Konstrukcijski oblici asinkronih motora

Vanjski strukturni oblici asinkroni motori određeni su načinom ugradnje motora i oblikom njegove zaštite od utjecaja okoline. Normalna motorička izvedba nogu je široko rasprostranjena (slika 1, a). U tom slučaju osovina motora mora biti vodoravna. Motori s prirubnicama (slika 1, b) naširoko se koriste za vodoravne i okomite instalacije.

Također proizvode inline indukcijske motore koji nemaju okvir, krajnje štitove, osovinu. Elementi takvog motora ugrađeni su u dijelove tijela stroja, a osovina motora je jedna od osovina stroja (često vreteno), a krevet je tijelo sklopa stroja, na primjer, glava za mljevenje (Sl. 2).

Motori posebnih konstrukcija široko su rasprostranjeni u inozemstvu, uključujući motore malih radijalnih dimenzija i značajne duljine, te disk motore, posebno sa statorom u obliku cilindra i vanjskim rotorom u obliku prstena. Također se koriste motori, kada su uključeni, rotor, koji ima oblik konusa, kreće se u aksijalnom smjeru, razvijajući značajnu silu potiska.

Ova sila se koristi za otpuštanje mehaničke kočnice koja djeluje na osovinu motora nakon što je motor isključen iz mreže. Osim toga, koriste se brojne izvedbe motora s pričvršćenim mjenjačima, mjenjačima i mehaničkim varijatorima koji omogućuju glatku regulaciju.

Riža. 1. Projektiranje asinkronih motora

Nedostatak korištenja motora s posebnim oblikom dizajna je poteškoća u njihovoj zamjeni u slučaju nesreće. Neispravan elektromotor ne treba mijenjati, već popraviti, a stroj za vrijeme popravka raditi u praznom hodu.

Za pogon strojeva koriste se motori s različitim oblicima zaštite okoliša.

Oklopljeni motori imaju rešetke koje prekrivaju ventilacijske otvore na krajnjim štitovima. Time se sprječava ulazak stranih tijela u motor i također se sprječava da radnik dodiruje rotirajuće dijelove i dijelove pod naponom. Kako bi se spriječilo padanje kapljica tekućine odozgo, motori su opremljeni s dolje ili okomitim ventilacijskim otvorima.

Riža. 2. Ugrađeni motor za mljevenje

Međutim, kada takav elektromotor radi u radionici, njegov ventilator zajedno sa zrakom usisava prašinu, raspršuje rashladnu tekućinu ili ulje, kao i sitne čestice čelika ili lijevanog željeza koje, prianjajući uz izolaciju namota i vibrirajući pod utjecajem izmjeničnog magnetskog polja, brzo istrošiti izolaciju.

Zatvoreni motori, čiji krajnji zasloni nemaju otvore za ventilaciju, imaju pouzdaniju zaštitu od utjecaja okoline. Takvi motori, istih dimenzija kao zaštićeni, zbog slabijeg hlađenja imaju manju snagu.Uz iste snage i brzine, zatvoreni elektromotor je 1,5-2 puta teži od zaštićenog, a time i njegova cijena je veća.

Želja za smanjenjem veličine i cijene zatvorenih motora dovela je do stvaranja električnih motora zatvorenog puhanja. Takav elektromotor ima vanjski ventilator montiran na kraju osovine motora suprotno od pogonskog kraja i pokriven poklopcem. Ovaj ventilator puše oko kućišta motora.

Motori ventilatora znatno su lakši i jeftiniji od zatvorenih. Za pogon strojeva za rezanje metala najčešće se koriste motori s puhanjem. Za pogon strojeva za rezanje metala relativno se rijetko koriste motori s drugim oblicima zaštite okoliša. Konkretno, zatvoreni električni motori se ponekad koriste za pogon strojeva za mljevenje.

Elektromotori su predviđeni za standardne napone od 127, 220 i 380 V. Isti motor se može priključiti na mreže s različitim naponima, npr. na mreže s naponima od 127 i 220 V, 220 i 380 V. s dva napona, namot statora elektromotora spojen je u trokut, za veći - u zvijezdu. Struja u namotima elektromotora i napon u njima bit će isti u oba slučaja s ovim uključivanjem. Osim toga, proizvode elektromotore od 500 V, čiji su statori trajno spojeni u zvijezdu.

Asinkroni kavezni motori koji se koriste u mnogim industrijama proizvode se s nazivnom snagom od 0,6-100 kW po sinkrone brzine 600, 750, 1000, 1500 i 3000 o/min.

Poprečni presjek žica namota elektromotora ovisi o veličini struje koja teče kroz njega. S većom strujom, namot motora će imati veći volumen.Presjek magnetskog kruga proporcionalan je veličini magnetskog toka. Na taj način se dimenzije elektromotora određuju izračunatim vrijednostima struje i magnetskog toka ili nazivnog momenta elektromotora. Nazivna snaga motora

gdje je P.n — nazivna snaga, kW, Mn- nazivni moment, N • m, nn- nazivna brzina, o/min.

Nazivna snaga za istu veličinu motora raste kako se povećava njegova nazivna brzina. Stoga su sporohodni elektromotori veći od brzohodnih motora iste snage.

Kod brušenja malih rupa potrebne su vrlo velike brzine brusnog vretena kako bi se postigle odgovarajuće brzine rezanja. Dakle, pri brušenju kotačem promjera 3 mm pri brzini od samo 30 m / s, brzina vretena trebala bi biti jednaka 200.000 okretaja u minuti. Pri velikim brzinama vretena, sila stezanja može se naglo smanjiti. Istovremeno se smanjuje brušenje kotača i savijanje trna, a povećava se završna obrada površine i točnost obrade.

U vezi s navedenim, industrija koristi brojne modele tzv. Električna vretena s brzinama vrtnje od 12.000-144.000 o/min i više. Elektrovreteno (slika 3, a) je vreteno za mljevenje na kotrljajućim ležajevima s ugrađenim visokofrekventnim kaveznim motorom. Rotor motora nalazi se između dva ležaja na kraju vretena nasuprot brusnoj ploči.

Riža. 3. Elektrovretena

Stator električnog vretena sastavljen je od elektročeličnog lima. Na njega se postavlja bipolarna zavojnica.Rotor motora pri brzinama do 30.000-50.000 okretaja u minuti također je biran od metalnog lima i opskrbljen konvencionalnim kratkospojnim namotom. Nastoje smanjiti promjer rotora što je više moguće.

Odabir vrste ležaja je od posebne važnosti za rad elektrovretena. Uobičajeno se koriste precizni kuglični ležajevi koji rade s prednaprezanjem stvorenim pomoću kalibriranih opruga. Takvi se ležajevi koriste za brzine vrtnje koje ne prelaze 100 000 okretaja u minuti.

Aerostatski ležajevi naširoko se koriste u industriji (slika 3, b). Osovina 1 visokofrekventnog elektromotora okreće se u ležajevima 3 podmazanim zrakom. Aksijalno opterećenje apsorbira zračni jastuk između kraja osovine i nosivog ležaja 12, na koji je osovina pritisnuta pod pritiskom zraka koji se dovodi u unutrašnjost kućišta kroz otvor 14 za hlađenje motora. komprimirani zrak prolazi kroz filtar i ulazi kroz priključak 10 u komoru 11. Odavde, kroz kanal 9 i kružni utor 8, zrak prolazi u kanal 7 i komoru 6. Odatle zrak ulazi u ležaj praznina. Zrak se dovodi do lijevog ležaja kroz cijevi 5 i kanale 4 u kućištu motora.

Ispušni zrak se ispušta kroz kanale 13. Zračni jastuk u rasporu ležaja potpore stvara se zrakom koji prolazi iz komore 11 kroz ležaj od poroznog ugljičnog grafita. Svaki ležaj ima konusni mesing. U njega je utisnuta karbografitna košuljica čije su pore ispunjene broncom. Prije pokretanja elektrovretena dovodi se zrak i formiraju se zračni jastuci između vretena i čahura. Ovo eliminira trenje i trošenje ležajeva tijekom pokretanja.Nakon toga se motor uključuje, brzina rotora 2 dostiže nazivnu brzinu za 5-10 s. Kad je motor ugašen, rotor 2 radi bez struje 3-4 minute. Kako bi se to vrijeme smanjilo, koristi se električna kočnica.

Upotrebom zračnih jastuka drastično se smanjuju gubici trenja u električnom vretenu, potrošnja zraka je 6-25 m3/h.

Korištena su i elektrovretena na ležajevima s tekućim podmazivanjem. Njihov rad zahtijeva kontinuiranu cirkulaciju ulja pod visokim pritiskom, inače zagrijavanje ležajeva postaje neprihvatljivo.

Proizvodnja visokofrekventnih elektromotora zahtijeva preciznu izradu pojedinih dijelova, dinamičko balansiranje rotora, preciznu montažu i osiguranje stroge jednolikosti razmaka između statora i rotora. Frekvencija struje koja napaja visokofrekventni elektromotor odabire se ovisno o potrebnoj brzini elektromotora:

gdje je nAko je sinkrona frekvencija vrtnje elektromotora, rpm, f je frekvencija struje, Hz, p je broj polova, budući da je p = 1, tada

Pri sinkronim brzinama vrtnje električnih vretena od 12.000 i 120.000 o/min, frekvencija struje trebala bi biti jednaka 200 odnosno 2000 Hz.

Za napajanje visokofrekventnih motora koriste se posebni generatori. Na sl. Slika 4 prikazuje trofazni sinkroni indukcijski generator. Stator generatora ima široke i uske utore. Zavojnica polja, koja se nalazi u širokim utorima statora, napaja se istosmjernom strujom. Magnetsko polje vodiča ove zavojnice zatvoreno je kroz zube statora i izbočine rotora kao što je prikazano na sl. 4 s isprekidanom linijom.

Kada se rotor okreće, magnetsko polje koje se kreće duž izbočina rotora prelazi zavoje namota izmjenične struje koji se nalaze u uskim utorima statora i inducira izmjenični e. itd. c. Učestalost ovog e. itd. v. ovisi o brzini i broju ušiju rotora. Elektromotorne sile inducirane istim fluksom u namotima namotanim poljem međusobno se poništavaju zbog nadolazećeg aktiviranja zavojnica. Zavojnice polja se napajaju pomoću ispravljača spojenog na električnu mrežu. Stator i rotor imaju magnetske jezgre od elektročeličnog lima.

Riža. 4. Visokofrekventni indukcijski generator

Generatori opisane izvedbe proizvode se za nazivne snage od 1 do 3 kW i frekvencije od 300 do 2400 Hz. Generatore pokreću asinkroni motori sinkrone brzine vrtnje 3000 o/min.

Indukcijski generatori s povećanom frekvencijom počinju se zamjenjivati ​​poluvodičkim (tiristorskim) pretvaračima. U tom slučaju obično pružaju mogućnost promjene frekvencije struje, a time i mogućnost podešavanja brzine vrtnje elektromotora. Ako se tijekom takve regulacije napon održava konstantnim, tada se vrši konstantna regulacija snage. Ako se omjer napona i frekvencije struje (a time i magnetski tok motora) održava konstantnim, tada se regulacija provodi s konstantom pri svim brzinama za dugo vremena dopušteni moment.

Prednosti pogona s tiristorskim pretvaračem frekvencije i asinkronim kaveznim motorom su visoka učinkovitost i jednostavnost korištenja. Loša strana je i dalje visoka cijena.U strojogradnji se takav pogon najviše preporuča koristiti za visokofrekventne motore. U našoj zemlji stvoreni su eksperimentalni pogoni ovog tipa.

Dvofazni asinkroni motori male snage često se koriste u izvršnim pogonima alatnih strojeva. Stator takvog motora ima dva namota: namot polja 1 i upravljački namot 2 (slika 5, a). Rotor 4 u kavezu ima veliki aktivni otpor. Osovine svitaka su okomite jedna na drugu.

Riža. 5. Shema dvofaznog asinkronog motora i njegove karakteristike

Na namote se dovode naponi Ul i U2. Kada je kondenzator 3 spojen na krug zavojnice 2, struja u njemu premašuje struju u zavojnici 1. U tom slučaju nastaje rotirajuće eliptično magnetsko polje i rotor 4 vjeverice počinje se okretati. Ako smanjite napon U2, smanjit će se i struja u svitku 2. To će dovesti do promjene oblika elipse rotirajućeg magnetskog polja, koje postaje sve više i više izduženo (slika 5, b).

Motor s eliptičnim poljem može se smatrati dvama motora na jednoj osovini, od kojih jedan radi s pulsirajućim poljem F1, a drugi s kružnim poljem F2. F1 motor s pulsirajućim poljem može se zamisliti kao dva identična indukcijska motora s kružnim poljem povezani da se okreću u suprotnim smjerovima.

Na sl. 5, c prikazuje mehaničke karakteristike 1 i 2 indukcijskog motora s kružnim rotirajućim poljem i značajnim aktivnim otporom rotora pri rotaciji u različitim smjerovima. Mehanička karakteristika 3 jednofaznog motora može se konstruirati oduzimanjem momenata M karakteristika 1 i 2 za svaku vrijednost n.Pri bilo kojoj vrijednosti n, moment jednofaznog motora s velikim otporom rotora se zaustavlja. Mehanička karakteristika motora s kružnim poljem prikazana je krivuljom 4.

Mehanička karakteristika 5 dvofaznog motora može se konstruirati oduzimanjem momenata M karakteristika 3 i 4 pri bilo kojoj vrijednosti n. Vrijednost n0 je brzina vrtnje dvofaznog asinkronog motora pri idealnoj brzini praznog hoda. Podešavanjem struje napajanja zavojnice 2 (slika 5, a), moguće je promijeniti nagib karakteristike 4 (slika 5, c), a time i vrijednost n0. Na taj se način provodi regulacija brzine dvofaznog asinkronog motora.

Pri radu s visokim vrijednostima klizanja, gubici u rotoru postaju prilično značajni. Zbog toga se razmatrana regulacija koristi samo za pomoćne pogone male snage. Za smanjenje vremena ubrzanja i usporavanja koriste se dvofazni indukcijski motori sa šupljim rotorom. U takvom motoru rotor je aluminijski šuplji cilindar tankih stijenki.