Різниця між різними типами двигунів

1. Відмінності між двигунами постійного та змінного струму

Схема конструкції двигуна постійного струму

Схема конструкції двигуна змінного струму

Двигуни постійного струму використовують постійний струм як джерело живлення, тоді як двигуни змінного струму використовують змінний струм як джерело живлення.

Конструктивно принцип роботи двигунів постійного струму відносно простий, але їхня структура складна та нелегка в обслуговуванні. Принцип роботи двигунів змінного струму складний, але їхня структура відносно проста та легша в обслуговуванні, ніж двигунів постійного струму.

Щодо ціни, двигуни постійного струму однакової потужності вищі за двигуни змінного струму. Враховуючи пристрій регулювання швидкості, ціна постійного струму вища, ніж змінного. Звичайно, існують також великі відмінності в конструкції та обслуговуванні.
Що стосується продуктивності, то оскільки швидкість двигунів постійного струму стабільна, а регулювання швидкості точне, що неможливо досягти двигунами змінного струму, за умови дотримання суворих вимог до швидкості замість двигунів змінного струму необхідно використовувати двигуни постійного струму.
Регулювання швидкості двигунів змінного струму є відносно складним, але воно широко використовується, оскільки хімічні заводи використовують змінний струм.

2. Відмінності між синхронними та асинхронними двигунами

Якщо ротор обертається з тією ж швидкістю, що й статор, це називається синхронним двигуном. Якщо вони різні, це називається асинхронним двигуном.

3. Різниця між звичайними двигунами та двигунами зі змінною частотою

По-перше, звичайні двигуни не можна використовувати як двигуни зі змінною частотою. Звичайні двигуни розроблені відповідно до постійної частоти та постійної напруги, і неможливо повністю адаптуватися до вимог регулювання швидкості перетворювача частоти, тому їх не можна використовувати як двигуни зі змінною частотою.
Вплив перетворювачів частоти на двигуни головним чином полягає в ККД та підвищенні температури двигунів.
Перетворювач частоти може генерувати гармоніки напруги та струму різного ступеня під час роботи, внаслідок чого двигун працює під несинусоїдальною напругою та струмом. Вищі гармоніки в ньому призводять до збільшення втрат у міді статора двигуна, втрат у міді ротора, втрат у сталі та додаткових втрат.
Найбільш значною з них є втрати в міді ротора. Ці втрати призводять до додаткового нагрівання двигуна, зниження ефективності, зменшення вихідної потужності, а підвищення температури звичайних двигунів зазвичай збільшується на 10%-20%.
Несуча частота перетворювача частоти коливається від кількох кілогерц до понад десяти кілогерц, що змушує обмотку статора двигуна витримувати дуже високу швидкість наростання напруги, що еквівалентно прикладенню дуже крутої імпульсної напруги до двигуна, що робить міжвиткову ізоляцію двигуна більш суворою.
Коли звичайні двигуни живляться від перетворювачів частоти, вібрація та шум, спричинені електромагнітними, механічними, вентиляційними та іншими факторами, стають складнішими.
Гармоніки, що містяться в джерелі живлення зі змінною частотою, впливають на власні просторові гармоніки електромагнітної частини двигуна, утворюючи різні електромагнітні сили збудження, тим самим збільшуючи шум.
Через широкий діапазон робочих частот двигуна та великий діапазон зміни швидкості, важко уникнути частот різних електромагнітних силових хвиль, властивих частотам вібрації різних структурних частин двигуна.
Коли частота джерела живлення низька, втрати, спричинені вищими гармоніками в джерелі живлення, є великими; по-друге, коли швидкість двигуна зі змінною частотою зменшується, об'єм охолоджувального повітря зменшується прямо пропорційно кубу швидкості, в результаті чого тепло двигуна не розсіюється, різко зростає температура, і важко досягти постійного крутного моменту.

4. Структурна різниця між звичайними двигунами та двигунами зі змінною частотою

01. Вищі вимоги до рівня ізоляції
Зазвичай рівень ізоляції двигунів зі змінною частотою становить F або вище. Ізоляцію відносно землі та міцність ізоляції витків дроту слід посилити, зокрема, слід враховувати здатність ізоляції витримувати імпульсну напругу.
02. Вищі вимоги до вібрації та шуму для двигунів зі змінною частотою
Двигуни зі змінною частотою повинні повністю враховувати жорсткість компонентів двигуна та загалом, а також намагатися збільшити їх власну частоту, щоб уникнути резонансу з кожною хвилею сили.
03. Різні методи охолодження двигунів зі змінною частотою
Двигуни зі змінною частотою зазвичай використовують примусове вентиляційне охолодження, тобто основний вентилятор охолодження двигуна приводиться в рух незалежним двигуном.
04. Потрібні різні заходи захисту
Для двигунів зі змінною частотою потужністю понад 160 кВт слід вживати заходів щодо ізоляції підшипників. Найчастіше це призводить до асиметрії магнітного кола та струму вала. Коли струм, що генерується іншими високочастотними компонентами, поєднується, струм вала значно зростає, що призводить до пошкодження підшипника, тому зазвичай вживаються заходів щодо ізоляції. Для двигунів зі змінною частотою постійної потужності, коли швидкість перевищує 3000 об/хв, слід використовувати спеціальне термостійке мастило для компенсації підвищення температури підшипника.
05. Різна система охолодження
Вентилятор охолодження двигуна зі змінною частотою використовує незалежне джерело живлення для забезпечення безперервного охолодження.

2. Базові знання про двигуни

Вибір двигуна
Основні елементи, необхідні для вибору двигуна:
Тип керованого навантаження, номінальна потужність, номінальна напруга, номінальна швидкість та інші умови.
Тип навантаження · Двигун постійного струму · Асинхронний двигун · Синхронний двигун
Для машин безперервного виробництва зі стабільним навантаженням та без спеціальних вимог до запуску та гальмування слід надавати перевагу синхронним двигунам з постійними магнітами або звичайним асинхронним двигунам з короткозамкненим ротором, які широко використовуються в машинах, водяних насосах, вентиляторах тощо.
Для виробничого обладнання з частими пусками та гальмуваннями, що вимагає великого пускового та гальмівного моменту, такого як мостові крани, шахтні підйомники, повітряні компресори, незворотні прокатні стани тощо, слід використовувати синхронні двигуни з постійними магнітами або асинхронні двигуни з обмоткою.
У випадках, коли немає вимог до регулювання швидкості, коли потрібна постійна швидкість або потрібно покращити коефіцієнт потужності, слід використовувати синхронні двигуни з постійними магнітами, такі як водяні насоси середньої та великої потужності, повітряні компресори, талі, млини тощо.
Для виробничого обладнання, яке потребує діапазону регулювання швидкості більше 1:3 та потребує безперервного, стабільного та плавного регулювання швидкості, доцільно використовувати синхронні двигуни з постійними магнітами або двигуни постійного струму з окремим збудженням, або асинхронні двигуни з короткозамкненим ротором та регулюванням швидкості змінної частоти, такі як великі прецизійні верстати, портальні стругальні верстати, прокатні стани, підйомники тощо.
Загалом кажучи, двигун можна приблизно визначити, вказавши тип керованого навантаження, номінальну потужність, номінальну напругу та номінальну швидкість двигуна.
Однак, якщо вимоги до навантаження мають бути оптимально виконані, цих основних параметрів далеко недостатньо.
Інші параметри, які необхідно надати, включають: частоту, робочу систему, вимоги до перевантаження, рівень ізоляції, рівень захисту, момент інерції, криву крутного моменту опору навантаження, спосіб встановлення, температуру навколишнього середовища, висоту над рівнем моря, вимоги до зовнішнього середовища тощо (надаються відповідно до конкретних обставин).

3. Базові знання про двигуни

Кроки для вибору двигуна
Коли двигун працює або виходить з ладу, для своєчасного запобігання та усунення несправності, що забезпечує безпечну роботу двигуна, можна використовувати чотири методи: огляд, прослуховування, нюх та дотик.
1. Подивіться
Спостерігайте, чи є якісь відхилення під час роботи двигуна, які в основному проявляються в наступних ситуаціях.
1. Коли обмотка статора короткозамикається, з двигуна може виходити дим.
2. Коли двигун серйозно перевантажений або працює з втратою фази, швидкість зменшиться, і з'явиться сильніший звук «гудіння».
3. Коли двигун працює нормально, але раптово зупиняється, ви побачите іскри, що виходять із нещільно закріпленого з'єднання; перегорів запобіжник або заклинила якась деталь.
4. Якщо двигун сильно вібрує, можливо, застряг передавальний пристрій або двигун погано закріплений, ослаблені болти опори тощо.
5. Якщо на контактних точках та з'єднаннях всередині двигуна є зміна кольору, сліди підгоряння та димлення, це означає, що може статися локальне перегрівання, поганий контакт на з'єднанні провідника або обгорання обмотки тощо.
2. Слухайте
Коли двигун працює нормально, він повинен видавати рівномірний і легший «гудіння» звук, без шуму та особливих звуків.
Якщо шум занадто гучний, включаючи електромагнітний шум, шум підшипників, шум вентиляції, шум механічного тертя тощо, це може бути передвісником або явищем несправності.
1. Щодо електромагнітного шуму, якщо двигун видає високий, низький та важкий звук, причини можуть бути такими:
(1) Повітряний зазор між статором і ротором нерівномірний. У цей час звук буває високим і низьким, а інтервал між високим і низьким звуками залишається незмінним. Це спричинено зносом підшипників, через що статор і ротор неконцентричні.
(2) Трифазний струм незбалансований. Це спричинено неправильним заземленням, коротким замиканням або поганим контактом трифазної обмотки. Якщо звук дуже глухий, це означає, що двигун серйозно перевантажений або працює з пропуском фаз.
(3) Залізний сердечник ослаблений. Під час роботи двигуна вібрація призводить до ослаблення болтів кріплення залізного сердечника, що призводить до ослаблення кремнієвого сталевого листа залізного сердечника та виникнення шуму.
2. Під час роботи двигуна слід часто перевіряти рівень шуму підшипника. Спосіб контролю такий: прикладіть один кінець викрутки до монтажної частини підшипника, а інший кінець – до вуха, і ви почуєте звук роботи підшипника. Якщо підшипник працює нормально, звук буде безперервним і тонким «шелестінням» без будь-яких коливань або звуків тертя металу.
Якщо виникають такі звуки, це ненормальне явище:
(1) Під час роботи підшипника чути «скрип». Це звук тертя металу, який зазвичай спричиняється нестачею оливи в підшипнику. Підшипник слід розібрати та додати відповідну кількість мастила.
(2) Якщо чути звук «цвіркання», це звук, який виникає під час обертання кульки. Зазвичай це спричинено висиханням мастила або відсутністю олії. Можна додати відповідну кількість мастила.
(3) Якщо чути клацання або скрип, це звук, що виникає внаслідок нерівномірного руху кульки в підшипнику. Це спричинено пошкодженням кульки в підшипнику або тривалим невикористанням двигуна, що призводить до висихання мастила.
3. Якщо передавальний механізм та приводний механізм видають безперервний звук замість коливального, це можна зробити відповідно до наступних ситуацій.
(1) Періодичний клацаючий звук виникає через нерівномірне з'єднання ременя.
(2) Періодичний звук «дон-дон» спричинений ослабленням кріплення між муфтою або шківом і валом, а також зносом шпонки або шпонкової канавки.
(3) Нерівномірний звук зіткнення виникає через зіткнення лопатей з кришкою вентилятора.

3. Запах
Несправності також можна виявити та запобігти, пронюхуючи двигун.
Відкрийте розподільну коробку та понюхайте її, щоб перевірити, чи є запах горілого. Якщо відчувається специфічний запах фарби, це означає, що внутрішня температура двигуна занадто висока; якщо відчувається сильний запах горілого або паленого, можливо, пошкоджена сітка для обслуговування ізоляційного шару або обмотка згоріла.
Якщо запаху немає, необхідно за допомогою мегаомметра виміряти опір ізоляції між обмоткою та корпусом. Якщо він менше 0,5 МОм, його потрібно просушити. Якщо опір дорівнює нулю, це означає, що він пошкоджений.
4. Торкніться
Дотик до температури деяких частин двигуна також може визначити причину несправності.
Для забезпечення безпеки торкніться корпусу двигуна та навколишніх частин підшипника тильною стороною долоні.
Якщо температура ненормальна, причини можуть бути наступними:
1. Погана вентиляція. Наприклад, падіння вентилятора, засмічення вентиляційних каналів тощо.
2. Перевантаження. Струм занадто великий, і обмотка статора перегрілася.
3. Витки обмотки статора коротке замикання або трифазний струм незбалансований.
4. Часті запуски або гальмування.
5. Якщо температура навколо підшипника занадто висока, це може бути спричинено пошкодженням підшипника або нестачею оливи.

Нормативи температури підшипників двигуна, причини та усунення несправностей

Нормативи передбачають, що максимальна температура підшипників кочення не повинна перевищувати 95 ℃, а максимальна температура підшипників ковзання не повинна перевищувати 80 ℃. А підвищення температури не повинно перевищувати 55 ℃ (підвищення температури – це температура підшипника мінус температура навколишнього середовища під час випробування).

Причини та способи усунення надмірного підвищення температури підшипників:

(1) Причина: Вал зігнутий, і центральна лінія неточна. Лікування: Знайдіть центр знову.
(2) Причина: Фундаментні гвинти ослабли. Спосіб усунення: Затягніть фундаментні гвинти.

(3) Причина: Мастило нечисте. Спосіб усунення: Замініть мастило.

(4) Причина: Мастило використовувалося занадто довго і не замінювалося. Спосіб усунення: Очистіть підшипники та замініть мастило.
(5) Причина: Кулька або ролик у підшипнику пошкоджено. Спосіб усунення: Замініть підшипник новим.

Аньхой Мінтенг, компанія з виробництва постійних магнітів та електричного обладнання, ТОВ(https://www.mingtengmotor.com/) має 17 років бурхливого розвитку. Компанія розробила та випустила понад 2000 двигунів з постійними магнітами звичайних, зі змінною частотою, вибухобезпечних, зі змінною частотою у вибухобезпечному виконанні, з прямим приводом та вибухобезпечних з прямим приводом. Двигуни успішно експлуатуються на вентиляторах, водяних насосах, стрічкових конвеєрах, кульових млинах, змішувачах, дробарках, скреперах, масляних насосах, прядильних машинах та інших навантаженнях у різних галузях, таких як гірничодобувна промисловість, сталеливарна промисловість та електроенергетика, досягаючи хороших енергозберігаючих ефектів та здобуваючи широке визнання.

Авторське право: Ця стаття є передруком оригінального посилання:

https://mp.weixin.qq.com/s/hLDTgGlnZDcGe2Jm1oX0Hg

Ця стаття не відображає погляди нашої компанії. Якщо у вас є інші думки чи погляди, будь ласка, виправте нас!