Strukturella former av asynkronmotorer

Externa strukturella former asynkrona motorer bestäms av hur motorn är monterad och formen på dess skydd mot miljöpåverkan. Normal benmotorisk prestanda är utbredd (Fig. 1, a). I detta fall måste motoraxeln vara horisontell. Motorer med flänsar (fig. 1, b) används ofta för horisontella och vertikala installationer.

De producerar också inline-induktionsmotorer som inte har någon ram, ändsköldar, axel. Element av en sådan motor är inbäddade i maskinkroppens delar, och motoraxeln är en av maskinaxlarna (ofta spindeln), och bädden är maskinens kropp, till exempel ett sliphuvud (fig. . 2).

Specialdesignade motorer distribueras brett utomlands, inklusive motorer med små radiella dimensioner och avsevärd längd, och skivmotorer, särskilt med en cylinderformad stator och en ringformad ytterrotor. Motorer används också, när de slås på, rör sig rotorn, som har formen av en kon, i en axiell riktning och utvecklar en betydande tryckkraft.

Denna kraft används för att lossa den mekaniska bromsen som verkar på motoraxeln efter att motorn kopplats bort från elnätet. Dessutom används många motorkonstruktioner med bifogade växellådor, växellådor och mekaniska variatorer som ger smidig reglering.

Ris. 1. Konstruktion av asynkronmotorer

Nackdelen med att använda motorer med speciella designformer är svårigheten att ersätta dem i händelse av en olycka. En felaktig elmotor ska inte bytas ut utan repareras och maskinen gå på tomgång under reparationen.

Motorer med olika former av miljöskydd används för att driva maskinerna.

Skärmade motorer har galler som täcker ventilerna på ändsköldarna. Detta förhindrar att främmande föremål kommer in i motorn och förhindrar också att arbetaren rör vid roterande och spänningsförande delar. För att förhindra att vätskedroppar faller uppifrån är motorerna utrustade med nedåtgående eller vertikala ventiler.

Ris. 2. Inbyggd slipmotor

Men när en sådan elmotor arbetar i en verkstad, suger dess fläkt tillsammans med luft in damm, sprutar kylvätska eller olja, liksom små partiklar av stål eller gjutjärn, som fäster vid lindningens isolering och vibrerar. under påverkan av ett alternerande magnetfält, sliter snabbt ut isoleringen.

Stängda motorer, vars slutskärmar inte har ventilationshål, har ett mer tillförlitligt skydd mot miljöpåverkan. Sådana motorer, med samma dimensioner som skyddade, har på grund av sämre kylning mindre effekt.Med samma krafter och hastigheter är den stängda elmotorn 1,5-2 gånger tyngre än den skyddade och följaktligen är priset högre.

Önskan att minska storleken och kostnaderna för slutna motorer ledde till skapandet av slutna blåsta elektriska motorer. En sådan elmotor har en extern fläkt monterad på änden av motoraxeln mittemot drivänden och täckt med ett lock. Denna fläkt blåser runt motorhuset.

Fläktmotorer är betydligt lättare och billigare än stängda. Blåsta motorer används oftast för att driva metallskärmaskiner. Motorer med andra former av miljöskydd används relativt sällan för att driva skärmaskiner. I synnerhet används ibland slutna elmotorer för att driva slipmaskiner.

Elmotorer är konstruerade för standardspänningar på 127, 220 och 380 V. Samma motor kan anslutas till nätverk med olika spänningar, till exempel till nätverk med spänningar på 127 och 220 V, 220 och 380 V. med två spänningar, den elmotorns statorlindning är ansluten i en triangel, för en större - i en stjärna. Strömmen i elmotorns lindningar och spänningen i dem kommer att vara densamma i båda fallen med denna inkludering. Dessutom producerar de elmotorer 500 V, deras statorer är permanent anslutna i en stjärna.

Asynkrona ekorrburmotorer som används i många industrier tillverkas med en märkeffekt på 0,6-100 kW per synkrona hastigheter 600, 750, 1000, 1500 och 3000 rpm.

Tvärsnittet av trådarna i elmotorns lindning beror på storleken på strömmen som flyter genom den. Med en större ström kommer motorlindningen att ha en större volym.Tvärsnittet av den magnetiska kretsen är proportionell mot storleken på det magnetiska flödet. På detta sätt bestäms dimensionerna på elmotorn av de beräknade värdena för ström och magnetiskt flöde eller elmotorns nominella vridmoment. Nominell motoreffekt

där P.n — nominell effekt, kW, Mn- nominellt moment, N • m, nn- nominell hastighet, rpm.

Märkeffekten för samma motorstorlek ökar när dess nominella varvtal ökar. Därför är lågvarviga elmotorer större än höghastighetsmotorer med samma effekt.

Vid slipning av små hål krävs mycket höga slipspindelhastigheter för att uppnå adekvata skärhastigheter. Så när man slipar med ett hjul med en diameter på 3 mm med en hastighet av endast 30 m / s, bör spindelns hastighet vara lika med 200 000 varv per minut. Vid höga spindelhastigheter kan spännkraften reduceras kraftigt. Samtidigt reduceras hjulslipning och dornböjning, och ytfinishen och bearbetningsnoggrannheten ökas.

I samband med ovanstående använder branschen ett flertal modeller av den sk. Elektriska spindlar med rotationshastigheter på 12 000-144 000 rpm och högre. Elektrospindeln (Fig. 3, a) är en slipspindel på rullningslager med en inbyggd högfrekvent ekorrburmotor. Motorrotorn är placerad mellan två lager i änden av spindeln mittemot slipskivan.

Ris. 3. Elektrospindlar

Den elektriska spindelstatorn är sammansatt av elektrisk stålplåt. En bipolär spole är placerad på den.Motorrotorn vid varvtal upp till 30 000-50 000 rpm är också uppringd från plåt och försedd med en konventionell kortslutningslindning. De tenderar att minska rotorns diameter så mycket som möjligt.

Valet av lagertyp är av särskild betydelse för driften av elektrospindlar. Precisionskullager används ofta, som arbetar med en förspänning skapad med hjälp av kalibrerade fjädrar. Sådana lager används för rotationshastigheter som inte överstiger 100 000 varv per minut.

Aerostatiska lager används ofta inom industrin (fig. 3, b). Den högfrekventa elmotorns axel 1 roterar i luftsmorda lager 3. Den axiella belastningen absorberas av luftkudden mellan axelns ände och stödlagret 12, mot vilken axeln pressas under trycket från luften som tillförs det inre av huset genom hålet 14 för kylning av motorn. tryckluft passerar genom filtret och kommer in genom kopplingen 10 i kammaren 11. Härifrån, genom kanalen 9 och det cirkulära spåret 8, passerar luften in i kanalen 7 och kammaren 6. Därifrån kommer luften in i lagret glipa. Luft tillförs det vänstra lagret genom rör 5 och kanaler 4 i motorhuset.

Frånluften släpps ut genom kanalerna 13. Luftkudden i stödlagerspalten skapas av luften som passerar från kammaren 11 genom lagret av porös kolgrafit. Varje lager har avsmalnande mässing. En kolgrafitliner pressas in i den, vars porer är fyllda med brons. Innan elektrospindeln startas tillförs luft och luftkuddar bildas mellan spindeln och bussningarna. Detta eliminerar friktion och slitage på lagren under uppstart.Därefter slås motorn på, rotorns 2 hastighet når den nominella hastigheten på 5-10 s. När motorn stängs av rullar rotor 2 i 3-4 minuter. För att minska denna tid används en elektrisk broms.

Användningen av krockkuddar minskar drastiskt friktionsförlusterna i den elektriska spindeln, luftförbrukningen är 6-25 m3/h.

Även elektrospindlar på lager med flytande smörjning har använts. Deras drift kräver kontinuerlig cirkulation av olja under högt tryck, annars blir uppvärmningen av lagren oacceptabel.

Tillverkningen av högfrekventa elmotorer kräver precisionstillverkning av enskilda delar, dynamisk balansering av rotorn, exakt montering och säkerställande av strikt enhetlighet i gapet mellan statorn och rotorn. Frekvensen för strömmen som förser den högfrekventa elmotorn väljs beroende på den erforderliga hastigheten för elmotorn:

där nOm elmotorns synkrona rotationsfrekvens, rpm, f är strömmens frekvens, Hz, p är antalet poler, eftersom p = 1, då

Vid synkrona rotationshastigheter för de elektriska spindlarna på 12 000 och 120 000 rpm bör strömfrekvensen vara lika med 200 respektive 2000 Hz.

Speciella generatorer används för att driva högfrekvensmotorer. I fig. 4 visar en trefas synkron induktionsgenerator. Generatorstatorn har breda och smala slitsar. Fältspolen, som är placerad i statorns breda spår, matas med likström. Magnetfältet hos ledarna i denna spole är stängt genom statortänderna och rotorns utsprång som visas i fig. 4 med prickad linje.

När rotorn roterar, korsar magnetfältet som rör sig längs rotorns utsprång varven på växelströmslindningen som är belägen i statorns smala slitsar och inducerar ett alternerande e. etc. c. Frekvensen av detta e. etc. v. beror på hastigheten och antalet rotoröron. De elektromotoriska krafterna som induceras av samma flöde i de fältlindade lindningarna upphäver varandra på grund av den förestående aktiveringen av spolarna. Fältspolarna drivs av en likriktare ansluten till elnätet. Statorn och rotorn har magnetiska kärnor av elektrisk stålplåt.

Ris. 4. Högfrekvent induktionsgenerator

Generatorer med den beskrivna designen produceras för nominell effekt från 1 till 3 kW och frekvenser från 300 till 2400 Hz. Generatorerna drivs av asynkronmotorer med ett synkront varvtal på 3000 rpm.

Induktionsgeneratorer med ökad frekvens börjar ersättas av halvledar (tyristor) omvandlare. I det här fallet ger de vanligtvis möjligheten att ändra strömfrekvensen och därför möjligheten att justera elmotorns rotationshastighet. Om under sådan reglering spänningen hålls konstant, utförs konstant effektreglering. Om förhållandet mellan spänning och frekvens av strömmen (och därför motorns magnetiska flöde) hålls konstant, utförs regleringen med en konstant vid alla hastigheter under lång tid tillåtet vridmoment.

Fördelarna med frekvensomriktare med tyristor frekvensomvandlare och asynkron ekorrburmotor är hög effektivitet och användarvänlighet. Nackdelen är fortfarande det höga priset.Inom maskinteknik rekommenderas det mest att använda en sådan drivenhet för högfrekvensmotorer. Experimentella enheter av denna typ har skapats i vårt land.

Lågeffekt tvåfas asynkronmotorer används ofta i verktygsmaskiner. Statorn för en sådan motor har två lindningar: fältlindning 1 och styrlindning 2 (fig. 5, a). Rotor 4 i en ekorrbur har ett stort aktivt motstånd. Spolarnas axel är vinkelräta mot varandra.

Ris. 5. Schema för en tvåfas induktionsmotor och dess egenskaper

Spänningarna Ul och U2 appliceras på lindningarna. När kondensatorn 3 är ansluten till spolens 2 krets överstiger strömmen i den strömmen i spolen 1. I detta fall bildas ett roterande elliptiskt magnetfält och ekorrens rötor 4 börjar rotera. Om du minskar spänningen U2 kommer även strömmen i spole 2 att minska. Detta kommer att leda till en förändring av formen på det roterande magnetfältets ellips, som blir mer och mer långsträckt (fig. 5, b).

En elliptisk fältmotor kan betraktas som två motorer på en axel, en som arbetar med ett pulserande fält F1 och den andra med ett cirkulärt fält F2. F1 pulserande fältmotor kan ses som två identiska cirkulära fält induktionsmotorer kopplade för att rotera i motsatta riktningar.

I fig. 5, c visar de mekaniska egenskaperna 1 och 2 för en induktionsmotor med ett cirkulärt rotationsfält och ett betydande aktivt motstånd hos rotorn vid rotation i olika riktningar. Den mekaniska karakteristiken 3 för en enfasmotor kan konstrueras genom att subtrahera momenten M för egenskaperna 1 och 2 för varje värde på n.Vid vilket värde som helst på n stoppas vridmomentet för en enfasmotor med högt rotormotstånd. Den mekaniska egenskapen hos den cirkulära fältmotorn representeras av kurva 4.

Den mekaniska karakteristiken 5 för en tvåfasmotor kan konstrueras genom att subtrahera momenten M för egenskaperna 3 och 4 vid vilket värde som helst på n. Värdet på n0 är rotationshastigheten för en tvåfas induktionsmotor vid ideal tomgångsvarvtal. Genom att justera matningsströmmen för spole 2 (fig. 5, a), är det möjligt att ändra lutningen för karakteristik 4 (fig. 5, c), och därmed värdet på n0. På så sätt utförs varvtalsregleringen av en tvåfas induktionsmotor.

När man arbetar med höga slirvärden blir förlusterna i rotorn ganska betydande. Av denna anledning används den övervägda regleringen endast för hjälpdrivningar med låg effekt. För att minska accelerations- och retardationstiden används tvåfas induktionsmotorer med ihålig rotor. I en sådan motor är rotorn en tunnväggig ihålig aluminiumcylinder.