Базовые знания электродвигателей

1. Введение в электродвигатели

Электродвигатель — это устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую. Он использует возбужденную катушку (т. е. обмотку статора) для создания вращающегося магнитного поля и воздействует на ротор (например, на закрытую алюминиевую раму с короткозамкнутым ротором) для формирования магнитоэлектрического вращательного момента.

Электродвигатели делятся на двигатели постоянного тока и двигатели переменного тока в зависимости от различных используемых источников питания. Большинство двигателей в энергосистеме являются двигателями переменного тока, которые могут быть синхронными двигателями или асинхронными двигателями (скорость магнитного поля статора двигателя не поддерживает синхронную скорость со скоростью вращения ротора).

Электродвигатель в основном состоит из статора и ротора, а направление силы, действующей на возбужденный провод в магнитном поле, связано с направлением тока и направлением линии магнитной индукции (направлением магнитного поля). Принцип работы электродвигателя заключается в воздействии магнитного поля на силу, действующую на ток, заставляя двигатель вращаться.

2. Подразделение электродвигателей

① Классификация по рабочему источнику питания

В зависимости от источника рабочей мощности электродвигатели можно разделить на двигатели постоянного тока и двигатели переменного тока. Двигатели переменного тока также делятся на однофазные и трехфазные.

② Классификация по конструкции и принципу работы

Электродвигатели можно разделить на двигатели постоянного тока, асинхронные двигатели и синхронные двигатели в соответствии с их структурой и принципом работы. Синхронные двигатели также можно разделить на синхронные двигатели с постоянными магнитами, реактивные синхронные двигатели и гистерезисные синхронные двигатели. Асинхронные двигатели можно разделить на асинхронные двигатели и двигатели переменного тока с коллектором. Асинхронные двигатели далее делятся на трехфазные асинхронные двигатели и асинхронные двигатели с экранированными полюсами. Двигатели переменного тока с коллектором также делятся на однофазные двигатели с последовательным возбуждением, двигатели переменного тока постоянного тока двойного назначения и отталкивательные двигатели.

③ Классификация по режиму запуска и работы

Электродвигатели можно разделить на однофазные асинхронные двигатели с конденсаторным пуском, однофазные асинхронные двигатели с конденсаторным управлением, однофазные асинхронные двигатели с конденсаторным пуском и однофазные асинхронные двигатели с расщепленной фазой в зависимости от их пусковых и рабочих режимов.

④ Классификация по назначению

Электродвигатели по своему назначению можно разделить на приводные и управляющие.

Электродвигатели для привода далее подразделяются на электроинструменты (включая сверлильные, полировальные, шлифовальные, долбежные, режущие и расширяющие инструменты), электродвигатели для бытовых приборов (включая стиральные машины, электровентиляторы, холодильники, кондиционеры, магнитофоны, видеомагнитофоны, DVD-плееры, пылесосы, фотоаппараты, электровоздуходувки, электробритвы и т. д.) и другое малое механическое оборудование общего назначения (включая различные малогабаритные станки, малые машины, медицинское оборудование, электронные приборы и т. д.).

Управляющие двигатели подразделяются на шаговые двигатели и серводвигатели.
⑤ Классификация по конструкции ротора

По конструкции ротора электродвигатели можно разделить на асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором (ранее известные как асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором) и асинхронные двигатели с фазным ротором (ранее известные как асинхронные двигатели с фазным ротором).

⑥ Классификация по рабочей скорости

Электродвигатели можно разделить на высокоскоростные двигатели, тихоходные двигатели, двигатели постоянной скорости и двигатели переменной скорости в зависимости от их рабочей скорости.

⑦ Классификация по защитной форме

а. Открытого типа (например, IP11, IP22).

За исключением необходимой опорной конструкции, двигатель не имеет специальной защиты вращающихся и находящихся под напряжением частей.

б) Закрытого типа (например, IP44, IP54).

Вращающиеся и токоведущие части внутри корпуса двигателя нуждаются в необходимой механической защите для предотвращения случайного контакта, но это не значительно затрудняет вентиляцию. Защитные двигатели делятся на следующие типы в зависимости от их различных конструкций вентиляции и защиты.

ⓐ Тип покрытия – сетчатый.

Вентиляционные отверстия двигателя закрыты перфорированными крышками, предотвращающими контакт вращающихся и находящихся под напряжением частей двигателя с внешними предметами.

ⓑ Устойчив к каплям.

Конструкция вентиляционного отверстия двигателя позволяет предотвратить прямое попадание вертикально падающих жидкостей или твердых веществ внутрь двигателя.

ⓒ Защита от брызг.

Конструкция вентиляционного отверстия двигателя позволяет предотвратить попадание жидкостей или твердых веществ внутрь двигателя в любом направлении в диапазоне вертикального угла 100°.

ⓓ Закрыто.

Конструкция корпуса двигателя может препятствовать свободному обмену воздуха внутри и снаружи корпуса, но при этом не требуется полной герметизации.

ⓔ Водонепроницаемый.
Конструкция корпуса двигателя позволяет предотвратить попадание воды под определенным давлением внутрь двигателя.

ⓕ Водонепроницаемый.

Когда двигатель погружен в воду, конструкция корпуса двигателя может предотвратить попадание воды внутрь двигателя.

ⓖ Стиль ныряния.

Электродвигатель может работать в воде длительное время при номинальном давлении воды.

ⓗ Взрывобезопасность.

Конструкция корпуса двигателя достаточна для предотвращения передачи взрыва газа внутри двигателя наружу двигателя, вызывая взрыв горючего газа снаружи двигателя. Официальный аккаунт «Литература по машиностроению», заправочная станция инженера!

⑧ Классификация по методам вентиляции и охлаждения

а. Самоохлаждение.

Электродвигатели охлаждаются исключительно за счет поверхностного излучения и естественного потока воздуха.

б. Самоохлаждающийся вентилятор.

Электродвигатель приводится в действие вентилятором, который подает охлаждающий воздух для охлаждения поверхности или внутренней части двигателя.

в) Он охлаждался вентилятором.

Вентилятор, подающий охлаждающий воздух, не приводится в действие самим электродвигателем, а имеет независимый привод.

г. Тип вентиляции трубопроводный.

Охлаждающий воздух не вводится и не выводится напрямую из двигателя снаружи или изнутри, а вводится или выводится из двигателя через трубопроводы. Вентиляторы для вентиляции трубопровода могут быть с самоохлаждением или с другим охлаждением вентилятором.

е. Жидкостное охлаждение.

Электродвигатели охлаждаются жидкостью.

е. Замкнутый контур охлаждения газа.

Циркуляция среды для охлаждения двигателя происходит в замкнутом контуре, включающем двигатель и охладитель. Охлаждающая среда поглощает тепло при прохождении через двигатель и выделяет тепло при прохождении через охладитель.
г. Поверхностное охлаждение и внутреннее охлаждение.

Охлаждающая среда, которая не проходит через внутреннюю часть проводника двигателя, называется поверхностным охлаждением, тогда как охлаждающая среда, которая проходит через внутреннюю часть проводника двигателя, называется внутренним охлаждением.

⑨ Классификация по форме конструкции установки

Форма установки электродвигателей обычно обозначается кодами.

Код представлен аббревиатурой IM для международной установки,

Первая буква в IM обозначает код типа установки, B обозначает горизонтальную установку, а V обозначает вертикальную установку;

Вторая цифра представляет собой код объекта, представленный арабскими цифрами.

⑩ Классификация по уровню изоляции

Уровень A, уровень E, уровень B, уровень F, уровень H, уровень C. Классификация уровней изоляции двигателей представлена ​​в таблице ниже.

⑪ Классификация по нормированному рабочему времени

Непрерывная, прерывистая и краткосрочная рабочая система.

Система непрерывного режима работы (SI). Двигатель обеспечивает длительную работу при номинальном значении, указанном на заводской табличке.

Кратковременные рабочие часы (S2). Двигатель может работать только ограниченное время при номинальном значении, указанном на заводской табличке. Существует четыре типа стандартов продолжительности для кратковременной работы: 10 мин, 30 мин, 60 мин и 90 мин.

Прерывистая рабочая система (S3). Двигатель может использоваться только прерывисто и периодически при номинальном значении, указанном на заводской табличке, выраженном в процентах от 10 минут на цикл. Например, FC=25%; Среди них S4-S10 относятся к нескольким прерывистым рабочим системам в различных условиях.

9.2.3 Распространенные неисправности электродвигателей

В процессе длительной эксплуатации электродвигатели часто сталкиваются с различными неисправностями.

Если передача крутящего момента между соединителем и редуктором велика, соединительное отверстие на поверхности фланца показывает сильный износ, что увеличивает зазор посадки соединения и приводит к нестабильной передаче крутящего момента; Износ подшипникового положения, вызванный повреждением подшипника вала двигателя; Износ между головками вала и шпоночными пазами и т. д. После возникновения таких проблем традиционные методы в основном сосредоточены на ремонтной сварке или механической обработке после щеточного покрытия, но оба имеют определенные недостатки.

Термическое напряжение, создаваемое высокотемпературной ремонтной сваркой, не может быть полностью устранено, что приводит к изгибу или разрушению; Однако щеточная металлизация ограничена толщиной покрытия и склонна к отслаиванию, и оба метода используют металл для ремонта металла, что не может изменить соотношение «твердый к твердому». При совместном воздействии различных сил это все равно приведет к повторному износу.

Современные западные страны часто используют полимерные композиционные материалы в качестве методов ремонта для решения этих проблем. Применение полимерных материалов для ремонта не влияет на сварочные термические напряжения, а толщина ремонта не ограничена. В то же время металлические материалы в изделии не обладают гибкостью, чтобы поглощать удары и вибрацию оборудования, избегать возможности повторного износа и продлевать срок службы компонентов оборудования, что значительно экономит время простоя для предприятий и создает огромную экономическую ценность.
(1) Неисправность: двигатель не может запуститься после подключения.

Причины и методы решения следующие.

① Ошибка проводки обмотки статора — проверьте проводку и устраните ошибку.

② Обрыв в обмотке статора, короткое замыкание на землю, обрыв в обмотке двигателя с фазным ротором — определите место неисправности и устраните ее.

③ Чрезмерная нагрузка или заклинивание механизма трансмиссии — проверьте механизм трансмиссии и нагрузку.

④ Обрыв в цепи ротора двигателя с фазным ротором (плохой контакт между щеткой и контактным кольцом, обрыв в реостате, плохой контакт в выводе и т. д.) — определите место обрыва и устраните его.

⑤ Слишком низкое напряжение питания — проверьте причину и устраните ее.

⑥ Потеря фазы электропитания – проверьте цепь и восстановите трехфазность.

(2) Неисправность: слишком высокая температура двигателя или дымление

Причины и методы решения следующие.

① Перегружен или слишком часто запускается — уменьшите нагрузку и сократите количество запусков.

② Потеря фазы во время работы — проверьте цепь и восстановите трехфазность.

③ Ошибка проводки обмотки статора — проверьте проводку и исправьте ее.

④ Обмотка статора заземлена, и между витками или фазами имеется короткое замыкание — определите место замыкания на землю или короткого замыкания и устраните его.

⑤ Обмотка короткозамкнутого ротора повреждена — замените ротор.

⑥ Отсутствие фазы в обмотке ротора — определите место неисправности и устраните ее.

⑦ Трение между статором и ротором — проверьте подшипники и ротор на предмет деформации, отремонтируйте или замените.

⑧ Плохая вентиляция — проверьте, не заблокирована ли вентиляция.

⑨ Напряжение слишком высокое или слишком низкое — проверьте причину и устраните ее.

(3) Неисправность: Чрезмерная вибрация двигателя

Причины и методы решения следующие.

① Несбалансированный ротор – выравнивание баланса.

② Несбалансированный шкив или изогнутый удлинитель вала — проверьте и исправьте.

③ Двигатель не совмещен с осью нагрузки — проверьте и отрегулируйте ось агрегата.

④ Неправильная установка двигателя — проверьте установку и фундаментные винты.

⑤ Внезапная перегрузка — уменьшите нагрузку.

(4)Проблема: ненормальный звук во время работы
Причины и методы решения следующие.

① Трение между статором и ротором — проверьте подшипники и ротор на предмет деформации, отремонтируйте или замените.

② Поврежденные или плохо смазанные подшипники — замените и очистите подшипники.

③ Работа двигателя при обрыве фазы — проверьте точку обрыва цепи и устраните ее.

④ Столкновение лопасти с корпусом — проверьте и устраните неисправности.

(5) Неисправность: скорость двигателя слишком низкая под нагрузкой.

Причины и методы решения следующие.

① Напряжение питания слишком низкое — проверьте напряжение питания.

② Чрезмерная нагрузка — проверьте нагрузку.

③ Обмотка короткозамкнутого ротора повреждена — замените ротор.

④ Плохой или отсоединенный контакт одной фазы обмотки ротора — проверьте давление щеток, контакт между щеткой и контактным кольцом, а также обмотку ротора.
(6) Явление неисправности: Корпус двигателя находится под напряжением.

Причины и методы решения следующие.

① Плохое заземление или высокое сопротивление заземления — подключите заземляющий провод в соответствии с правилами, чтобы исключить ненадлежащее заземление.

② Обмотки влажные – подвергнуть сушке.

③ Повреждение изоляции, столкновение выводов — окуните краску, чтобы восстановить изоляцию, переподключите выводы. 9.2.4 Процедуры эксплуатации двигателя

① Перед разборкой сдуйте пыль с поверхности двигателя сжатым воздухом и протрите его насухо.

② Выберите рабочее место для разборки двигателя и очистите окружающую среду на месте.

③ Знание конструктивных характеристик и технических требований к обслуживанию электродвигателей.

④ Подготовьте необходимые инструменты (включая специальные инструменты) и оборудование для разборки.

⑤ Для дальнейшего понимания дефектов в работе двигателя, если позволяют условия, можно провести инспекционный тест перед разборкой. Для этого двигатель испытывается с нагрузкой, и температура, звук, вибрация и другие условия каждой части двигателя подробно проверяются. Напряжение, ток, скорость и т. д. также проверяются. Затем нагрузка отключается и проводится отдельный инспекционный тест без нагрузки для измерения тока холостого хода и потерь холостого хода, и делаются записи. Официальный аккаунт «Литература по машиностроению», заправочная станция инженера!

⑥ Отключите электропитание, отсоедините внешнюю проводку двигателя и ведите записи.

⑦ Выберите подходящий мегомметр напряжения для проверки сопротивления изоляции двигателя. Чтобы сравнить значения сопротивления изоляции, измеренные во время последнего технического обслуживания, чтобы определить тенденцию изменения изоляции и состояние изоляции двигателя, значения сопротивления изоляции, измеренные при разных температурах, следует преобразовать к одной и той же температуре, обычно преобразуемой в 75 ℃.

⑧ Проверьте коэффициент поглощения K. Если коэффициент поглощения K>1,33, это означает, что изоляция двигателя не пострадала от влаги или степень влажности не является серьезной. Для сравнения с предыдущими данными также необходимо преобразовать коэффициент поглощения, измеренный при любой температуре, в ту же температуру.

9.2.5 Техническое обслуживание и ремонт электродвигателей

Если двигатель работает или неисправен, существует четыре способа своевременного предотвращения и устранения неисправностей, а именно: осмотр, прослушивание, обоняние и осязание, чтобы обеспечить безопасную работу двигателя.

(1) Смотри

Обратите внимание на наличие отклонений в работе двигателя, которые чаще всего проявляются в следующих ситуациях.

① При коротком замыкании обмотки статора из двигателя может быть виден дым.

② Если двигатель сильно перегружен или работает не по фазе, скорость снизится и будет слышен сильный «жужжащий» звук.

③ Когда двигатель работает нормально, но внезапно останавливается, в месте неплотного соединения могут появиться искры; это может быть похоже на перегорание предохранителя или застревание компонента.

④ Если двигатель сильно вибрирует, это может быть вызвано заклиниванием передаточного устройства, плохой фиксацией двигателя, ослабленными фундаментными болтами и т. д.

⑤ Если на внутренних контактах и ​​соединениях двигателя имеются следы изменения цвета, подгорания и пятна дыма, это может указывать на локальный перегрев, плохой контакт в соединениях проводников или сгоревшие обмотки.

(2) Слушать

Двигатель должен издавать равномерный и легкий «жужжащий» звук при нормальной работе, без каких-либо шумов или особых звуков. Если издается слишком много шума, включая электромагнитный шум, шум подшипников, шум вентиляции, механический шум трения и т. д., это может быть предвестником или проявлением неисправности.

① Что касается электромагнитного шума, если двигатель издает громкий и тяжелый звук, причин может быть несколько.

a. Воздушный зазор между статором и ротором неравномерен, и звук колеблется от высокого до низкого с одинаковым интервалом времени между высоким и низким звуком. Это вызвано износом подшипников, из-за которого статор и ротор не концентричны.

б. Ток трехфазной сети не сбалансирован. Это происходит из-за неправильного заземления, короткого замыкания или плохого контакта трехфазной обмотки. Если звук очень глухой, это указывает на то, что двигатель сильно перегружен или не совпадает по фазе.

c. Ослабленный железный сердечник. Вибрация двигателя во время работы приводит к ослаблению крепежных болтов железного сердечника, что приводит к ослаблению листа кремнистой стали железного сердечника и появлению шума.

② Для шума подшипника его следует часто контролировать во время работы двигателя. Метод контроля заключается в том, чтобы прижать один конец отвертки к области крепления подшипника, а другой конец приблизить к уху, чтобы услышать звук работы подшипника. Если подшипник работает нормально, его звук будет непрерывным и небольшим «шелестящим» звуком, без каких-либо колебаний высоты или звука трения металла. Если возникают следующие звуки, это считается ненормальным.

a. При работе подшипника слышен «скрипящий» звук, который является звуком трения металла, обычно вызванным недостатком масла в подшипнике. Подшипник следует разобрать и добавить соответствующее количество консистентной смазки.

б. Если есть «скрипящий» звук, это звук, который издается при вращении шара, обычно вызванный высыханием смазки или недостатком масла. Можно добавить соответствующее количество смазки.

в. Если слышен «щелчок» или «скрип», то это звук, создаваемый неравномерным движением шарика в подшипнике, которое вызвано повреждением шарика в подшипнике или длительной эксплуатацией двигателя, а также высыханием консистентной смазки.

③ Если передаточный механизм и ведомый механизм издают непрерывные, а не прерывистые звуки, их можно устранить следующими способами.

а) Периодические «щелкающие» звуки вызваны неровными соединениями ремней.

б. Периодический «стук» вызывается ослаблением сцепления или шкива между валами, а также износом шпонок или шпоночных пазов.

в) Неравномерный звук столкновения вызван столкновением лопастей вентилятора с крышкой.
(3) Запах

По запаху двигателя можно также определить и предотвратить неисправности. Если обнаружен особый запах краски, это указывает на то, что внутренняя температура двигателя слишком высокая; Если обнаружен сильный запах гари или горелого, это может быть связано с пробоем изоляционного слоя или сгоранием обмотки.

(4) Прикосновение

Прикосновение к температуре некоторых частей двигателя также может определить причину неисправности. Для обеспечения безопасности при касании следует использовать тыльную сторону руки для касания окружающих частей корпуса двигателя и подшипников. Если обнаружены отклонения от нормы температуры, причин может быть несколько.

① Плохая вентиляция. Например, отсоединение вентилятора, засорение вентиляционных каналов и т. д.

② Перегрузка. Вызывает чрезмерный ток и перегрев обмотки статора.

③ Короткое замыкание между обмотками статора или асимметрия трехфазного тока.

④ Частые запуски и торможения.

⑤ Если температура вокруг подшипника слишком высокая, это может быть вызвано повреждением подшипника или недостатком масла.