Δομικές μορφές ασύγχρονων κινητήρων

Εξωτερικές δομικές μορφές ασύγχρονοι κινητήρες καθορίζονται από τον τρόπο τοποθέτησης του κινητήρα και τη μορφή προστασίας του από την επίδραση του περιβάλλοντος. Η κανονική απόδοση του κινητήρα του ποδιού είναι ευρέως διαδεδομένη (Εικ. 1, α). Σε αυτή την περίπτωση, ο άξονας του κινητήρα πρέπει να είναι οριζόντιος. Οι κινητήρες με φλάντζες (Εικ. 1, β) χρησιμοποιούνται ευρέως για οριζόντιες και κάθετες εγκαταστάσεις.

Παράγουν επίσης κινητήρες inline επαγωγής που δεν έχουν πλαίσιο, ακραίες ασπίδες, άξονα. Στοιχεία ενός τέτοιου κινητήρα είναι ενσωματωμένα στα μέρη του σώματος της μηχανής και ο άξονας του κινητήρα είναι ένας από τους άξονες της μηχανής (συχνά ο άξονας) και το κρεβάτι είναι το σώμα του συγκροτήματος της μηχανής, για παράδειγμα, μια κεφαλή λείανσης (Εικ. . 2).

Οι κινητήρες ειδικού σχεδιασμού διανέμονται ευρέως στο εξωτερικό, συμπεριλαμβανομένων των κινητήρων με μικρές ακτινικές διαστάσεις και μεγάλου μήκους, και των δισκοκινητήρων, ιδιαίτερα με κυλινδρόμορφο στάτορα και δακτυλιοειδές εξωτερικό ρότορα. Χρησιμοποιούνται επίσης κινητήρες, όταν ενεργοποιούνται, ο ρότορας, που έχει σχήμα κώνου, κινείται σε αξονική κατεύθυνση, αναπτύσσοντας σημαντική δύναμη ώθησης.

Αυτή η δύναμη χρησιμοποιείται για να απελευθερώσει το μηχανικό φρένο που ενεργεί στον άξονα του κινητήρα μετά την αποσύνδεση του κινητήρα από το δίκτυο. Επιπλέον, πολυάριθμα σχέδια κινητήρων χρησιμοποιούνται με προσαρτημένα κιβώτια ταχυτήτων, κιβώτια ταχυτήτων και μηχανικές μεταβλητές που παρέχουν ομαλή ρύθμιση.

Ρύζι. 1. Σχεδιασμός ασύγχρονων κινητήρων

Το μειονέκτημα της χρήσης κινητήρων με ειδικές σχεδιαστικές φόρμες είναι η δυσκολία αντικατάστασής τους σε περίπτωση ατυχήματος. Ένας ελαττωματικός ηλεκτροκινητήρας δεν πρέπει να αντικαθίσταται, αλλά να επισκευάζεται και το μηχάνημα να λειτουργεί στο ρελαντί κατά την επισκευή.

Για την κίνηση των μηχανών χρησιμοποιούνται κινητήρες με διάφορες μορφές προστασίας του περιβάλλοντος.

Οι θωρακισμένοι κινητήρες έχουν σχάρες που καλύπτουν τους αεραγωγούς στις ακραίες ασπίδες. Αυτό αποτρέπει την είσοδο ξένων αντικειμένων στον κινητήρα και επίσης εμποδίζει τον εργαζόμενο να αγγίξει περιστρεφόμενα και ηλεκτροφόρα μέρη. Για να αποφευχθεί η πτώση σταγονιδίων υγρού από πάνω, οι κινητήρες είναι εξοπλισμένοι με αεραγωγούς προς τα κάτω ή κάθετα.

Ρύζι. 2. Ενσωματωμένος κινητήρας λείανσης

Ωστόσο, όταν ένας τέτοιος ηλεκτροκινητήρας λειτουργεί σε ένα συνεργείο, ο ανεμιστήρας του, μαζί με τον αέρα, ρουφάει σκόνη, ψεκάζει ψυκτικό ή λάδι, καθώς και μικρά σωματίδια χάλυβα ή χυτοσίδηρου, τα οποία, προσκολλώνται στη μόνωση της περιέλιξης και δονούνται υπό την επίδραση ενός εναλλασσόμενου μαγνητικού πεδίου, φθείρετε γρήγορα τη μόνωση.

Οι κλειστοί κινητήρες, των οποίων οι τελικές οθόνες δεν έχουν οπές εξαερισμού, έχουν πιο αξιόπιστη προστασία από τις περιβαλλοντικές επιρροές. Τέτοιοι κινητήρες, με τις ίδιες διαστάσεις με τους προστατευμένους, λόγω κακής ψύξης, έχουν μικρότερη ισχύ.Με τις ίδιες δυνάμεις και ταχύτητες, ο κλειστός ηλεκτροκινητήρας είναι 1,5-2 φορές βαρύτερος από τον προστατευμένο και, κατά συνέπεια, η τιμή του είναι υψηλότερη.

Η επιθυμία να μειωθεί το μέγεθος και το κόστος των κλειστών κινητήρων οδήγησε στη δημιουργία ηλεκτρικών κινητήρων κλειστής εμφύσησης. Ένας τέτοιος ηλεκτροκινητήρας έχει έναν εξωτερικό ανεμιστήρα τοποθετημένο στο άκρο του άξονα του κινητήρα απέναντι από το άκρο κίνησης και καλυμμένο με ένα καπάκι. Αυτός ο ανεμιστήρας φυσά γύρω από το περίβλημα του κινητήρα.

Οι κινητήρες ανεμιστήρα είναι σημαντικά ελαφρύτεροι και φθηνότεροι από τους κλειστούς. Οι φυσητό κινητήρες χρησιμοποιούνται συχνότερα για την οδήγηση μηχανών κοπής μετάλλων. Οι κινητήρες με άλλες μορφές προστασίας του περιβάλλοντος χρησιμοποιούνται σχετικά σπάνια για την οδήγηση μηχανών κοπής μετάλλων. Συγκεκριμένα, μερικές φορές χρησιμοποιούνται κλειστοί ηλεκτρικοί κινητήρες για την κίνηση μηχανών λείανσης.

Οι ηλεκτρικοί κινητήρες είναι σχεδιασμένοι για τυπικές τάσεις 127, 220 και 380 V. Ο ίδιος κινητήρας μπορεί να συνδεθεί σε δίκτυα με διαφορετικές τάσεις, για παράδειγμα, σε δίκτυα με τάσεις 127 και 220 V, 220 και 380 V. με δύο τάσεις, Η περιέλιξη του στάτορα του ηλεκτροκινητήρα συνδέεται σε ένα τρίγωνο, για ένα μεγαλύτερο - σε ένα αστέρι. Το ρεύμα στις περιελίξεις του ηλεκτροκινητήρα και η τάση σε αυτά θα είναι το ίδιο και στις δύο περιπτώσεις με αυτήν την ένταξη. Επιπλέον, παράγουν ηλεκτροκινητήρες 500 V, οι στάτορες τους είναι μόνιμα συνδεδεμένοι σε ένα αστέρι.

Οι ασύγχρονοι κινητήρες σκίουρου που χρησιμοποιούνται σε πολλές βιομηχανίες παράγονται με ονομαστική ισχύ 0,6-100 kW ανά σύγχρονες ταχύτητες 600, 750, 1000, 1500 και 3000 σ.α.λ.

Η διατομή των καλωδίων της περιέλιξης του ηλεκτροκινητήρα εξαρτάται από το μέγεθος του ρεύματος που ρέει μέσα από αυτό. Με μεγαλύτερο ρεύμα, η περιέλιξη του κινητήρα θα έχει μεγαλύτερο όγκο.Η διατομή του μαγνητικού κυκλώματος είναι ανάλογη με το μέγεθος της μαγνητικής ροής. Με αυτόν τον τρόπο, οι διαστάσεις του ηλεκτροκινητήρα καθορίζονται από τις υπολογισμένες τιμές του ρεύματος και της μαγνητικής ροής ή την ονομαστική ροπή του ηλεκτροκινητήρα. Ονομαστική ισχύς κινητήρα

όπου P.n — ονομαστική ισχύς, kW, Mn- ονομαστική ροπή, N • m, nn- ονομαστική ταχύτητα, rpm.

Η ονομαστική ισχύς για το ίδιο μέγεθος κινητήρα αυξάνεται όσο αυξάνεται η ονομαστική του ταχύτητα. Επομένως, οι ηλεκτροκινητήρες χαμηλής ταχύτητας είναι μεγαλύτεροι από τους κινητήρες υψηλής ταχύτητας ίδιας ισχύος.

Όταν τρίβετε μικρές τρύπες, απαιτούνται πολύ υψηλές ταχύτητες άξονα λείανσης για να επιτευχθούν επαρκείς ταχύτητες κοπής. Έτσι, όταν τρίβετε με τροχό με διάμετρο 3 mm με ταχύτητα μόνο 30 m / s, η ταχύτητα του άξονα πρέπει να είναι ίση με 200.000 στροφές ανά λεπτό. Σε υψηλές ταχύτητες ατράκτου, η δύναμη σύσφιξης μπορεί να μειωθεί απότομα. Ταυτόχρονα, η λείανση των τροχών και η κάμψη του μανδρελιού μειώνονται και το φινίρισμα της επιφάνειας και η ακρίβεια μηχανικής κατεργασίας αυξάνονται.

Σε σχέση με τα παραπάνω, η βιομηχανία χρησιμοποιεί πολυάριθμα μοντέλα του λεγόμενου. Ηλεκτρικοί άξονες με ταχύτητες περιστροφής 12.000-144.000 rpm και άνω. Η ηλεκτροάτρακτος (Εικ. 3, α) είναι μια άτρακτος λείανσης σε ρουλεμάν κύλισης με ενσωματωμένο κινητήρα κλωβού σκίουρου υψηλής συχνότητας. Ο ρότορας του κινητήρα βρίσκεται ανάμεσα σε δύο ρουλεμάν στο άκρο του άξονα απέναντι από τον τροχό λείανσης.

Ρύζι. 3. Ηλεκτροάτρακτοι

Ο στάτορας της ηλεκτρικής ατράκτου συναρμολογείται από λαμαρίνα ηλεκτρικού χάλυβα. Ένα διπολικό πηνίο τοποθετείται πάνω του.Ο ρότορας κινητήρα σε ταχύτητες έως 30.000-50.000 σ.α.λ. καλείται επίσης από λαμαρίνα και παρέχεται με συμβατική περιέλιξη βραχυκυκλώματος. Τείνουν να μειώνουν τη διάμετρο του ρότορα όσο το δυνατόν περισσότερο.

Η επιλογή του τύπου ρουλεμάν έχει ιδιαίτερη σημασία για τη λειτουργία των ηλεκτροατράκτων. Συνήθως χρησιμοποιούνται ρουλεμάν ακριβείας, τα οποία λειτουργούν με προφόρτιση που δημιουργείται χρησιμοποιώντας βαθμονομημένα ελατήρια. Τέτοια ρουλεμάν χρησιμοποιούνται για ταχύτητες περιστροφής που δεν υπερβαίνουν τις 100.000 στροφές ανά λεπτό.

Τα αεροστατικά ρουλεμάν χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία (Εικ. 3, β). Ο άξονας 1 του ηλεκτροκινητήρα υψηλής συχνότητας περιστρέφεται σε ρουλεμάν με λίπανση αέρα 3. Το αξονικό φορτίο απορροφάται από το μαξιλάρι αέρα μεταξύ του άκρου του άξονα και του ρουλεμάν στήριξης 12, πάνω στο οποίο πιέζεται ο άξονας υπό την πίεση του αέρα που παρέχεται στο εσωτερικό του περιβλήματος μέσω της οπής 14 για την ψύξη του κινητήρα. Ο πεπιεσμένος αέρας περνά μέσα από το φίλτρο και εισέρχεται από το εξάρτημα 10 στο θάλαμο 11. Από εδώ, μέσω του καναλιού 9 και της κυκλικής αυλάκωσης 8, ο αέρας περνά στο κανάλι 7 και στο θάλαμο 6. Από εκεί, ο αέρας εισέρχεται στο ρουλεμάν χάσμα. Ο αέρας τροφοδοτείται στο αριστερό έδρανο μέσω των σωλήνων 5 και των καναλιών 4 στο περίβλημα του κινητήρα.

Ο αέρας εξαγωγής εκκενώνεται μέσω των καναλιών 13. Το μαξιλάρι αέρα στο διάκενο στήριξης δημιουργείται από τον αέρα που διέρχεται από τον θάλαμο 11 μέσω του ρουλεμάν από πορώδες άνθρακα γραφίτη. Κάθε ρουλεμάν έχει κωνικό ορείχαλκο. Μια επένδυση από ανθρακονημάτινο γραφίτη πιέζεται σε αυτό, οι πόροι της οποίας είναι γεμάτες με μπρούτζο. Πριν από την εκκίνηση του ηλεκτροκινητήρα, παρέχεται αέρας και σχηματίζονται μαξιλάρια αέρα μεταξύ του άξονα και των δακτυλίων. Αυτό εξαλείφει την τριβή και τη φθορά στα ρουλεμάν κατά την εκκίνηση.Μετά από αυτό, ο κινητήρας είναι ενεργοποιημένος, η ταχύτητα του ρότορα 2 φτάνει την ονομαστική ταχύτητα σε 5-10 δευτερόλεπτα. Όταν ο κινητήρας είναι σβηστός, ο ρότορας 2 περιστρέφεται για 3-4 λεπτά. Για να μειωθεί αυτός ο χρόνος, χρησιμοποιείται ηλεκτρικό φρένο.

Η χρήση αερόσακων μειώνει δραστικά τις απώλειες τριβής στον ηλεκτρικό άξονα, η κατανάλωση αέρα είναι 6-25 m3 / h.

Έχουν χρησιμοποιηθεί επίσης ηλεκτροάτρακτοι σε ρουλεμάν με υγρή λίπανση. Η λειτουργία τους απαιτεί συνεχή κυκλοφορία λαδιού υπό υψηλή πίεση, διαφορετικά η θέρμανση των ρουλεμάν γίνεται απαράδεκτη.

Η παραγωγή ηλεκτρικών κινητήρων υψηλής συχνότητας απαιτεί κατασκευή μεμονωμένων εξαρτημάτων ακριβείας, δυναμική εξισορρόπηση του ρότορα, ακριβή συναρμολόγηση και διασφάλιση αυστηρής ομοιομορφίας του διακένου μεταξύ του στάτορα και του ρότορα. Η συχνότητα του ρεύματος που τροφοδοτεί τον ηλεκτροκινητήρα υψηλής συχνότητας επιλέγεται ανάλογα με την απαιτούμενη ταχύτητα του ηλεκτροκινητήρα:

όπου nΑν η σύγχρονη συχνότητα περιστροφής του ηλεκτροκινητήρα, rpm, f είναι η συχνότητα του ρεύματος, Hz, p είναι ο αριθμός των πόλων, αφού p = 1, τότε

Σε σύγχρονες ταχύτητες περιστροφής των ηλεκτρικών ατράκτων 12.000 και 120.000 rpm, η συχνότητα ρεύματος πρέπει να είναι ίση με 200 και 2000 Hz, αντίστοιχα.

Για την τροφοδοσία κινητήρων υψηλής συχνότητας χρησιμοποιούνται ειδικές γεννήτριες. Στο σχ. Το σχήμα 4 δείχνει μια τριφασική σύγχρονη γεννήτρια επαγωγής. Ο στάτορας της γεννήτριας έχει φαρδιές και στενές υποδοχές. Το πηνίο πεδίου, το οποίο βρίσκεται στις φαρδιές υποδοχές του στάτορα, τροφοδοτείται με συνεχές ρεύμα. Το μαγνητικό πεδίο των αγωγών αυτού του πηνίου είναι κλειστό μέσω των δοντιών του στάτη και των προεξοχών του ρότορα όπως φαίνεται στο σχ. 4 με διακεκομμένη γραμμή.

Όταν ο ρότορας περιστρέφεται, το μαγνητικό πεδίο που κινείται κατά μήκος των προεξοχών του ρότορα διασχίζει τις στροφές της περιέλιξης εναλλασσόμενου ρεύματος που βρίσκεται στις στενές σχισμές του στάτορα και προκαλεί ένα εναλλασσόμενο e. και τα λοιπά. γ. Η συχνότητα αυτού π. και τα λοιπά. v. εξαρτάται από την ταχύτητα και τον αριθμό των αυτιών του ρότορα. Οι ηλεκτροκινητικές δυνάμεις που προκαλούνται από την ίδια ροή στις περιελίξεις του πεδίου αλληλοαναιρούνται λόγω της επικείμενης ενεργοποίησης των πηνίων. Τα πηνία πεδίου τροφοδοτούνται από έναν ανορθωτή συνδεδεμένο στο δίκτυο. Ο στάτορας και ο ρότορας έχουν μαγνητικούς πυρήνες από φύλλο ηλεκτρικού χάλυβα.

Ρύζι. 4. Γεννήτρια επαγωγής υψηλής συχνότητας

Οι γεννήτριες με τον περιγραφόμενο σχεδιασμό παράγονται για ονομαστική ισχύ από 1 έως 3 kW και συχνότητες από 300 έως 2400 Hz. Οι γεννήτριες κινούνται από ασύγχρονους κινητήρες με σύγχρονη ταχύτητα 3000 rpm.

Οι γεννήτριες επαγωγής με αυξημένη συχνότητα αρχίζουν να αντικαθίστανται από μετατροπείς ημιαγωγών (θυρίστορ). Σε αυτή την περίπτωση, συνήθως παρέχουν τη δυνατότητα αλλαγής της συχνότητας του ρεύματος και συνεπώς τη δυνατότητα ρύθμισης της ταχύτητας περιστροφής του ηλεκτροκινητήρα. Εάν κατά τη διάρκεια μιας τέτοιας ρύθμισης η τάση διατηρείται σταθερή, τότε γίνεται σταθερή ρύθμιση ισχύος. Εάν η αναλογία τάσης προς συχνότητα του ρεύματος (και επομένως η μαγνητική ροή του κινητήρα) διατηρείται σταθερή, τότε η ρύθμιση πραγματοποιείται με σταθερή σε όλες τις ταχύτητες για μεγάλο χρονικό διάστημα επιτρεπτή ροπή.

Τα πλεονεκτήματα των ηλεκτροκινητήρων με μετατροπέα συχνότητας θυρίστορ και ασύγχρονο κινητήρα κλωβού σκίουρου είναι η υψηλή απόδοση και η ευκολία χρήσης. Το μειονέκτημα εξακολουθεί να είναι η υψηλή τιμή.Στη μηχανολογία, συνιστάται η χρήση μιας τέτοιας κίνησης για κινητήρες υψηλής συχνότητας. Στη χώρα μας έχουν δημιουργηθεί πειραματικοί δίσκοι αυτού του τύπου.

Οι ασύγχρονοι κινητήρες δύο φάσεων χαμηλής ισχύος χρησιμοποιούνται συχνά σε εκτελεστικούς δίσκους εργαλειομηχανών. Ο στάτορας ενός τέτοιου κινητήρα έχει δύο περιελίξεις: περιέλιξη πεδίου 1 και περιέλιξη ελέγχου 2 (Εικ. 5, α). Ο ρότορας 4 σε ένα κλουβί σκίουρου έχει μεγάλη ενεργή αντίσταση. Οι άξονας των πηνίων είναι κάθετοι μεταξύ τους.

Ρύζι. 5. Σχέδιο διφασικού επαγωγικού κινητήρα και τα χαρακτηριστικά του

Οι τάσεις Ul και U2 εφαρμόζονται στις περιελίξεις. Όταν ο πυκνωτής 3 είναι συνδεδεμένος στο κύκλωμα του πηνίου 2, το ρεύμα σε αυτό υπερβαίνει το ρεύμα στο πηνίο 1. Στην περίπτωση αυτή, σχηματίζεται ένα περιστρεφόμενο ελλειπτικό μαγνητικό πεδίο και ο ρότορας 4 του σκίουρου αρχίζει να περιστρέφεται. Εάν μειώσετε την τάση U2, το ρεύμα στο πηνίο 2 θα μειωθεί επίσης. Αυτό θα οδηγήσει σε αλλαγή του σχήματος της έλλειψης του περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου, το οποίο γίνεται όλο και πιο επιμήκη (Εικ. 5, β).

Ένας κινητήρας ελλειπτικού πεδίου μπορεί να θεωρηθεί ως δύο κινητήρες σε έναν άξονα, ο ένας λειτουργεί με ένα παλμικό πεδίο F1 και ο άλλος με ένα κυκλικό πεδίο F2. Ο κινητήρας παλμικού πεδίου F1 μπορεί να θεωρηθεί ως δύο πανομοιότυποι επαγωγικοί κινητήρες κυκλικού πεδίου συνδεδεμένοι να περιστρέφονται σε αντίθετες κατευθύνσεις.

Στο σχ. 5, c δείχνει τα μηχανικά χαρακτηριστικά 1 και 2 ενός επαγωγικού κινητήρα με κυκλικό περιστρεφόμενο πεδίο και σημαντική ενεργή αντίσταση του ρότορα όταν περιστρέφεται σε διαφορετικές κατευθύνσεις. Το μηχανικό χαρακτηριστικό 3 ενός μονοφασικού κινητήρα μπορεί να κατασκευαστεί αφαιρώντας τις ροπές M των χαρακτηριστικών 1 και 2 για κάθε τιμή του n.Σε οποιαδήποτε τιμή n, η ροπή ενός μονοφασικού κινητήρα με υψηλή αντίσταση ρότορα διακόπτεται. Τα μηχανικά χαρακτηριστικά του κινητήρα κυκλικού πεδίου αντιπροσωπεύονται από την καμπύλη 4.

Το μηχανικό χαρακτηριστικό 5 ενός διφασικού κινητήρα μπορεί να κατασκευαστεί αφαιρώντας τις ροπές M των χαρακτηριστικών 3 και 4 σε οποιαδήποτε τιμή n. Η τιμή του n0 είναι η ταχύτητα περιστροφής ενός διφασικού κινητήρα επαγωγής σε ιδανική ταχύτητα ρελαντί. Ρυθμίζοντας το ρεύμα τροφοδοσίας του πηνίου 2 (Εικ. 5, α), είναι δυνατή η αλλαγή της κλίσης του χαρακτηριστικού 4 (Εικ. 5, γ) και επομένως η τιμή του n0. Με αυτόν τον τρόπο πραγματοποιείται ο έλεγχος της ταχύτητας ενός διφασικού επαγωγικού κινητήρα.

Όταν λειτουργεί με υψηλές τιμές ολίσθησης, οι απώλειες στον ρότορα γίνονται αρκετά σημαντικές. Για το λόγο αυτό, ο εξεταζόμενος κανονισμός χρησιμοποιείται μόνο για βοηθητικούς δίσκους χαμηλής ισχύος. Για τη μείωση του χρόνου επιτάχυνσης και επιβράδυνσης, χρησιμοποιούνται διφασικοί επαγωγικοί κινητήρες με κοίλο ρότορα. Σε έναν τέτοιο κινητήρα, ο ρότορας είναι ένας κοίλος κύλινδρος αλουμινίου με λεπτό τοίχωμα.