Асинхронные двигатели характеристики таблица

Асинхронные двигатели. Некоторые особенности производства

В статье на примере электродвигателя ONI АИР80А4 проанализирована себестоимость асинхронных двигателей, во многом зависящая от себестоимости их составляющих. Показано, какие из компонентов наиболее значительно влияют на данный показатель, на чем можно сэкономить и на чем экономят многие производители.

ТМ ONI®, г. Москва


Электродвигатель – изобретение, которое лежало в основе промышленной революции и индустриализации, да и до сих пор играет ключевую роль в промышленности. Та же Индустрия 4.0, главная роль в которой отводится цифровым технологиям, была бы невозможна без огромного разнообразия механизмов, работающих на электродвигателях.

За триста лет со времени изобретения паровой машины было создано множество электродвигателей различного типа. В целом классифицировать их можно так, как указано на приведенной схеме (рис. 1). Однако, поскольку выбор двигателя – вопрос практический, обычно их классифицируют, исходя из конкретных задач, а тогда в центр внимания можно поставить самые разные параметры. Электродвигатели подразделяют по назначению (генераторы, двигатели, преобразователи, компенсаторы), по роду тока (двигатели постоянного или переменного тока, синхронные или асинхронные), по мощности, частоте вращения, степени защиты оболочки, по группе эксплуатации (М1–М31, характеризуется приспособленность машины к вибрации с определенной частотой, ускорениям и ударам), по продолжительности работы и ее особенностям, способу монтажа. И данный список далеко не полон.


Рис. 1. Типы электрических машин

При этом, какой бы классификации не придерживаться, следует признать, что наиболее популярным типом являются асинхронные двигатели, которые составляют более половины всех электродвигателей в мире. Они были изобретены более ста лет назад, и за все это время никаких прорывных изобретений в данной сфере сделано не было и никаких принципиальных изменений в конструкции асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором не произошло. Учитывая последнее обстоятельство, логично будет задаться вопросом: отчего различные производители на рынке асинхронных двигателей, выпуская продукцию, созданную по одним и тем же принципам и обладающую одной и той же энергоэффективностью, например широко распространенные общепромышленные электродвигатели АИР, предлагают ее по совершенно разным ценам? Попробуем разобраться в причинах этого явления.


Рис. 2. Электродвигатель асинхронный однофазный АИР2Е

Специалистам хорошо известно устройство асинхронного двигателя. Он состоит из ротора, статора, обмотки, вала и т. д. Можно утверждать, что себестоимость компонентов, во‑первых, в значительной степени определяет себестоимость всего изделия, а во‑вторых, во многом зависит от исполнения. Поэтому, взяв для примера электродвигатель АИР80А4 и перечислив его компоненты в табл. 1, мы проанализировали:
— как меняется себестоимость компонентов асинхронного двигателя в зависимости от исполнения;
— на какие характеристики это влияет.

Таблица 1. Себестоимость компонентов асинхронного двигателя ONI АИР80А4

Самая дорогая часть асинхронных двигателей – это токоведущие части, выполненные из меди, их доля в себестоимости двигателя наиболее велика – 41 %. Таким образом, стоимость асинхронного двигателя в первую очередь зависит от электротехнических материалов. Второй вклад в себестоимость вносит также металл – сталь, из которой изготовлены статор, ротор и вал (в сумме 37 %). Оставшиеся 22 % распределены между более мелкими компонентами: подшипниками, метизами, кожухом.

Чистая медь по удельной проводимости занимает следующее место после серебра. Примеси, даже в ничтожных количествах, резко снижают электропроводность меди, делая ее малопригодной для проводников тока. Так, содержание фосфора в пределах 0,013…0,05 % снижает электропроводность на 20…30 %, поэтому в электротехнической промышленности в соответствии с ГОСТ 859-78 используются только две марки меди: М0 и M1. У электродвигателя ­АИР80А4 обмотки статора выполнены из электротехнической меди марки М0к с чистотой 99,97 %. Ее удельное электрическое сопротивление равно 0,017–0,018 мкОм·м, выше показатель только у серебра – 0,015 мкОм·м. Для сравнения: удельное электрическое сопротивление алюминия в 1,66 раза выше, чем у меди марки М0.

Высокие требования ГОСТов закономерны: надежность и эксплуатационные свойства асинхронного двигателя во многом зависят от технологии изготовления и качества материалов, проводниковых, магнитных и изоляционных, которые применяются в электромашиностроении. Например, магнитопровод состоит из отдельных тонких пластин электротехнической стали, изолированных друг от друга слоем лака. Кремний является единственным элементом, вводимым в сталь с целью улучшения электротехнических свойств железа. Наличие кремния увеличивает магнитную проницаемость и электросопротивление стали, понижает коэрцитивную силу, уменьшая тем самым потери и на перемагничивание, и на вихревые токи. Другие элементы, за исключением фосфора, отрицательно влияют на электротехнические свойства железа. Поэтому технология выплавки и передела электротехнических сталей строится таким образом, чтобы в готовом листе при значительном количестве кремния содержалось как можно меньше других примесей. Содержание кремния в электротехнических сталях обычно составляет 0,8–4,5 %. Более высокие концентрации кремния не применяют, так как, уменьшая потери и увеличивая магнитную проницаемость, кремний одновременно отрицательно влияет на величину магнитного насыщения и технологическую пластичность стали. В так называемых динамных сталях (из них выполняют части цепи, по которым проходит магнитный поток) содержание кремния составляет 2–3 %.


Рис. 3. Электродвигатель асинхронный АИС

Читать еще:  Что происходит с кольцами при перегреве двигателя

По требованиям ГОСТ 21427.4-78, для производства магнитных цепей электродвигателей должна использоваться только лента из электротехнической стали марок 3421–3425, которая обеспечивает определенный уровень магнитной индукции и удельных потерь. При перемагничивании такой стали удельные потери на 60 % ниже по сравнению с горячекатаной сталью.

Теперь перейдем к прямому ответу на вопрос, поставленный в начале статьи: отчего же асинхронные двигатели разных производителей, казалось бы, аналогичные по своей конструкции, различаются по цене? На чем можно сэкономить при их производстве? И на чем обычно экономят недобросовестные производители электродвигателей АИР?

Можно применить на обмотке статора провод с меньшим сечением. К чему это способно привести? Меньшее сечение при неизменной схеме уменьшит мощность двигателя. В результате, если нагрузку не снизить, двигатель сгорит из-за перегрузки. Если же нагрузку понизить, двигатель будет продолжать нормально работать. Однако следует обратить внимание на то, что при уменьшении сечения проводника увеличивается число параллельных ветвей, то есть витков, в схеме обмотки.

Можно уменьшить число витков обмотки статора по сравнению с расчетным. Если это сделать, увеличится намагничивающий ток, возрастут магнитные нагрузки, пусковой и вращающий момент. Казалось бы, само по себе это даже выгодно. Однако это приведет к тому, что при продолжительной работе усилится нагрев двигателя. При значительном уменьшении числа витков ток вырастет значительно, как и момент.
Еще один способ «сэкономить» – применить задний подшипник меньшего размера, чем требуется. Это приведет к тому, что изменятся нагрузки на вал в продольном и поперечном сечении, а в результате снизится срок службы двигателя, ведь при неизменной нагрузке на вал и уменьшенном подшипнике нагрузка на подшипник возрастает. В конце концов подшипник выйдет из строя либо разобьет посадочное место и заденет статор (зазоры маленькие). В любом случае двигатель сгорит.

И это только наиболее явные способы, применение которых легко обнаружить. Если же углубиться в свойства материалов, то можно найти немало возможностей для разного рода «экономии». А ведь качество материалов, соответствующее стандартам, как было показано выше, – важнейшее требование для надежной работы электродвигателя!

Для сравнения: в электродвигателях торговой марки ONI из алюминия марки ZL103 изготавливаются станины с габаритами 56–80, в то время как некоторые другие компании применяют алюминий той же марки для станин с габаритами 56–132. Между тем это влияет на количество теплоотводящих ребер станины, поскольку, чем хуже качество алюминия, тем меньше ребер, – таковы особенности литья. Поэтому в электродвигателях ONI для станин с габаритами 90–132 применяется не алюминий, а чугун НТ200.

Другой пример: у электродвигателей ONI обвязка статора выполнена лентой, которая надежно фиксирует обмотку и исключает перегрев изоляции обмотки в местах перетяжки. При этом у ряда недобросовестных производителей обвязка выполнена капроновой нитью. При вибрации электродвигателя во время работы изоляция обмотки в местах перетяжек может перегреться. Слабый бандаж приведет к разрушению обмотки и выходу электродвигателя из строя.

Кроме указанных достоинств, асинхронные двигатели ONI обладают следующими преимуществами:
— пазовые клинья электродвигателей выполнены из термостойкого пластика, что снижает риск межфазного замыкания;
— в двигателях ONI применяются самые качественные материалы из всех возможных, при этом на производстве организован усиленный контроль качества;
— используются только высококлассные подшипники марки NSK (Япония), срок эксплуатации которых увеличен на 80 %;
— в производстве применяется автоматическая намотка обмоток двигателей;
— в двигателях ONI применяется закрытый шпоночный паз, что обеспечивает надежную фиксацию вала электродвигателя.

В заключение отметим, что электродвигатели ТМ ONI имеют увеличенный гарантийный срок – 3 года. Асинхронные двигатели ONI – долгая эксплуатация без дополнительных вложений.

Опубликовано в журнале «ИСУП» № 2(80)_2019

Трехфазные двигатели серии АИР

Двигатели серии АИР изготавливаются по ТУ РБ-05755950-420-93. Двигатели выпускаются как общепромышленного назначения, так и в различных модификациях:

— повышенной точности по установочно-присоединительным размерам;

— со встраиваемой термозащитой;

— с повышенным скольжением;

— со встроенной температурной защитой;

— прочие (различного климатического и монтажного исполнения, исполнения по степени защиты и т.д.).

Для двигателей устанавливаются следующие показатели надежности:

— средняя наработка на отказ — не менее 25000 ч,

— класс изоляции обмотки — «F» и «Н».

  • Описание

Размеры двигателей общепромышленного исполнения

Таблица 1

Размеры двигателей общепромышленного исполнения

* — размеры для двигателей со встроенным электромагнитным тормозом

** — только для однофазных двигателей с пристроенным контенсатором

*** — для двигателей с классом энергоэффективности IE2 размеры L30, L33 могут отличаться в большую сторону

Электрические параметры и массы (для исполнения IM1081) двигателей с классом энергоэффективности IE1 (для Р ≥ 0,75 кВт)

Номин. частота вращения,
об/мин

* — ток номинальный (Iн) указан для напряжения 220/380 В

Электрические параметры и массы (для исполнения IM 1081) для двигатели с классом энергоэффективности IE2

Номин. частота вращения,
об/мин

* — ток номинальный (Iн) указан для напряжения 220/380 B

Двигатели с повышенной точностью по установочно-присоединительным размерам имеют пониженное значение среднеквадратичной виброскорости и улучшенные значения следующих параметров:

Читать еще:  Чем отмыть двигатель грузовика

— биение рабочего конца вала;

— непараллельность оси вращения вала, относительно опорной поверхности лап;

— неплоскостность опорной поверхности лап;

— радиальное биение посадочной поверхности фланцевого подшипникового щита;

-торцевое биение опорного торца подшипникового щита.

Уменьшен остаточный дисбаланс роторов двигателей.

Данные двигатели могут выпускаться как самостоятельная модификация двигателей общепромышленного назначения, так и в сочетании с другими модификациями (многоскоростные, с повышенным скольжением и т.д.)

На базе двигателей АИР изготавливаются двигатели химостойкого исполнения и двигатели со встраиваемой термозащитой.

Двигатели химостойкого исполнения (Х2У3, Х2У5) позволяют эксплуатацию в химических производствах в среде агрессивных паров и газов. Имеют специальные покрытия и материалы.

Размеры двигателей и электрические параметры соответствуют размерам двигателя общепромышленного исполнения требуемого типоразмера.

Для защиты двигателей в аварийных режимах, следствием которых может быть нагрев обмотки до недопустимой температуры, по заказу потребителя двигатели могут быть укомплектованы встроенной температурной защитой.

В качестве датчиков используются полупроводниковые терморезисторы с положительным температурным коэффициентом.

Датчики встраиваются в лобовые части обмотки статора со стороны противоположной вентилятору наружного обдува, по одному в каждую фазу, соединяются последовательно, концы цепи датчиков выводятся на клеммы коробки выводов. К этим клеммам потребитель подключает реле или иной аппарат, реагирующий на сигнал датчиков.

Датчики реагируют только на температуру, и их действие не зависит от причин возникновения опасного нагрева. Поэтому такая система обеспечивает защиту двигателя как в режимах медленного нагревания ( перегрузка, работа на двух фазах), так и в режимах с быстрым нагреванием ( заклинивание ротора, выход из строя подшипников и др.)

В качестве встроенных датчиков температурной защиты используются терморезисторы марки РСТ, с номинальной температурой срабатывания (JNAT) 130 ° С. Условия применения терморезисторов регламентированы ГОСТ 27888-88 и ГОСТ 27917-88.

По требованию заказчика двигатели могут комплектоваться термореле .

При перегреве обмоток сверх допустимой нормы в тяжелых и аварийных режимах работы датчик выдает сигнал исполнительному устройству на отключение двигателя.

Основные характеристики электродвигателей

Номинальный режим электродвигателя соответствует данным, указанным на его щитке (паспорте). В этом режиме двигатель должен удовлетворять требованиям, установленным ГОСТом.
Существует восемь различных режимов работы, из них основными можно считать:
продолжительный номинальный режим;
кратковременный номинальный режим с длительностью рабочего периода 10, 30 и 90 мин;
повторно-кратковременный номинальный режим с продолжительностью включения (ПВ) 15, 25,40, 60%, с продолжительностью одного цикла — не более 10 мин.
Номинальной мощностъю Рн электродвигателя называется указанная на щитке полезная механическая мощность на валу при номинальном режиме работы. Номинальная мощность выражается в Вт или кВт.
Номинальной частотой вращения n н вала электродвигателя называется указанное на щитке число оборотов в минуту, соответствующее номинальному режиму. Номинальный момент вращения — момент, развиваемый двигателем на валу при номинальной мощности и номинальной частоте вращения:

Номиналъной силой тока электродвигателя называется сила тока, соответствующая номинальному режиму. Действительное значение силы тока при номинальном режиме может отличаться от указанного на щитке электродвигателя в пределах установленных допусков для к.п.д. и коэффициента мощности.
Максималъный вращающий момент электродвигателя — наибольший вращающий момент, развиваемый при рабочем соединении обмоток и постепенном повышении момента сопротивления на валу сверх номинального при условии, что напряжение на зажимах двигателя и частота переменного тока остаются неизменными и равными номинальным значениям.
Начальный пусковой вращающий момент электродвигателя — момент вращения его при неподвижном роторе, номинальных значениях напряжения и частоты переменного тока и рабочем соединении обмоток.
Минимальным вращающим моментом электродвигателя в процессе пуска называется наименьший вращающий момент, развиваемый двигателем при рабочем соединении обмоток и частоте вращения в пределах от нуля до значения, соответствующего максимальному вращающему моменту (напряжение на зажимах двигателя и частота переменного тока должны оставаться неизменными и равными их номинальным значениям).
Номинальная частота вращения вала электродвигателя является следующим за мощностью параметром, от которого в значительной мере зависят конструктивное оформление, габариты, стоимость и экономичность работы электропривода. Наиболее приемлемыми в диапазоне мощностей от 0,6 до 100 кВт являются частоты вращения 3000, 1500 и 1000 об/мин (синхронные). Электродвигатели с частотой вращения 750 об/мин (восьмиполюсные) малых мощностей имеют низкие энергетические показатели.
При одинаковой мощности электродвигатели с более высокой частотой вращения имеют более высокие значения к.п.д. и cos φ , а также меньшие размеры и массу, что определяет их меньшую стоимость.
Сила тока холостого хода I в значительной мере определяется силой намагничивающего тока I P . приближенно можно считать I = I P . Для машин основного исполнения относительное значение силы тока холостого хода I = (0,2 — О,6)Iн (оно тем больше, чем меньше номинальная частота вращения и мощность электродвигателя). Зависимость тока холостого хода от частоты вращения электродвигателя приведена в табл.1.

Таблица 1. Токи холостого хода для двигателей основного исполнения

Если известны номинальный коэффициент мощности и кратность максимального момента m k ,то сила тока холостого хода при номинальном напряжении

Читать еще:  Холодный запуск двигателя правила

где I — ток статора при номинальной нагрузке, А.
При номинальных напряжениях и частоты переменного тока сила тока холостого хода практически от изменения нагрузки не зависит. Определить из опыта I нетрудно, если электродвигатель не соединен с рабочей машиной. По значению I можно в известной мере судить о состоянии электродвигателя, в частности, после его ремонта.
К.п.д. электродвигателя при различной степени нагрузки


достаточной для практических расчетов точностью определяют по формуле

где коэффициент потерь, представляющих собой отношение постоянных потерь к переменным при номинальной нагрузке.
К постоянным потерям, практически не зависящим от нагрузки, относятся механические потери и потери в стали, к переменным — электрические потери в обмотках, зависящие от силы тока нагрузки, и добавочные потери — не учтенные ранее перечисленными видами потерь. Постоянные потери в значительной степени зависят от числа полюсов двигателя и его мощности.
Переменные потери при номинальной нагрузке определяют с помощью каталожных данных.

Таблица 2.Усредненное значение постоянных потерь мощности, рекомендуемое для практических расчетов

При наличии кривой к.п.д. в функции нагрузки касательная к этой кривой в начальной точке отсекает на горизонтали, проведенной на уровне ƞ +1, отрезок Р о, равный в масштабе абсцисс постоянным потерям (рис. 1). Коэффициент мощности cos φ существенно зависит от реактивной мощности, потребляемой из сети, и степени нагрузки двигателя. Реактивная мощность, потребляемая из сети,

где реактивная мощность, расходуемая на образование соответственно основного магнитного поля двигателя, полей рассеивания обмоток статора и ротора.

Основную часть реактивной мощности составляет мощность Q´ P , которая из-за наличия воздушного зазора значительно больше, чем в трансформаторах, и определяет относительно большое значение намагничивающего тока: I = (О,2-О,6) I Н— Обычно у трехфазных асинхронных электродвигателей при номинальной нагрузке cos φ = О,7-О,92. Большие значения коэффициента мощности относятся к мощным двигателям с числом полюсов 2р = 2 и 4. При уменьшении нагрузки cos φ 1 уменьшается до значения cos φ при холостом ходе. Средние значения cos φ и к.п.д. трехфазных электрqдвигателей даны в табл.3.

Таблица 3. Практические пределы значений к.п.д. и cos φ в трехфазных асинхронных двигателей основного исполнения

Скольжение при номинальной нагрузке трехфазных асинхронных электродвигателей основного исполнения обычно составляет от 1,5 до 6,6%. Большие значения скольжения относятся к меньшим значениям мощности двигателя (табл. 4.).

Таблица 2.2.4 Частота вращения ротора трехфазного асинхронного электродвигателя основного исполнения при номинальной нагрузке и стандартной частоте тона 50 Гц

Примечания. 1. В таблице приведены данные для двигателей мощностью от 1,1 до 100 кВт. 2. В серии А2 10-полюсные электродвигатели на синхронную частоту вращения 600 об/мин выпускаются с наименьшей мощностью 17 кВт. 3. Двигатели на 12 полюсов и более выполняют преимущественно мощностью выше 100 кВт. При номинальном значении напряжения и частоты переменного тока скольжение с изменением нагрузки в пределах от холостого хода до номинальной практически изменяется пропорционально нагрузке :

Асинхронные электродвигатели АИР

Двигатель АИР в настоящее время является наиболее распространенным типом трехфазного асинхронного двигателя из всех выпускаемых отечественной промышленностью и используемых в современном производстве. Электродвигатели АИР просты по конструкции, долговечны, надежны и удобны в эксплуатации.

Виды и характеристики двигателей АИР

Рабочее напряжение двигателей этой серии от 220 до 660 В.

Частота 50 и 60 Гц.

Выпускаются на мощности от 0,6 до 315 кВт.

Стандартные двигатели работают в режиме S1. Выпускаются модифицированные варианты двигателей АИР, характеристики которых рассчитаны на работу в самых различных устройствах и условиях.

Виды исполнения двигателей АИР:

  • стандартное;
  • учитывающее условия окружающей среды и сферу применения (тропическое, устойчивое к химически агрессивной среде и пр.);
  • редукторные АИРР3;
  • с повышенным скольжением;
  • с дополнительными устройствами (датчиком температурной защиты, электромагнитным тормозом, фазовращателем и др.);
  • с разной точностью установочных размеров;
  • с разным количеством скоростей;
  • с повышенным пусковым моментом;
  • с разным способом монтажа;
  • узкоспециального назначения.

Компания «НасосУрал» предлагает возможность по выгодной цене купить электродвигатели АИР. Подробную консультацию и помощь при выборе двигателя АИР можно получить, связавшись со специалистами нашей компании по телефону +7 (343) 379-08-45 или воспользовавшись формой «Заказать звонок».

Основные технические данные и характеристики асинхронных двигателей серии АИР
(смотреть таблицу)

Габаритные и установочно присоединенные размеры электродвигателей серии АИР
(смотреть таблицу)

Двигатели редукторного исполнения
габаритные и присоединительные размеры

Габаритные, установочные, присоединительные размеры и масса двигателей редукторного исполнения (смотреть таблицу)

Основные параметры электродвигателей редукторного исполнения
(смотреть таблицу)

Двигатели с повышенным скольжением
Двигатели серии АИРС с повышенным скольжением предназначены для повторно-кратковременного режима работы. Мощность указана при продолжительности включения ПВ равной 40% для привода механизмов характеризующихся наличием относительно больших инерционных масс и неравномерным характером наргузки и для приводов с большой частотой пусков и реверсов.
Основные технические данные и характеристики (смотреть таблицу)
Конструктивно-монтажные исполнения: IM1081, IM2081, IM3081, IM5010 Габаритные и присоединительные размеры соответствуют электродвигателям серии АИР

Встраиваемые двигатели (IM5010)

Размеры
(смотреть таблицу)

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector