Các dạng kết cấu của động cơ không đồng bộ

hình thức cấu trúc bên ngoài động cơ không đồng bộ được xác định bởi cách lắp đặt động cơ và hình thức bảo vệ động cơ khỏi ảnh hưởng của môi trường. Hiệu suất động cơ chân bình thường là phổ biến (Hình 1, a). Trong trường hợp này, trục động cơ phải nằm ngang. Động cơ có mặt bích (Hình 1, b) được sử dụng rộng rãi để lắp đặt ngang và dọc.

Họ cũng sản xuất động cơ cảm ứng nội tuyến không có khung, tấm chắn cuối, trục. Các phần tử của động cơ như vậy được nhúng trong các bộ phận của thân máy và trục động cơ là một trong các trục của máy (thường là trục chính) và giường là thân của cụm máy, chẳng hạn như đầu mài (Hình. . 2).

Động cơ thiết kế đặc biệt được phân phối rộng rãi ở nước ngoài, bao gồm động cơ có kích thước xuyên tâm nhỏ và chiều dài đáng kể, và động cơ đĩa, đặc biệt là với stato hình trụ và rôto bên ngoài hình vòng. Các động cơ cũng được sử dụng, khi chúng được bật, rôto, có dạng hình nón, di chuyển theo hướng dọc trục, tạo ra một lực đẩy đáng kể.

Lực này được sử dụng để nhả phanh cơ tác động lên trục động cơ sau khi ngắt động cơ khỏi nguồn điện. Ngoài ra, nhiều thiết kế động cơ được sử dụng với hộp số đi kèm, hộp số và bộ biến thiên cơ khí giúp điều chỉnh trơn tru.

Cơm. 1. Thiết kế động cơ không đồng bộ

Nhược điểm của việc sử dụng động cơ có hình thức thiết kế đặc biệt là khó thay thế chúng trong trường hợp xảy ra tai nạn. Động cơ điện bị lỗi không nên thay thế mà nên sửa chữa và máy chạy không tải trong quá trình sửa chữa.

Động cơ với các hình thức bảo vệ môi trường khác nhau được sử dụng để điều khiển máy móc.

Động cơ được che chắn có các tấm lưới che các lỗ thông hơi trên các tấm chắn cuối. Điều này ngăn không cho các vật lạ xâm nhập vào động cơ và cũng ngăn công nhân chạm vào các bộ phận quay và mang điện. Để ngăn những giọt chất lỏng từ trên cao rơi xuống, động cơ được trang bị lỗ thông hơi hướng xuống hoặc thẳng đứng.

Cơm. 2. Động cơ mài tích hợp

Tuy nhiên, khi một động cơ điện như vậy hoạt động trong xưởng, quạt của nó cùng với không khí sẽ hút bụi, phun chất làm mát hoặc dầu, cũng như các hạt thép hoặc gang nhỏ bám vào lớp cách điện của cuộn dây và rung động. dưới tác động của từ trường xoay chiều nhanh chóng làm mòn lớp cách điện.

Động cơ kín, có màn hình cuối không có lỗ thông gió, có khả năng bảo vệ đáng tin cậy hơn trước các tác động của môi trường. Những động cơ như vậy, có cùng kích thước với động cơ được bảo vệ, do làm mát kém hơn nên có ít công suất hơn.Với cùng công suất và tốc độ, động cơ điện kín nặng hơn 1,5-2 lần so với động cơ được bảo vệ và theo đó, giá của nó cao hơn.

Mong muốn giảm kích thước và chi phí của động cơ kín đã dẫn đến việc tạo ra động cơ điện thổi kín. Một động cơ điện như vậy có một quạt bên ngoài được gắn ở đầu trục động cơ đối diện với đầu truyền động và được đậy bằng nắp. Quạt này thổi xung quanh vỏ động cơ.

Động cơ quạt nhẹ hơn và rẻ hơn đáng kể so với động cơ đóng. Động cơ thổi thường được sử dụng để lái máy cắt kim loại. Động cơ với các hình thức bảo vệ môi trường khác tương đối hiếm khi được sử dụng để truyền động cho máy cắt kim loại. Đặc biệt, động cơ điện kèm theo đôi khi được sử dụng để điều khiển máy mài.

Động cơ điện được thiết kế cho điện áp tiêu chuẩn 127, 220 và 380 V. Cùng một động cơ có thể được kết nối với các mạng có điện áp khác nhau, ví dụ, với các mạng có điện áp 127 và 220 V, 220 và 380 V. với hai điện áp, cuộn dây stato của động cơ điện được kết nối theo hình tam giác, đối với cuộn dây lớn hơn - theo hình sao. Dòng điện trong cuộn dây của động cơ điện và điện áp trong chúng sẽ giống nhau trong cả hai trường hợp có sự bao gồm này. Ngoài ra, họ sản xuất động cơ điện 500 V, stato của họ được kết nối vĩnh viễn theo hình sao.

Động cơ lồng sóc không đồng bộ được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp được sản xuất với công suất định mức 0,6-100 kW mỗi tốc độ đồng bộ 600, 750, 1000, 1500 và 3000 vòng / phút.

Tiết diện dây quấn của động cơ điện phụ thuộc vào cường độ dòng điện chạy qua nó. Với dòng điện lớn hơn, cuộn dây động cơ sẽ có khối lượng lớn hơn.Tiết diện của mạch từ tỉ lệ thuận với độ lớn của từ thông. Theo cách này, các kích thước của động cơ điện được xác định bởi các giá trị tính toán của dòng điện và từ thông hoặc mô-men xoắn định mức của động cơ điện. Công suất động cơ định mức

trong đó P.n — công suất danh định, kW, Mn- mô men danh định, N • m, nn- tốc độ danh định, vòng/phút.

Công suất định mức cho cùng kích thước động cơ tăng khi tốc độ định mức của nó tăng. Do đó, động cơ điện tốc độ thấp lớn hơn động cơ tốc độ cao có cùng công suất.

Khi mài các lỗ nhỏ, cần có tốc độ trục chính mài rất cao để đạt được tốc độ cắt phù hợp. Vì vậy, khi mài bằng bánh xe có đường kính 3 mm với tốc độ chỉ 30 m / s, tốc độ của trục chính phải bằng 200.000 vòng quay mỗi phút. Ở tốc độ trục chính cao, lực kẹp có thể giảm mạnh. Đồng thời, quá trình mài bánh xe và uốn trục gá giảm đi, đồng thời gia tăng độ hoàn thiện bề mặt và độ chính xác gia công.

Liên quan đến những điều trên, ngành công nghiệp sử dụng nhiều mô hình của cái gọi là. Trục quay điện có tốc độ quay từ 12.000-144.000 vòng/phút và cao hơn. Trục chính điện (Hình 3, a) là trục chính mài trên ổ lăn với động cơ lồng sóc tần số cao tích hợp. Rôto động cơ nằm giữa hai vòng bi ở cuối trục chính đối diện với đá mài.

Cơm. 3. Trục điện

Stato trục chính điện được lắp ráp từ thép tấm điện. Một cuộn dây lưỡng cực được đặt trên nó.Rôto động cơ ở tốc độ lên tới 30.000-50.000 vòng / phút cũng được quay từ tấm kim loại và được cung cấp bởi một cuộn dây ngắn mạch thông thường. Họ có xu hướng giảm đường kính của cánh quạt càng nhiều càng tốt.

Việc lựa chọn loại ổ trục có tầm quan trọng đặc biệt đối với hoạt động của trục điện. Vòng bi chính xác thường được sử dụng, hoạt động với tải trước được tạo bằng cách sử dụng lò xo đã hiệu chỉnh. Những vòng bi như vậy được sử dụng cho tốc độ quay không vượt quá 100.000 vòng quay mỗi phút.

Vòng bi khí tĩnh được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp (Hình 3, b). Trục 1 của động cơ điện tần số cao quay trong vòng bi bôi trơn bằng không khí 3. Tải trọng dọc trục được hấp thụ bởi đệm không khí giữa đầu trục và ổ trục đỡ 12, trên đó trục được ép dưới áp suất của không khí được cung cấp vào bên trong vỏ qua lỗ 14 để làm mát động cơ. khí nén đi qua bộ lọc và đi qua khớp nối 10 trong buồng 11. Từ đây, qua kênh 9 và rãnh tròn 8, không khí đi vào kênh 7 và buồng 6. Từ đó, không khí đi vào ổ trục khoảng cách. Không khí được cung cấp cho ổ trục bên trái thông qua các ống 5 và các kênh 4 trong vỏ động cơ.

Khí thải được thải ra ngoài qua các rãnh 13. Đệm khí trong khe hở ổ đỡ được tạo ra do không khí đi từ buồng 11 qua ổ trục làm bằng than chì carbon xốp. Mỗi ổ trục có đồng thau thon. Một lớp lót than chì carbon được ép vào nó, các lỗ rỗng chứa đầy đồng. Trước khi khởi động trục chính điện, không khí được cung cấp và đệm không khí được hình thành giữa trục chính và ống lót. Điều này giúp loại bỏ ma sát và mài mòn trên các ổ trục trong quá trình khởi động.Sau đó, động cơ được bật, tốc độ của rôto 2 đạt tốc độ định mức sau 5-10 giây. Khi tắt động cơ, rôto 2 quay trong 3-4 phút. Để giảm thời gian này, phanh điện được sử dụng.

Việc sử dụng túi khí giúp giảm đáng kể tổn thất do ma sát trong trục quay điện, lượng khí tiêu thụ là 6-25 m3/h.

Các trục quay điện trên các ổ trục có bôi trơn bằng chất lỏng cũng đã được sử dụng. Hoạt động của chúng yêu cầu dầu lưu thông liên tục dưới áp suất cao, nếu không thì việc làm nóng ổ trục trở nên không thể chấp nhận được.

Việc sản xuất động cơ điện tần số cao đòi hỏi phải chế tạo chính xác từng bộ phận riêng lẻ, cân bằng động rôto, lắp ráp chính xác và đảm bảo độ đồng nhất nghiêm ngặt của khe hở giữa stato và rôto. Tần số của dòng điện cung cấp cho động cơ điện tần số cao được chọn tùy thuộc vào tốc độ yêu cầu của động cơ điện:

trong đó nNếu tần số quay đồng bộ của động cơ điện, vòng/phút, f là tần số của dòng điện, Hz, p là số cực, vì p = 1, thì

Ở tốc độ quay đồng bộ của trục chính điện là 12.000 và 120.000 vòng / phút, tần số hiện tại phải bằng 200 và 2000 Hz tương ứng.

Máy phát điện đặc biệt được sử dụng để cung cấp năng lượng cho động cơ tần số cao. Trong bộ lễ phục. Hình 4 trình bày máy phát điện cảm ứng đồng bộ ba pha. Stator máy phát điện có các khe rộng và hẹp. Cuộn dây trường, nằm trong các rãnh rộng của stato, được cung cấp dòng điện một chiều. Từ trường của các dây dẫn của cuộn dây này được đóng thông qua các răng của stato và các phần nhô ra của rôto như trong hình. 4 với đường chấm chấm.

Khi rôto quay, từ trường di chuyển dọc theo các phần nhô ra của rôto đi qua các vòng của cuộn dây xoay chiều nằm trong các khe hẹp của stato và tạo ra một điện áp xoay chiều. vân vân. c.Tần số của e này. vân vân. v.phụ thuộc vào tốc độ và số lượng tai rôto. Các lực điện động gây ra bởi cùng một từ thông trong cuộn dây quấn từ trường triệt tiêu lẫn nhau do các cuộn dây sắp kích hoạt. Các cuộn dây trường được cung cấp bởi một bộ chỉnh lưu kết nối với nguồn điện. Stato và rôto có lõi từ làm bằng thép điện tấm.

Cơm. 4. Máy phát điện cảm ứng tần số cao

Máy phát điện với thiết kế được mô tả được sản xuất cho công suất danh định từ 1 đến 3 kW và tần số từ 300 đến 2400 Hz. Các máy phát điện được điều khiển bởi động cơ không đồng bộ với tốc độ đồng bộ 3000 vòng / phút.

Máy phát điện cảm ứng với tần số tăng đang bắt đầu được thay thế bằng bộ chuyển đổi bán dẫn (thyristor). Trong trường hợp này, chúng thường cung cấp khả năng thay đổi tần số của dòng điện và do đó khả năng điều chỉnh tốc độ quay của động cơ điện. Nếu trong quá trình điều chỉnh như vậy, điện áp được giữ không đổi, thì việc điều chỉnh công suất không đổi được thực hiện. Nếu tỷ lệ giữa điện áp và tần số của dòng điện (và do đó, từ thông của động cơ) được giữ không đổi, thì quy định được thực hiện với một hằng số ở mọi tốc độ trong một thời gian dài mô-men xoắn cho phép.

Ưu điểm của truyền động với bộ biến tần thyristor và động cơ lồng sóc không đồng bộ là hiệu suất cao và dễ sử dụng. Nhược điểm vẫn là giá cao.Trong kỹ thuật cơ khí, nên sử dụng ổ đĩa như vậy cho động cơ tần số cao. Ổ đĩa thử nghiệm loại này đã được tạo ra ở nước ta.

Động cơ không đồng bộ hai pha công suất thấp thường được sử dụng trong các bộ truyền động của máy công cụ. Stator của một động cơ như vậy có hai cuộn dây: cuộn dây trường 1 và cuộn dây điều khiển 2 (Hình 5, a). Rotor 4 lồng sóc có điện trở chủ động lớn. Trục của các cuộn dây vuông góc với nhau.

Cơm. 5. Sơ đồ động cơ không đồng bộ hai pha và đặc điểm của nó

Điện áp Ul và U2 được đặt vào cuộn dây. Khi tụ điện 3 được kết nối với mạch của cuộn dây 2, dòng điện trong nó vượt quá dòng điện trong cuộn dây 1. Trong trường hợp này, một từ trường hình elip quay được hình thành và rôto 4 của con lắc bắt đầu quay. Nếu giảm hiệu điện thế U2 thì cường độ dòng điện trong cuộn 2 cũng giảm theo. Điều này sẽ dẫn đến sự thay đổi hình dạng elip của từ trường quay, ngày càng trở nên dài ra (Hình 5, b).

Một động cơ trường hình elip có thể được coi là hai động cơ trên một trục, một động cơ hoạt động với trường xung F1 và động cơ kia với trường tròn F2. Động cơ trường xung F1 có thể được coi là hai động cơ cảm ứng trường tròn giống hệt nhau có dây để quay ngược chiều nhau.

Trong bộ lễ phục. Hình 5, c thể hiện các đặc tính cơ 1 và 2 của động cơ cảm ứng có từ trường quay tròn và điện trở hoạt động đáng kể của rôto khi quay theo các hướng khác nhau. Đặc tính cơ 3 của động cơ một pha có thể được xây dựng bằng cách trừ đi các mômen M của đặc tính 1 và 2 cho mỗi giá trị của n.Tại bất kỳ giá trị nào của n, mômen quay của động cơ một pha có điện trở rôto cao sẽ dừng lại. Đặc tính cơ của động cơ trường tròn được biểu diễn bằng đường cong 4.

Đặc tính cơ 5 của động cơ hai pha có thể được xây dựng bằng cách trừ đi các mômen M của đặc tính 3 và 4 tại bất kỳ giá trị nào của n. Giá trị của n0 là tốc độ quay của động cơ không tải hai pha ở tốc độ không tải lý tưởng. Bằng cách điều chỉnh dòng cung cấp của cuộn dây 2 (Hình 5, a), có thể thay đổi độ dốc của đặc tính 4 (Hình 5, c), và do đó giá trị của n0. Theo cách này, việc điều khiển tốc độ của động cơ cảm ứng hai pha được thực hiện.

Khi vận hành với giá trị trượt cao, tổn thất trong rôto trở nên khá đáng kể. Vì lý do này, quy định được xem xét chỉ được sử dụng cho các ổ phụ công suất thấp. Để giảm thời gian tăng tốc và giảm tốc, động cơ cảm ứng hai pha có rôto rỗng được sử dụng. Trong một động cơ như vậy, rôto là một hình trụ rỗng bằng nhôm có thành mỏng.