Structurele vormen van asynchrone motoren

Externe structurele vormen asynchrone motoren worden bepaald door de manier waarop de motor is gemonteerd en de vorm van bescherming tegen de invloed van de omgeving. Normale motorische prestaties van de benen zijn wijdverspreid (fig. 1, a). In dit geval moet de motoras horizontaal staan. Motoren met flenzen (Fig. 1, b) worden veel gebruikt voor horizontale en verticale installaties.

Ze produceren ook inline inductiemotoren zonder frame, eindschilden, as. Elementen van een dergelijke motor zijn ingebed in de delen van het machinelichaam, en de motoras is een van de machineassen (vaak de spil), en het bed is het lichaam van het machinesamenstel, bijvoorbeeld een slijpkop (Fig. 2).

Motoren in speciale uitvoeringen worden in het buitenland veel verspreid, waaronder motoren met kleine radiale afmetingen en aanzienlijke lengte, en schijfmotoren, met name met een cilindervormige stator en een ringvormige buitenrotor. Motoren worden ook gebruikt, wanneer ze worden ingeschakeld, beweegt de rotor, die de vorm van een kegel heeft, in axiale richting en ontwikkelt een aanzienlijke stuwkracht.

Deze kracht wordt gebruikt om de mechanische rem op de motoras vrij te geven nadat de motor is losgekoppeld van het net. Daarnaast worden tal van motorontwerpen gebruikt met aangebouwde versnellingsbakken, versnellingsbakken en mechanische variatoren die zorgen voor een soepele regeling.

Rijst. 1. Ontwerp van asynchrone motoren

Het nadeel van het gebruik van motoren met speciale ontwerpvormen is de moeilijkheid om ze te vervangen in geval van een ongeval. Een defecte elektromotor moet niet worden vervangen, maar gerepareerd en de machine moet tijdens de reparatie stationair draaien.

Motoren met verschillende vormen van milieubescherming worden gebruikt om de machines aan te drijven.

Afgeschermde motoren hebben roosters die de ventilatieopeningen op de eindschilden bedekken. Dit voorkomt dat vreemde voorwerpen de motor binnendringen en voorkomt ook dat de werknemer roterende en onder spanning staande delen aanraakt. Om te voorkomen dat vloeistofdruppels van bovenaf vallen, zijn de motoren uitgerust met neerwaartse of verticale ventilatieopeningen.

Rijst. 2. Ingebouwde slijpmotor

Wanneer zo'n elektromotor echter in een werkplaats werkt, zuigt zijn ventilator samen met lucht stof aan, sproeit koelvloeistof of olie, evenals kleine staal- of gietijzerdeeltjes, die zich hechten aan de isolatie van de wikkeling en trillen onder invloed van een wisselend magnetisch veld de isolatie snel verslijten.

Gesloten motoren, waarvan de eindschermen geen ventilatiegaten hebben, bieden een betrouwbaardere bescherming tegen omgevingsinvloeden. Dergelijke motoren, met dezelfde afmetingen als beschermde motoren, hebben door een slechtere koeling minder vermogen.Met dezelfde vermogens en snelheden is de gesloten elektromotor 1,5-2 keer zwaarder dan de beschermde en dienovereenkomstig is de prijs hoger.

De wens om de grootte en kosten van gesloten motoren te verminderen, leidde tot de creatie van gesloten geblazen elektromotoren. Zo'n elektromotor heeft een externe ventilator die is gemonteerd op het uiteinde van de motoras tegenover het aandrijfuiteinde en is afgedekt met een kap. Deze ventilator blaast rond het motorhuis.

Ventilatormotoren zijn aanzienlijk lichter en goedkoper dan gesloten motoren. Geblazen motoren worden meestal gebruikt om metaalsnijmachines aan te drijven. Motoren met andere vormen van milieubescherming worden relatief zelden gebruikt om metaalsnijmachines aan te drijven. Vooral gesloten elektromotoren worden soms gebruikt om slijpmachines aan te drijven.

Elektromotoren zijn ontworpen voor standaardspanningen van 127, 220 en 380 V. Dezelfde motor kan worden aangesloten op netwerken met verschillende spanningen, bijvoorbeeld op netwerken met spanningen van 127 en 220 V, 220 en 380 V. Bij twee spanningen is de statorwikkeling van de elektromotor is verbonden in een driehoek, voor een grotere - in een ster. De stroom in de wikkelingen van de elektromotor en de spanning daarin zullen bij deze opname in beide gevallen hetzelfde zijn. Bovendien produceren ze elektromotoren 500 V, hun stators zijn permanent verbonden in een ster.

Asynchrone kooiankermotoren die in veel industrieën worden gebruikt, worden geproduceerd met een nominaal vermogen van 0,6-100 kW per synchrone snelheden 600, 750, 1000, 1500 en 3000 tpm.

De doorsnede van de draden van de wikkeling van de elektromotor hangt af van de grootte van de stroom die er doorheen vloeit. Bij een grotere stroom zal de motorwikkeling een groter volume hebben.De doorsnede van het magnetische circuit is evenredig met de grootte van de magnetische flux. Op deze manier worden de afmetingen van de elektromotor bepaald door de berekende waarden van stroom en magnetische flux of het nominale koppel van de elektromotor. Nominaal motorvermogen

waarbij P.n — nominaal vermogen, kW, Mn- nominaal moment, N • m, nn- nominaal toerental, tpm.

Nominaal vermogen voor dezelfde motorgrootte neemt toe naarmate het nominale toerental toeneemt. Daarom zijn elektromotoren met een laag toerental groter dan motoren met een hoog toerental van hetzelfde vermogen.

Bij het slijpen van kleine gaten zijn zeer hoge slijpspindelsnelheden vereist om voldoende snijsnelheden te verkrijgen. Dus bij het slijpen met een wiel met een diameter van 3 mm met een snelheid van slechts 30 m / s, moet de snelheid van de spil gelijk zijn aan 200.000 omwentelingen per minuut. Bij hoge spiltoerentallen kan de klemkracht sterk worden verminderd. Tegelijkertijd worden wielslijpen en doornbuigen verminderd en de oppervlakteafwerking en bewerkingsnauwkeurigheid verhoogd.

In verband met het bovenstaande gebruikt de industrie tal van modellen van de zogenaamde. Elektrische spindels met toerentallen van 12.000-144.000 tpm en hoger. De elektrospindel (fig. 3, a) is een slijpspindel op wentellagers met een ingebouwde hoogfrequente kooiankermotor. De motorrotor bevindt zich tussen twee lagers aan het uiteinde van de spil tegenover de slijpschijf.

Rijst. 3. Elektrospindels

De elektrische spindelstator is samengesteld uit elektrisch plaatstaal. Er wordt een bipolaire spoel op geplaatst.De motorrotor bij snelheden tot 30.000-50.000 tpm wordt ook uit plaatstaal gedraaid en geleverd met een conventionele kortsluitwikkeling. Ze hebben de neiging om de diameter van de rotor zoveel mogelijk te verkleinen.

De keuze van het lagertype is van bijzonder belang voor de werking van elektrospindels. Precisiekogellagers worden vaak gebruikt, die werken met een voorspanning die wordt gecreëerd met behulp van gekalibreerde veren. Dergelijke lagers worden gebruikt voor rotatiesnelheden die niet hoger zijn dan 100.000 omwentelingen per minuut.

Aerostatische lagers worden veel gebruikt in de industrie (Fig. 3, b). De as 1 van de hoogfrequente elektromotor draait in luchtgesmeerde lagers 3. De axiale belasting wordt opgevangen door het luchtkussen tussen het uiteinde van de as en het steunlager 12, waartegen de as wordt gedrukt onder de druk van de lucht die via het gat 14 naar het inwendige van de behuizing wordt toegevoerd voor het koelen van de motor. samengeperste lucht gaat door het filter en komt binnen via de fitting 10 in de kamer 11. Van hier, door het kanaal 9 en de cirkelvormige groef 8, gaat de lucht in het kanaal 7 en de kamer 6. Van daaruit komt de lucht in het lager gat. Via leidingen 5 en kanalen 4 in het motorhuis wordt lucht toegevoerd aan het linker lager.

De afvoerlucht wordt afgevoerd via de kanalen 13. Het luchtkussen in de ondersteuningslagerspleet wordt gecreëerd door de lucht die vanuit de kamer 11 door het lager van poreus koolstofgrafiet stroomt. Elk lager heeft taps toelopend messing. Er wordt een voering van koolstofgrafiet in geperst, waarvan de poriën zijn gevuld met brons. Voordat de elektrospindel wordt gestart, wordt er lucht toegevoerd en worden luchtkussens gevormd tussen de spil en de bussen. Dit elimineert wrijving en slijtage van de lagers tijdens het opstarten.Daarna wordt de motor ingeschakeld, de snelheid van rotor 2 bereikt de nominale snelheid in 5-10 s. Wanneer de motor is uitgeschakeld, loopt rotor 2 3-4 minuten uit. Om deze tijd te verkorten wordt een elektrische rem gebruikt.

Door het gebruik van airbags worden de wrijvingsverliezen in de elektrische spindel drastisch verminderd, het luchtverbruik is 6-25 m3/h.

Elektrospindels op lagers met vloeistofsmering zijn ook gebruikt. Hun werking vereist een continue circulatie van olie onder hoge druk, anders wordt de verwarming van de lagers onaanvaardbaar.

De productie van hoogfrequente elektromotoren vereist nauwkeurige fabricage van afzonderlijke onderdelen, dynamisch uitbalanceren van de rotor, nauwkeurige montage en het waarborgen van een strikte uniformiteit van de opening tussen de stator en de rotor. De frequentie van de stroom die de hoogfrequente elektromotor levert, wordt gekozen afhankelijk van het vereiste toerental van de elektromotor:

waarbij nAls de synchrone rotatiefrequentie van de elektromotor, rpm, f de frequentie van de stroom is, Hz, p het aantal polen is, aangezien p = 1, dan

Bij synchrone rotatiesnelheden van de elektrische spindels van 12.000 en 120.000 tpm moet de stroomfrequentie gelijk zijn aan respectievelijk 200 en 2000 Hz.

Voor het aandrijven van hoogfrequente motoren worden speciale generatoren gebruikt. In afb. 4 toont een driefasige synchrone inductiegenerator. De generatorstator heeft brede en smalle sleuven. De veldspoel, die zich in de brede sleuven van de stator bevindt, wordt voorzien van gelijkstroom. Het magnetische veld van de geleiders van deze spoel wordt gesloten door de statortanden en rotoruitsteeksels zoals getoond in Fig. 4 met stippellijn.

Wanneer de rotor roteert, kruist het magnetische veld dat langs de rotoruitsteeksels beweegt de windingen van de wisselstroomwikkeling die zich in de nauwe sleuven van de stator bevindt en veroorzaakt een wisselende e. enz. c.De frequentie van deze e. enz. v. hangt af van de snelheid en het aantal rotororen. De elektromotorische krachten die worden geïnduceerd door dezelfde flux in de veldgewonden wikkelingen heffen elkaar op vanwege de dreigende activering van de spoelen. De veldspoelen worden gevoed door een gelijkrichter die op het net is aangesloten. De stator en rotor hebben magnetische kernen van elektrisch plaatstaal.

Rijst. 4. Hoogfrequente inductiegenerator

Generatoren met het beschreven ontwerp worden geproduceerd voor nominaal vermogen van 1 tot 3 kW en frequenties van 300 tot 2400 Hz. De generatoren worden aangedreven door asynchrone motoren met een synchroon toerental van 3000 rpm.

Inductiegeneratoren met verhoogde frequentie beginnen te worden vervangen door halfgeleider (thyristor) converters. In dit geval bieden ze meestal de mogelijkheid om de frequentie van de stroom te veranderen en dus de mogelijkheid om de rotatiesnelheid van de elektromotor aan te passen. Als tijdens een dergelijke regeling de spanning constant wordt gehouden, wordt een constante vermogensregeling uitgevoerd. Als de verhouding tussen spanning en frequentie van de stroom (en dus de magnetische flux van de motor) constant wordt gehouden, wordt de regeling uitgevoerd met een constant toelaatbaar koppel bij alle snelheden gedurende een lange tijd.

De voordelen van aandrijvingen met een thyristor-frequentieomvormer en asynchrone kooiankermotor zijn een hoog rendement en gebruiksgemak. Het nadeel is nog steeds de hoge prijs.In de machinebouw wordt het gebruik van een dergelijke aandrijving vooral aanbevolen voor hoogfrequente motoren. Dergelijke experimentele drijfveren zijn in ons land ontstaan.

Asynchrone tweefasige motoren met laag vermogen worden vaak gebruikt in uitvoerende aandrijvingen van werktuigmachines. De stator van zo'n motor heeft twee wikkelingen: veldwikkeling 1 en stuurwikkeling 2 (Fig. 5, a). Rotor 4 in een eekhoornkooi heeft een grote actieve weerstand. De as van de spoelen staat loodrecht op elkaar.

Rijst. 5. Schema van een tweefasige inductiemotor en zijn kenmerken

Spanningen Ul en U2 worden toegepast op de wikkelingen. Wanneer de condensator 3 is aangesloten op het circuit van de spoel 2, overschrijdt de stroom erin de stroom in de spoel 1. In dit geval wordt een roterend elliptisch magnetisch veld gevormd en begint de rotor 4 van de eekhoorn te draaien. Als je de spanning U2 verlaagt, zal de stroom in spoel 2 ook afnemen. Dit zal leiden tot een verandering in de vorm van de ellips van het roterende magnetische veld, dat steeds langer wordt (Fig. 5, b).

Een elliptische veldmotor kan worden beschouwd als twee motoren op één as, waarvan de ene werkt met een pulserend veld F1 en de andere met een cirkelvormig veld F2. De F1-motor met pulserend veld kan worden gezien als twee identieke inductiemotoren met cirkelvormig veld die zijn bedraad om in tegengestelde richtingen te draaien.

In afb. 5, c toont de mechanische kenmerken 1 en 2 van een asynchrone motor met een cirkelvormig draaiveld en een significante actieve weerstand van de rotor bij rotatie in verschillende richtingen. De mechanische karakteristiek 3 van een enkelfasige motor kan worden geconstrueerd door de momenten M van karakteristiek 1 en 2 af te trekken voor elke waarde van n.Bij elke waarde van n wordt het koppel van een eenfasemotor met hoge rotorweerstand gestopt. De mechanische karakteristiek van de cirkelvormige veldmotor wordt weergegeven door curve 4.

De mechanische karakteristiek 5 van een tweefasenmotor kan worden geconstrueerd door de momenten M van karakteristieken 3 en 4 af te trekken bij elke waarde van n. De waarde van n0 is het toerental van een tweefasige inductiemotor bij ideaal stationair toerental. Door de voedingsstroom van spoel 2 (fig. 5, a) aan te passen, is het mogelijk om de helling van karakteristiek 4 (fig. 5, c) en daarmee de waarde van n0 te wijzigen. Op deze manier wordt de snelheidsregeling van een tweefasige inductiemotor uitgevoerd.

Bij gebruik met hoge slipwaarden worden de verliezen in de rotor aanzienlijk. Om deze reden wordt de beschouwde regeling alleen gebruikt voor hulpaandrijvingen met laag vermogen. Om de acceleratie- en deceleratietijd te verkorten, worden tweefasige inductiemotoren met een holle rotor gebruikt. In zo'n motor is de rotor een dunwandige aluminium holle cilinder.