АИР, АО, Сименс и их расшифровка

Электрики, занимавшиеся эксплуатацией электродвигателей производства СССР, не имели затруднений в расшифровке обозначений, которые наносились на шильдик. Асинхронные двигатели, согласно ГОСТ, имели обозначения А, А2, АО2, 4А, 4АМ. Двигатели, произведенные в странах содружества, носили отличные обозначения. Например, маркировка электродвигателей, произведенных в Болгарии, вместо 4А обозначались МО, а 4АМ как М. С развалом СССР заводы-производители стали применять свое обозначение, что затрудняет электрикам подбор двигателей при ремонтных работах. В этой статье будет рассмотрена маркировка электродвигателей и их расшифровка.

  • Современное обозначение и расшифровка параметров электродвигателей
  • Схема соединения и расшифровка обозначений клемм в коробке
  • Маркировка импортных двигателей
  • Определение параметров двигателя при отсутствии таблички
  • Маркировка моторчиков для радиоуправляемых моделей

Современное обозначение и расшифровка параметров электродвигателей

Маркировка имеет несколько основных позиций:

  • марка (тип) электродвигателей;
  • вариант исполнения;
  • рабочая длина оси вращения;
  • монтажные размеры крепления;
  • длина сердечника;
  • число пар полюсов;
  • модификация конструкции;
  • климатическое исполнение.

Ниже приведена расшифровка обозначений современных двигателей.

Ниже вы видите пример полной маркировки асинхронных двигателей и его расшифровка.

Также указывается и степень защиты электродвигателя от пыли и влаги по классу IP, цифрами от 0 до 8. Здесь первая цифра — это защита от пыли, а вторая — от влаги.
При этом в наименовании указывается монтажное исполнение. По коду монтажного исполнения можно определить, как производится крепление двигателей – на лапах или с помощью фланца. Например, IM 1081 говорит о креплении на лапах, и о том, что возможна установка валом вверх, вниз или горизонтально.

Для электропривода во взрывозащищенном исполнении в пакете сопроводительных документов должен быть сертификат, в котором указана маркировка по степени взрывозащиты, по её виду и сфере применения. Также и в маркировки двигателя если вначале указана буква В – он взрывозащищенный, например ВА07А(М)-450-710.

При этом обозначение двигателей постоянного тока отличается от переменного и имеет такой вид, как показано на рисунке.

На ниже приведенном рисунке представлена информация о тяговых электродвигателях, смонтированных на кранах.

Аналогичные данные размещаются на шильдиках электродвигателей.

Информация на табличке говорит, что:

  • АИР – тип асинхронной машины;
  • 80 – длина вала;
  • А-монтажный размер;
  • 4-количество полюсов;
  • У- предназначен для работы в умеренном климате;
  • 3-устанавливается в закрытом помещении.

Мощность 1,1 кВт, частота вращения 1420 об/мин. Может работать от переменного тока напряжением 220 или 380 вольт при включении обмоток треугольником или звездой.

Ток потребления соответственно будет 4,9/2,8А. Степень защиты IP54. Произведен в республике Беларусь.

Схема соединения и расшифровка обозначений клемм в коробке

На электродвигателе имеется клеммная коробка, её еще называют «брно». Где на болтах крепятся выводы начала и конца обмоток статора.

На вышеприведенном рисунке представлена коробка с маркировкой клемм, а на нижеприведенном рисунке приведено обозначение выводов обмоток, перемыкая которые определенным образом, можно получить соединение треугольником или звездой:

  • U1 является концом первой обмотки, а W2 началом третьей;
  • V1 конец второй, а U2 – начало первой;
  • W1 конец третьей, а V2 начало второй.

Перемыкая контакты U1, V1, W1 получаем соединение обмоток звездой, а перемыкая пары контактов U1 c W2, V1 c U2, W1 c V2 — обмотки соединенные треугольником.

Маркировка импортных двигателей

На импортных электродвигателях используется аналогичная маркировка.

На рисунке представлен шильдик электродвигателя, произведенного в Италии. Где нанесена маркировка аналогичная отечественным двигателям, но по европейским стандартам. По этим данным можно подобрать отечественный аналог.

Немецкая фирма Siemens выпускает электродвигатели различного назначения. При этом обозначение на шильдике наносятся данные для стандартного напряжения, но для разной частоты питающего напряжения. На приведенном ниже рисунке, представлена расшифровка информации с шильдика двигателя фирмы Сименс.

Аналогичная маркировка электродвигателей размещается на шильдиках китайских производителей. Зачастую они выпускают продукцию под известными брендами, такими как тот же «Сименс».

Определение параметров двигателя при отсутствии таблички

Если нет таблички на двигателе,и отсутствует паспорт, возникает вопрос, как определить его мощность. Для этого существует несколько способов:

  1. Измерив, диаметр и длину вала, по таблице вычисляют его параметры.
  2. Зная габаритные и крепежные размеры, можно по этой информации осуществить подбор электродвигателей, по таблицам, которые вы найдете по ссылке ниже.
  3. Измерив, сопротивление обмоток, по формуле определяют мощность. Для этого замеряют сопротивление при соединении звездой. Результат делят на 2. Полученные данные подставляем в формулу: P=(220v*220v)/R, полученную цифру умножаем на 3, это и будет искомая мощность. При соединении звездой расчет производят по этой же формуле, результат умножаем на 6. Получаем необходимую мощность.
  4. Подключив мотор к сети, амперметром замеряют ток холостого хода. После чего по данным таблицы производят подбор двигателей.

Такая ситуация часто возникает на производстве. Поэтому электрики должны понимать, как узнать мощность двигателей при отсутствии шильдика.

При подключении электрики обязаны учитывать направление вращения вала привода подсоединенного к насосам. Это относится как к трехфазным, так и однофазным двигателям. На некоторых моторах на корпус наносится стрелка, указывающая направление вращения.

Подробно об этом мы писали в отдельной статье, опубликованной ранее — https://samelectrik.ru/kak-opredelit-moshhnost-elektrodvigatelya.html.

Маркировка моторчиков для радиоуправляемых моделей

Маркировка бесколлекторных двигателей на модели имеет два показателя: размеры статора диаметр/высота или внешние габариты. Обозначаются четырехзначным цифровым значением, например, 2212. Первые две цифры определяют диаметр, а вторые — длину статора в миллиметрах.

 

Обратите внимание, что указываются размеры не корпуса, а статора. Приведенный выше моторчик типа 2212 – outrunner по конструкции, то есть бесколлекторный двигатель с внешним ротором. Размеры его корпуса будут отличаться от 22 и 12 мм.

Однако, внешние размеры статора это маркетинговый ход менеджеров по продажам, потому что обмотка в нём может быть любой.

Вот мы и рассмотрели, какая бывает маркировка электродвигателей и их расшифровка. Если остались вопросы, задавайте их в комментариях под статьей!

Материалы по теме:

  • Расшифровка маркировки проводов и кабелей
  • Какие бывают щетки для электродвигателей и как они маркируются
  • Условное обозначение двигателей на схеме

Как маркируются асинхронные электродвигатели: обозначение и расшифровка

В маркировке электрических двигателей серий A, AO, A2, АO2 и A3 буквой «А» обозначается вариант конструктивного исполнения с предусмотренной защитой от брызг. «АО» — это обдуваемый агрегат закрытого типа, а первое значение с цифрой используется для указания серийного номера установок. Далее в маркировке следует численное значение, которым обозначен типоразмер силовой установки: первой цифрой обозначаются габариты, а вторая цифра обозначает ее условную длину. Число полюсов указывается цифрой, следующей после 2-го дефиса. В качестве примера рассмотрим маркировку А02-62-4: такие значения характерны асинхронному трехфазному двигателю закрыто обдуваемого типа, которому присвоена вторая единая серия, шестой габарит, вторая длина и четыре полюса.

Следует учитывать, что электрические двигатели с габаритами 1 -5, относящиеся ко 2-й серии выпуска, предполагают исключительно закрытое обдуваемое исполнение. Это способствует повышению степени их надежности в эксплуатации и увеличению почти вдвое срока службы, если сравнивать с версией, оснащенной защитой.

Электродвигатели, которые относятся к единым сериям A, AO, A2, AO2 в основном исполнении, оснащены короткозамкнутым ротором, обмотка которого выполнены из литого алюминия. Такие агрегаты послужили основой для создания целого ряда модификаций двигательных установок. В этом случае в маркировке каждой отдельной модификации к буквенному сегменту была добавлена еще одна буква: К – электрический двигатель, в оснащение которого включен фазный ротор, П – двигатель, имеющий повышенный пусковой момент, Т – установки, используемые в отрасли текстильной промышленности, С – электродвигатели с повышенным уровнем скольжения.

Основное предназначение асинхронных двигателей, для которых предусмотрен повышенный пусковой момент – приводной запуск механизмов, которые выдают большие нагрузки в момент запуска.

Двигательные установки с повышенным уровнем скольжения устанавливаются на машины с характерными для них неравномерными ударными нагрузками, а также на механизмы, эксплуатация которых предполагает частые пуски и реверсы.
Общеизвестные электродвигатели, где на статоре присутствует алюминиевая обмотка, маркируются путем добавления буквы «А» в конец значения (к примеру, А02-42-4A).

Если отдельные модели электродвигателей рассчитаны на несколько частот вращения, значения, которые обозначают количество полюсов, дополняются соответствующими цифрами. К примеру: A0-94-12/8/6/4 – маркировка трехфазного асинхронного электродвигателя серии A0, 9 габарит, 4 длина, с 12,8,6,4 полюсами.

Также в примере A0Л2-21-6 — «Л» указывает на наличие алюминиевого корпуса и щитка.

Расшифровка маркировки типоразмера электродвигателя серии 4A 4Ah380M2УЗ: цифра «4» является порядковым номером серии, буква «А» — тип силовой установки (асинхронный двигатель), H – наличие защиты, число 280 – значение высоты оси вращения (в милиметрах), S,М или L – обозначение установочного размера соответственно указанной длине станины, цифра 2 — количество полюсов, буквы «У3» — указывают на климатическое предназначение установки. На основе этого примера, в маркировке могут содержаться две буквы АА. Они, как правило, указывают на то, что при изготовлении этих компонентов использовался алюминиевый сплав. Если после буквы «А» следует буква «Х», это значит, что станина из алюминия, в то время как щиты из чугуна. В случае, когда чугун или сталь были использованы для изготовления как станины, так и щитов, такие знаки в маркировке типоразмеров отсутствуют.

Электродвигатели, имеющие в укомплектации фазный ротор, имеют в маркировке буквенное значение «K» — к примеру, 4AHK. Учитывая длину сердечника статора, даже при одинаковых размерах станины, в маркировке содержатся латинские буквы S,М,J,L. Если таковых нет, ставится A (если длина сердечника меньшего значения) и B (для его наибольшей длины) – к примеру, 4A90LB8 или 4A71B6.

В климатических вариантах электродвигателей в маркировке присутствуют следующие буквенные значения: У (умеренный климат), ХL (холодный климат), TB (тропический влажный), TC (тропический сухой), T (влажный и сухой тропический климат), O (общие климатические условия), M (умеренный морской холодный климат) и TM (тропический морской), B (все морские районы и районы на суше), 0M (неограниченность районов плавания).

В зависимости от места, где размещена силовая установка, в маркировке электродвигателей используются цифры:

  1. установки предназначены для эксплуатации в открытой среде
  2. на объектах, где обеспечивается свободный доступ воздуха
  3. помещения закрытого типа, где температурные и влажностные показатели ниже, нежели снаружи этих камер
  4. объекты, где налажена система искусственно регулируемых климатических условий
  5. помещения с высоким уровнем влажности.

Согласно ГОСТу 17494-72, электрифицированные установки комплектуются разными степенями защиты работников от возможных соприкосновений с нестатическими и токопроводящими элементами внутри оборудования, а также элементами, предотвращающими попадание влаги и инородных частиц.

Для электрических двигателей с общим предназначением, как правило, предусмотрены два уровня защиты:

  1. IР23 или IР22 – для силовых установок с постоянным током в защищенным варианте
  2. IР44 – для машин с закрытым исполнением.

Соответствующие степени защиты обозначаются латинскими буквами IР и двумя цифрами, из которых первая указывает на уровень защиты работников от вероятных соприкосновений с токопроводящими и находящимися во вращении элементами во внутренней части установки, защищенность электромашины от попадания в ее внутренние компоненты инородных тел и предметов, а второй цифрой указывается уровень защиты электромашины от попадания воды. На примере IР23 цифрой 2 в маркировке электродвигателя указывается на наличие в установке защиты от вероятных соприкосновений человека с токопроводящими частями машины и от попадания внутрь установки предметов, диаметр которых превышает 12.5мм. Цифрой 3 обозначена защита от дождевой воды, допустимый при этом угол падения капель на машину – до 60°. Если установка обозначена IР22, при помощи второй цифры указывается на наличие защиты от капель дождя, угол падения которых на установку не превышает 15°.

Маркировка IР44: первой цифрой «4» обозначено наличие защиты от вероятных соприкосновений деталей и инструментов, толщина которых превышает 1мм, с токопроводящими внутренними элементами электромашины; второй цифрой 4 обозначено наличие защиты от брызг воды, независимо от их направления и угла падения.

Выездная электротехническая лаборатория компании ТМ Электро проведёт необходимый комплекс электроизмерий у вас на объекте.

Понимание информации на паспортной табличке асинхронного двигателя

Автомобильная промышленность США работает на стандартизированной основе уже более трех четвертей века. Агентство по стандартизации — Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) — было создано в 1926 году «… для содействия стандартизации электрического оборудования и расходных материалов». В результате усилий этой группы можно ожидать, что «стандартные» двигатели разных производителей будут соответствовать или превосходить минимальные параметры производительности и, по большей части, будут примерно одного размера.

Важнейшей частью обеспечения взаимозаменяемости двигателей является обеспечение того, чтобы информация на паспортной табличке была единой для производителей. Общий язык паспортной таблички двигателя позволяет персоналу, занимающемуся установкой и техническому обслуживанию, быстро понять и распознать, с каким типом двигателя они имеют дело во время новой процедуры установки или замены.

Согласно NEC, на заводской табличке двигателя должна быть указана следующая информация:

  • Номинальное напряжение или напряжения
  • Номинальный ток при полной нагрузке для каждого уровня напряжения
  • Частота
  • Фаза
  • Номинальная скорость при полной нагрузке
  • Класс изоляции и номинальная температура окружающей среды
  • Номинальная мощность

    • л.с.

  • Рейтинг времени
  • Кодовая буква с заблокированным ротором
  • Название и адрес производителя

В дополнение к этой обязательной информации, паспортные таблички двигателей могут также включать такие данные, как типоразмер, буквенное обозначение конструкции NEMA, эксплуатационный коэффициент, КПД при полной нагрузке и коэффициент мощности.

Наконец, некоторые паспортные таблички могут даже содержать такие данные, как идентификационные номера подшипников, код сертификации, серийный номер производителя, а также символы и логотипы.

Основные данные паспортной таблички. Чтобы полностью понять детали, представленные на паспортных табличках двигателей, мы рассмотрим каждый из этих элементов более подробно и объясним их важность.

Номинальное напряжение — Двигатели предназначены для обеспечения оптимальной производительности при работе на определенном уровне напряжения или комбинации уровней напряжения в случае двигателей с двумя или тремя напряжениями питания. Это значение известно как напряжение, указанное на паспортной табличке. С учетом того факта, что изменения напряжения в вашей системе электроснабжения происходят из-за изменения условий нагрузки на вашем объекте и в электросети, которая питает ваш объект, двигатели разработаны с допуском 10% для напряжения выше и ниже номинального значения, указанного на паспортной табличке. Таким образом, двигатель с номинальным напряжением 460 В, указанным на паспортной табличке, должен успешно работать в диапазоне от 414 В до 506 В.

Номинальная сила тока при полной нагрузке — По мере увеличения крутящего момента двигателя увеличивается и сила тока, необходимая для питания двигателя. Когда достигается крутящий момент и мощность при полной нагрузке, соответствующая сила тока называется силой тока при полной нагрузке (FLA). Это значение определяется лабораторными испытаниями; значение обычно слегка округляется и записывается как значение, указанное на паспортной табличке. Округление в большую сторону позволяет учитывать производственные отклонения, которые могут возникнуть, и некоторые нормальные отклонения напряжения, которые могут увеличить ток двигателя при полной нагрузке. Паспортная табличка FLA используется для выбора правильного размера провода, пускателя двигателя и устройств защиты от перегрузки, необходимых для обслуживания и защиты двигателя.

Частота — Для успешной работы частота двигателя должна соответствовать частоте энергосистемы (питания). В Северной Америке эта частота составляет 60 Гц (циклов). В других частях мира частота может быть 50 или 60 Гц.

Фаза — эта концепция довольно проста в Соединенных Штатах. У вас либо однофазный, либо трехфазный двигатель.

Номинальная скорость при полной нагрузке — это приблизительная скорость двигателя в условиях полной нагрузки, когда напряжение и частота соответствуют номинальным значениям. Несколько более низкое значение, чем фактические цифры результатов лабораторных испытаний, обычно указывается на паспортной табличке, поскольку это значение может немного измениться из-за таких факторов, как производственные допуски, температура двигателя и колебания напряжения. На стандартных асинхронных двигателях скорость при полной нагрузке обычно составляет 9от 6% до 99% скорости холостого хода.

Класс изоляции и номинальная температура окружающей среды — Важнейшим элементом срока службы двигателя является максимальная температура в самой горячей точке двигателя. Температура, возникающая в этом месте, является комбинацией конструкции двигателя (повышение температуры) и температуры окружающей среды (окружающей среды). Стандартным способом указания этих компонентов является указание максимально допустимой температуры окружающей среды, обычно 40°C (104°F), и класса изоляции, используемого в конструкции двигателя. Доступные классы: B, F и H.

Номинальная мощность в л.с. — Мощность в л.с. — это мера ожидаемой работы двигателя. Это значение основано на номинальном крутящем моменте двигателя и скорости при полной нагрузке и рассчитывается следующим образом:

Мощность в л.с. мощность двигателя варьируется от 1 до 450 л.с. Если фактическая потребность нагрузки в лошадиных силах находится между двумя стандартными номиналами мощности в лошадиных силах, вам обычно следует выбирать двигатель большего размера для вашего приложения.

Время работы — стандартные двигатели рассчитаны на непрерывную работу (24/7) при их номинальной нагрузке и максимальной температуре окружающей среды. Специализированные двигатели могут быть разработаны для «кратковременных» требований, когда все, что необходимо, — это повторно-кратковременный режим работы. Эти двигатели могут иметь кратковременный рейтинг от 5 минут до 60 минут. Определение NEMA для двигателей кратковременного действия выглядит следующим образом: «Все характеристики кратковременного действия основаны на соответствующих испытаниях кратковременной нагрузкой, которые должны начинаться только тогда, когда температура обмотки и других частей двигателя находится в пределах 5°C от температуры окружающей среды. во время испытания». Используя кратковременные номиналы, можно уменьшить размер, вес и стоимость двигателя, необходимого для определенных приложений. Например, вы можете установить асинхронный двигатель с 15-минутной номинальной мощностью для питания предпускового масляного насоса, используемого для предварительной смазки газотурбинного агрегата, потому что для этого типа двигателя было бы необычно работать более 15 минут подряд.

Кодовая буква с заблокированным ротором — Когда двигатели переменного тока запускаются с подачей полного напряжения, они создают пусковой ток, который обычно во много раз превышает значение тока полной нагрузки. Значение этого большого тока может быть важным для некоторых установок, поскольку оно может вызвать падение напряжения, которое может повлиять на другое оборудование. Есть два способа найти значение этого тока:

  • Найдите его в технических характеристиках двигателя, предоставленных производителем. Это будет отмечено как ток заторможенного ротора.
  • Используйте буквенное обозначение заблокированного ротора, которое определяет пусковой ток, необходимый для запуска двигателя.

Название и адрес производителя — Большинство производителей указывают свое имя и адрес на паспортной табличке двигателя.

Дополнительные данные паспортной таблички. В дополнение к обязательным элементам, указанным выше, дополнительная информация обычно содержится на заводской табличке двигателя.

Типоразмер — В соответствии с системой NEMA большинство размеров двигателей стандартизированы и классифицированы по номеру типоразмера и буквенному обозначению. В двигателях с дробной мощностью размеры рамы обозначаются двумя цифрами и представляют собой высоту вала двигателя от нижней части основания в шестнадцатых долях дюйма. Например, двигатель с рамой 56 будет иметь высоту вала (размер «D») 56/16 дюйма или 3,5 дюйма.

Для более крупных двигателей с трехзначным размером корпуса, от 143T до 449T, используется немного другая система, где первые две цифры представляют высоту вала в четвертях дюйма. Например, рама 326T будет иметь размер «D» 32 четверти дюйма или 8 дюймов. Хотя к нему не относится прямое измерение в дюймах, третья цифра трехзначного размера рамы, в данном случае 6, указывает длину корпуса двигателя. Чем длиннее корпус двигателя, тем больше расстояние между отверстиями для крепежных болтов в основании (т. е. больше размер «F»). Например, рама 145T имеет больший размер F, чем рама 143T.

При работе с метрическими двигателями (типа IEC) принцип такой же, как указано выше, за одним исключением — высота вала над основанием теперь указывается в миллиметрах, а не в дюймах. Размер рамы – это высота вала в миллиметрах.

NEMA design letter — Для некоторых типов машин могут потребоваться двигатели с особыми рабочими характеристиками. Например, краны и подъемники, которые должны запускаться с полной нагрузкой, могут потребовать двигателей с рабочими характеристиками, сильно отличающимися от тех, которые требуются для насосов и воздуходувок. Рабочие характеристики двигателя могут быть изменены путем изменения конструкции ламинирования, обмотки, ротора или любой комбинации этих трех элементов.

Большинство стандартных двигателей общего назначения соответствуют или превышают значения, указанные для двигателей конструкции B в стандарте NEMA MG-1 для двигателей и генераторов. Двигатели конструкции A иногда используются в приложениях, требующих высокого крутящего момента (вытягивания), например, в машинах для литья под давлением. Двигатели конструкции C выбираются для приложений, требующих высокого пускового момента (с заблокированным ротором), таких как наклонные конвейеры. Двигатели конструкции D, также называемые двигателями с высоким проскальзыванием, иногда используются для привода лебедок и циклических нагрузок, таких как домкраты насосов для нефтяных скважин и низкоскоростные штамповочные прессы.

Рис. 1. На этих графиках показаны типичные кривые момент-скорость для двигателей конструкции A, B, C и D.

На рис. 1 показана общая форма кривых крутящий момент-скорость для двигателей с характеристиками NEMA Design A, B, C и D.

Имейте в виду, что кривые, показанные на рис. 1 и на боковой панели на стр. 24, являются общими. В реальных двигателях каждый двигатель будет иметь свои собственные значения, отличные от процентов, отраженных в этих цифрах.

Сервисный коэффициент — Сервисный коэффициент (SF) показывает, какую перегрузку может выдержать двигатель при нормальной работе в пределах правильных допусков по напряжению. Например, стандартный SF для двигателей с открытой каплезащитой (ODP) составляет 1,15. Это означает, что 10-сильный двигатель с 1,15 SF может обеспечить 11,5 л.с. при необходимости для кратковременного использования. Некоторые двигатели с дробной мощностью имеют более высокие коэффициенты эксплуатации, например 1,25, 1,35 и даже 1,50. Как правило, не рекомендуется выбирать двигатели для непрерывной работы с нагрузкой выше номинальной в области эксплуатационного коэффициента. Двигатели могут не обеспечивать достаточный пусковой и пусковой моменты, возможны неправильные параметры пускателя/перегрузки.

Традиционно полностью закрытые двигатели с вентиляторным охлаждением (TEFC) имели коэффициент полезного действия 1,0, но большинство производителей теперь предлагают двигатели TEFC с эксплуатационным коэффициентом 1,15, таким же, как у двигателей ODP. Большинство двигателей для опасных зон изготавливаются с коэффициентом полезного действия 1,0, но некоторые специализированные двигатели доступны для приложений класса I с эксплуатационным коэффициентом 1,15.

Эффективность при полной нагрузке — По мере роста затрат на энергию усилия по сохранению стали более важными для коммерческих и промышленных операций. В результате стало важно, чтобы информация об эффективности при полной нагрузке всегда была доступна на паспортных табличках двигателей. КПД выражается в процентах и ​​показывает, насколько хорошо двигатель преобразует электрическую энергию в механическую. Чем ближе это значение к 100%, тем ниже будет стоимость потребления электроэнергии.

Как правило, большие двигатели более эффективны, чем меньшие. Сегодняшние высокоэффективные трехфазные двигатели имеют КПД в диапазоне от 86,5% при 1 л.с. до 95,8% при 300 л.с. Значение КПД, указанное на паспортной табличке, представляет собой номинальный КПД при полной нагрузке, определенный с помощью очень точного динамометра и процедуры, описанной в стандарте IEEE 112, метод B. Номинальное значение — это среднее значение, которое было бы, если бы использовалось значительное количество одинаковых двигателей. были испытаны, и было определено среднее значение партии. Некоторые двигатели могут иметь более высокое значение, а другие могут быть более низкими, но среднее значение всех протестированных устройств отображается как номинальное значение, указанное на паспортной табличке.

Гарантированный минимум — это еще одна эффективность, которая иногда указывается на заводской табличке. Это значение определяется из математической зависимости, которая предполагает, что наихудший КПД любого двигателя в партии, используемый для определения среднего (номинального) значения, может иметь потери на 20% выше среднего. В результате каждое номинальное значение эффективности будет иметь соответствующее минимальное значение эффективности. Вы можете просмотреть эти значения в таблице 12-8 в NEMA MG-1.

Коэффициент мощности — Коэффициент мощности — это отношение ватт нагрузки двигателя к вольтамперам при полной нагрузке. Коэффициент мощности двигателя изменяется в зависимости от его нагрузки. Коэффициент мощности минимален на холостом ходу и увеличивается при приложении к двигателю дополнительной нагрузки. Коэффициент мощности обычно достигает пика при полной нагрузке двигателя или почти при ней.

Финальный отжим. Замена двигателей становится намного проще, когда вы можете быстро распознать ключевые элементы, которые описывают размер двигателя, скорость, напряжение, физические размеры и рабочие характеристики. Вся эта и другая информация обычно указана на паспортной табличке двигателя. Вы несете ответственность за то, чтобы правильно интерпретировать информацию на этой заводской табличке, правильно применять ее в полевых условиях и проверять соответствие NEMA, IEC или другим отраслевым стандартам.

Примечание редактора: Этот текст был написан Эдом Каверном, когда он был региональным менеджером Baldor Electric Co. в Уоллингфорде, штат Коннектикут. С тех пор он вышел на пенсию .

Врезка: тонкая взаимосвязь скорости двигателя и крутящего момента

Это типичная кривая момент-скорость для стандартного асинхронного двигателя переменного тока.

Важно понимать некоторые детали характеристик двигателя, как показано на типичной кривой крутящий момент-скорость в Рисунок вправо. График показывает, что происходит с выходным крутящим моментом и скоростью двигателя, когда двигатель запускается с приложенным полным напряжением.

Двигатель изначально имеет нулевую скорость и развивает крутящий момент при заторможенном роторе (точка A). Когда двигатель разгоняется, некоторые конструкции двигателей создают небольшое падение крутящего момента. Если да, то самая нижняя точка на этой кривой называется втягивающим или подтягивающим моментом (точка B). По мере дальнейшего увеличения скорости крутящий момент обычно увеличивается до самой высокой точки на кривой (точка C), которая называется отрывным или опрокидывающим крутящим моментом. Наконец, когда двигатель нагружается до момента полной нагрузки, скорость двигателя стабилизируется (точка D).

Если двигатель ничего не приводит в движение, его скорость увеличивается до скорости холостого хода или синхронной скорости (точка E). Например, для четырехполюсного двигателя, работающего на частоте 60 Гц, скорость холостого хода может составлять 1799 об/мин, а синхронная скорость — 1800 об/мин.

Каждая из этих точек (A, B, C и D) имеет абсолютные значения (обычно выраженные в фунто-футах). Однако они часто указываются в процентах от крутящего момента при полной нагрузке. Например, четырехполюсный двигатель мощностью 20 л.с., частотой 60 Гц может иметь крутящий момент при полной нагрузке 590,5 фунт-фут и крутящий момент заблокированного ротора 116 фунт-фут. Это показано как: (116÷59,5)×100=195%

Точно так же крутящий момент 199 фунт-футов может быть показан как: (199÷59,5)×100=334%

Основы двигателей переменного тока и их применение

Двумя основными типами двигателей переменного тока являются асинхронные двигатели и синхронные двигатели. Асинхронный двигатель (или асинхронный двигатель) всегда зависит от небольшой разницы в скорости между вращающимся магнитным полем статора. Скорость вала ротора называется скольжением, чтобы индуцировать ток ротора в обмотке переменного тока ротора. В результате асинхронный двигатель не может создавать крутящий момент вблизи синхронной скорости, когда индукция (или скольжение) недоступна.

Синхронный двигатель, напротив, не зависит от индукции скольжения. В нем используются постоянные магниты, выступающие магнитные полюса (обычно сделанные из стальных пластин и называемые явно выраженными полюсами) или обмотка ротора с независимым возбуждением. Синхронный двигатель развивает свой номинальный крутящий момент точно на синхронной скорости.

Общая классификация двигателей. Двумя основными классификациями двигателей переменного тока являются синхронные и асинхронные (также называемые индукционными). (Изображение: монолитные энергосистемы)

Асинхронные двигатели

Наиболее распространенные однофазные двигатели переменного тока используют короткозамкнутый ротор, который можно найти практически во всех бытовых и легких промышленных двигателях переменного тока. Двигатель получил свое название от формы «обмоток» его ротора — кольца на обоих концах ротора с стержнями, соединяющими кольца по всей длине ротора. Обычно это литой алюминий или медь, залитая между металлическими пластинами ротора, и обычно видны только торцевые кольца. Большая часть тока ротора будет проходить через стержни, а не через ламинаты с более высоким сопротивлением и обычно покрытые лаком. Для стержней и торцевых колец типичны очень низкие напряжения при очень высоких токах; В высокоэффективных двигателях часто используется литая медь для уменьшения сопротивления ротора.

Простые индукционные машины напрямую подключаются к сети. Типичная характеристика скорости вращения при постоянной частоте статора и напряжении на клеммах показана на рисунке ниже. Синхронная скорость соответствует скорости вращения магнитного поля статора. Машина не создает крутящего момента на синхронной скорости, потому что в обмотках ротора не индуцируется ток. Если ротор вращается с меньшей скоростью, чем поле статора, машина работает в моторном режиме. В противном случае машина работает в режиме генератора. Максимальный крутящий момент, который может быть получен на валу двигателя, называется крутящим моментом. Номинальный крутящий момент определяется как половина крутящего момента на отрыв. Эти машины обычно работают в линейной области между положительным и отрицательным номинальным крутящим моментом, отмеченной зеленой линией на рисунке ниже.

Зависимость между крутящим моментом, скоростью вращения ротора и скольжением в простой асинхронной машине. (Изображение: Infineon Technologies)

Альтернативная конструкция, называемая фазным ротором, используется, когда требуется переменная скорость. В этом случае ротор имеет такое же количество полюсов, как и статор, а обмотки выполнены из проволоки, соединенной с контактными кольцами на валу. Угольные щетки соединяют токосъемные кольца с контроллером, таким как переменный резистор, который позволяет изменять коэффициент скольжения двигателя. В некоторых мощных приводах с фазным ротором с регулируемой скоростью энергия частоты скольжения улавливается, выпрямляется и возвращается в источник питания через инвертор. При двунаправленном управлении мощностью ротор с обмоткой становится активным участником процесса преобразования энергии, при этом конфигурация с двойным питанием от ротора с обмоткой обеспечивает удвоенную плотность мощности.

По сравнению с роторами с короткозамкнутым ротором двигатели с фазным ротором дороже и требуют обслуживания контактных колец и щеток. Они все еще были стандартной формой для управления переменной скоростью до появления компактных электронных устройств. Твердотельные инверторы с частотно-регулируемым приводом теперь могут использоваться для управления скоростью, а двигатели с фазным ротором становятся все менее распространенными.

Асинхронные двигатели с большим фазным ротором (WRIM) — это хорошо зарекомендовавшая себя технология для промышленного применения. В цементной и горнодобывающей промышленности WRIM высокой мощности используются на крупных мельницах, где они имеют преимущество контролируемых пусковых характеристик и возможности регулировки скорости. Эти двигатели также используются на больших насосах в сфере водоснабжения и очистки сточных вод.

WRIM имеет трехфазный статор, который обычно подключается непосредственно к системе питания. Ротор имеет трехфазную обмотку с тремя выводами, подключенными к отдельным токосъемным кольцам, которые традиционно подключались к реостату или блоку резисторов. Реостат использовался для запуска и мог быть отключен, как только двигатель набрал скорость. Изменяя сопротивление ротора с помощью реостата, можно изменить скорость двигателя. Твердотельные накопители все чаще заменяют реостаты для управления двигателем в этих приложениях.

Синхронные двигатели

Существует несколько вариантов конструкции синхронных двигателей, включая синусоидальные, реактивные, шаговые и гистерезисные. Общим знаменателем является то, что вращение вала синхронизировано с частотой питающего тока; период вращения точно равен целому числу циклов переменного тока. Синхронные двигатели содержат многофазные электромагниты переменного тока на статоре двигателя, которые создают магнитное поле, вращающееся в такт колебаниям линейного тока. Ротор с постоянными магнитами или электромагнитами вращается синхронно с полем статора с той же скоростью и обеспечивает второе синхронизированное вращающееся магнитное поле двигателя переменного тока. Асинхронный двигатель называется двигателем с двойным питанием, если он оснащен многофазными электромагнитами переменного тока с независимым возбуждением как на роторе, так и на статоре.

Небольшие синусоидальные синхронные двигатели обычно используются в аналоговых электрических часах, таймерах и других устройствах, где требуется точное время. В более мощных промышленных установках синхронный двигатель выполняет две важные функции: Это высокоэффективное средство преобразования энергии переменного тока в работу. И он может работать с опережающим или единичным коэффициентом мощности и, таким образом, обеспечивать коррекцию коэффициента мощности.

Реактивный двигатель представляет собой тип электродвигателя, который индуцирует непостоянные магнитные полюса на ферромагнитном роторе. Ротор не имеет обмоток. Он генерирует крутящий момент за счет магнитного сопротивления. Подтипы реактивных двигателей включают синхронные, переменные, переключаемые и переменные шаговые. Реактивные двигатели могут обеспечивать высокую удельную мощность при низкой стоимости, что делает их привлекательными для многих приложений. К недостаткам относятся высокая пульсация крутящего момента (разница между максимальным и минимальным крутящим моментом за один оборот) при работе на низкой скорости и шум из-за пульсаций крутящего момента. Импульсные реактивные двигатели могут использоваться как очень большие шаговые двигатели с уменьшенным числом полюсов и, как правило, коммутируются по замкнутому контуру. Обычные шаговые двигатели представляют собой разновидность бесщеточных двигателей постоянного тока (BLDC).

Гистерезисные двигатели имеют сплошной гладкий цилиндрический ротор, отлитый из магнито-твердой кобальтовой стали с высокой коэрцитивной силой. Этот материал имеет широкую петлю гистерезиса (высокую коэрцитивную силу), что означает, что после намагничивания в заданном направлении требуется большое обратное магнитное поле для изменения намагниченности. Вращающееся поле статора заставляет каждый небольшой объем ротора испытывать реверсивное магнитное поле. Из-за гистерезиса фаза намагниченности отстает от фазы приложенного поля. Результатом этого является то, что ось магнитного поля, индуцированного в роторе, отстает от оси поля статора на постоянный угол δ, создавая крутящий момент, когда ротор пытается «догнать» поле статора.

Преимущество гистерезисного двигателя заключается в том, что, поскольку угол запаздывания δ не зависит от скорости, он развивает постоянный крутящий момент от запуска до синхронной скорости. Следовательно, он самозапускающийся и для его запуска не требуется индукционная обмотка. Двигатели с гистерезисом производятся с номинальной мощностью долей лошадиных сил, в основном в качестве серводвигателей и синхронизирующих двигателей. Более дорогие, чем реактивные, гистерезисные двигатели используются там, где требуется точная постоянная скорость.

Синхронные двигатели с постоянными магнитами (PMSM) обеспечивают более высокий КПД по сравнению с асинхронными двигателями переменного тока и двигателями BLDC. (Изображение: Эмбител)

Синхронный двигатель с постоянными магнитами (СДПМ) использует постоянные магниты, встроенные в стальной ротор, для создания постоянного магнитного поля. Статор содержит обмотки, подключенные к источнику переменного тока для создания вращающегося магнитного поля (асинхронный двигатель). При синхронной скорости полюса ротора замыкаются на вращающемся магнитном поле. Синхронные двигатели с постоянными магнитами аналогичны двигателям BLDC.

PMSM в сравнении с производительностью BLDC

Двигатель PMSM можно рассматривать как аналог двигателя переменного тока BLDC. Как и BLDC, PMSM имеет ротор с постоянными магнитами и статор с обмоткой. Работа двигателя PMSM также очень похожа на двигатель BLDC. Однако разница заключается в форме волны обратной ЭДС, которая носит синусоидальный характер. Это связано с тем, что катушки намотаны на статоре синусоидально.

Двигатель PMSM генерирует синусоидальную противоЭДС, в то время как BLDC генерирует трапецеидальную волну противоЭДС. (Изображение: Texas Instruments)

PMSM требует питания переменного тока (синусоидального характера) для достижения наилучшей производительности. Этот тип управляющего тока также снижает шум, создаваемый двигателем. Преимущества двигателей PMSM:

  • Более высокая эффективность, чем у бесщеточных двигателей постоянного тока
  • Отсутствие пульсаций крутящего момента при коммутации двигателя
  • Более высокий крутящий момент и лучшая производительность
  • Более надежный и менее шумный, чем другие асинхронные двигатели
  • Высокая производительность как при высокой, так и при низкой скорости работы
  • Низкая инерция ротора облегчает управление
  • Эффективное рассеивание тепла
  • Уменьшенный размер двигателя

Стандарты эффективности двигателей переменного тока

Международный стандарт IEC/EN 60034-30 делит эффективность двигателей на пять классов: от IE1 до IE5. Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) имеет соответствующую рейтинговую шкалу от «стандартной эффективности» до «ультра-премиальной» эффективности. Использование электронных приводов необходимо для соответствия более высоким стандартам эффективности. Простые асинхронные двигатели переменного тока с электронными приводами могут соответствовать требованиям IE3 и IE4, тогда как СДПМ необходимы для соответствия уровням эффективности IE5.

Классы эффективности двигателей в соответствии с IEC/EN 60034-30 (от IE1 до IE5) и соответствующие рейтинги NEMA (от стандартной эффективности до сверхвысокой эффективности). (Изображение: Центр энергетических исследований Нидерландов)

Разница между классами эффективности IE больше для двигателей меньшего размера. Например, для двигателя мощностью 1 кВт увеличение эффективности между IE1 и IE3 составляет около 13%. Для двигателя мощностью 10 кВт повышение эффективности между IE1 и IE3 составляет всего около 6%

Как отмечалось выше, электронные приводы необходимы для соответствия более высоким стандартам эффективности.

Posted inДвигатель