Разница между различными типами двигателей

1. Различия между двигателями постоянного и переменного тока

Структурная схема двигателя постоянного тока

Структурная схема двигателя переменного тока

Двигатели постоянного тока используют в качестве источника питания постоянный ток, в то время как двигатели переменного тока используют в качестве источника питания переменный ток.

Конструктивный принцип работы двигателей постоянного тока относительно прост, но конструкция сложна и неудобна в обслуживании. Принцип работы двигателей переменного тока сложен, но конструкция относительно проста, и их обслуживание проще, чем у двигателей постоянного тока.

Двигатели постоянного тока той же мощности стоят дороже, чем двигатели переменного тока. С учётом регулятора скорости, цена двигателей постоянного тока выше, чем у двигателей переменного тока. Конечно, существуют также существенные различия в конструкции и обслуживании.
С точки зрения производительности, поскольку скорость двигателей постоянного тока стабильна, а регулирование скорости является точным, чего нельзя достичь с помощью двигателей переменного тока, при строгих требованиях к скорости приходится использовать двигатели постоянного тока вместо двигателей переменного тока.
Регулирование скорости двигателей переменного тока относительно сложно, но оно широко применяется, поскольку химические заводы используют переменный ток.

2. Различия между синхронными и асинхронными двигателями

Если ротор вращается с той же скоростью, что и статор, двигатель называется синхронным. Если же скорости вращения отличаются, двигатель называется асинхронным.

3. Разница между обычными и частотно-регулируемыми двигателями

Прежде всего, обычные двигатели не могут использоваться в качестве двигателей с регулируемой частотой. Обычные двигатели разработаны для работы при постоянной частоте и постоянном напряжении, и их невозможно полностью адаптировать к требованиям регулирования скорости с помощью преобразователя частоты, поэтому их нельзя использовать в качестве двигателей с регулируемой частотой.
Влияние преобразователей частоты на двигатели в основном сказывается на эффективности и повышении температуры двигателей.
Преобразователь частоты может генерировать напряжение и ток различной степени гармоник во время работы, что приводит к несинусоидальному напряжению и току двигателя. Высшие гармоники приводят к увеличению потерь в меди статора, ротора, стали и дополнительных потерь.
Наиболее существенными из них являются потери в роторе. Эти потери приводят к дополнительному нагреву двигателя, снижению КПД и выходной мощности, а температура обычных двигателей обычно увеличивается на 10–20%.
Несущая частота преобразователя частоты составляет от нескольких килогерц до более десяти килогерц, благодаря чему обмотка статора двигателя выдерживает очень высокую скорость нарастания напряжения, эквивалентную подаче на двигатель очень крутого импульса напряжения, в результате чего межвитковая изоляция двигателя выдерживает более жесткие испытания.
При питании обычных двигателей от преобразователей частоты вибрация и шум, вызванные электромагнитными, механическими, вентиляционными и другими факторами, становятся более сложными.
Гармоники, содержащиеся в источнике питания переменной частоты, интерферируют с собственными пространственными гармониками электромагнитной части двигателя, образуя различные электромагнитные силы возбуждения, тем самым увеличивая шум.
Из-за широкого диапазона рабочих частот двигателя и большого диапазона изменения скорости, частотам различных электромагнитных силовых волн трудно избежать собственных частот вибрации различных конструктивных частей двигателя.
При низкой частоте источника питания потери, вызванные высшими гармониками в источнике питания, велики; во-вторых, при снижении скорости регулируемого двигателя объем охлаждающего воздуха уменьшается прямо пропорционально кубу скорости, в результате чего тепло двигателя не рассеивается, резко возрастает температура и трудно достичь постоянного крутящего момента на выходе.

4. Конструктивное различие между обычными двигателями и двигателями с регулируемой частотой

01. Повышенные требования к уровню изоляции
Как правило, уровень изоляции частотно-регулируемых электродвигателей составляет F или выше. Необходимо усилить изоляцию относительно земли и прочность изоляции витков провода, уделив особое внимание способности изоляции выдерживать импульсное напряжение.
02. Более высокие требования к вибрации и шуму для двигателей переменной частоты
В двигателях переменной частоты следует в полной мере учитывать жесткость компонентов двигателя и всего двигателя в целом, а также попытаться увеличить их собственную частоту, чтобы избежать резонанса с каждой волной силы.
03. Различные методы охлаждения двигателей переменной частоты
В двигателях переменной частоты обычно используется принудительная вентиляция, то есть основной вентилятор охлаждения двигателя приводится в действие независимым двигателем.
04. Требуются различные меры защиты.
Для двигателей с регулируемой частотой вращения мощностью более 160 кВт следует принять меры по изоляции подшипников. В этом случае легко возникает асимметрия магнитной цепи и ток на валу. При добавлении тока, генерируемого другими высокочастотными компонентами, ток на валу значительно увеличивается, что приводит к повреждению подшипников, поэтому обычно применяются меры по изоляции. Для двигателей с регулируемой частотой вращения постоянной мощности, когда скорость превышает 3000 об/мин, следует использовать специальную термостойкую смазку для компенсации повышения температуры подшипника.
05. Другая система охлаждения
Охлаждающий вентилятор с двигателем переменной частоты использует независимый источник питания для обеспечения постоянной охлаждающей способности.

2. Базовые знания о двигателях

Выбор двигателя
Основные данные, необходимые для выбора двигателя:
Тип приводимой нагрузки, номинальная мощность, номинальное напряжение, номинальная скорость и другие условия.
Тип нагрузки·Двигатель постоянного тока·Асинхронный двигатель·Синхронный двигатель
Для машин непрерывного производства со стабильной нагрузкой и без особых требований к пуску и торможению следует отдавать предпочтение синхронным двигателям с постоянными магнитами или обычным асинхронным двигателям с короткозамкнутым ротором, которые широко используются в машинах, водяных насосах, вентиляторах и т. д.
Для производственных машин с частыми пусками и торможениями, требующих больших пусковых и тормозных моментов, таких как мостовые краны, шахтные подъемники, воздушные компрессоры, нереверсивные прокатные станы и т. д., следует применять синхронные двигатели с постоянными магнитами или асинхронные двигатели с обмотками.
В случаях, когда не требуется регулирование скорости, но требуется постоянная скорость или необходимо улучшить коэффициент мощности, следует использовать синхронные двигатели с постоянными магнитами, например, в водяных насосах средней и большой мощности, воздушных компрессорах, подъемниках, мельницах и т. д.
Для производственного оборудования, требующего диапазона регулирования скорости более 1:3 и требующего непрерывного, стабильного и плавного регулирования скорости, целесообразно использовать синхронные двигатели с постоянными магнитами или двигатели постоянного тока с независимым возбуждением или асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором и частотным регулированием скорости, например, большие прецизионные станки, портальные строгальные станки, прокатные станы, подъемники и т. д.
Вообще говоря, двигатель можно приблизительно определить, указав тип приводимой нагрузки, номинальную мощность, номинальное напряжение и номинальную скорость двигателя.
Однако для оптимального удовлетворения требований по нагрузке этих основных параметров явно недостаточно.
Другие параметры, которые необходимо предоставить, включают: частоту, рабочую систему, требования к перегрузке, уровень изоляции, уровень защиты, момент инерции, кривую крутящего момента сопротивления нагрузки, способ установки, температуру окружающей среды, высоту над уровнем моря, требования к наружному пространству и т. д. (предоставляются в соответствии с конкретными обстоятельствами)

3. Базовые знания о двигателях

Шаги по выбору двигателя
Если двигатель работает или выходит из строя, можно использовать четыре метода: осмотр, прослушивание, обоняние и осязание, чтобы вовремя предотвратить и устранить неисправность, обеспечив безопасную эксплуатацию двигателя.
1. Взгляд
Обратите внимание на наличие отклонений в работе двигателя, которые чаще всего проявляются в следующих ситуациях.
1. При коротком замыкании обмотки статора из двигателя может выходить дым.
2. Если двигатель серьезно перегружен или работает с потерей фазы, скорость снижается, и появляется более сильный «жужжащий» звук.
3. Если двигатель работает нормально, но внезапно останавливается, из неплотного соединения вылетают искры; это может быть перегоревший предохранитель или застрявшая деталь.
4. Если двигатель сильно вибрирует, это может быть связано с тем, что застряло передаточное устройство, двигатель плохо закреплен, ослабли болты крепления ножек и т. д.
5. Если на контактных точках и соединениях внутри двигателя имеются следы изменения цвета, подгорания и дыма, это может означать локальный перегрев, плохой контакт в месте соединения проводников или сгорание обмотки и т. д.
2. Слушать
При нормальной работе двигателя он должен издавать равномерный и легкий «жужжащий» звук, без шумов и посторонних звуков.
Если шум слишком громкий, включая электромагнитный шум, шум подшипников, шум вентиляции, механический шум трения и т. д., это может быть предвестником неисправности или признаком неисправности.
1. Что касается электромагнитного шума, если двигатель издает высокий, низкий и тяжелый звук, причины могут быть следующими:
(1) Воздушный зазор между статором и ротором неравномерен. В этом случае звук становится то высоким, то низким, а интервал между высокими и низкими звуками остаётся неизменным. Это вызвано износом подшипников, из-за которого статор и ротор теряют соосность.
(2) Трёхфазный ток несимметричен. Это вызвано неправильным заземлением трёхфазной обмотки, коротким замыканием или плохим контактом. Если звук очень глухой, это означает, что двигатель серьёзно перегружен или работает с обрывом одной из фаз.
(3) Ослаблено крепление стального сердечника. Во время работы двигателя вибрация приводит к ослаблению болтов крепления стального сердечника, что приводит к ослаблению пластины кремнистой стали, из которой изготовлен сердечник, и появлению шума.
2. Необходимо регулярно проверять шум подшипников во время работы двигателя. Метод контроля: приложите один конец отвёртки к подшипнику, а другой к уху, и вы услышите звук работы подшипника. При нормальной работе подшипника звук будет непрерывным и тонким, без колебаний или звуков трения металла.
Если слышны следующие звуки, это ненормальное явление:
(1) При работе подшипника слышен скрип. Это звук трения металла, обычно вызванный недостатком масла в подшипнике. Подшипник следует разобрать и добавить необходимое количество смазки.
(2) Если слышится «чирикающий» звук, это звук вращения шарика. Обычно это вызвано высыханием смазки или её недостатком. Можно добавить необходимое количество смазки.
(3) Если слышится щелчок или скрип, это звук, вызванный неравномерным движением шарика в подшипнике. Это может быть вызвано повреждением шарика в подшипнике или длительным простоем двигателя, что приводит к высыханию смазки.
3. Если передаточный механизм и ведомый механизм издают непрерывный звук, а не прерывистый, то это можно устранить следующим образом.
(1) Периодический «щелчок» возникает из-за неровного соединения ремня.
(2) Периодический звук «дон-дон» вызывается ослаблением соединения муфты или шкива с валом, а также износом шпонки или шпоночного паза.
(3) Неравномерный звук столкновения возникает из-за столкновения лопастей с крышкой вентилятора.

3. Запах
Неисправности также можно оценить и предотвратить, понюхав двигатель.
Откройте распределительную коробку и понюхайте, нет ли запаха гари. Если чувствуется специфический запах краски, это означает, что внутренняя температура двигателя слишком высокая; если же ощущается сильный запах гари или запах гари, возможно, повреждена сетка обслуживания изоляционного слоя или сгорела обмотка.
Если запаха нет, необходимо измерить сопротивление изоляции между обмоткой и корпусом мегаомметром. Если оно менее 0,5 МОм, её необходимо просушить. Если сопротивление равно нулю, это означает, что она повреждена.
4. Прикосновение
Определить причину неисправности можно также путем измерения температуры некоторых частей двигателя.
В целях безопасности прикасайтесь к корпусу двигателя и окружающим его частям подшипника тыльной стороной ладони.
Если температура ненормальная, причины могут быть следующими:
1. Плохая вентиляция. Например, падение вентилятора, засорение вентиляционных каналов и т. д.
2. Перегрузка. Ток слишком велик, и обмотка статора перегревается.
3. Короткое замыкание витков обмотки статора или несимметрия трехфазного тока.
4. Частые трогания с места или торможения.
5. Если температура вокруг подшипника слишком высокая, это может быть вызвано повреждением подшипника или нехваткой масла.

Регулировка температуры подшипников двигателя, причины и устранение неисправностей

Согласно правилам, максимальная температура подшипников качения не должна превышать 95°C, а максимальная температура подшипников скольжения — 80°C. При этом превышение температуры не должно превышать 55°C (превышение температуры равно разнице между температурой подшипника и температурой окружающей среды во время испытания).

Причины и методы устранения чрезмерного повышения температуры подшипников:

(1) Причина: Вал изогнут, а центральная линия неточная. Способ устранения: Повторно найти центр.
(2) Причина: Ослаблены фундаментные болты. Способ устранения: Затянуть фундаментные болты.

(3) Причина: Смазка загрязнена. Способ устранения: Заменить смазку.

(4) Причина: Смазка использовалась слишком долго и не менялась. Способ устранения: Очистите подшипники и замените смазку.
(5) Причина: Повреждён шарик или ролик в подшипнике. Способ устранения: Заменить подшипник новым.

Компания Anhui Mingteng Permanent-Magnetic Machinery & Electrical Equipment Co., Ltd.(https://www.mingtengmotor.com/) переживает 17 лет стремительного развития. Компания разработала и произвела более 2000 серий двигателей с постоянными магнитами: обычных, частотно-регулируемых, взрывозащищенных, частотно-регулируемых взрывозащищенных, с прямым приводом и взрывозащищенных с прямым приводом. Эти двигатели успешно эксплуатируются в вентиляторах, водяных насосах, ленточных конвейерах, шаровых мельницах, смесителях, дробилках, скребках, масляных насосах, прядильных машинах и других устройствах в различных отраслях, таких как горнодобывающая промышленность, сталелитейная промышленность и электроэнергетика, обеспечивая высокий уровень энергосбережения и завоевывая широкое признание.

Авторские права: Эта статья является перепечаткой оригинальной ссылки:

https://mp.weixin.qq.com/s/hLDTgGlnZDcGe2Jm1oX0Hg

Эта статья не отражает точку зрения нашей компании. Если у вас другое мнение или взгляды, пожалуйста, поправьте нас!