1. Wprowadzenie do silników elektrycznych
Silnik elektryczny to urządzenie, które zamienia energię elektryczną na energię mechaniczną. Wykorzystuje on cewkę zasilaną energią (tj. uzwojenie stojana) do generowania wirującego pola magnetycznego i oddziałuje na wirnik (taki jak zamknięta rama aluminiowa) w celu wytworzenia momentu obrotowego magnetoelektrycznego.
Silniki elektryczne dzielą się na silniki prądu stałego i silniki prądu przemiennego w zależności od używanych źródeł zasilania. Większość silników w systemie zasilania to silniki prądu przemiennego, które mogą być silnikami synchronicznymi lub asynchronicznymi (prędkość pola magnetycznego stojana silnika nie utrzymuje prędkości synchronicznej z prędkością obrotową wirnika).
Silnik elektryczny składa się głównie ze stojana i wirnika, a kierunek siły działającej na przewód pod napięciem w polu magnetycznym jest związany z kierunkiem prądu i kierunkiem linii indukcji magnetycznej (kierunek pola magnetycznego). Zasada działania silnika elektrycznego polega na wpływie pola magnetycznego na siłę działającą na prąd, powodując obrót silnika.
2. Podział silników elektrycznych
① Klasyfikacja według zasilania roboczego
Ze względu na różne źródła zasilania silników elektrycznych można je podzielić na silniki prądu stałego i silniki prądu przemiennego. Silniki prądu przemiennego dzielą się również na silniki jednofazowe i silniki trójfazowe.
② Klasyfikacja według struktury i zasady działania
Silniki elektryczne można podzielić na silniki prądu stałego, silniki asynchroniczne i silniki synchroniczne według ich struktury i zasady działania. Silniki synchroniczne można również podzielić na silniki synchroniczne z magnesami trwałymi, silniki synchroniczne reluktancyjne i silniki synchroniczne histerezowe. Silniki asynchroniczne można podzielić na silniki indukcyjne i silniki komutatorowe prądu przemiennego. Silniki indukcyjne dzielą się dalej na trójfazowe silniki asynchroniczne i silniki asynchroniczne o biegunach zwartych. Silniki komutatorowe prądu przemiennego dzielą się również na jednofazowe silniki wzbudzane szeregowo, silniki prądu przemiennego i prądu stałego o podwójnym przeznaczeniu i silniki odpychające.
③ Podział według trybu uruchamiania i działania
Silniki elektryczne można podzielić na jednofazowe silniki asynchroniczne z rozruchem kondensatorowym, jednofazowe silniki asynchroniczne zasilane kondensatorem, jednofazowe silniki asynchroniczne z rozruchem kondensatorowym oraz jednofazowe silniki asynchroniczne z fazą rozłączną, w zależności od trybu rozruchu i pracy.
④ Klasyfikacja według celu
Silniki elektryczne można podzielić na silniki napędowe i silniki sterujące, w zależności od ich przeznaczenia.
Silniki elektryczne do napędu dzielą się dalej na narzędzia elektryczne (w tym wiertarki, polerownice, dłutowniki, narzędzia tnące i roztłaczarki), silniki elektryczne do urządzeń gospodarstwa domowego (w tym pralki, wentylatory elektryczne, lodówki, klimatyzatory, rejestratory, magnetowidy, odtwarzacze DVD, odkurzacze, aparaty fotograficzne, dmuchawy elektryczne, golarki elektryczne itp.) i inny ogólny mały sprzęt mechaniczny (w tym różne małe obrabiarki, małe maszyny, sprzęt medyczny, instrumenty elektroniczne itp.).
Silniki sterujące dzielimy dalej na silniki krokowe i silniki serwo.
⑤ Klasyfikacja według struktury wirnika
Ze względu na budowę wirnika silniki elektryczne można podzielić na silniki indukcyjne klatkowe (dawniej zwane silnikami asynchronicznymi klatkowymi) i silniki indukcyjne z wirnikiem uzwojonym (dawniej zwane silnikami asynchronicznymi uzwojonymi).
⑥ Klasyfikowane według prędkości roboczej
Silniki elektryczne można podzielić na silniki szybkoobrotowe, silniki wolnoobrotowe, silniki o stałej prędkości i silniki o zmiennej prędkości, w zależności od ich prędkości roboczej.
⑦ Klasyfikacja według formy ochronnej
a. Typ otwarty (np. IP11, IP22).
Poza niezbędną konstrukcją wsporczą silnik nie posiada żadnej specjalnej ochrony dla części obrotowych i będących pod napięciem.
b. Typ zamknięty (np. IP44, IP54).
Części obrotowe i pod napięciem wewnątrz obudowy silnika wymagają niezbędnej ochrony mechanicznej, aby zapobiec przypadkowemu kontaktowi, ale nie utrudnia to znacząco wentylacji. Silniki ochronne dzielą się na następujące typy w zależności od ich różnych struktur wentylacji i ochrony.
ⓐ Typ osłony siatkowej.
Otwory wentylacyjne silnika są zabezpieczone perforowanymi osłonami, co zapobiega kontaktowi obracających się i będących pod napięciem części silnika z przedmiotami zewnętrznymi.
ⓑ Odporny na kapanie.
Konstrukcja otworu odpowietrzającego silnika zapobiega przedostawaniu się pionowo spadających cieczy lub ciał stałych do wnętrza silnika.
ⓒ Odporny na zachlapanie.
Konstrukcja otworu odpowietrzającego silnika zapobiega przedostawaniu się cieczy lub ciał stałych do wnętrza silnika w dowolnym kierunku w zakresie kąta pionowego wynoszącym 100°.
ⓓ Zamknięte.
Konstrukcja obudowy silnika może uniemożliwiać swobodną wymianę powietrza wewnątrz i na zewnątrz obudowy, ale nie wymaga całkowitego uszczelnienia.
ⓔ Wodoodporny.
Konstrukcja obudowy silnika może zapobiec przedostawaniu się wody pod pewnym ciśnieniem do wnętrza silnika.
ⓕ Wodoszczelne.
Gdy silnik jest zanurzony w wodzie, struktura obudowy silnika może zapobiec przedostawaniu się wody do wnętrza silnika.
ⓖ Styl nurkowania.
Silnik elektryczny może pracować w wodzie przez długi czas przy znamionowym ciśnieniu wody.
ⓗ Odporne na wybuchy.
Konstrukcja obudowy silnika jest wystarczająca, aby zapobiec przeniesieniu wybuchu gazu wewnątrz silnika na zewnątrz silnika, powodując wybuch gazu palnego na zewnątrz silnika. Oficjalne konto „Mechanical Engineering Literature”, stacja benzynowa inżyniera!
⑧ Podział według metod wentylacji i chłodzenia
a. Samoczynne chłodzenie.
Silniki elektryczne chłodzą się wyłącznie za pomocą promieniowania powierzchniowego i naturalnego przepływu powietrza.
b. Wentylator z własnym chłodzeniem.
Silnik elektryczny napędzany jest wentylatorem, który dostarcza powietrze chłodzące w celu schłodzenia powierzchni lub wnętrza silnika.
c. Chłodzony wentylatorem.
Wentylator dostarczający powietrze chłodzące nie jest napędzany samym silnikiem elektrycznym, lecz jest napędzany niezależnie.
d. Typ wentylacji rurociągowej.
Powietrze chłodzące nie jest bezpośrednio wprowadzane ani odprowadzane z zewnątrz silnika ani z wnętrza silnika, ale jest wprowadzane lub odprowadzane z silnika przez rurociągi. Wentylatory do wentylacji rurociągów mogą być chłodzone przez wentylator lub inny wentylator.
e. Chłodzenie cieczą.
Silniki elektryczne chłodzone są cieczą.
f. Chłodzenie gazu w obiegu zamkniętym.
Medium cyrkulacyjne do chłodzenia silnika znajduje się w obiegu zamkniętym, który obejmuje silnik i chłodnicę. Medium chłodzące pochłania ciepło podczas przepływu przez silnik i uwalnia ciepło podczas przepływu przez chłodnicę.
g. Chłodzenie powierzchniowe i chłodzenie wewnętrzne.
Medium chłodzące, które nie przepływa przez wnętrze przewodu silnika, nazywa się chłodzeniem powierzchniowym, natomiast medium chłodzące, które przepływa przez wnętrze przewodu silnika, nazywa się chłodzeniem wewnętrznym.
⑨ Klasyfikacja według formy struktury instalacji
Sposób montażu silników elektrycznych jest zazwyczaj oznaczany kodami.
Kod ten jest reprezentowany przez skrót IM oznaczający instalację międzynarodową,
Pierwsza litera w IM oznacza kod typu instalacji, B oznacza instalację poziomą, a V oznacza instalację pionową;
Druga cyfra oznacza kod funkcji zapisany cyframi arabskimi.
⑩ Klasyfikacja według poziomu izolacji
Poziom A, poziom E, poziom B, poziom F, poziom H, poziom C. Klasyfikacja poziomu izolacji silników jest pokazana w poniższej tabeli.
⑪ Klasyfikowane według znamionowych godzin pracy
System pracy ciągły, przerywany i krótkoterminowy.
Continuous Duty System (SI). Silnik zapewnia długotrwałą pracę przy wartości znamionowej podanej na tabliczce znamionowej.
Krótki czas pracy (S2). Silnik może pracować tylko przez ograniczony czas przy wartości znamionowej określonej na tabliczce znamionowej. Istnieją cztery rodzaje norm czasu trwania dla krótkotrwałej pracy: 10 min, 30 min, 60 min i 90 min.
Układ pracy przerywanej (S3). Silnik może być używany tylko okresowo i okresowo przy wartości znamionowej określonej na tabliczce znamionowej, wyrażonej jako procent 10 minut na cykl. Na przykład FC=25%; S4 do S10 należą do kilku układów pracy przerywanej w różnych warunkach.
9.2.3 Typowe usterki silników elektrycznych
Silniki elektryczne podczas długotrwałej eksploatacji często ulegają różnym usterkom.
Jeżeli moment obrotowy przenoszony między złączem a reduktorem jest duży, otwór łączący na powierzchni kołnierza wykazuje poważne zużycie, co zwiększa szczelinę pasowania połączenia i prowadzi do niestabilnego przenoszenia momentu obrotowego; Zużycie położenia łożyska spowodowane uszkodzeniem łożyska wału silnika; Zużycie między głowicami wału a rowkami klinowymi itp. Po wystąpieniu takich problemów tradycyjne metody koncentrują się głównie na spawaniu naprawczym lub obróbce skrawaniem po szczotkowaniu, ale oba mają pewne wady.
Naprężenia cieplne generowane przez spawanie naprawcze w wysokiej temperaturze nie mogą być całkowicie wyeliminowane, co jest podatne na zginanie lub pękanie; Jednakże powlekanie szczotkowe jest ograniczone grubością powłoki i jest podatne na łuszczenie, a obie metody wykorzystują metal do naprawy metalu, co nie może zmienić relacji „twardy do twardego”. Pod wpływem łącznego działania różnych sił nadal będzie powodować ponowne zużycie.
Współczesne kraje zachodnie często stosują materiały kompozytowe polimerowe jako metody naprawcze w celu rozwiązania tych problemów. Zastosowanie materiałów polimerowych do naprawy nie wpływa na naprężenia cieplne spawania, a grubość naprawy nie jest ograniczona. Jednocześnie materiały metalowe w produkcie nie mają elastyczności, aby absorbować uderzenia i wibracje sprzętu, unikać możliwości ponownego zużycia i wydłużać żywotność komponentów sprzętu, oszczędzając przedsiębiorstwom wiele przestojów i tworząc ogromną wartość ekonomiczną.
(1) Zjawisko usterki: Silnik nie może uruchomić się po podłączeniu
Powody i sposoby postępowania są następujące.
① Błąd w okablowaniu uzwojenia stojana – sprawdź okablowanie i usuń błąd.
② Przerwa w uzwojeniu stojana, zwarcie uziemienia, przerwa w uzwojeniu silnika z wirnikiem uzwojonym – zidentyfikuj punkt uszkodzenia i wyeliminuj go.
③ Nadmierne obciążenie lub zablokowany mechanizm przekładni – sprawdź mechanizm przekładni i obciążenie.
④ Przerwa w obwodzie wirnika silnika z wirnikiem uzwojonym (słaby kontakt między szczotką a pierścieniem ślizgowym, przerwa w obwodzie reostatu, słaby kontakt w przewodzie itp.) – zidentyfikuj punkt przerwy w obwodzie i napraw go.
⑤ Napięcie zasilania jest zbyt niskie – sprawdź przyczynę i usuń ją.
⑥ Zanik fazy zasilania – sprawdź obwód i przywróć zasilanie trójfazowe.
(2) Zjawisko usterki: Zbyt wysoki wzrost temperatury silnika lub dymienie
Powody i sposoby postępowania są następujące.
① Przeciążony lub uruchamiany zbyt często – zmniejsz obciążenie i liczbę uruchomień.
② Zanik fazy podczas pracy – sprawdź obwód i przywróć trójfazowość.
③ Błąd w okablowaniu uzwojenia stojana – sprawdź okablowanie i popraw je.
④ Uzwojenie stojana jest uziemione, a występuje zwarcie między zwojami lub fazami – zlokalizuj miejsce uziemienia lub zwarcia i napraw je.
⑤ Uzwojenie wirnika klatkowego jest uszkodzone – należy wymienić wirnik.
⑥ Brak fazy pracy uzwojenia wirnika – zidentyfikuj punkt uszkodzenia i napraw go.
⑦ Tarcie między stojanem a wirnikiem – sprawdź łożyska i wirnik pod kątem odkształceń, napraw lub wymień.
⑧ Słaba wentylacja – sprawdź, czy wentylacja nie jest zablokowana.
⑨ Napięcie za wysokie lub za niskie – sprawdź przyczynę i usuń ją.
(3) Zjawisko usterki: Nadmierne drgania silnika
Powody i sposoby postępowania są następujące.
① Niewyważony wirnik – wyważenie poziome.
② Niewyważone koło pasowe lub wygięte przedłużenie wału – sprawdź i skoryguj.
③ Silnik nie jest wyrównany z osią obciążenia – sprawdź i wyreguluj oś urządzenia.
④ Nieprawidłowy montaż silnika – sprawdź montaż i śruby fundamentowe.
⑤ Nagłe przeciążenie – zmniejsz obciążenie.
(4)Zjawisko usterki: Nieprawidłowy dźwięk podczas pracy
Powody i sposoby postępowania są następujące.
① Tarcie między stojanem a wirnikiem – sprawdź łożyska i wirnik pod kątem odkształceń, napraw lub wymień.
② Uszkodzone lub źle nasmarowane łożyska – wymień i wyczyść łożyska.
③ Zanik fazy silnika – sprawdź punkt przerwania obwodu i napraw go.
④ Kolizja łopatki z obudową – sprawdź i usuń usterki.
(5) Zjawisko usterki: Prędkość obrotowa silnika jest zbyt niska pod obciążeniem
Powody i sposoby postępowania są następujące.
① Napięcie zasilania jest zbyt niskie – sprawdź napięcie zasilania.
② Nadmierne obciążenie – sprawdź obciążenie.
③ Uzwojenie wirnika klatkowego jest uszkodzone – należy wymienić wirnik.
④ Słaby lub odłączony styk jednej fazy grupy przewodów uzwojenia wirnika – sprawdź nacisk szczotek, styk między szczotką a pierścieniem ślizgowym oraz uzwojenie wirnika.
(6) Zjawisko usterki: Obudowa silnika jest pod napięciem
Powody i sposoby postępowania są następujące.
① Słabe uziemienie lub wysoka rezystancja uziemienia – Podłącz przewód uziemiający zgodnie z przepisami, aby wyeliminować błędy słabego uziemienia.
② Uzwojenia są wilgotne – poddać je zabiegowi suszenia.
③ Uszkodzenie izolacji, kolizja z przewodem – Zanurz farbę w celu naprawy izolacji, podłącz ponownie przewody. 9.2.4 Procedury obsługi silnika
① Przed demontażem należy zdmuchnąć kurz z powierzchni silnika sprężonym powietrzem i wyczyścić go.
② Wybierz miejsce pracy, w którym chcesz zdemontować silnik i wyczyść miejsce pracy.
③ Znajomość cech konstrukcyjnych i wymagań technicznych dotyczących konserwacji silników elektrycznych.
④ Przygotuj niezbędne narzędzia (w tym narzędzia specjalistyczne) i sprzęt do demontażu.
⑤ Aby lepiej zrozumieć wady w działaniu silnika, można przeprowadzić test kontrolny przed demontażem, jeśli pozwalają na to warunki. W tym celu silnik jest testowany pod obciążeniem, a temperatura, dźwięk, wibracje i inne warunki każdej części silnika są sprawdzane szczegółowo. Testowane są również napięcie, prąd, prędkość itp. Następnie obciążenie jest odłączane i przeprowadzany jest oddzielny test kontrolny bez obciążenia w celu zmierzenia prądu bez obciążenia i strat bez obciążenia, a także sporządzane są zapisy. Oficjalne konto „Mechanical Engineering Literature”, stacja benzynowa inżyniera!
⑥ Odłącz zasilanie, odłącz zewnętrzne okablowanie silnika i zachowaj dokumentację.
⑦ Wybierz odpowiedni megaomomierz napięciowy, aby sprawdzić rezystancję izolacji silnika. Aby porównać wartości rezystancji izolacji zmierzone podczas ostatniej konserwacji w celu określenia trendu zmian izolacji i stanu izolacji silnika, wartości rezystancji izolacji zmierzone w różnych temperaturach należy przeliczyć na tę samą temperaturę, zwykle przeliczoną na 75 ℃.
⑧ Przetestuj współczynnik absorpcji K. Gdy współczynnik absorpcji K>1,33, oznacza to, że izolacja silnika nie została naruszona przez wilgoć lub stopień wilgoci nie jest poważny. Aby porównać z poprzednimi danymi, konieczne jest również przeliczenie współczynnika absorpcji zmierzonego w dowolnej temperaturze na tę samą temperaturę.
9.2.5 Konserwacja i naprawa silników elektrycznych
Gdy silnik pracuje lub działa nieprawidłowo, istnieją cztery metody zapobiegania usterkom i ich terminowego usuwania, a mianowicie: patrzenie, słuchanie, wąchanie i dotykanie, aby zapewnić bezpieczną pracę silnika.
(1) Wygląd
Obserwuj, czy podczas pracy silnika nie występują żadne nieprawidłowości. Objawiają się one głównie w następujących sytuacjach.
① W przypadku zwarcia uzwojenia stojana z silnika może wydobywać się dym.
② Gdy silnik jest poważnie przeciążony lub wychodzi poza fazę, prędkość spada i słychać głośny „brzęczący” dźwięk.
③ Gdy silnik pracuje normalnie, ale nagle się zatrzymuje, w miejscu luźnego połączenia mogą pojawić się iskry. Zjawisko to występuje, gdy bezpiecznik przepala się lub któryś z podzespołów zostaje zablokowany.
④ Jeżeli silnik mocno wibruje, przyczyną może być zacięcie się przekładni, złe zamocowanie silnika, poluzowane śruby fundamentowe itp.
⑤ Jeżeli na wewnętrznych stykach i połączeniach silnika widoczne są przebarwienia, ślady przypaleń i plamy dymu, może to oznaczać, że doszło do lokalnego przegrzania, słabego styku na połączeniach przewodników lub spalenia uzwojeń.
(2) Słuchaj
Silnik powinien emitować jednolity i lekki „brzęczący” dźwięk podczas normalnej pracy, bez żadnego hałasu lub specjalnych dźwięków. Jeśli emitowany jest zbyt duży hałas, w tym hałas elektromagnetyczny, hałas łożysk, hałas wentylacji, hałas tarcia mechanicznego itp., może to być prekursor lub zjawisko awarii.
① Jeśli silnik emituje głośny i ciężki dźwięk w przypadku zakłóceń elektromagnetycznych, przyczyn może być kilka.
a. Szczelina powietrzna między stojanem a wirnikiem jest nierówna, a dźwięk waha się od wysokiego do niskiego z tym samym odstępem czasu między wysokimi i niskimi dźwiękami. Jest to spowodowane zużyciem łożyska, które powoduje, że stojan i wirnik nie są koncentryczne.
b. Prąd trójfazowy jest niezrównoważony. Jest to spowodowane nieprawidłowym uziemieniem, zwarciem lub słabym stykiem uzwojenia trójfazowego. Jeśli dźwięk jest bardzo stłumiony, oznacza to, że silnik jest poważnie przeciążony lub wychodzi poza fazę.
c. Luźny rdzeń żelazny. Wibracje silnika podczas pracy powodują poluzowanie śrub mocujących rdzeń żelazny, co powoduje poluzowanie się blachy krzemowej rdzenia żelaznego i emisję hałasu.
② W przypadku hałasu łożyska należy go często monitorować podczas pracy silnika. Metodą monitorowania jest dociśnięcie jednego końca śrubokręta do obszaru mocowania łożyska, a drugi koniec jest blisko ucha, aby usłyszeć dźwięk łożyska. Jeśli łożysko pracuje normalnie, jego dźwięk będzie ciągłym i cichym „szelestem”, bez żadnych wahań wysokości lub dźwięku tarcia metalu. Jeśli występują następujące dźwięki, jest to uważane za nieprawidłowe.
a. Słychać „piszczący” dźwięk podczas pracy łożyska, który jest dźwiękiem tarcia metalu, zwykle spowodowanym brakiem oleju w łożysku. Łożysko należy zdemontować i uzupełnić odpowiednią ilością smaru.
b. Jeśli występuje dźwięk „skrzypienia”, jest to dźwięk wydawany podczas obracania się kuli, zwykle spowodowany wysychaniem smaru lub brakiem oleju. Można dodać odpowiednią ilość smaru.
c. Jeśli słychać „klikanie” lub „skrzypienie”, jest to dźwięk generowany przez nieregularny ruch kulki w łożysku, który jest spowodowany uszkodzeniem kulki w łożysku lub długotrwałym użytkowaniem silnika i wysychaniem smaru.
③ Jeśli mechanizm transmisyjny i mechanizm napędzany emitują dźwięki ciągłe, a nie zmienne, można sobie z nimi poradzić w następujący sposób.
a. Okresowe dźwięki „trzaskania” są spowodowane nierównymi połączeniami paska.
b. Okresowy dźwięk „uderzania” jest spowodowany luźnym sprzęgłem lub kołem pasowym między wałami, a także zużytymi klinami lub rowkami klinowymi.
c. Nierównomierny dźwięk zderzenia powstaje na skutek zderzenia łopatek wentylatora z pokrywą.
(3) Zapach
Poprzez wąchanie zapachu silnika można również zidentyfikować i zapobiec usterkom. Jeśli wyczuwalny jest specyficzny zapach farby, oznacza to, że temperatura wewnętrzna silnika jest zbyt wysoka; Jeśli wyczuwalny jest silny zapach spalenizny lub spalenizny, może to być spowodowane uszkodzeniem warstwy izolacyjnej lub spaleniem uzwojenia.
(4) Dotyk
Dotknięcie temperatury niektórych części silnika może również określić przyczynę awarii. Aby zapewnić bezpieczeństwo, należy dotykać grzbietem dłoni otaczające części obudowy silnika i łożyska podczas dotykania. Jeśli zostaną znalezione nieprawidłowości temperatury, przyczyn może być kilka.
① Słaba wentylacja. Na przykład oderwanie wentylatora, zablokowane kanały wentylacyjne itp.
② Przeciążenie. Powoduje nadmierny prąd i przegrzanie uzwojenia stojana.
③ Zwarcie pomiędzy uzwojeniami stojana lub asymetria prądu trójfazowego.
④ Częste ruszanie i hamowanie.
⑤ Jeżeli temperatura wokół łożyska jest zbyt wysoka, może to być spowodowane uszkodzeniem łożyska lub brakiem oleju.
Czas publikacji: 06-paź-2023
