Базові знання про електродвигуни

1. Введення в електродвигуни

Електродвигун - це пристрій, який перетворює електричну енергію в механічну.Він використовує котушку під напругою (тобто обмотку статора) для створення обертового магнітного поля та дії на ротор (наприклад, закриту алюмінієву раму з білячою кліткою) для формування магнітоелектричного обертального моменту.

Електродвигуни поділяються на двигуни постійного струму та двигуни змінного струму відповідно до різних джерел живлення.Більшість двигунів у системі живлення є двигунами змінного струму, які можуть бути синхронними двигунами або асинхронними двигунами (швидкість магнітного поля статора двигуна не підтримує синхронну швидкість зі швидкістю обертання ротора).

Електродвигун в основному складається зі статора та ротора, і напрямок сили, що діє на дріт під напругою в магнітному полі, пов’язаний з напрямком струму та напрямком лінії магнітної індукції (напрямок магнітного поля).Принцип роботи електродвигуна полягає у впливі магнітного поля на силу струму, що призводить до обертання двигуна.

2. Поділ електродвигунів

① Класифікація за робочим джерелом живлення

Відповідно до різних робочих джерел живлення електродвигуни, їх можна розділити на двигуни постійного струму та двигуни змінного струму.Двигуни змінного струму також поділяються на однофазні двигуни та трифазні двигуни.

② Класифікація за структурою та принципом роботи

За структурою та принципом роботи електродвигуни можна розділити на двигуни постійного струму, асинхронні двигуни та синхронні двигуни.Синхронні двигуни також можна розділити на синхронні двигуни з постійними магнітами, реактивні синхронні двигуни та гістерезисні синхронні двигуни.Асинхронні двигуни можна розділити на асинхронні двигуни та колекторні двигуни змінного струму.Асинхронні двигуни також поділяються на трифазні асинхронні двигуни та асинхронні двигуни із затіненим полюсом.Колекторні двигуни змінного струму також поділяються на однофазні двигуни з послідовним збудженням, двигуни подвійного призначення змінного струму та постійного струму та двигуни відштовхування.

③ Класифікується за режимом запуску та роботи

Електродвигуни можна розділити на однофазні асинхронні двигуни з конденсаторним приводом, однофазні асинхронні двигуни з конденсаторним приводом, однофазні асинхронні двигуни з конденсаторним запуском і однофазні асинхронні двигуни з роздільною фазою відповідно до режимів їх запуску та роботи.

④ Класифікація за призначенням

За призначенням електродвигуни можна розділити на приводні та керуючі.

Електродвигуни для приводу далі поділяються на електроінструменти (включаючи інструменти для свердління, полірування, полірування, різання, різання та розширення), електродвигуни для побутової техніки (включаючи пральні машини, електричні вентилятори, холодильники, кондиціонери, рекордери, відеомагнітофони, DVD-програвачі, пилососи, фотоапарати, електричні повітродувки, електробритви тощо) та інше загальне дрібне механічне обладнання (включаючи різноманітні невеликі верстати, невелике обладнання, медичне обладнання, електронні інструменти тощо).

Керуючі двигуни також поділяються на крокові двигуни та серводвигуни.
⑤ Класифікація за структурою ротора

За структурою ротора електродвигуни можна розділити на асинхронні двигуни з короткозамкненим ротором (раніше відомі як асинхронні двигуни з короткозамкненим ротором) і асинхронні двигуни з ротором (раніше відомі як асинхронні двигуни).

⑥ Класифікується за робочою швидкістю

Електродвигуни можна розділити на високошвидкісні двигуни, низькошвидкісні двигуни, двигуни постійної швидкості та двигуни змінної швидкості відповідно до їх робочої швидкості.

⑦ Класифікація за формою захисту

a.Відкритого типу (наприклад, IP11, IP22).

За винятком необхідної опорної конструкції, двигун не має спеціального захисту для обертових і струмоведучих частин.

b.Закритого типу (типу IP44, IP54).

Частини, що обертаються, і частини під напругою всередині корпусу двигуна потребують необхідного механічного захисту, щоб запобігти випадковому доторканню, але це суттєво не перешкоджає вентиляції.Захисні двигуни поділяються на наступні типи відповідно до їх різної вентиляції та захисних структур.

ⓐ Сітчастий тип покриття.

Вентиляційні отвори двигуна закриті перфорованими накладками для запобігання контакту обертових і струмоведучих частин двигуна з зовнішніми предметами.

ⓑ Стійкість до крапель.

Конструкція вентиляційного отвору двигуна може запобігти потраплянню вертикально падаючих рідин або твердих частинок усередину двигуна.

ⓒ Захист від бризок.

Конструкція вентиляційного отвору двигуна запобігає потраплянню рідин або твердих частинок усередину двигуна в будь-якому напрямку в межах вертикального кута 100°.

ⓓ Закрито.

Конструкція корпусу двигуна може перешкоджати вільному обміну повітря всередині і зовні корпусу, але не вимагає повної герметизації.

ⓔ Водонепроникний.
Конструкція корпусу двигуна запобігає потраплянню води під певним тиском усередину двигуна.

ⓕ Водонепроникний.

Коли двигун занурений у воду, структура корпусу двигуна може запобігти потраплянню води всередину двигуна.

ⓖ Стиль пірнання.

Електродвигун може тривалий час працювати у воді під номінальним тиском води.

ⓗ Вибухозахищений.

Конструкція корпусу двигуна є достатньою, щоб запобігти передачі вибуху газу всередині двигуна на зовнішню частину двигуна, викликаючи вибух горючого газу поза двигуном.Офіційний акаунт “Машинотехнічна література”, інженерна АЗС!

⑧ Класифікується за методами вентиляції та охолодження

a.Самоохолодження.

Електродвигуни покладаються виключно на поверхневе випромінювання та природний потік повітря для охолодження.

b.Вентилятор із власним охолодженням.

Електродвигун приводиться в рух вентилятором, який подає охолоджуюче повітря для охолодження поверхні або внутрішньої частини двигуна.

в.Він охолоджується вентилятором.

Вентилятор, що подає охолоджуюче повітря, не приводиться в рух самим електродвигуном, а працює незалежно.

d.Трубопровідний тип вентиляції.

Охолоджуюче повітря не надходить і не випускається безпосередньо ззовні або зсередини двигуна, а надходить або випускається з двигуна через трубопроводи.Вентилятори для вентиляції трубопроводів можуть мати самоохолодження вентилятором або іншим вентилятором.

д.Рідинне охолодження.

Електродвигуни охолоджуються рідиною.

f.Охолодження газу закритого типу.

Циркуляція середовища для охолодження двигуна відбувається в замкнутому контурі, який включає двигун і охолоджувач.Охолоджувальне середовище поглинає тепло, проходячи через двигун, і виділяє тепло, проходячи через кулер.
g.Поверхневе охолодження та внутрішнє охолодження.

Охолоджуюче середовище, яке не проходить через внутрішню частину провідника двигуна, називається поверхневим охолодженням, тоді як охолоджуюче середовище, яке проходить через внутрішню частину провідника двигуна, називається внутрішнім охолодженням.

⑨ Класифікація за формою конструкції установки

Форма установки електродвигунів зазвичай представлена ​​кодами.

Код представлений абревіатурою IM для міжнародної установки,

Перша літера в IM позначає код типу установки, B означає горизонтальну установку, а V означає вертикальну установку;

Друга цифра представляє код функції, представлений арабськими цифрами.

⑩ Класифікація за рівнем ізоляції

A-level, E-level, B-level, F-level, H-level, C-level.Класифікація двигунів за рівнем ізоляції наведена в таблиці нижче.

⑪ Класифікується відповідно до номінального робочого часу

Система безперервної, переривчастої та короткочасної роботи.

Система безперервного чергування (SI).Двигун забезпечує тривалу роботу при номінальному значенні, зазначеному на заводській табличці.

Скорочений робочий день (S2).Двигун може працювати лише протягом обмеженого періоду часу при номінальному значенні, зазначеному на заводській табличці.Існує чотири типи стандартів тривалості короткочасної роботи: 10 хв, 30 хв, 60 хв і 90 хв.

Система переривчастої роботи (S3).Двигун можна використовувати лише з перервами та періодично при номінальному значенні, зазначеному на паспортній табличці, вираженому у відсотках від 10 хвилин на цикл.Наприклад, FC=25%;Серед них від S4 до S10 належать кілька операційних систем з переривчастою роботою в різних умовах.

9.2.3 Типові несправності електродвигунів

Електродвигуни часто стикаються з різними несправностями при тривалій експлуатації.

Якщо передача крутного моменту між з'єднувачем і редуктором велика, з'єднувальний отвір на поверхні фланця демонструє сильний знос, що збільшує посадковий зазор з'єднання і призводить до нестабільної передачі крутного моменту;Знос позиції підшипника, викликаний пошкодженням підшипника вала двигуна;Знос між головками валу та шпонковими канавками тощо. Після виникнення таких проблем традиційні методи зосереджені на ремонтному зварюванні або механічній обробці після покриття щіткою, але обидва мають певні недоліки.

Неможливо повністю усунути термічну напругу, створювану при високотемпературному ремонтному зварюванні, яка схильна до згинання або руйнування;Однак покриття кистю обмежене товщиною покриття та схильне до відшарування, і в обох методах для ремонту металу використовується метал, що не може змінити співвідношення «тверде до твердого».Під спільною дією різних сил це все одно призведе до повторного зносу.

Сучасні західні країни часто використовують полімерні композитні матеріали як методи ремонту для вирішення цих проблем.Застосування полімерних матеріалів для ремонту не впливає на термічну напругу зварювання, а ремонтна товщина не обмежена.У той же час, металеві матеріали в продукті не мають гнучкості, щоб поглинати удари та вібрацію обладнання, уникати можливості повторного зносу та продовжувати термін служби компонентів обладнання, заощаджуючи багато простоїв для підприємств та створення величезної економічної цінності.
(1) Несправність: двигун не може запуститися після підключення

Причини та способи лікування наступні.

① Помилка проводки обмотки статора – перевірте проводку та виправте помилку.

② Розрив в обмотці статора, коротке замикання на землю, розрив в обмотці двигуна з намотаним ротором – визначте місце несправності та усуньте його.

③ Надмірне навантаження або застряг механізм трансмісії – перевірте механізм трансмісії та навантаження.

④ Розрив у ланцюзі ротора двигуна з намотаним ротором (поганий контакт між щіткою та контактним кільцем, розрив у реостаті, поганий контакт у проводі тощо) – визначте точку розриву та усуньте її.

⑤ Напруга живлення занадто низька – перевірте причину та усуньте її.

⑥ Втрата фази живлення – перевірте ланцюг і відновіть трифазне.

(2) Явище несправності: занадто висока температура двигуна або димлення

Причини та способи лікування наступні.

① Перевантажений або запускається занадто часто – зменшіть навантаження та зменшіть кількість запусків.

② Втрата фази під час роботи – перевірте ланцюг і відновіть трифазне.

③ Помилка проводки обмотки статора – перевірте проводку та виправте її.

④ Обмотка статора заземлена, і є коротке замикання між витками або фазами – визначте місце заземлення або короткого замикання та усуньте його.

⑤ Обмотка короткозамкнутого ротора зламана – замініть ротор.

⑥ Відсутня фаза роботи обмотки ротора – визначте місце несправності та усуньте її.

⑦ Тертя між статором і ротором – Перевірте підшипники та ротор на предмет деформації, відремонтуйте або замініть.

⑧ Погана вентиляція – перевірте, чи немає перешкод у вентиляції.

⑨ Напруга занадто висока або занадто низька – Перевірте причину та усуньте її.

(3) Несправність: надмірна вібрація двигуна

Причини та способи лікування наступні.

① Незбалансований ротор – вирівнюючий баланс.

② Незбалансований шків або погнутий подовжувач вала – перевірте та виправте.

③ Двигун не вирівняний з віссю навантаження – перевірте та відрегулюйте вісь агрегату.

④ Неправильна установка двигуна – перевірте монтажні та фундаментні гвинти.

⑤ Раптове перевантаження – зменшіть навантаження.

(4) Явище несправності: ненормальний звук під час роботи
Причини та способи лікування наступні.

① Тертя між статором і ротором – Перевірте підшипники та ротор на предмет деформації, відремонтуйте або замініть.

② Пошкоджені або погано змащені підшипники – замініть і очистіть підшипники.

③ Втрата фази двигуна – перевірте точку розриву та усуньте її.

④ Зіткнення лопаті з корпусом – перевірити та усунути несправності.

(5) Несправність: швидкість двигуна занадто низька під навантаженням

Причини та способи лікування наступні.

① Напруга живлення занадто низька – перевірте напругу живлення.

② Надмірне навантаження – перевірте навантаження.

③ Зламана обмотка короткозамкнутого ротора – замініть ротор.

④ Поганий або розімкнений контакт однієї фази групи проводів обмотки ротора – перевірити тиск щітки, контакт між щіткою та контактним кільцем, а також обмотку ротора.
(6) Несправність: корпус двигуна знаходиться під напругою

Причини та способи лікування наступні.

① Погане заземлення або високий опір заземлення – під’єднайте провід заземлення згідно з правилами, щоб усунути несправності заземлення.

② Обмотки вологі – піддайтеся сушці.

③ Пошкодження ізоляції, зіткнення проводів – занурте фарбу, щоб відремонтувати ізоляцію, повторно підключіть проводи.9.2.4 Процедури роботи двигуна

① Перед розбиранням стисненим повітрям видаліть пил з поверхні двигуна та протріть його.

② Виберіть робоче місце для розбирання двигуна та очистіть територію на місці.

③ Знайомство з структурними характеристиками та технічними вимогами до обслуговування електродвигунів.

④ Підготуйте необхідні інструменти (включаючи спеціальні інструменти) та обладнання для демонтажу.

⑤ Щоб краще зрозуміти дефекти в роботі двигуна, перед розбиранням можна провести перевірку, якщо дозволяють умови.Для цього двигун перевіряють під навантаженням, детально перевіряють температуру, звук, вібрацію та інші умови кожної частини двигуна.Також перевіряються напруга, струм, швидкість тощо.Потім навантаження від’єднується та проводиться окреме перевірочне випробування без навантаження для вимірювання струму холостого ходу та втрат холостого ходу, а також записуються.Офіційний акаунт “Машинотехнічна література”, інженерна АЗС!

⑥ Відключіть джерело живлення, видаліть зовнішню проводку двигуна та збережіть записи.

⑦ Виберіть відповідний мегомметр напруги, щоб перевірити опір ізоляції двигуна.Щоб порівняти значення опору ізоляції, виміряні під час останнього технічного обслуговування, щоб визначити тенденцію зміни ізоляції та стан ізоляції двигуна, значення опору ізоляції, виміряні при різних температурах, слід конвертувати в ту саму температуру, зазвичай конвертовану в 75 ℃.

⑧ Перевірте коефіцієнт поглинання K. Якщо коефіцієнт поглинання K>1,33, це вказує на те, що ізоляція двигуна не постраждала від вологи або рівень вологи незначний.Щоб порівняти з попередніми даними, також необхідно перетворити коефіцієнт поглинання, виміряний за будь-якої температури, на ту саму температуру.

9.2.5 Технічне обслуговування та ремонт електродвигунів

Коли двигун працює або не працює, є чотири способи запобігання та своєчасного усунення несправностей, а саме: дивитися, слухати, відчувати запах і доторкатися, щоб забезпечити безпечну роботу двигуна.

(1) Подивіться

Зверніть увагу, чи немає під час роботи двигуна будь-яких відхилень, які в основному проявляються в наступних ситуаціях.

① При короткому замиканні обмотки статора з двигуна може виділятися дим.

② Коли двигун сильно перевантажений або закінчується фаза, швидкість сповільниться, і буде гучне «гудіння».

③ Коли двигун працює нормально, але раптово зупиняється, на ослабленому з’єднанні можуть з’явитися іскри;Явище перегорання запобіжника або застрягання компонента.

④ Якщо двигун сильно вібрує, це може бути пов’язано з заклинюванням трансмісійного пристрою, поганою фіксацією двигуна, ослабленими фундаментними болтами тощо.

⑤ Якщо на внутрішніх контактах і з’єднаннях двигуна є знебарвлення, сліди горіння та плями диму, це вказує на те, що може бути локальний перегрів, поганий контакт у з’єднаннях провідників або спалені обмотки.

(2) Слухайте

Двигун при нормальній роботі повинен видавати рівномірне і легке «гудіння», без шуму і особливих звуків.Якщо випромінюється занадто багато шуму, включаючи електромагнітний шум, шум підшипника, шум вентиляції, шум механічного тертя тощо, це може бути провісником або явищем несправності.

① Для електромагнітного шуму, якщо двигун видає гучний і сильний звук, може бути кілька причин.

a.Повітряний зазор між статором і ротором нерівномірний, і звук коливається від високого до низького з однаковим інтервалом між високим і низьким звуками.Це спричинено зносом підшипників, через що статор і ротор не є концентричними.

b.Трифазний струм несиметричний.Це пов'язано з неправильним заземленням, коротким замиканням або поганим контактом трифазної обмотки.Якщо звук дуже глухий, це означає, що двигун сильно перевантажений або виходить з фази.

в.Вільне залізне ядро.Вібрація двигуна під час роботи спричиняє послаблення кріпильних болтів залізного сердечника, внаслідок чого лист із кремнієвої сталі залізного сердечника послаблюється та видає шум.

② Шум підшипника слід часто контролювати під час роботи двигуна.Спосіб контролю полягає в тому, щоб притиснути один кінець викрутки до місця кріплення підшипника, а інший кінець наблизити до вуха, щоб почути звук роботи підшипника.Якщо підшипник працює нормально, його звук буде безперервним і невеликим «шелестом», без будь-яких коливань висоти або звуку тертя металу.Якщо виникають такі звуки, це вважається ненормальним.

a.Під час роботи підшипника чути «скрегіт», який є звуком тертя металу, зазвичай спричиненим відсутністю масла в підшипнику.Підшипник слід розібрати та додати відповідну кількість мастила.

b.Якщо чується «скрип», це звук, який створюється під час обертання кульки, зазвичай викликаний висиханням мастила або відсутністю масла.Можна додати відповідну кількість мастила.

в.Якщо чути «клацання» або «скрип», це звук, створений нерівномірним рухом кульки в підшипнику, спричиненим пошкодженням кульки в підшипнику або тривалим використанням двигуна. і висихання мастила.

③ Якщо механізм трансмісії та ведений механізм видають безперервні, а не коливальні звуки, з ними можна впоратися наступним чином.

a.Періодичні «хлопки» спричинені нерівними з’єднаннями ременів.

b.Періодичний «стукіт» викликаний ослабленим з’єднанням або шківом між валами, а також зношеними шпонками чи пазами.

в.Нерівномірний звук зіткнення спричинений тим, що лопаті вітру стикаються з кришкою вентилятора.
(3) Запах

Відчувши запах двигуна, також можна визначити несправності та запобігти їм.Якщо з'являється особливий запах фарби, це говорить про те, що внутрішня температура двигуна занадто висока;Якщо виявляється сильний запах горілого або горілого, це може бути пов'язано з пробою шару ізоляції або прогорянням обмотки.

(4) Дотик

Дотик до температури деяких частин двигуна також може визначити причину несправності.Для забезпечення безпеки тильною стороною долоні слід торкатися оточуючих частин корпусу двигуна та підшипників під час торкання.Якщо виявлені відхилення від норми температури, причин може бути кілька.

① Погана вентиляція.Наприклад, від'єднання вентилятора, блокування вентиляційних каналів тощо.

② Перевантаження.Викликання надмірного струму і перегріву обмотки статора.

③ Коротке замикання між обмотками статора або дисбаланс трифазного струму.

④ Часті старти або гальмування.

⑤ Якщо температура навколо підшипника занадто висока, це може бути спричинено пошкодженням підшипника або відсутністю масла.