Выбор электродвигателя — задача непростая, требующая внимания к множеству факторов. Неправильный выбор может привести к неэффективной работе оборудования, перегрузкам, поломкам и даже авариям. Чтобы правильно выбрать технику, необходимо учитывать несколько ключевых параметров, включая вид привода и его основные технические характеристики. В сегодняшней статье мы подробно разберем, что такое электродвигатели, какими они бывают, как правильно выбрать подходящий вариант.
Основные разновидности электродвигателей
Типичный электродвигатель представляет собой электрическое устройство, способное преобразовывать электроэнергию во вращательное движение подвижной части электромашины. Преобразование осуществляется благодаря взаимодействию магнитного поля ротора и статора.
При выборе электродвигателя в первую очередь необходимо подобрать подходящую разновидность оборудования. Есть три основных типа электродвигателя, каждый из которых отличается по мощности, конструкции, сфере применения, а также преимуществами и недостатками.
Двигатели постоянного тока
Устройства отвечают за преобразование электроэнергии постоянного тока в механическую энергию. Отличаются высокой мощностью, легкостью регулировки скорости вращения и способностью выдерживать значительные нагрузки. Чаще всего используются в тяжелой промышленности, электротранспорте и в производстве станочного оборудования.
В других отраслях применение двигателей постоянного тока с каждым годом становится все меньше и меньше. Обусловлено это, прежде всего, тем, что в конструкции изделий есть один не совсем надежный узел — коллектор. Из-за него устройства менее надежны, тяжелее в обслуживании и использовании. Много проблем доставляет и то, что для их работы нужен источник постоянного тока или специальное устройство для преобразования переменного напряжения в постоянное.
Синхронные электродвигатели
В конструкции синхронных двигателей присутствуют два основных компонента: статор (неподвижная часть) и ротор (подвижный элемент). Статор создает вращающееся магнитное поле, а ротор — постоянное. Когда разноименные полюса магнитов сталкиваются, они притягиваются, заставляя ротор вращаться.
Скорость вращения ротора в случае синхронного электродвигателя будет такой же, как скорость вращения магнитного поля статора, то есть вращение вала окажется синхронизированным с частотой питающего тока. В электродвигателях с редуктором можно уменьшать вращение вала, увеличивая при этом крутящий момент, что обеспечивает еще более эффективную работу оборудования.
Среди преимуществ синхронных моделей:
- высокий КПД;
- надежность;
- экономичность;
- не зависящая от нагрузки частота вращения;
- простота ремонта;
- возможность использовать в качестве и двигателя, и генератора.
Что касается недостатков, изделия имеют сложную конструкцию, обходятся достаточно дорого, сложны в пуске, плюс они имеют возбудитель. Выступают основным компонентом насосов, вентиляторов, двигатель-генераторов. Применяются в основном на больших промышленных предприятиях.
Асинхронные электродвигатели
Главное отличие асинхронных двигателей от синхронных — меньшая скорость вращения ротора по сравнению со скоростью вращения магнитного поля статора. Они бывают с короткозамкнутым и фазным ротором. Большинство используемых двигателей — с короткозамкнутым ротором, так как они просты, надежны и дешевы, плюс не представляют сложности в эксплуатации, ремонте и обслуживании.
Их основные минусы:
- большой пусковой ток;
- слабый пусковой момент;
- чувствительность к перепадам напряжения;
- необходимость в отдельной системе для плавной регулировки скорости;
- потребление реактивной мощности.
Использование короткозамкнутых двигателей ограничено мощностью электросети, так как большой пусковой ток может вызвать падение напряжения. Асинхронный тип электродвигателей широко применим во многих отраслях, начиная с бытовой техники и заканчивая промышленными установками.
Основные технические характеристики
С подбором подходящего типа электродвигателя разобрались. Теперь пришла очередь определить, на какие именно технические характеристики двигателей необходимо обратить внимание при выборе техники.
Мощность
Для определения мощности можно воспользоваться одни из двух методов:
- По размерам. Измеряем габариты двигателя и синхронную частоту вращения посредством мультиметра в режиме миллиамперметра.
- По току. Замеры тока, потребляемого двигателем, осуществляются с помощью токоизмерительных клещей.
Также информация должна указываться на шильдике или в техпаспорте. Для самостоятельного расчета мощности можно воспользоваться простой формулой: S = 1,73 × I × U, где S — полная мощность (кВт), I — сила тока (А), U — значение линейного напряжения (кВ). Например, после замеров мы получили ток, равный 14 А, номинальное напряжение — 220 В. Подставляем в формулу и получаем: S = 1,73 × 14 × 0,22 = 5,3 кВт. Это будет мощность, потребляемая из электросети.
Для определения мощности привода на валу необходимо воспользоваться формулой: P = S × cosφ × (η ÷ 100), где P — мощность двигателя на валу; S — полная мощность устройства; cosφ — коэффициент мощности асинхронных электродвигателей, а η — КПД оборудования.
Напряжение и ток
При определении напряжения двигателя важно учесть возможности электросети. Также стоит не забывать про еще один момент — при высокой мощности низкое напряжение двигателей нецелесообразно, потому как это увеличит цену не только оборудования, но и проводки с коммутационной аппаратурой.
Для определения напряжения можно вскрыть коробку борно и посмотреть на схему подключения:
- «звезда» — концы фаз обмоток генератора соединены в одну общую точку, называемую нейтральной точкой или нейтралью, а значит, питающее линейное напряжение равно 380 В;
- «треугольник» — если конец первой фазы соединяется с началом второй фазы, конец второй фазы с началом третьей, а конец третьей фазы соединяется с началом первой, то напряжение равно 220 В.
Предпочтение лучше отдавать схеме «звезда», так как в ней отсутствует контур для токов нулевой последовательности, которые нагревают обмотку и снижают КПД.
Режим работы
Режим работы электрического двигателя — это последовательность нагрузки, остановки, торможения, пуска и реверса, которая определяется технологическим процессом, выполняемым машиной. Всего есть три основных режима:
- Продолжительный (S1).
- Кратковременный (S2).
- Повторно-кратковременный (S3).
В режиме S1 агрегаты работают постоянно до достижения установленной температуры. В режиме S2 работают короткий интервал времени, после чего охлаждаются до требуемого значения. В режиме S3 многократно включаются и выключаются, но при этом ни в одном из состояний не достигают установившейся температуры.
Класс энергоэффективности
Энергоэффективные электродвигатели обеспечивают тот же уровень мощности, но потребляют заметно меньше электроэнергии. Имеют, как правило, высокий КПД.
Есть четыре класса энергоэффективности двигателей:
- IE1;
- IE2;
- IE3;
- IE4.
IE1 — стандарт. Класс IE2 считается высокоэффективным оборудованием. К классу IE3 относятся агрегаты, отличающиеся сверхвысокой эффективностью. Последний класс IE4 — это изделия премиум-сегмента.