Motorji s prirobnicami (slika 1, b) se pogosto uporabljajo za vodoravne in navpične namestitve.

Proizvajajo tudi inline indukcijske motorje, ki nimajo okvirja, končnih ščitov, gredi. Elementi takšnega motorja so vgrajeni v dele ohišja stroja, gred motorja pa je ena od gredi stroja (pogosto vreteno), postelja pa je telo strojnega sklopa, na primer brusilna glava (sl. 2).

Motorji s posebnimi konstrukcijami so v tujini zelo razširjeni, vključno z motorji z majhnimi radialnimi dimenzijami in precejšnjo dolžino ter diskasti motorji, zlasti s statorjem v obliki cilindra in zunanjim rotorjem v obliki obroča. Uporabljajo se tudi motorji, ko so vklopljeni, se rotor, ki ima obliko stožca, premika v aksialni smeri in razvija znatno potisno silo.

Ta sila se uporablja za sprostitev mehanske zavore, ki deluje na gred motorja, potem ko je motor odklopljen iz omrežja. Poleg tega se uporabljajo številni modeli motorjev s pritrjenimi menjalniki, menjalniki in mehanskimi variatorji, ki zagotavljajo gladko regulacijo.

riž. 1. Načrtovanje asinhronskih motorjev

Pomanjkljivost uporabe motorjev s posebnimi konstrukcijskimi oblikami je težava pri njihovi zamenjavi v primeru nesreče. Pokvarjenega elektromotorja ne smemo zamenjati, ampak popraviti, stroj pa med popravilom miruje.

Za pogon strojev se uporabljajo motorji z različnimi oblikami zaščite okolja.

Oklopljeni motorji imajo rešetke, ki pokrivajo odprtine na končnih ščitih. S tem preprečimo vstop tujkov v motor in preprečimo, da bi se delavec dotaknil vrtečih se delov in delov pod napetostjo. Da preprečite padanje kapljic tekočine od zgoraj, so motorji opremljeni z navzdol ali navpičnimi zračniki.

riž. 2. Vgrajen brusilni motor

Ko pa tak elektromotor deluje v delavnici, njegov ventilator skupaj z zrakom sesa prah, prši hladilno tekočino ali olje, pa tudi majhne delce jekla ali litega železa, ki se držijo izolacije navitja in vibrirajo. pod vplivom izmeničnega magnetnega polja hitro obrabijo izolacijo.

Zaprti motorji, katerih čelni zasloni nimajo prezračevalnih lukenj, imajo zanesljivejšo zaščito pred vplivi okolja. Takšni motorji, enakih dimenzij kot zaščiteni, imajo zaradi slabšega hlajenja manjšo moč.Z enakimi močmi in hitrostmi je zaprt elektromotor 1,5-2 krat težji od zaščitenega in zato je njegova cena višja.

Želja po zmanjšanju velikosti in stroškov zaprtih motorjev je privedla do ustvarjanja zaprtih elektromotorjev. Tak elektromotor ima zunanji ventilator nameščen na koncu gredi motorja nasproti pogonskega konca in pokrit s pokrovom. Ta ventilator piha okoli ohišja motorja.

Motorji ventilatorjev so bistveno lažji in cenejši od zaprtih. Najpogosteje se za pogon strojev za rezanje kovin uporabljajo pihani motorji. Motorji z drugimi oblikami zaščite okolja se relativno redko uporabljajo za pogon strojev za rezanje kovin. Zlasti zaprti električni motorji se včasih uporabljajo za pogon brusilnih strojev.

Elektromotorji so zasnovani za standardne napetosti 127, 220 in 380 V. Isti motor je mogoče priključiti na omrežja z različnimi napetostmi, na primer na omrežja z napetostmi 127 in 220 V, 220 in 380 V. Z dvema napetostoma je navitje statorja elektromotorja je povezano v trikotnik, za večje - v zvezdo. Tok v navitjih elektromotorja in napetost v njih bosta s to vključitvijo v obeh primerih enaka. Poleg tega proizvajajo elektromotorje 500 V, katerih statorji so trajno povezani v zvezdo.

Asinhroni motorji s kletko, ki se uporabljajo v številnih panogah, se proizvajajo z nazivno močjo 0,6–100 kW na sinhrone hitrosti 600, 750, 1000, 1500 in 3000 vrt/min.

Prerez žic navitja elektromotorja je odvisen od velikosti toka, ki teče skozi njega. Z večjim tokom bo navitje motorja imelo večjo prostornino.Prerez magnetnega kroga je sorazmeren z velikostjo magnetnega pretoka. Na ta način so dimenzije elektromotorja določene z izračunanimi vrednostmi toka in magnetnega pretoka oziroma nazivnega navora elektromotorja. Nazivna moč motorja

kjer P.n — nazivna moč, kW, Mn- nazivni moment, N • m, nn- nazivna hitrost, vrt./min.

Nazivna moč za isto velikost motorja se povečuje z večanjem njegove nazivne hitrosti. Zato so elektromotorji z nizko hitrostjo večji od motorjev z visoko hitrostjo enake moči.

Pri brušenju majhnih lukenj so potrebne zelo visoke hitrosti brusilnega vretena, da se doseže ustrezna rezalna hitrost. Torej, pri brušenju s kolesom s premerom 3 mm pri hitrosti le 30 m / s mora biti hitrost vretena enaka 200.000 vrtljajev na minuto. Pri visokih vrtljajih vretena se lahko vpenjalna sila močno zmanjša. Hkrati se zmanjšata brušenje koles in upogibanje trna, povečata pa se končna obdelava površine in natančnost obdelave.

V zvezi z navedenim se v industriji uporabljajo številni modeli t.i. Električna vretena s hitrostjo vrtenja 12.000-144.000 vrt/min in več. Elektrovreteno (slika 3, a) je brusilno vreteno na kotalnih ležajih z vgrajenim visokofrekvenčnim motorjem s kletko. Rotor motorja je nameščen med dvema ležajema na koncu vretena nasproti brusa.

riž. 3. Elektrovretena

Stator električnega vretena je sestavljen iz elektrojeklene pločevine. Nanj je nameščena bipolarna tuljava.Rotor motorja pri hitrostih do 30.000-50.000 vrt / min je prav tako klican iz pločevine in opremljen s konvencionalnim kratkostičnim navitjem. Težijo k čim manjšemu premeru rotorja.

Za delovanje elektrovreten je še posebej pomembna izbira vrste ležaja. Običajno se uporabljajo natančni kroglični ležaji, ki delujejo s prednapetostjo, ustvarjeno s kalibriranimi vzmeti. Takšni ležaji se uporabljajo za hitrosti vrtenja, ki ne presegajo 100.000 vrtljajev na minuto.

Aerostatični ležaji se pogosto uporabljajo v industriji (slika 3, b). Gred 1 visokofrekvenčnega elektromotorja se vrti v zračno mazanih ležajih 3. Aksialno obremenitev prevzame zračna blazina med koncem gredi in nosilnim ležajem 12, proti kateremu je gred pritisnjena pod pritiskom zraka, ki se dovaja v notranjost ohišja skozi luknjo 14 za hlajenje motorja. stisnjen zrak prehaja skozi filter in vstopa skozi priključek 10 v komoro 11. Od tod skozi kanal 9 in krožni utor 8 zrak prehaja v kanal 7 in komoro 6. Od tam zrak vstopa v ležaj vrzel. Zrak se dovaja v levi ležaj skozi cevi 5 in kanale 4 v ohišju motorja.

Izpušni zrak se odvaja skozi kanale 13. Zračno blazino v reži nosilnega ležaja ustvarja zrak, ki prehaja iz komore 11 skozi ležaj iz poroznega karbografita. Vsak ležaj ima stožčasto medenino. Vanj je vtisnjena karbografitna podloga, katere pore so zapolnjene z bronom. Pred zagonom elektrovretena se dovaja zrak in med vretenom in pušami se oblikujejo zračne blazine. To odpravlja trenje in obrabo ležajev med zagonom.Po tem se motor vklopi, hitrost rotorja 2 doseže nazivno hitrost v 5-10 s. Ko je motor ugasnjen, rotor 2 miruje 3-4 minute. Za skrajšanje tega časa se uporablja električna zavora.

Uporaba zračnih blazin drastično zmanjša izgube zaradi trenja v električnem vretenu, poraba zraka je 6-25 m3 / h.

Uporabljajo se tudi elektrovretena na ležajih s tekočim mazanjem. Njihovo delovanje zahteva stalno kroženje olja pod visokim pritiskom, sicer postane segrevanje ležajev nesprejemljivo.

Proizvodnja visokofrekvenčnih elektromotorjev zahteva natančno izdelavo posameznih delov, dinamično uravnoteženje rotorja, natančno montažo in zagotavljanje stroge enakomernosti reže med statorjem in rotorjem. Frekvenca toka, ki napaja visokofrekvenčni elektromotor, je izbrana glede na zahtevano hitrost elektromotorja:

kjer je nČe je sinhrona frekvenca vrtenja elektromotorja, rpm, f je frekvenca toka, Hz, p je število polov, ker je p = 1, potem

Pri sinhronih vrtilnih frekvencah električnih vreten 12.000 in 120.000 vrt/min mora biti tokovna frekvenca enaka 200 oziroma 2000 Hz.

Za napajanje visokofrekvenčnih motorjev se uporabljajo posebni generatorji. Na sl. 4 prikazuje trifazni sinhronski indukcijski generator. Stator generatorja ima široke in ozke reže. Tuljava polja, ki se nahaja v širokih režah statorja, se napaja z enosmernim tokom. Magnetno polje prevodnikov te tuljave je zaprto skozi zobce statorja in izbokline rotorja, kot je prikazano na sl. 4 s pikčasto črto.

Ko se rotor vrti, magnetno polje, ki se premika vzdolž izboklin rotorja, prečka zavoje navitja izmeničnega toka, ki se nahajajo v ozkih režah statorja, in inducira izmenični e. itd. c) Pogostost tega e. itd. v. odvisno od hitrosti in števila ušes rotorja. Elektromotorne sile, ki jih inducira isti tok v navitjih, navitih v polje, se medsebojno izničijo zaradi bližajoče se aktivacije tuljav. Tuljave polja napaja usmernik, ki je priključen na električno omrežje. Stator in rotor imata magnetna jedra iz elektrojeklene pločevine.

riž. 4. Visokofrekvenčni indukcijski generator

Generatorji opisane izvedbe se izdelujejo za nazivne moči od 1 do 3 kW in frekvence od 300 do 2400 Hz. Generatorje poganjajo asinhroni motorji s sinhrono hitrostjo 3000 vrt/min.

Indukcijske generatorje s povečano frekvenco začenjajo nadomeščati polprevodniški (tiristorski) pretvorniki. V tem primeru običajno zagotavljajo možnost spreminjanja frekvence toka in s tem možnost prilagajanja hitrosti vrtenja elektromotorja. Če med tako regulacijo napetost vzdržujemo konstantno, potem se izvaja konstantna regulacija moči. Če je razmerje med napetostjo in frekvenco toka (in s tem magnetni pretok motorja) konstantno, se regulacija izvaja s konstanto pri vseh vrtilnih frekvencah za dolgo časa dovoljen navor.

Prednosti pogonov s tiristorskim frekvenčnim pretvornikom in asinhronim motorjem s kletko je visoka učinkovitost in enostavna uporaba. Slaba stran je še vedno visoka cena.V strojništvu je najbolj priporočljiva uporaba takšnega pogona za visokofrekvenčne motorje. Eksperimentalni pogoni te vrste so bili ustvarjeni pri nas.

Dvofazni asinhroni motorji majhne moči se pogosto uporabljajo v izvršnih pogonih obdelovalnih strojev. Stator takega motorja ima dve navitji: navitje polja 1 in krmilno navitje 2 (slika 5, a). Rotor 4 v veveričji kletki ima velik aktivni upor. Osi tuljav so pravokotne druga na drugo.

riž. 5. Shema dvofaznega indukcijskega motorja in njegove značilnosti

Na navitja se napajata napetosti Ul in U2. Ko je kondenzator 3 priključen na tokokrog tuljave 2, tok v njem presega tok v tuljavi 1. V tem primeru nastane rotirajoče eliptično magnetno polje in rotor 4 veverice se začne vrteti. Če zmanjšate napetost U2, se bo zmanjšal tudi tok v tuljavi 2. To bo povzročilo spremembo oblike elipse vrtljivega magnetnega polja, ki postaja vse bolj podolgovata (slika 5, b).

Motor z eliptičnim poljem lahko obravnavamo kot dva motorja na eni gredi, od katerih eden deluje s pulzirajočim poljem F1 in drugi s krožnim poljem F2. Motor s pulzirajočim poljem F1 si lahko predstavljamo kot dva enaka indukcijska motorja s krožnim poljem, povezana tako, da se vrtita v nasprotnih smereh.

Na sl. 5, c prikazuje mehanske značilnosti 1 in 2 indukcijskega motorja s krožnim vrtljivim poljem in pomembnim aktivnim uporom rotorja pri vrtenju v različnih smereh. Mehansko karakteristiko 3 enofaznega motorja je mogoče konstruirati z odštevanjem momentov M značilnosti 1 in 2 za vsako vrednost n.Pri kateri koli vrednosti n se navor enofaznega motorja z visokim uporom rotorja ustavi. Mehanska karakteristika motorja s krožnim poljem je predstavljena s krivuljo 4.

Mehansko karakteristiko 5 dvofaznega motorja je mogoče konstruirati z odštevanjem momentov M značilnosti 3 in 4 pri kateri koli vrednosti n. Vrednost n0 je hitrost vrtenja dvofaznega indukcijskega motorja pri idealnem prostem teku. S prilagajanjem napajalnega toka tuljave 2 (slika 5, a) je mogoče spremeniti naklon karakteristike 4 (slika 5, c) in s tem vrednost n0. Na ta način se izvaja regulacija hitrosti dvofaznega indukcijskega motorja.

Pri delovanju z visokimi vrednostmi zdrsa postanejo izgube v rotorju precejšnje. Iz tega razloga se obravnavana regulacija uporablja samo za pomožne pogone majhne moči. Za zmanjšanje časa pospeševanja in zaviranja se uporabljajo dvofazni indukcijski motorji z votlim rotorjem. Pri takem motorju je rotor tankostenski aluminijast votli valj.