Asinchroninių variklių konstrukcinės formos

Išorinės struktūrinės formos asinchroniniai varikliai lemia variklio montavimo būdas ir jo apsaugos nuo aplinkos poveikio forma. Įprasta kojų variklio veikla yra plačiai paplitusi (1 pav., a). Tokiu atveju variklio velenas turi būti horizontalus. Varikliai su flanšais (1 pav., b) plačiai naudojami horizontaliems ir vertikaliems įrengimams.

Jie taip pat gamina linijinius indukcinius variklius, kurie neturi rėmo, galinių skydų, veleno. Tokio variklio elementai yra įmontuoti į mašinos korpuso dalis, o variklio velenas yra vienas iš mašinos velenų (dažnai velenas), o lova yra mašinos agregato korpusas, pavyzdžiui, šlifavimo galvutė (pav. . 2).

Užsienyje plačiai paplitę specialios konstrukcijos varikliai, įskaitant mažų radialinių matmenų ir didelio ilgio variklius bei diskinius variklius, ypač su cilindro formos statoriumi ir žiedo formos išoriniu rotoriumi. Taip pat naudojami varikliai, kuriuos įjungus kūgio formos rotorius juda ašine kryptimi, sukurdamas didelę traukos jėgą.

Ši jėga naudojama variklio veleną veikiančiam mechaniniam stabdžiui atleisti po to, kai variklis atjungtas nuo elektros tinklo. Be to, naudojama daugybė variklių konstrukcijų su pritvirtintomis pavarų dėžėmis, pavarų dėžėmis ir mechaniniais variatoriais, kurie užtikrina sklandų reguliavimą.

Ryžiai. 1. Asinchroninių variklių projektavimas

Variklių su specialiomis konstrukcijos formomis trūkumas yra sunkumas juos pakeisti įvykus avarijai. Sugedusį elektros variklį reikia ne keisti, o taisyti, o remonto metu mašina dirbo tuščiąja eiga.

Mašinoms vairuoti naudojami įvairių formų aplinkos apsaugos varikliai.

Ekranuoti varikliai turi groteles, kurios uždengia ventiliacijos angas ant galinių skydų. Tai apsaugo nuo pašalinių objektų patekimo į variklį, taip pat neleidžia darbuotojui liesti besisukančių ir įtampingųjų dalių. Kad skysčių lašeliai nenukristų iš viršaus, varikliuose įrengtos žemyn nukreiptos arba vertikalios ventiliacijos angos.

Ryžiai. 2. Integruotas šlifavimo variklis

Tačiau kai toks elektros variklis dirba dirbtuvėse, jo ventiliatorius kartu su oru siurbia dulkes, purškia aušinimo skystį ar alyvą, taip pat smulkias plieno ar ketaus daleles, kurios, prilipusios prie apvijos izoliacijos ir vibruoja. veikiant kintamam magnetiniam laukui, greitai susidėvi izoliacija.

Uždaryti varikliai, kurių galiniai ekranai neturi ventiliacijos angų, turi patikimesnę apsaugą nuo aplinkos poveikio. Tokie varikliai, kurių matmenys tokie pat kaip ir apsaugoti, dėl prastesnio aušinimo turi mažesnę galią.Esant tokioms pat galioms ir greičiams, uždaras elektros variklis yra 1,5-2 kartus sunkesnis už apsaugotą ir atitinkamai jo kaina yra didesnė.

Noras sumažinti uždarų variklių dydį ir kainą paskatino sukurti uždarus pučiamus elektros variklius. Toks elektrinis variklis turi išorinį ventiliatorių, sumontuotą variklio veleno gale priešais pavaros galą ir uždengtą dangteliu. Šis ventiliatorius pučia aplink variklio korpusą.

Ventiliatorių varikliai yra žymiai lengvesni ir pigesni nei uždarieji. Pūstantys varikliai dažniausiai naudojami metalo pjovimo staklėms varyti. Varikliai su kitomis aplinkos apsaugos formomis gana retai naudojami metalo pjovimo staklėms valdyti. Visų pirma, šlifavimo staklėms vairuoti kartais naudojami uždari elektros varikliai.

Elektros varikliai skirti standartinei 127, 220 ir 380 V įtampai. Tas pats variklis gali būti jungiamas į skirtingos įtampos tinklus, pavyzdžiui, į 127 ir 220 V, 220 ir 380 V įtampų tinklus. elektros variklio statoriaus apvija sujungta trikampiu, didesniam - žvaigždute. Srovė elektros variklio apvijose ir įtampa jose abiem atvejais su šiuo įtraukimu bus vienoda. Be to, jie gamina 500 V elektros variklius, jų statoriai nuolat sujungti žvaigždute.

Daugelyje pramonės šakų naudojami asinchroniniai varikliai su voverės narveliais gaminami 0,6-100 kW vardine galia. sinchroniniai greičiai 600, 750, 1000, 1500 ir 3000 aps./min.

Elektros variklio apvijos laidų skerspjūvis priklauso nuo juo tekančios srovės dydžio. Esant didesnei srovei, variklio apvijos tūris bus didesnis.Magnetinės grandinės skerspjūvis yra proporcingas magnetinio srauto dydžiui. Tokiu būdu elektros variklio matmenys nustatomi pagal apskaičiuotas srovės ir magnetinio srauto vertes arba vardinį elektros variklio sukimo momentą. Nominali variklio galia

kur P.n — vardinė galia, kW, Mn- vardinis momentas, N • m, nn- vardinis greitis, aps/min.

To paties dydžio variklio vardinė galia didėja, kai jo vardinis greitis didėja. Todėl mažo greičio elektros varikliai yra didesni už tos pačios galios greitaeigius variklius.

Šlifuojant mažas skylutes, norint gauti tinkamą pjovimo greitį, reikia labai didelio šlifavimo veleno greičio. Taigi, šlifuojant 3 mm skersmens ratu tik 30 m / s greičiu, veleno greitis turėtų būti lygus 200 000 apsisukimų per minutę. Esant dideliam suklio apsisukimų dažniui, suspaudimo jėga gali būti smarkiai sumažinta. Tuo pačiu metu sumažėja ratų šlifavimas ir įtvaro lenkimas, padidėja paviršiaus apdaila ir apdirbimo tikslumas.

Atsižvelgiant į tai, kas išdėstyta pirmiau, pramonė naudoja daugybę vadinamųjų modelių. Elektriniai velenai, kurių sukimosi greitis yra 12 000-144 000 aps./min ir didesnis. Elektrospindelis (3 pav., a) yra šlifavimo velenas ant riedėjimo guolių su įmontuotu aukšto dažnio voverės varikliu. Variklio rotorius yra tarp dviejų guolių suklio gale priešais šlifavimo diską.

Ryžiai. 3. Elektrospindeliai

Elektrinis veleno statorius yra surinktas iš lakštinio elektrotechninio plieno. Ant jo dedama bipolinė ritė.Variklio rotorius, kurio apsisukimų dažnis yra iki 30 000–50 000 aps./min., taip pat surenkamas iš lakštinio metalo ir tiekiamas su įprasta trumpojo jungimo apvija. Jie linkę kiek įmanoma sumažinti rotoriaus skersmenį.

Guolių tipo pasirinkimas yra ypač svarbus elektros velenų veikimui. Dažniausiai naudojami tikslūs rutuliniai guoliai, kurie veikia su išankstine apkrova, sukurta naudojant kalibruotas spyruokles. Tokie guoliai naudojami sukimosi greičiui, kuris neviršija 100 000 apsisukimų per minutę.

Aerostatiniai guoliai plačiai naudojami pramonėje (3 pav., b). Aukšto dažnio elektros variklio velenas 1 sukasi oru suteptuose guoliuose 3. Ašinę apkrovą sugeria oro pagalvė tarp veleno galo ir atraminio guolio 12, prie kurios velenas prispaudžiamas veikiant oro slėgiui, tiekiamo į korpuso vidų per angą 14 varikliui aušinti. Suslėgtas oras praeina per filtrą ir patenka per jungiamąją detalę 10 kameroje 11. Iš čia per kanalą 9 ir apskritą griovelį 8 oras patenka į kanalą 7 ir kamerą 6. Iš ten oras patenka į guolį. tarpas. Oras į kairįjį guolį tiekiamas vamzdžiais 5 ir kanalais 4 variklio korpuse.

Ištraukiamas oras išleidžiamas per kanalus 13. Oro pagalvę atraminio guolio tarpelyje sukuria oras, einantis iš kameros 11 per guolį, pagamintą iš akytojo anglies grafito. Kiekvienas guolis turi kūginį žalvarinį. Į jį įspaudžiamas anglies grafito įdėklas, kurio poras užpildo bronza. Prieš paleidžiant elektros veleną, tiekiamas oras ir tarp veleno ir įvorių suformuojamos oro pagalvės. Tai pašalina trintį ir guolių susidėvėjimą paleidimo metu.Po to variklis įjungiamas, rotoriaus 2 greitis pasiekia vardinį greitį per 5-10 s. Kai variklis išjungtas, 2 rotorius sukasi 3–4 minutes. Norint sutrumpinti šį laiką, naudojamas elektrinis stabdys.

Oro pagalvių naudojimas drastiškai sumažina trinties nuostolius elektriniame suklyje, oro sąnaudos 6-25 m3/val.

Taip pat buvo naudojamos elektrovelinės ant guolių su skystu tepimu. Jų veikimui reikalinga nuolatinė alyvos cirkuliacija esant aukštam slėgiui, kitaip guolių kaitinimas tampa nepriimtinas.

Aukšto dažnio elektros variklių gamybai reikalinga preciziška atskirų detalių gamyba, dinaminis rotoriaus balansavimas, tikslus surinkimas ir griežto tarpo tarp statoriaus ir rotoriaus vienodumo užtikrinimas. Srovės, tiekiančios aukšto dažnio elektros variklį, dažnis parenkamas priklausomai nuo reikiamo elektros variklio greičio:

kur nJei elektros variklio sinchroninis sukimosi dažnis, rpm, f yra srovės dažnis, Hz, p yra polių skaičius, nes p = 1, tada

Kai elektrinių velenų sinchroninis sukimosi greitis yra 12 000 ir 120 000 aps./min., srovės dažnis turi būti atitinkamai lygus 200 ir 2000 Hz.

Aukšto dažnio varikliams maitinti naudojami specialūs generatoriai. Fig. 4 parodytas trifazis sinchroninės indukcijos generatorius. Generatoriaus statorius turi plačias ir siauras plyšius. Lauko ritė, esanti plačiose statoriaus plyšiuose, tiekiama nuolatine srove. Šios ritės laidininkų magnetinis laukas uždaromas per statoriaus dantis ir rotoriaus iškyšas, kaip parodyta fig. 4 su punktyrine linija.

Rotoriui sukantis magnetinis laukas, judantis išilgai rotoriaus iškyšų, kerta kintamosios srovės apvijos posūkius, esančius siauruose statoriaus plyšiuose ir indukuoja kintamą e. ir tt c) šio e. ir tt v. priklauso nuo rotoriaus ausų greičio ir skaičiaus. Elektrovaros jėgos, sukeltos to paties srauto lauko apvijų apvijose, panaikina viena kitą dėl artėjančio ritių aktyvavimo. Lauko ritės maitinamos lygintuvu, prijungtu prie elektros tinklo. Statoriaus ir rotoriaus magnetinės šerdys pagamintos iš elektrotechninio plieno lakšto.

Ryžiai. 4. Aukšto dažnio indukcijos generatorius

Aprašytos konstrukcijos generatoriai gaminami vardinei galiai nuo 1 iki 3 kW ir dažniams nuo 300 iki 2400 Hz. Generatoriai varomi asinchroniniais varikliais, kurių sinchroninis greitis yra 3000 aps./min.

Indukcinius generatorius su padidintu dažniu pradeda keisti puslaidininkiniai (tiristoriniai) keitikliai. Šiuo atveju jie dažniausiai suteikia galimybę keisti srovės dažnį, taigi ir galimybę reguliuoti elektros variklio sukimosi greitį. Jei tokio reguliavimo metu įtampa yra palaikoma pastovi, tada atliekamas pastovus galios reguliavimas. Jei įtampos ir srovės dažnio (taigi ir variklio magnetinio srauto) santykis yra pastovus, tada reguliavimas atliekamas su pastoviu dydžiu visais greičiais ilgą laiką leistinu sukimo momentu.

Pavarų su tiristoriaus dažnio keitikliu ir asinchroniniu varikliu su voverės narveliu privalumai yra didelis efektyvumas ir paprastas naudojimas. Minusas vis dar yra didelė kaina.Mechaninėje inžinerijoje tokią pavarą labiausiai rekomenduojama naudoti aukšto dažnio varikliams. Tokio tipo eksperimentinės pavaros buvo sukurtos mūsų šalyje.

Mažos galios dvifaziai asinchroniniai varikliai dažnai naudojami staklių vykdomosiose pavarose. Tokio variklio statorius turi dvi apvijas: lauko apviją 1 ir valdymo apviją 2 (5 pav., a). Rotorius 4 voverės narvelyje turi didelį aktyvų pasipriešinimą. Ričių ašys yra statmenos viena kitai.

Ryžiai. 5. Dvifazio indukcinio variklio schema ir jo charakteristikos

Apvijoms taikomos įtampos Ul ir U2. Kondensatorių 3 prijungus prie ritės 2 grandinės, jame esanti srovė viršija srovę ritėje 1. Tokiu atveju susidaro besisukantis elipsinis magnetinis laukas ir voverės rotorius 4 pradeda suktis. Jei sumažinsite įtampą U2, sumažės ir 2 ritės srovė. Dėl to pasikeis besisukančio magnetinio lauko elipsės forma, kuri vis labiau pailgės (5 pav., b).

Elipsinio lauko variklis gali būti laikomas dviem varikliais ant vieno veleno, kurių vienas veikia pulsuojančiu lauku F1, o kitas su apskritu lauku F2. F1 pulsuojančio lauko variklis gali būti laikomas dviem identiškais apskrito lauko indukciniais varikliais, sujungtais taip, kad suktųsi priešingomis kryptimis.

Fig. 5, c parodytos asinchroninio variklio, turinčio apskritą sukimosi lauką ir reikšmingą aktyvųjį rotoriaus pasipriešinimą, mechaninės charakteristikos 1 ir 2, kai sukasi skirtingomis kryptimis. Vienfazio variklio mechaninę charakteristiką 3 galima sudaryti iš kiekvienos n reikšmės atėmus 1 ir 2 charakteristikų momentus M.Esant bet kuriai n vertei, sustabdomas vienfazio variklio su dideliu rotoriaus pasipriešinimu sukimo momentas. Apvalaus lauko variklio mechaninė charakteristika pavaizduota 4 kreive.

Dviejų fazių variklio mechaninę charakteristiką 5 galima sudaryti atėmus 3 ir 4 charakteristikų momentus M esant bet kokiai n reikšmei. n0 reikšmė yra dvifazio indukcinio variklio sukimosi greitis esant idealiam tuščiosios eigos greičiui. Reguliuojant 2 ritės maitinimo srovę (5 pav., a), galima pakeisti charakteristikos 4 nuolydį (5 pav., c), taigi ir n0 reikšmę. Tokiu būdu atliekamas dviejų fazių indukcinio variklio greičio reguliavimas.

Dirbant su didelėmis slydimo vertėmis, rotoriaus nuostoliai tampa gana dideli. Dėl šios priežasties aptariamas reglamentas taikomas tik mažos galios pagalbinėms pavaroms. Greitėjimo ir lėtėjimo laikui sumažinti naudojami dvifaziai indukciniai varikliai su tuščiaviduriu rotoriumi. Tokiame variklyje rotorius yra plonasienis tuščiaviduris aliuminio cilindras.