Асинхронные машины

Асинхронные машины наибольшее распространение получили как двигатели. Это основной двигатель, применяемый в промышленности, сельском хозяйстве и в быту. Только асинхронных двигателей единых серий мощностью от 0,6 до 400 кВт в нашей стране ежегодно выпускается около 10 миллионов.

Асинхронных микродвигателей мощностью от 0,6 кВт изготовляется несколько десятков миллионов в год. Электромеханическая промышленность выпускает асинхронные двигатели в большом диапазоне мощностей.

Предельная мощность асинхронного двигателя – несколько десятков мегаватт. Частота вращения электродвигателей общего назначения – от 3 000 до 500 об/мин.

В генераторном режиме асинхронные машины применяются редко. При электромеханическом преобразовании энергии в асинхронных двигателях, как и в других машинах, происходит преобразование энергии в тепло. В настоящее время асинхронные двигатели потребляют около 50 % электрической энергии, вырабатываемой электрическими станциями страны. Они изготовляются для работы от однофазных, двухфазных и трехфазных сетей переменного тока, но главным образом, от трехфазных сетей. Асинхронные двигатели состоят из двух частей: неподвижной – статора и вращающейся – ротора.

Трехфазные асинхронные двигатели получили в станкостроении наибольшее распространение. Принцип работы асинхронного двигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля, создаваемого обмоткой статора, с токами, наводимыми в обмотке ротора при пересечении ее проводников вращающемся полем.

Трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором технологичны, компактны, надежны и неприхотливы в эксплуатации. В настоящее время электротехническая промышленность выпускает асинхронные двигатели единой серии 4А, которая содержит все необходимые для станкостроения модификации исполнения асинхронных двигателей по конструкции, мощности и напряжению. Двигатели мощностью от 0,06 до 0,37 кВт изготовляют на номинальное напряжение 220 и 380 В; мощностью от 0,55 до 11 кВт – 220, 380 и 660 В; от 15 до 110 кВт – 220/380 и 380/660 В; от 132 до 400 кВт – 380/660 В. Двигатели до 11 кВт выпускаются с тремя и (по отдельному заказу) с шестью выводными концами, более мощные – с шестью выводами, позволяющими производить переключение обмоток с “треугольника” на “звезду”.

Серия 4А является в настоящее время массовой серией асинхронных двигателей, применяемых в различных областях промышленности. Серия включает основное исполнение, ряд модификаций и специализированные машины.

Основное исполнение имеет следующую систему обозначений:

4АХХ Х ХХХХ

1 2 3 4 5 6 7 8

Здесь 1 – серия 4А;

2 – исполнение асинхронного двигателя по материалу станины: буква А – станина и щетки алюминиевые, буква Х – станина алюминиевая, щетки чугунные (или наоборот), нет буквы – станина и щетки стальные или чугунные;

3 – исполнение асинхронного двигателя по способу защиты: Н – ис­полнение IP 23, нет буквы – исполнение IP 44;

4 – высота оси вращения (две или три цифры), миллиметр (мм);

5 – установочный размер по длине станины: буква S, М или L меньший, средний или больший;

6 – длина сердечника: А – меньшая, В – большая, нет буквы – выпускается только одна длина;

7 – число полюсов двигателя (одна или две цифры);

8 – климатическое исполнение по ГОСТ 15150-69.

Кроме основного исполнения, серия 4А имеет ряд модификаций: двигатели с повышенным пусковым моментом (4АР). Такие двигатели имеют высоту оси вращения 160–250 мм и частоту вращения 1 500, 1 000 и 750 об/мин. Повышение пускового момента в этих двигателях достигается за счет увеличения магнитного потока в среднем на 10 % по сравнению с потоком у базовых машин основного исполнения.

Двигатели с повышенным скольжением (4АС). Эти двигатели изготовляются с высотами оси вращения 71–250 мм и частотами вращения 3 000; 1 500; 1 000; 750 об/мин. Они рассчитаны для работы в повторно-кратковременном режиме по ГОСТ 183 – 74. Номинальное скольжение двигателей 4АС находится в пределах 5–14 %, а критическое скольжение составляет не менее 40 %.

Двигатели с фазным ротором (4ЛК). Такие двигатели выпускаются с высотой оси вращения 160–250 мм и со степенью защиты IP 44, а также с высотами оси вращения 160–355 мм и со степенью защиты IP 23. Охлаждение двигателей со степенью защиты IP 44 осуществляется вентилятором наружного обдува. Двигатели со степенью защиты IP 23 выполняются с двумя системами вентиляции: с аксиальной при высотах оси вращения 160–200 мм и с симметричной радиальной при высотах оси вращения 225–355 мм.

Многоскоростные двигатели. Такие двигатели выпускаются на две – четыре частоты вращения. Они выполняются со степенью защиты IP 44. Двухскоростные двигатели имеют одну обмотку на статоре, а трех- и четырехскоростные – две обмотки.

Другие модификации:

4А... В – встраиваемые;

4А... Х – химически стойкое исполнение;

4А... С (СХ) – сельскохозяйственного назначения;

А... УП – пылезащитное исполнение;

А... РН – рудничное исполнение;

А... П2 – высокочастотные двигатели;

А... НЛБ – лифтовые двигатели;

А... Б2П... ПБ – для станков с числовым программным управлением;

АХД – для деревообрабатывающих станков и ряд других.

Кроме серии 4А, имеются двигатели серии 4АМ (модернизированные), серии АИ (унифицированная серия, разработанная совместно со странами Интерэлектро).

“Исполнение по способу защиты” обозначается латинскими буквами I, P с последующими двумя цифрами. По ГОСТ 14254-80 первая цифра характеризует степень защиты обслуживающего персонала от соприкосновения с вращающимися или токоведущими частями, вторая – степень защиты от проникновения внутрь машины воды. Наиболее распространены машины со степенью защиты IP 23 и IP 44.

В данном случае первая цифра обозначает:

2 – защиту от проникновения внутрь оболочки пальцев или предметов не более 80 мм и от проникновения твердых тел размером свыше 12 мм;

4 – защиту от проникновения внутрь оболочки проволоки и твердых тел размером более одного миллиметра.

Вторая цифра показывает степень защиты от воды:

3 – защита от дождя (при падении дождя на оболочку под углом 60° капли не попадают внутрь).

4 – защита от брызг (брызги воды в любом направлении не попадают внутрь).

Климатическое исполнение УЗ означает возможность эксплуатации электрической машины в зоне умеренного климата в закрытых помещениях.

Например, 4А112МА8УЗ – электродвигатель переменного тока серии 4А, закрытого обдуваемого исполнения с высотой оси вращения 112 мм; М – установочный размер по длине станины; А – длина сердечника статора; 8 – число полюсов; У – климатическое исполнение; З – категория размещения.

Отрицательной стороной асинхронных двигателей является их сильная чувствительность к колебаниям напряжения питающей сети, так как вращающий момент пропорционален квадрату напряжения.