1. Обзор
А трехфазный асинхронный двигатель переменного тока (SIMO) — устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую на основе принципа электромагнитной индукции. На обмотки статора подается трехфазный переменный ток со сдвигом фаз 120°, генерирующий вращающееся магнитное поле, которое заставляет проводники ротора индуцировать ток и генерировать крутящий момент. Этот двигатель имеет прочную конструкцию, надежную работу и простоту обслуживания, что делает его наиболее широко используемым источником энергии в промышленности.

2. Основная структура и принцип работы

Статор:
Сердечник состоит из ламинированных листов кремнистой стали с высокой проницаемостью. Три комплекта обмоток (U, V и W) расположены пространственно симметрично (со сдвигом фаз 120°).
При подаче на обмотки трехфазного переменного тока создается составное магнитное поле с постоянной амплитудой и непрерывно вращающимся направлением (синхронная скорость n_s = 120f/p, где f — частота сети, а p — количество пар магнитных полюсов).

Ротор:
Беличья клетка: неизолированные токопроводящие стержни вставляются в пазы сердечника и соединяются с обоих концов короткозамыкающими кольцами. Простая и прочная конструкция, низкая стоимость и превосходство в промышленном применении.
Намотанный ротор: Трехфазные изолированные обмотки встроены в пазы сердечника и соединены с внешними переменными резисторами через контактные кольца и щетки. Они обеспечивают высокий пусковой момент и хорошее регулирование скорости, что делает их пригодными для конкретных применений.
Вращающееся магнитное поле прорезает стержни ротора, вызывая электродвижущую силу и ток. На проводники с током действуют силы (силы Лоренца) в магнитном поле, генерирующие электромагнитный крутящий момент, приводящий в движение ротор. Скорость ротора n всегда ниже синхронной скорости n_s (из-за скольжения s = (n_s - n)/n_s).

Корпус и торцевые крышки: обеспечивают механическую поддержку, защищают внутренние конструкции и рассеивают тепло. Общие уровни защиты (коды IP) соответствуют различным экологическим требованиям.

Подшипники: поддерживают вал ротора и уменьшают трение. Требуется регулярное техническое обслуживание и смазка.

Система охлаждения: Обычно используется самоохлаждение (IC 411), тогда как в некоторых мощных или особых условиях используется принудительное воздушное или водяное охлаждение (IC 416/IC 666 и т. д.).

Клеммная коробка: содержит клеммы для подключения силовых кабелей (звезда или треугольник).

3. Ключевые параметры производительности

Номинальная мощность: постоянная выходная механическая мощность на валу двигателя (в кВт или л.с.), обычно варьирующаяся от нескольких киловатт до нескольких мегаватт.

Номинальное напряжение: расчетное рабочее напряжение (например, 380 В, 415 В, 480 В, 690 В), которое должно соответствовать системе электропитания.

Номинальная частота: расчетная рабочая частота (50 Гц или 60 Гц).

Номинальная скорость: Скорость ротора (об/мин) при номинальной выходной мощности, определяемая количеством полюсов и скольжением (например, примерно 2880–2970 об/мин при 50 Гц для 2-полюсного двигателя).

Номинальный ток: Линейный ток в обмотке статора (А) при номинальной выходной мощности.

Эффективность: процент механической выходной мощности от входной электрической мощности. Международные стандарты (например, IEC 60034-30) определяют классы эффективности (IE1, IE2, IE3 и IE4), причем IE4 является наиболее эффективным.

Коэффициент мощности: отношение входной активной мощности к полной мощности, отражающее потребность в реактивной мощности. Обычно колеблется от 0,8 до 0,9 (при полной нагрузке).

Пусковой ток: Пиковый ток в момент запуска двигателя (обычно в 5–7 раз превышает номинальный ток).

Пусковой крутящий момент: крутящий момент, создаваемый двигателем во время запуска (обычно в 1,5–2,5 раза превышающий номинальный крутящий момент).

Крутящий момент пробоя: максимальный крутящий момент, который двигатель может создать без остановки (обычно в 2–3 раза превышает номинальный крутящий момент).

Характеристики крутящего момента-скорости: кривая, описывающая способность двигателя выдавать крутящий момент на разных скоростях.

Степень защиты (степень IP): определяемая стандартом IEC 60529, эта степень указывает на способность корпуса защищать от твердых посторонних предметов и проникновения воды (например, IP55, IP56).

Класс изоляции: этот рейтинг определен стандартом IEC 60085 и указывает термическое сопротивление изоляционного материала обмотки (например, класс B, F, H), которое определяет допустимое превышение температуры.

4. Типичные применения

Промышленное производство: Приводы для насосов, вентиляторов, компрессоров, ленточных конвейеров, станков, дробилок, миксеров, экструдеров и т.д.

Инфраструктура: вентиляторы/насосы систем отопления, вентиляции и кондиционирования (HVAC), насосные станции водоочистных сооружений и тяговые машины лифтов.

Энергетика и мощность: Вспомогательное оборудование электростанций (насосы питательной воды, тяговые вентиляторы), а также насосы и компрессоры в нефтегазовой промышленности.

Транспорт: Портовые краны и вспомогательные системы (неглавный привод) для электромобилей.

Другое: Сельскохозяйственные ирригационные насосы, горнодобывающая техника и т. д.

5. Рекомендации по выбору и использованию

Согласование нагрузки: характеристики мощности, скорости и крутящего момента должны соответствовать требованиям нагрузки. Избегайте длительных серьезных перегрузок или недогрузок.

Напряжение и частота: должны соответствовать источнику питания. Допуск по напряжению обычно составляет ±5%, а допуск по частоте составляет ±2%.

Условия окружающей среды. Учитывайте температуру окружающей среды, высоту над уровнем моря (которая влияет на охлаждение), влажность, пыль, агрессивные газы и взрывоопасные зоны (требуется сертификат взрывобезопасности) и выберите соответствующий уровень защиты, материал корпуса и метод охлаждения.

Метод запуска: В зависимости от мощности сети и требований к пусковому току выберите прямой пуск, пуск звезда-треугольник, устройство плавного пуска или инвертор.

Способ монтажа: В соответствии со стандартами (IEC 60034-7, NEMA MG1) выберите B3 (горизонтальное крепление на ножке), B5 (фланцевое крепление) или B35 (фланцевое крепление).

Требования к техническому обслуживанию. Учитывайте доступность для планового технического обслуживания, такого как циклы смазки подшипников, очистка каналов охлаждения и проверка герметичности проводки.

6. Основы обслуживания

Регулярный осмотр: Очистите поверхность двигателя и каналы охлаждения (особенно для двигателей с самовентиляцией); осмотреть крепеж (анкерные болты, клеммные колодки); и следите за необычным шумом/вибрацией.

Техническое обслуживание подшипников: повторно смажьте или замените смазку в соответствии с интервалами, указанными в руководстве производителя, и маркой смазки. Излишек смазки может привести к перегреву.

Испытание сопротивления изоляции: регулярно (например, ежегодно) измеряйте сопротивление изоляции между обмоткой и землей и между фазами с помощью мегомметра, чтобы обеспечить соответствие стандартам безопасности.

Мониторинг работы: Контролируйте рабочий ток (во избежание перегрузки), повышение температуры (измерьте температуру корпуса, см. допустимое значение класса изоляции) и вибрацию.

7. Стандарты безопасности

Установка, эксплуатация и техническое обслуживание должны соответствовать стандартам электробезопасности страны/региона (например, стандарты IEC, NEC, GB).

Убедитесь, что двигатель надежно заземлен (PE-проводник).

Отключите источник питания и проведите электрическую проверку перед выполнением любых внутренних работ по техническому обслуживанию.

Используйте сертифицированные взрывозащищенные двигатели (например, соответствующие стандартам ATEX или IECEx) в огнеопасных и взрывоопасных средах.

Асинхронные двигатели трехфазного переменного тока, благодаря своей прочности, надежности и стандартизированной конструкции, продолжают оставаться основной движущей силой мировой промышленности. Понимание их структурных принципов, параметров производительности, а также правильных методов выбора и обслуживания имеет решающее значение для обеспечения долгосрочной и стабильной работы. При практическом применении строго соблюдайте спецификации производителя и стандарты безопасности.