Forme structurale ale motoarelor asincrone

Forme structurale exterioare motoare asincrone sunt determinate de modul în care este montat motorul și de forma de protecție a acestuia împotriva influenței mediului. Performanțele motorii normale ale picioarelor sunt larg răspândite (Fig. 1, a). În acest caz, arborele motorului trebuie să fie orizontal. Motoarele cu flanșe (Fig. 1, b) sunt utilizate pe scară largă pentru instalații orizontale și verticale.

De asemenea, produc motoare cu inducție în linie care nu au cadru, scuturi de capăt, arbore. Elementele unui astfel de motor sunt încorporate în părțile corpului mașinii, iar arborele motorului este unul dintre arborii mașinii (adesea axul), iar patul este corpul ansamblului mașinii, de exemplu, un cap de șlefuit (Fig. . 2).

Motoarele cu design special sunt distribuite pe scară largă în străinătate, inclusiv motoare cu dimensiuni radiale mici și lungime considerabilă și motoare cu disc, în special cu un stator în formă de cilindru și un rotor exterior în formă de inel. De asemenea, se folosesc motoarele, când sunt pornite, rotorul, care are formă de con, se mișcă pe direcție axială, dezvoltând o forță de împingere semnificativă.

Această forță este utilizată pentru a elibera frâna mecanică care acționează asupra arborelui motorului după ce motorul este deconectat de la rețea. În plus, numeroase modele de motoare sunt utilizate cu cutii de viteze atașate, cutii de viteze și variatoare mecanice care asigură o reglare lină.

Orez. 1. Proiectarea motoarelor asincrone

Dezavantajul folosirii motoarelor cu forme speciale de proiectare este dificultatea de a le inlocui in cazul unui accident. Un motor electric defect nu trebuie înlocuit, ci reparat, iar mașina a rămas în gol în timpul reparației.

Pentru a conduce mașinile sunt utilizate motoare cu diferite forme de protecție a mediului.

Motoarele ecranate au grătare care acoperă orificiile de ventilație de pe scuturile de la capăt. Acest lucru previne intrarea obiectelor străine în motor și, de asemenea, împiedică lucrătorul să atingă piesele rotative și sub tensiune. Pentru a preveni căderea picăturilor de lichid de sus, motoarele sunt echipate cu orificii de ventilație în jos sau verticale.

Orez. 2. Motor de șlefuit încorporat

Cu toate acestea, atunci când un astfel de motor electric funcționează într-un atelier, ventilatorul său, împreună cu aerul, aspiră praful, pulverizează lichid de răcire sau ulei, precum și particule mici de oțel sau fontă, care, aderând la izolația înfășurării și vibrând. sub influența unui câmp magnetic alternant, uzați rapid izolația.

Motoarele închise, ale căror ecrane de capăt nu au orificii de ventilație, au o protecție mai fiabilă împotriva influențelor mediului. Astfel de motoare, cu aceleași dimensiuni ca și cele protejate, din cauza răcirii mai slabe, au o putere mai mică.Cu aceleași puteri și viteze, electromotorul închis este de 1,5-2 ori mai greu decât cel protejat și, în consecință, prețul său este mai mare.

Dorința de a reduce dimensiunea și costul motoarelor închise a dus la crearea motoarelor electrice cu suflare închisă. Un astfel de motor electric are un ventilator extern montat la capătul arborelui motorului opus capătului de antrenare și acoperit cu un capac. Acest ventilator suflă în jurul carcasei motorului.

Motoarele ventilatoarelor sunt semnificativ mai ușoare și mai ieftine decât cele închise. Motoarele suflate sunt cel mai adesea folosite pentru a conduce mașinile de tăiat metal. Motoarele cu alte forme de protecție a mediului sunt relativ rar folosite pentru a conduce mașinile de tăiat metal. În special, motoarele electrice închise sunt uneori folosite pentru a conduce mașinile de șlefuit.

Motoarele electrice sunt proiectate pentru tensiuni standard de 127, 220 și 380 V. Același motor poate fi conectat la rețele cu tensiuni diferite, de exemplu, la rețele cu tensiuni de 127 și 220 V, 220 și 380 V. cu două tensiuni, cel înfășurarea statorului a motorului electric este conectată într-un triunghi, pentru unul mai mare - într-o stea. Curentul din înfășurările motorului electric și tensiunea din ele vor fi aceleași în ambele cazuri cu această includere. În plus, produc motoare electrice de 500 V, statoarele lor sunt conectate permanent într-o stea.

Motoarele cu colivie asincrone utilizate în multe industrii sunt produse cu o putere nominală de 0,6-100 kW per viteze sincrone 600, 750, 1000, 1500 și 3000 rpm.

Secțiunea transversală a firelor înfășurării motorului electric depinde de mărimea curentului care curge prin acesta. Cu un curent mai mare, înfășurarea motorului va avea un volum mai mare.Secțiunea transversală a circuitului magnetic este proporțională cu mărimea fluxului magnetic. În acest fel, dimensiunile motorului electric sunt determinate de valorile calculate ale curentului și fluxului magnetic sau de cuplul nominal al motorului electric. Puterea nominală a motorului

unde P.n — puterea nominală, kW, Mn- moment nominal, N • m, nn- turația nominală, rpm.

Puterea nominală pentru aceeași dimensiune a motorului crește pe măsură ce crește viteza sa nominală. Prin urmare, motoarele electrice de viteză mică sunt mai mari decât motoarele de viteză mare de aceeași putere.

La șlefuirea găurilor mici, sunt necesare viteze foarte mari ale axului de șlefuire pentru a obține viteze de tăiere adecvate. Deci, atunci când șlefuiți cu o roată cu un diametru de 3 mm la o viteză de numai 30 m / s, viteza axului ar trebui să fie egală cu 200.000 de rotații pe minut. La viteze mari ale arborelui, forța de strângere poate fi redusă brusc. În același timp, șlefuirea roții și îndoirea dornului sunt reduse, iar finisarea suprafeței și precizia de prelucrare sunt crescute.

În legătură cu cele de mai sus, industria folosește numeroase modele ale așa-numitelor. Fusoare electrice cu viteze de rotație de 12.000-144.000 rpm și mai mari. Electroaxul (Fig. 3, a) este un ax de șlefuire pe rulmenți cu un motor încorporat cu colivie de înaltă frecvență. Rotorul motorului este situat între doi rulmenți la capătul axului opus discului de șlefuit.

Orez. 3. Electrofusuri

Statorul axului electric este asamblat din tablă de oțel electric. Pe ea este plasată o bobină bipolară.Rotorul motorului la viteze de până la 30.000-50.000 rpm este, de asemenea, format din tablă și furnizat cu o înfășurare convențională de scurtcircuit. Acestea tind să reducă cât mai mult diametrul rotorului.

Alegerea tipului de rulment este de o importanță deosebită pentru funcționarea electroaxelor. În mod obișnuit, sunt utilizați rulmenți cu bile de precizie, care funcționează cu o preîncărcare creată folosind arcuri calibrate. Astfel de rulmenți sunt utilizați pentru viteze de rotație care nu depășesc 100.000 de rotații pe minut.

Rulmenții aerostatici sunt utilizați pe scară largă în industrie (Fig. 3, b). Arborele 1 al motorului electric de înaltă frecvență se rotește în rulmenții lubrifiați cu aer 3. Sarcina axială este absorbită de perna de aer dintre capătul arborelui și lagărul suport 12, împotriva căruia arborele este presat sub presiunea aerului furnizat în interiorul carcasei prin orificiul 14 pentru răcirea motorului. aerul comprimat trece prin filtru și intră prin fitingul 10 din camera 11. De aici, prin canalul 9 și canelura circulară 8, aerul trece în canalul 7 și camera 6. De acolo, aerul intră în rulment. decalaj. Aerul este furnizat la rulmentul din stânga prin conductele 5 și canalele 4 din carcasa motorului.

Aerul evacuat este evacuat prin canalele 13. Perna de aer din golul lagărelor suport este creată de aerul care trece din camera 11 prin rulmentul din grafit de carbon poros. Fiecare rulment are alamă conică. O căptușeală din grafit de carbon este presată în el, ai cărui pori sunt umpluți cu bronz. Înainte de pornirea electroaxului, se furnizează aer și se formează perne de aer între ax și bucșe. Acest lucru elimină frecarea și uzura rulmenților în timpul pornirii.După aceea, motorul este pornit, viteza rotorului 2 atinge viteza nominală în 5-10 s. Când motorul este oprit, rotorul 2 rulează timp de 3-4 minute. Pentru a reduce acest timp, se folosește o frână electrică.

Utilizarea airbag-urilor reduce drastic pierderile prin frecare in axul electric, consumul de aer fiind de 6-25 m3/h.

S-au folosit și electrofusuri pe rulmenți cu lubrifiere lichidă. Funcționarea lor necesită o circulație continuă a uleiului la presiune ridicată, altfel încălzirea rulmenților devine inacceptabilă.

Producția de motoare electrice de înaltă frecvență necesită fabricarea de precizie a pieselor individuale, echilibrarea dinamică a rotorului, asamblarea precisă și asigurarea unei uniformități stricte a decalajului dintre stator și rotor. Frecvența curentului care alimentează motorul electric de înaltă frecvență este selectată în funcție de viteza necesară a motorului electric:

unde nDacă frecvența sincronă de rotație a motorului electric, rpm, f este frecvența curentului, Hz, p este numărul de poli, deoarece p = 1, atunci

La viteze de rotație sincrone ale fusurilor electrice de 12.000 și 120.000 rpm, frecvența curentului ar trebui să fie egală cu 200 și, respectiv, 2000 Hz.

Pentru alimentarea motoarelor de înaltă frecvență se folosesc generatoare speciale. În fig. 4 prezintă un generator de inducție sincron trifazat. Statorul generatorului are fante largi și înguste. Bobina de câmp, care se află în fantele largi ale statorului, este alimentată cu curent continuu. Câmpul magnetic al conductoarelor acestei bobine este închis prin dinții statorului și proeminențele rotorului așa cum se arată în fig. 4 cu linie punctată.

Când rotorul se rotește, câmpul magnetic care se mișcă de-a lungul proeminențelor rotorului traversează spirele înfășurării de curent alternativ situat în fantele înguste ale statorului și induce un e alternativ. etc. c. Frecvenţa acestui e. etc. v. depinde de viteza și numărul de urechi ale rotorului. Forțele electromotoare induse de același flux în înfășurările de câmp se anulează reciproc datorită activării iminente a bobinelor. Bobinele de câmp sunt alimentate de un redresor conectat la rețea. Statorul și rotorul au miezuri magnetice din tablă de oțel electric.

Orez. 4. Generator de inductie de inalta frecventa

Generatoarele cu designul descris sunt produse pentru puterea nominală de la 1 la 3 kW și frecvențe de la 300 la 2400 Hz. Generatoarele sunt antrenate de motoare asincrone cu o viteza sincrona de 3000 rpm.

Generatoarele de inducție cu frecvență crescută încep să fie înlocuite cu convertoare cu semiconductori (tiristori). În acest caz, ele oferă de obicei capacitatea de a schimba frecvența curentului și, prin urmare, capacitatea de a regla viteza de rotație a motorului electric. Dacă în timpul unei astfel de reglări tensiunea este menținută constantă, atunci se efectuează o reglare constantă a puterii. Dacă raportul dintre tensiune și frecvența curentului (și, prin urmare, fluxul magnetic al motorului) este menținut constant, atunci reglarea se efectuează cu o constantă la toate vitezele pentru un cuplu admisibil pentru o lungă perioadă de timp.

Avantajele variațiilor cu un convertor de frecvență cu tiristor și un motor asincron cu cușcă veveriță sunt eficiența ridicată și ușurința în utilizare. Dezavantajul este încă prețul ridicat.În inginerie mecanică, este cel mai recomandat să folosiți o astfel de unitate pentru motoarele de înaltă frecvență. În țara noastră au fost create unități experimentale de acest tip.

Motoarele asincrone cu două faze de putere redusă sunt adesea folosite în acționările executive de mașini-unelte. Statorul unui astfel de motor are două înfășurări: înfășurare de câmp 1 și înfășurare de control 2 (Fig. 5, a). Rotorul 4 dintr-o cușcă de veveriță are o rezistență activă mare. Axa bobinelor sunt perpendiculare între ele.

Orez. 5. Schema unui motor cu inducție în două faze și caracteristicile acestuia

Tensiunile Ul și U2 sunt aplicate înfășurărilor. Când condensatorul 3 este conectat la circuitul bobinei 2, curentul din acesta depășește curentul din bobina 1. În acest caz, se formează un câmp magnetic eliptic rotativ și rotorul 4 al veveriței începe să se rotească. Dacă reduceți tensiunea U2, curentul din bobina 2 va scădea și el. Aceasta va duce la o modificare a formei elipsei câmpului magnetic rotativ, care devine din ce în ce mai alungită (Fig. 5, b).

Un motor cu câmp eliptic poate fi considerat ca două motoare pe un arbore, unul care funcționează cu un câmp pulsatoriu F1 și celălalt cu un câmp circular F2. Motorul cu câmp pulsatoriu F1 poate fi considerat ca două motoare cu inducție cu câmp circular identice, conectate să se rotească în direcții opuse.

În fig. 5, c prezintă caracteristicile mecanice 1 și 2 ale unui motor de inducție cu un câmp de rotație circular și o rezistență activă semnificativă a rotorului la rotirea în direcții diferite. Caracteristica mecanică 3 a unui motor monofazat poate fi construită scăzând momentele M ale caracteristicilor 1 și 2 pentru fiecare valoare a lui n.La orice valoare a lui n, cuplul unui motor monofazat cu rezistență mare a rotorului este oprit. Caracteristica mecanică a motorului cu câmp circular este reprezentată de curba 4.

Caracteristica mecanică 5 a unui motor bifazat poate fi construită prin scăderea momentelor M ale caracteristicilor 3 și 4 la orice valoare a lui n. Valoarea lui n0 este viteza de rotație a unui motor cu inducție cu două faze la turația ideală de ralanti. Prin reglarea curentului de alimentare al bobinei 2 (Fig. 5, a), este posibilă modificarea pantei caracteristicii 4 (Fig. 5, c) și, prin urmare, valoarea lui n0. În acest fel, se realizează controlul vitezei unui motor cu inducție în două faze.

Când se operează cu valori mari de alunecare, pierderile în rotor devin destul de semnificative. Din acest motiv, reglementarea considerată este utilizată numai pentru unități auxiliare de putere redusă. Pentru a reduce timpul de accelerare și decelerare, se folosesc motoare cu inducție în două faze cu rotor tubular. Într-un astfel de motor, rotorul este un cilindru gol din aluminiu cu pereți subțiri.