Анализ конструкции и эксплуатационных характеристик асинхронных двигателей

I. Основная классификация асинхронных двигателей

Конструктивно асинхронные двигатели в основном подразделяются на два типа:

1. Двигатели с короткозамкнутым ротором

Простая конструкция с ротором, изготовленным из токопроводящих алюминиевых или медных стержней, образующих замкнутый контур, напоминающий "короткозамкнутую клетку".

Низкие затраты на техническое обслуживание, широко используется в вентиляторах, насосах и других пусковых установках с малой нагрузкой.

2. Двигатели с заводным ротором

Обмотки ротора подключены к внешним резисторам с помощью контактных колец, что позволяет регулировать характеристики пуска.

Подходит для пускового оборудования с большой нагрузкой, такого как краны и дробилки.

II. Основная характеристика асинхронных двигателей - проскальзывание

Частота вращения асинхронного двигателя всегда немного ниже синхронной скорости, эта разница называется проскальзыванием (обычно около 3%). К его характеристикам относятся:

Чувствительность к нагрузке: Проскальзывание минимально при холостом ходе (скорость близка к синхронной) и линейно возрастает с увеличением нагрузки.

• Экстремальные условия: Когда нагрузка превышает максимальный крутящий момент (момент пробоя), двигатель начинает работать:
✓ Быстрое снижение скорости
✓ Скачок тока статора (в 5-7 раз превышающий номинальный ток)
✓ Чрезмерное повышение температуры обмотки (риск повреждения изоляции)

III. Различные характеристики пуска

1. Проблемы, связанные с короткозамкнутыми двигателями

; Высокий пусковой ток: Постоянный пусковой ток может в 4-7 раз превышать номинальный ток.

Конструкция с одним патроном: максимальный пусковой ток

Конструкция с глубоким стержнем/двойным патроном: Снижает пусковой ток на 20-30% за счет поверхностного эффекта.

Классические решения:
✓ Пуск по схеме "звезда-треугольник": снижает ток до 1/3 от пускового напряжения при полном напряжении, но при этом крутящий момент снижается на 67%.
✓ Применение: Центробежные насосы, воздушные компрессоры и другие пусковые устройства с малой нагрузкой.

2. Преимущества двигателей с заводным ротором

• Регулируемое сопротивление ротора Достигается с помощью внешних резисторов:
✓ Пусковой ток в 2-3 раза превышает номинальный ток.
✓ Увеличивает пусковой момент до 200-250% от номинального значения.

• Типичные области применения:
✓ Высоконагруженное оборудование, такое как шаровые мельницы и подъемники.
✓ Промышленные сценарии, требующие частых запусков/остановок.

IV. Современные технологические инновации

1. Популяризациячастотно-регулируемого привода Технология VFD

Обеспечивает плавный пуск с помощью VVVF-регулятора, устраняя скачки пускового тока в короткозамкнутых двигателях.

Повышает эффективность работы на 5-15% по сравнению с двигателями с заводным ротором с резистивным регулированием частоты вращения.

2. Эволюция рынка

Доля двигателей с заводным ротором на рынке сократилась с 40% в 1980-х годах до менее чем 15% в настоящее время.

Двигатели с короткозамкнутым ротором, оснащенные ЧРП, занимают доминирующее положение (более 70% рынка промышленных двигателей).

V. Рекомендации по выбору

Вывод

Асинхронные двигателипо-прежнему занимают центральное место в промышленности благодаря своей простой конструкции и высокой надежности. С развитием силовой электроники двигатели с короткозамкнутым ротором получили новое развитие благодаря внедрению ЧРП, в то время как двигатели с обмотанным ротором постепенно выходят из употребления. Забегая вперед, отметим, что внедрение стандартов эффективности IE5 ultra-premium позволит асинхронным двигателям повысить удельную мощность и расширить функциональные возможности.