переменного тока двигатель, также называемый двигателем переменного тока, — это электродвигатель, который работает на переменном токе и преобразует электрическую энергию в непрерывное вращательное движение. Это наиболее широко используемый тип двигателя в мире, поскольку он работает непосредственно от стандартной электросети, имеет простую прочную конструкцию и не требует контроллера для работы с фиксированной скоростью, такой как насосы, вентиляторы, воздуходувки, конвейеры и компрессоры.
«Двигатель переменного тока», «двигатель переменного тока» и «двигатель переменного тока» описывают одну и ту же машину. Выбор правильного сводится к трем вопросам: как осуществляется вращение, какое семейство соответствует вашему источнику питания и как подобрать двигатель к нагрузке. Это руководство отвечает на эти вопросы напрямую и объясняет, что пойдет не так, если на них ответить неправильно.
Как работает двигатель переменного тока
Двигатель переменного тока создает вращение за счет взаимодействия вращающегося магнитного поля в статоре и токов, которые он индуцирует в роторе, поэтому щетки или коммутатор не требуются.
В трехфазном двигателе по трем обмоткам проходят токи, которые достигают максимума один за другим, поэтому магнитное поле физически вращается вокруг статора с синхронной скоростью — вот почему трехфазный асинхронный двигатель запускается сам по себе.
Однофазный двигатель имеет одну главную обмотку, поле которой только пульсирует, поэтому вторая пусковая обмотка, конденсатор или заштрихованный полюс обеспечивают фазовый сдвиг, необходимый для запуска ротора; основная обмотка затем поддерживает его работу.
В асинхронном двигателе ротор представляет собой «беличью клетку» из стержней, закороченных накоротко концевыми кольцами. Вращающееся поле индуцирует токи в стержнях и тянет ротор вперед, но ротор никогда полностью не ловит поле — разница составляет «проскальзывание», обычно 2–8 процентов при номинальной нагрузке. Например, 4-полюсный двигатель с частотой 60 Гц имеет синхронную скорость 1800 об/мин, но при полной нагрузке работает примерно со скоростью 1725–1750 об/мин.
Вместо этого в синхронных двигателях используются магниты или обмотка возбуждения на роторе, фиксирующая его на вращающемся поле, чтобы он вращался с точно синхронной скоростью — правильный выбор для работы с постоянной скоростью или с коррекцией коэффициента мощности.
Два основных семейства двигателей переменного тока: асинхронные и синхронные
Асинхронные двигатели составляют подавляющее большинство двигателей переменного тока. двигатели продаются, потому что они недорогие, надежные и автономные; синхронные двигатели предназначены для применений, требующих точного контроля скорости или реактивной мощности.
Однофазные асинхронные двигатели
Однофазные двигатели являются стандартным ответом, когда доступно только однофазное питание, что обычно означает оборудование мощностью примерно до 3 лошадиных сил: бытовые насосы, небольшие компрессоры, вентиляторы и легкую технику. Типы различаются главным образом тем, как они начинаются:
- Сплит-фаза — умеренный пусковой момент, низкая стоимость; для легкозапускаемых устройств, таких как дробилки и небольшие конвейеры.
- Конденсаторный запуск — высокий пусковой момент; идеально подходит для компрессоров, струйных насосов и устройств, запускаемых под нагрузкой.
- Конденсатор постоянного разделения (PSC) — низкий пусковой момент, тихий и надежный; часто встречается в вентиляторах и воздуходувках.
- Конденсаторный запуск Конденсаторный запуск — высокий пусковой момент плюс лучшая эффективность работы; хорошо подходит для прерывистой работы.
- Затененный столб — самый простой и дешевый тип; для очень маленьких вентиляторов и приводов бытовой техники.
Выберите неправильный метод запуска, и в течение нескольких дней вы увидите остановку, срабатывание реле или перегрев изоляции.
Варианты однофазных двигателей типоразмеров 48 и 56 На этой странице перечислены защищенные от капель и полностью закрытые однофазные двигатели, включая двигатели с конденсаторным запуском и с конденсаторным двигателем. Если вы устраняете неполадки при запуске, эти прилагаемые опции могут помочь предотвратить остановку и перегрев. Посмотреть продукт → Трехфазные асинхронные двигатели
Трехфазные двигатели являются лучшим выбором, когда доступно трехфазное питание: они самозапускаются, на 2–5 пунктов более эффективны при том же размере и дешевле на одну лошадиную силу, когда номинальная мощность превышает около 1 л.с.
В это семейство входят как машины с малой мощностью в 48 рам, так и большие двигатели с корпусом выше 250. При 60 Гц число полюсов устанавливает скорость при полной нагрузке: 2 полюса около 3450 об/мин, 4 полюса около 1725 об/мин, 6 полюсов около 1140 об/мин, 8 полюсов около 850 об/мин.
Синхронные двигатели
Синхронный переменный ток двигатели вращаются с точно синхронной скоростью с нулевым скольжением, подходящим для часов, прецизионных конвейеров и больших приводов, где стабильность скорости или коррекция коэффициента мощности оправдывают затраты.
Однофазный или трехфазный: какой двигатель переменного тока вам нужен?
Если доступно трехфазное питание и нагрузка превышает примерно 1 л.с., выберите трехфазный двигатель; Если существует только однофазная сеть, выберите однофазный двигатель с методом запуска, соответствующим нагрузке.
| Характеристика | Однофазный двигатель | Трехфазный двигатель |
|---|---|---|
| Напряжение питания | 115/230 В типичное | 208–230/460 В типовое |
| Типичный диапазон мощности | Дробная до примерно 3 HP | Дробно до тысяч HP |
| Начало | Нужен конденсатор или вспомогательная обмотка. | Самозапускающийся |
| Начало torque | От умеренного до высокого по типу | Высокий и гладкий |
| Эффективность | Ниже при одинаковом размере | Примерно на 2–5 пунктов выше |
| Стоимость за лошадиную силу | Высшее | Ниже выше 1 HP |
| Типичные применения | Насосы, вентиляторы, небольшие компрессоры | Промышленное оборудование, большие насосы, конвейеры |
Как правильно выбрать двигатель переменного тока
Сопоставьте шесть значений — мощность, скорость, напряжение, размер корпуса, корпус и класс эффективности — с машиной и окружающей средой, а затем перед заказом проверьте рабочий цикл и монтаж.
Проработайте эти пункты по порядку:
- Коэффициент мощности и обслуживания — определите мощность, необходимую машине; коэффициент эксплуатации 1,00–1,15 покрывает случайные перегрузки без превышения номинальных значений.
- Скорость — выберите количество полюсов, соответствующее расчетной частоте вращения оборудования; 4-полюсный вариант используется по умолчанию для большинства приводов общего назначения.
- Напряжение — паспортное напряжение должно соответствовать питающему; многие однофазные двигатели имеют двойное напряжение 115/230 В, а обычные трехфазные двигатели составляют 208–230 В и 460 В.
- Размер рамы — в рамах NEMA, таких как 48, 56, 143T и 182T, фиксируются монтажные отверстия, высота и диаметр вала, поэтому замена должна соответствовать существующему основанию и муфте.
- Корпус — ОДП для чистого воздуха в помещении; TEFC для пыли, грязи, влаги и наружных помещений; TENV для термочувствительных или промывных работ.
- Класс эффективности — премиум-класс или IE3 для непрерывной работы; стандартная эффективность для кратковременного или прерывистого использования.
Производитель, имеющий рейтинги NEMA и IEC, упрощает это сравнение — начните с ассортимент продукции производителя двигателей и сузить список по кадрам и эффективности.
Классификация эффективности и стоимость энергии
Эффективность имеет большее значение, чем покупная цена: электроэнергия составляет примерно 95–97 процентов стоимости жизненного цикла непрерывно работающего двигателя.
В Северной Америке используются стандартный, высокий и премиум-классы эффективности; международные рынки используют IEC IE1, IE2, IE3 и IE4. В США и Канаде многие двигатели общего назначения мощностью от 1 до 250 л.с. должны соответствовать требованиям NEMA Premium или IE3 в качестве юридического минимума.
Эффект значителен: эксплуатация двигателя мощностью 5 л.с., работающего 6000 часов в год при цене 0,12 доллара США/кВтч, обходится примерно в 2700 долларов США в год, поэтому повышение эффективности на 3 процента экономит 80–90 долларов США в год и часто окупает модернизацию в течение двух лет.
Выбор также имеет значение: двигатель, рассчитанный на нагрузку, плохо работает при частичной нагрузке, поэтому двигатель, нагруженный на 75–100 процентов от номинальной мощности, указанной на паспортной табличке, лучше, чем дополнительный неиспользованный запас.
Трехфазные двигатели переменного тока с высоким и повышенным КПД На этой странице представлены защищенные от капель, полностью закрытые и чугунные двигатели премиум-класса, предназначенные для применений, требующих надежной работы с фиксированной скоростью. Показатели эффективности соответствуют соответствующим размерам нагрузки для насосов, вентиляторов и компрессоров. Посмотреть продукт → Общие применения двигателей переменного тока
Двигатели переменного тока приводят в действие почти все вращающиеся машины с фиксированной скоростью в сети — самые большие группы — насосы, вентиляторы, воздуходувки, компрессоры, конвейеры, сельскохозяйственное оборудование и коммерческое пищевое оборудование.
Водяные и струйные насосы. Однофазные двигатели с конденсаторным пуском для бытовых насосов; трехфазные двигатели для систем орошения и повышения давления.
Вентиляторы и воздуходувки. Бесшумные PSC или трехфазные двигатели для непрерывной вентиляции.
Воздушные компрессоры. Двигатели с конденсаторным пуском или трехфазные с высоким пусковым моментом; Версии для сельскохозяйственных работ обеспечивают дополнительную защиту от пыли и влаги.
Конвейеры и погрузочно-разгрузочные работы. Трехфазные двигатели, часто с тормозными двигателями для быстрой остановки и удержания нагрузки.
Сельскохозяйственная техника. Сельскохозяйственные двигатели с полностью закрытым корпусом для измельчителей, систем подачи и обработки зерна.
Деревообработка и станки. Трехфазные двигатели TEFC для пил, строгальных станков и приводов шпинделей.
Коммерческие измельчители пищевых продуктов. Специальные двигатели, предназначенные для измельчения с высоким крутящим моментом на профессиональных кухнях.
Насосные двигатели для струйных, моноблочных систем и бассейнов Найдите двигатели для струйных насосов с рамой 56, двигатели для моноблочных насосов JM/JP, а также двигатели для насосов для бассейнов и спа. Эти конструкции решают проблемы, связанные с высоким крутящим моментом и загрязнением, часто связанные с отказами двигателей в насосных системах. Посмотреть продукт → Техническое обслуживание и распространенные виды отказов
Большинство переменного тока Причиной поломки двигателя являются подшипники, перегрев или загрязнение, а не нормальный износ.
- Подшипники выходят из строя чаще всего; несоосность, перетянутые ремни и неподходящая смазка вызывают шум, вибрацию и возможное заклинивание.
- Перегрев происходит из-за низкого напряжения, несбалансированных фаз, блокировки вентиляции или недостаточной мощности двигателя — каждые 10°C выше номинальной температуры обмотки сокращают срок службы изоляции примерно вдвое.
- Загрязнение пылью, влагой и маслом ухудшает изоляцию и ускоряет износ подшипников, особенно в открытых двигателях.
- Периодически сравнивайте рабочий ток с номинальным током; устойчивая перегрузка по току обычно является первым надежным предупреждением о неисправности.
Плановые проверки — очистка вентиляционных отверстий, повторная затяжка соединений, прослушивание шума подшипников и проверка потребляемого тока — выявляют большинство неисправностей до того, как они приведут к незапланированному простою.
Часто задаваемые вопросы по двигателям переменного тока
В чем разница между двигателем переменного тока и двигателем постоянного тока?
переменного тока двигатель работает непосредственно на переменном токе и в индукционном типе не имеет щеток и коллектора; двигателю постоянного тока требуется коммутатор или контроллер, но он позволяет упростить управление скоростью. См. подробную информацию сравнение двигателей переменного и постоянного тока для полного развала.
Зачем однофазному двигателю нужен конденсатор?
Потому что одна обмотка статора создает пульсирующее поле, а не вращающееся. Конденсатор сдвигает фазу во второй обмотке, создавая вращающееся поле при запуске; при достижении скорости двигатель работает только на основной обмотке.
Что означает «проскальзывание» в асинхронном двигателе?
Скольжение — это разница между синхронной скоростью вращающегося магнитного поля и фактической скоростью ротора в об/мин или процентах. Проскальзывание при полной нагрузке обычно составляет 2–8 процентов; большее скольжение означает больший крутящий момент, но меньшую эффективность.
В чем разница между корпусами ODP и TEFC?
Двигатели ODP (открытые каплезащитные) втягивают окружающий воздух через обмотки, поэтому им требуется чистое и сухое помещение; Двигатели TEFC (полностью закрытые с вентиляторным охлаждением) полностью закрыты и оснащены внешним вентилятором для эксплуатации в пыльных, влажных условиях или на открытом воздухе. Выбирайте TEFC, если окружающая среда не является чистой.
Как узнать, какой размер корпуса NEMA мне нужен?
Номер рамы определяет расположение монтажных отверстий, диаметр и высоту вала. Измерьте монтажные размеры и вал старого двигателя, затем точно сопоставьте раму; база адаптера может устранить небольшие различия.
