Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя (более техническая версия)

Область применения.

Асинхронные трёхфазные общепромышленные электродвигатели АИР, АИРМ, АД, 5АМ с короткозамкнуты роторомприменяются практически во всех отраслях промышленности, в электроприводах различных устройств, механизмов и машин.

Неподвижная часть асинхронного двигателя – статор имеет трехфазную обмотку, при включении которой в сеть возникает вращающееся магнитное поле. Скорость вращения этого поля

n₁=f₁∙60/p.

В расточке статора расположена вращающаяся часть двигателя – ротор, который состоит из вала, сердечника и обмотки. Обмотка ротора состоит из стержней, уложенных в пазы сердечника и замкнутых с двух сторон кольцами.

Вращающееся поле статора пересекает проводники (стержни) обмотки ротора и наводит в них э. д. с. Но так как обмотка ротора замкнута, то в стержнях возникают токи. Взаимодействие этих токов с полем статора создает на проводниках обмотки ротора электромагнитные силы F_пр, направление которых определяется по правилу «левой руки». Силы F_пр стремятся повернуть ротор в направлении вращения магнитного поля статора. Совокупность сил F_пр, приложенных к отдельным проводникам, создает на роторе электромагнитный момент М, приводящий его во вращение со скоростью n₂. Вращение ротора через вал передается исполнительному механизму.

Таким образом, электрическая энергия, поступающая в обмотку статора из сети, преобразуется в механическую.

Направление вращения магнитного поля статора, а следовательно, и направление вращения ротора, зависит от порядка следования фаз напряжения, подводимого к обмотке статора. При необходимости изменить направление вращения ротора асинхронного двигателя следует поменять местами любую пару проводов, соединяющих обмотку статора с сетью.Например, порядок следования фаз АВС заменить порядком СВА. Скорость вращения ротора n₂ асинхронного двигателя всегда меньше скорости вращения поля n₁, так как только в этом случае возможно наведение э.д.с. в обмотке ротора. Разность скоростей ротора и вращающегося поля статора характеризуется величиной, называемой скольжением,

s=(n₁ - n₂)/n₁.

Часто скольжение выражается в процентах:

s=[(n₁ - n₂)/n₁]∙100.

Скольжение асинхронного двигателя может изменяться в пределах от 0 до 1. При этом s≈0 соответствует режиму холостого хода, когда ротор двигателя не испытывает противодействующих моментов, а s≈1 соответствует режиму короткого замыкания,когда противодействующий момент двигателя превышает вращающий момент и поэтому ротор двигателя неподвижен (n₂=0).

Скольжение, соответствующее номинальной нагрузке двигателя, называется номинальным скольжением.Так, например, для двигателей нормального исполнения мощностью от 1 до 1000 кВт номинальное скольжение приблизительно составляет соответственно 0,06-0,01, т.е. 6-1%.

Скорость вращения ротора асинхронного двигателя равна

n₂=(1-s)∙n₁.

На щитке двигателя указывается номинальная скорость вращения n_н. Эта величина дает возможность определить синхронную скорость вращения n₁, номинальное скольжение s_н, а также число полюсов обмотки статора 2р.

Общепромышленные электродвигатели - расшифровка обозначения:

АИР, АИРМ, АД, АДМ, 5АМ, 5А, 5АИ, 7АИ, А, 4Аи прочие - обозначение серии электродвигателя*

Р, С – вариант привязки мощности к установочным размерам (ГОСТ, DIN)

56, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 132, 160, 180, 200, 225, 250, 280 ,315, 355 – высота оси вращения вала (габарит)

А, В, С – длина сердечника ротора (первая длина, вторая длина, третья длина)

S, L, М – установочные размеры по длине станины

2, 4, 6, 8,– число полюсов односкоростных электродвигателей; 4/2, 6/4, 8/4, 8/6, 16/46/4/2, 8/4/2, 8/6/4– число полюсов многоскоростных электродвигателей

Т2, Т3, У2, У3, У5, УХЛ2, УХЛ4 – климатическое исполнение и категория размещения.

Кроме вышеприведенных, общепромышленные электродвигатели специального исполнения имеют дополнительные обозначения:

Б – общепромышленные электродвигатели АИР, 5АМ со встроенной температурной защитой (после обозначения габарита);

В – электродвигатели встраиваемые (до обозначения габарита);

С – общепромышленные электродвигатели с повышенным скольжением (до обозначения габарита); (до обозначения габарита);

Е– общепромышленные электродвигатели со встроенным электромагнитным тормозом (после обозначения габарита); Е2– электродвигатели с тормозом с ручным растормаживающим устройством (после обозначения габарита); (после обозначения габарита); – электродвигатели с тормозом с ручным растормаживающим устройством (после обозначения габарита);

3Е – однофазные электродвигатели с трехфазной обмоткой (до обозначения габарита); (до обозначения габарита);

Е – однофазные двигатели с двухфазной обмоткой (до обозначения габарита);

Ж, Ж2 – электродвигатели для привода моноблочных насосов со специальным выходным концом вала (после обозначения габарита); Ж1– специальная насосная модификация (после обозначения габарита);

РЗ – электродвигатели для мотор-редукторов (после обозначения габарита);

Ш – электродвигатели для промышленных швейных машин (после обозначения габарита);

П– электродвигатели повышенной точности по установочным размерам (после обозначения габарита);

Ф – электродвигатели хладономаслостойкого исполнения (после обозначения габарита);

А – асинхронные электродвигатели для атомных электростанций (после обозначения габарита);

Х2 – асинхронные электродвигатели химостойкие (после обозначения габарита).

Привязка мощности к установочно-присоединительным размерам:

асинхронные электродвигатели АИР, АИРМ, 5АМ, 5АИ, 7АИ, 4А по Российским стандартам - ГОСТ Р51689-2000.

Конструктивное исполнение: IM1081, IM1082, IM2081, IM2082, IM3081, IM2181, IM3681, по ГОСТ 2479-79.

Степень защиты: электродвигатели АИР, 5АМ, 5АИ, 7АИимеют степень защиты IР54 по ГОСТ 17494-87.

Режим работы: S1 по ГОСТ 183 (МЭК 60034-1).

Класс нагревостойкости изоляции: электродвигатели АИР, АИРМ, 5АМ, 5АИ, 7АИимеют класс нагревостойкости изоляции «F» (температурный индекс 155°С) по ГОСТ 8865-70. Напряжение: электродвигатели АИР, АИРМ, 5АМ, 5АИ, 7АИпроизводятся на напряжение 220, 380, 660 В и другие стандартные напряжения при f=50Гц или 60Гц.

Уровень вибрации, мм/сек: 1,8 по ГОСТ 20815-93.

Климатическое исполнение: У1, Т1, УХЛ1, 01 по ГОСТ 15150-69.

Асинхронные общепромышленные электродвигатели АИР, АИРМ, 5АМ, 5АИ со степенью защиты IP54 (55) выполнены, как правило, в закрытом обдуваемом исполнении. Электродвигатели имеют станину с наружными продольными охлаждающими ребрами. Охлаждение осуществляется путем обдува станины внешним центробежным вентилятором, расположенным на валу электродвигателя со стороны противоположной приводу и закрытым защитным кожухом.

Методика проверки и испытаний электродвигателей переменного тока

Область применения

Рекомендации настоящей методики распространяются на испытания электродвигателей переменного тока всех типов и напряжений, применяемых в электроустановках Ухтинского РНУ.

Испытания электродвигателей переменного тока проводятся для оценки состояния изоляции и выявления образующихся в ней дефектов. Для изоляции обмоток электрических машин применяется большое количество разнообразных электроизоляционных материалов (бумага, лакоткань, асбест, микалента, миканит, эскапон, лаки, компауды и т.п.), выбор которых определяется условиями работы машины и характеризуется нагревостойкостью, относительной влажностью окружающей среды, регламентным числом пусков и реверсов, механической прочностью, озоностойкостью и другими критериями.

Изоляция электрических машин является наиболее существенной частью, которая определяет надёжность и срок службы машины в основном по причине старения под действием различных факторов. Основной причиной повреждения изоляции электродвигателей является совместное действие тепловых, механических и электрических воздействий, а также влияние окружающей среды (влажность, загрязнённость, высокая температура и т.д.). Тепловое старение органических составляющих изоляции (смолы, бумага, ткани) сильно снижает электрическую прочность машинной изоляции. Неорганические составляющие (слюда, стекло, асбест) не подвержены тепловому старению при обычных для электродвигателей рабочих температурах. Тепловое старение делает изоляцию уязвимой для механических воздействий. При работе машин их обмотки подвергаются воздействию электрических усилий от действия электромагнитных сил при нормальных или аварийных режимах, что приводит к их перемещению. Кроме того, обмотки подвержены воздействию сил, возникающих при тепловых расширениях неодинаковых для различных частей. Для новой изоляции все эти воздействия не представляют большой опасности, но при потере механической прочности, изоляция менее способна противостоять обычным условиям вибрации или ударов, разности тепловых расширений и сжатий меди, стали и конструктивных деталей. В силу вышесказанного, в процессе эксплуатации прочность изоляции машин снижается (Рис. 1.1). Как видно из рисунка, прочность изоляции снижается интенсивно в первые годы работы, а затем это снижение уменьшается. Через несколько лет после ввода машины в эксплуатацию прочность её изоляции снижается примерно на 30%.

Стр. - 1 - 2 - 3 - 4 - 5

Полный текст с таблицами и фото можно скачать тут >>>

Автор: Янсюкевич Виктор Александрович – yanviktor.narod.ru

Область применения

Рекомендации настоящей методики распространяются на испытания электродвигателей пере-

менного тока всех типов и напряжений, применяемых в электроустановках Ухтинского РНУ.

Испытания электродвигателей переменно-

го тока проводятся для оценки состояния изоля-

ции и выявления образующихся в ней дефектов.

Для изоляции обмоток электрических ма-

шин применяется большое количество разнооб-

разных электроизоляционных материалов (бу-

мага, лакоткань, асбест, микалента, миканит, эс-

капон, лаки, компауды и т.п.), выбор которых

определяется условиями работы машины и ха-

рактеризуется нагревостойкостью, относитель-

ной влажностью окружающей среды, регла-

ментным числом пусков и реверсов, механиче-

ской прочностью, озоностойкостью и другими

критериями.

Изоляция электрических машин является

наиболее существенной частью, которая опре-

деляет надёжность и срок службы машины в ос-

новном по причине старения под действием различных факторов.

Основной причиной повреждения изоляции электродвигателей является совместное действие

тепловых, механических и электрических воздействий, а также влияние окружающей среды (влаж-

ность, загрязнённость, высокая температура и т.д.). Тепловое старение органических составляющих

изоляции (смолы, бумага, ткани) сильно снижает электрическую прочность машинной изоляции.

Неорганические составляющие (слюда, стекло, асбест) не подвержены тепловому старению при

обычных для электродвигателей рабочих температурах. Тепловое старение делает изоляцию уязви-

мой для механических воздействий. При работе машин их обмотки подвергаются воздействию

электрических усилий от действия электромагнитных сил при нормальных или аварийных режи-

мах, что приводит к их перемещению. Кроме того, обмотки подвержены воздействию сил, возни-

кающих при тепловых расширениях неодинаковых для различных частей.

Для новой изоляции все эти воздействия не представляют большой опасности, но при потере

механической прочности, изоляция менее способна противостоять обычным условиям вибрации

или ударов, разности тепловых расширений и сжатий меди, стали и конструктивных деталей.

В силу вышесказанного, в процессе эксплуатации прочность изоляции машин снижается (Рис.

1.1). Как видно из рисунка, прочность изоляции снижается интенсивно в первые годы работы, а за-

тем это снижение уменьшается. Через несколько лет после ввода машины в эксплуатацию проч-

ность её изоляции снижается примерно на 30%.

Уровень прочности изоляции электродвигателей при перенапряжениях характеризуется коэф-

фициентом импульса:

Uп= Uимп/U~

где: Uимп – импульсное пробивное напряжение

U~ - амплитудное значение переменного (выдерживаемого в течение 1 минуты) напряжение

Обычно для новой изоляции среднее значение Кп= 1,22-2,0. Для состарившейся изоляции при

наличии дефектов Кп снижается до 1,0 и даже 0,5-0,8. Такое же положение имеет место для витко-

вой изоляции.

Наиболее характерными видами дефектов изоляции обмоток электрических машин являются

местные дефекты (трещины, расслоения, воздушные включения, местные перегревы, истирания и

т.п.), охватывающие незначительную часть площади изоляции.

Автор: Янсюкевич Виктор Александрович – yanviktor.narod.ru

Оценка качества изоляции обмоток, концевых выводов и других элементов вращающихся

машин производится при монтаже и в процессе эксплуатации и включает в себя внешний осмотр,

проверку правильности маркировки выводов и полярности обмоток, измерение сопротивления изо-

ляции и коэффициента абсорбции, измерения тока утечки на выпрямленном напряжении, испыта-

ние повышенным напряжением промышленной частоты, измерение сопротивления обмоток посто-

янному току, измерение воздушного зазора между сталью ротора и статора, измерение зазоров в

подшипниках скольжения, проверка работы электродвигателя на холостом ходу, измерение вибра-

ции подшипников электродвигателя, измерение разбега ротора в осевом направлении, проверка ра-

боты электродвигателя под нагрузкой, проверка исправности стержней короткозамкнутых роторов,

испытание возбудителей.

Не все перечисленные выше испытания проводятся персоналом электролаборатории: так из-

мерение вибрации подшипников и измерение разбега ротора в осевом направлении, измерение

производится персоналом РММ после проведения балансировки ротора. Данные измерения и рабо-

ты по проведению балансировки производятся в плановые ремонты электродвигателя, при необхо-

димости после проведения электрических испытаний изоляции ротора и статора (для синхронных

машин), или только статора (для машин с короткозамкнутым ротором).

Работы по измерению воздушного зазора между сталью ротора и статора и измерение зазоров

в подшипниках скольжения проводятся персоналом службы механика непосредственно на НПС.

Общий вид электродвигателя переменного тока напряже-

нием 0,4кВ представлен на рисунке 1-10.

В электроустановках применяются электродвигатели

различных типов, размеров и мощности. В качестве электро-

двигателей магистральных насосных агрегатов используются

синхронные электродвигатели типа СТД, мощностью 2500кВт

и номинальным напряжением 10кВ. Остальные электродвига-

тели переменного тока работают в механизмах вспомсистем.

Основное внимание при проведении испытаний следует

уделять электродвигателям магистральных насосных агрегатов

т.к. эти электродвигатели находятся в эксплуатации более 25

лет, и, кроме того, стоимость замены вышедшего из строя

электродвигателя очень высока.

Электродвигатели вспомсистем малы по мощности в

сравнении с СТД и менее дороги, несмотря на это обстоятель-

ство, испытание следует проводить своевременно и с достаточной тщательностью.

Электрические испытания электродвигателей должны проводиться специально обученным

персоналом с учётом следующих положений:

1. профилактические испытания должны, как правило, совмещаться с текущими и капитальными

ремонтами электродвигателя.

2. перед испытаниями электродвигатель следует тщательно осмотреть, изучить заводскую доку-

ментацию на него, подготовить приборы и приспособления.

3. во время испытания должно производиться непрерывное наблюдение с безопасного расстояния

за состоянием электродвигателя.

4. заключение о пригодности электродвигателя к эксплуатации производится на основании срав-

нения данных, полученных при испытании с заводскими данными, данными предыдущих испы-

таний и требованиями НТД.

Пуск электродвигателя в работу (для измерения тока холостого хода и вибрации подшипни-

ков) осуществляется после окончания всех остальных испытаний и обработки полученных при

этом материалов.

Автор: Янсюкевич Виктор Александрович – yanviktor.narod.ru

Объект испытания.

Асинхронные электродвигатели.

Конструктивно асинхронные электродвигатели переменного тока подразделяются на два ос-

новных типа: с фазным ротором и с короткозамкнутым ротором. Эти типы электродвигателей име-

ют одинаковую конструкцию статора и отличаются лишь формой выполнения ротора.

На рисунках 2 и 3 представлены оба типа асинхронных электродвигателей с указанием важ-

нейших конструктивных элементов. Асинхронные электродвигатели напряжением до и выше

1000В конструктивно принципиально не отличаются, всё отличие сводится к усилению изоляции с

ростом напряжения статора.

Электродвигатели напряжением выше 1000В выполняют большей мощности, чем электродви-

гатели напряжением до 1000В. Соответственно высоковольтные электродвигатели имеют большие

размеры, что вносит некоторые особенности в порядок проведения их испытания.

Рисунок 2. Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором и конструкция ротора.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: