Podstawowa wiedza o silnikach elektrycznych

1. Wprowadzenie do silników elektrycznych

Silnik elektryczny to urządzenie, które zamienia energię elektryczną na energię mechaniczną. Wykorzystuje cewkę pod napięciem (tj. uzwojenie stojana) do generowania wirującego pola magnetycznego i oddziaływania na wirnik (taki jak aluminiowa rama zamknięta w klatce wiewiórkowej), tworząc magnetoelektryczny moment obrotowy.

Silniki elektryczne dzielą się na silniki prądu stałego i silniki prądu przemiennego w zależności od różnych stosowanych źródeł zasilania. Większość silników w systemie elektroenergetycznym to silniki prądu przemiennego, które mogą być silnikami synchronicznymi lub silnikami 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 powiązany z kierunkiem prądu i kierunkiem linii indukcji magnetycznej (kierunkiem pola magnetycznego). Zasada działania silnika elektrycznego polega na oddziaływaniu pola magnetycznego na siłę działającą na prąd, powodując obrót silnika.

2. Podział silników elektrycznych

① Klasyfikacja według roboczego źródła zasilania

Według różnych źródeł mocy roboczej 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 ze względu na ich budowę i zasadę działania. Silniki synchroniczne można również podzielić na silniki synchroniczne z magnesami trwałymi, silniki synchroniczne reluktancyjne i silniki synchroniczne z histerezą. Silniki asynchroniczne można podzielić na silniki indukcyjne i silniki komutatorowe prądu przemiennego. Silniki indukcyjne dzieli się dalej na trójfazowe silniki asynchroniczne i silniki asynchroniczne o biegunach zacienionych. Silniki komutatorowe prądu przemiennego dzielą się również na jednofazowe silniki wzbudzone szeregowo, silniki podwójnego przeznaczenia prądu przemiennego i silniki odpychające.

③ Sklasyfikowane według trybu uruchamiania i pracy

Silniki elektryczne można podzielić na jednofazowe silniki asynchroniczne uruchamiane kondensatorem, jednofazowe silniki asynchroniczne uruchamiane kondensatorem, jednofazowe silniki asynchroniczne uruchamiane kondensatorem i jednofazowe silniki asynchroniczne z dzieloną fazą, zgodnie z ich trybem rozruchu i pracy.

④ Klasyfikacja według celu

Silniki elektryczne ze względu na ich przeznaczenie można podzielić na silniki napędowe i silniki sterujące.

Silniki elektryczne do napędu dzielą się dalej na elektronarzędzia (w tym narzędzia do wiercenia, polerowania, polerowania, dłutowania, cięcia i rozszerzania), silniki elektryczne do sprzętu AGD (w tym pralek, wentylatorów elektrycznych, lodówek, klimatyzatorów, rejestratorów, wideorejestratorów, odtwarzacze DVD, odkurzacze, aparaty fotograficzne, dmuchawy elektryczne, golarki elektryczne itp.) oraz inny drobny sprzęt mechaniczny (w tym różne małe obrabiarki, małe maszyny, sprzęt medyczny, instrumenty elektroniczne itp.).

Silniki sterujące dzielą się dalej na silniki krokowe i serwomotory.
⑤ Klasyfikacja według budowy wirnika

Ze względu na budowę wirnika silniki elektryczne można podzielić na silniki indukcyjne klatkowe (dawniej zwane silnikami asynchronicznymi klatkowymi) i silniki indukcyjne z uzwojonym wirnikiem (dawniej zwane silnikami asynchronicznymi uzwojonymi).

⑥ Sklasyfikowane według prędkości roboczej

Silniki elektryczne można podzielić na silniki o dużej prędkości, silniki o niskiej prędkości, 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).

Z wyjątkiem niezbędnej konstrukcji wsporczej, silnik nie posiada specjalnego zabezpieczenia części wirujących i znajdujących się pod napięciem.

B. Typ zamknięty (np. IP44, IP54).

Części obrotowe i znajdujące się 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 różnych konstrukcji wentylacyjnych i zabezpieczających.

ⓐ Rodzaj osłony siatkowej.

Otwory wentylacyjne silnika są osłonięte perforowanymi osłonami, aby zapobiec kontaktowi obracających się i znajdujących się pod napięciem części silnika z przedmiotami zewnętrznymi.

ⓑ Odporny na kapanie.

Konstrukcja otworu wentylacyjnego silnika może zapobiegać przedostawaniu się pionowo opadających cieczy lub ciał stałych bezpośrednio do wnętrza silnika.

ⓒ Odporny na zachlapania.

Konstrukcja odpowietrznika silnika zapobiega przedostawaniu się cieczy lub ciał stałych do wnętrza silnika w dowolnym kierunku w zakresie kąta pionowego do 100°.

ⓓ Zamknięte.

Konstrukcja obudowy silnika może uniemożliwić swobodną wymianę powietrza wewnątrz i na zewnątrz obudowy, ale nie wymaga całkowitego uszczelnienia.

ⓔ Wodoodporny.
Konstrukcja obudowy silnika może zapobiegać przedostawaniu się wody pod określonym ciśnieniem do wnętrza silnika.

ⓕ Wodoszczelny.

Gdy silnik jest zanurzony w wodzie, konstrukcja obudowy silnika może zapobiec przedostawaniu się wody do wnętrza silnika.

ⓖ Styl nurkowania.

Silnik elektryczny może pracować w wodzie przez długi czas pod znamionowym ciśnieniem wody.

ⓗ Odporne na eksplozję.

Konstrukcja obudowy silnika jest wystarczająca, aby zapobiec przeniesieniu wybuchu gazu znajdującego się wewnątrz silnika na zewnątrz silnika, powodując wybuch gazu palnego na zewnątrz silnika. Oficjalne konto „Literatura Inżynierii Mechanicznej”, stacja benzynowa inżyniera!

⑧ Sklasyfikowane według metod wentylacji i chłodzenia

A. Samochłodzenie.

Silniki elektryczne do chłodzenia wykorzystują wyłącznie promieniowanie powierzchniowe i naturalny przepływ powietrza.

B. Wentylator chłodzony samodzielnie.

Silnik elektryczny napędzany jest wentylatorem dostarczającym powietrze chłodzące w celu schłodzenia powierzchni lub wnętrza silnika.

C. Wentylator ostygł.

Wentylator dostarczający powietrze chłodzące nie jest napędzany samym silnikiem elektrycznym, ale jest napędzany niezależnie.

D. Rodzaj wentylacji rurociągu.

Powietrze chłodzące nie jest wprowadzane ani odprowadzane bezpośrednio z zewnątrz silnika lub z jego wnętrza, ale jest wprowadzane lub odprowadzane z silnika rurociągami. Wentylatory do wentylacji rurociągów mogą być chłodzone wentylatorem własnym lub innym wentylatorem.

mi. Chłodzenie cieczą.

Silniki elektryczne chłodzone są cieczą.

F. Chłodzenie gazu w obiegu zamkniętym.

Medium cyrkulacyjne do chłodzenia silnika znajduje się w obwodzie zamkniętym, który obejmuje silnik i chłodnicę. Czynnik chłodzący pochłania ciepło podczas przepływu przez silnik i oddaje ciepło podczas przepływu przez chłodnicę.
G. Chłodzenie powierzchniowe i chłodzenie wewnętrzne.

Czynnik chłodzący, który nie przechodzi przez wnętrze przewodu silnika, nazywany jest chłodzeniem powierzchniowym, natomiast czynnik chłodzący, który przechodzi przez wnętrze przewodu silnika, nazywany jest chłodzeniem wewnętrznym.

⑨ Klasyfikacja według formy struktury instalacji

Forma instalacji silników elektrycznych jest zwykle reprezentowana przez kody.

Kod jest reprezentowany przez skrót IM dla instalacji międzynarodowej,

Pierwsza litera IM oznacza kod typu instalacji, B oznacza instalację poziomą, a V oznacza instalację pionową;

Druga cyfra reprezentuje kod funkcji, reprezentowany przez cyfry arabskie.

⑩ Klasyfikacja według poziomu izolacji

Poziom A, poziom E, poziom B, poziom F, poziom H, poziom C. Klasyfikację poziomu izolacji silników przedstawiono w poniższej tabeli.

⑪ Sklasyfikowane według znamionowych godzin pracy

System pracy ciągłej, przerywanej i krótkotrwałej.

System pracy ciągłej (SI). Silnik zapewnia długoletnią pracę poniżej wartości znamionowej podanej na tabliczce znamionowej.

Krótki czas pracy (S2). Silnik może pracować tylko przez ograniczony okres czasu poniżej wartości znamionowej podanej na tabliczce znamionowej. Istnieją cztery typy standardów czasu trwania dla pracy krótkotrwałej: 10 min, 30 min, 60 min i 90 min.

System pracy przerywanej (S3). Silnik może być używany jedynie sporadycznie i okresowo poniżej wartości znamionowej podanej na tabliczce znamionowej, wyrażonej jako procent 10 minut na cykl. Na przykład FC=25%; Wśród nich S4 do S10 należą do kilku przerywanych systemów operacyjnych w różnych warunkach.

9.2.3 Typowe usterki silników elektrycznych

Silniki elektryczne podczas długotrwałej pracy często napotykają różne awarie.

Jeżeli przenoszenie momentu obrotowego pomiędzy łącznikiem a reduktorem jest duże, otwór łączący na powierzchni kołnierza wykazuje silne zużycie, które zwiększa szczelinę pasowania połączenia i prowadzi do niestabilnego przenoszenia momentu obrotowego; Zużycie położenia łożyska spowodowane uszkodzeniem łożyska wału silnika; Zużycie pomiędzy łbami wałów a rowkami wpustowymi itp. Po wystąpieniu takich problemów tradycyjne metody skupiają się głównie na spawaniu naprawczym lub obróbce skrawaniem po pokryciu szczotkowym, ale oba mają pewne wady.

Nie można całkowicie wyeliminować naprężeń termicznych powstających podczas spawania naprawczego w wysokiej temperaturze, które są podatne na zginanie lub pękanie; Jednakże powlekanie pędzlem jest ograniczone grubością powłoki i jest podatne na łuszczenie się, a w obu metodach do naprawy metalu wykorzystuje się metal, co nie może zmienić stosunku „twardy do twardego”. Pod połączonym działaniem różnych sił nadal będzie to powodować ponowne zużycie.

Współczesne kraje zachodnie często wykorzystują polimerowe materiały kompozytowe jako metody naprawy w celu rozwiązania tych problemów. Zastosowanie materiałów polimerowych do naprawy nie wpływa na naprężenia termiczne spawania, a grubość naprawy nie jest ograniczona. Jednocześnie materiały metalowe użyte w produkcie nie są elastyczne, aby absorbować uderzenia i wibracje sprzętu, zapobiegać możliwości ponownego zużycia i wydłużać żywotność komponentów sprzętu, oszczędzając wiele przestojów dla przedsiębiorstw i tworząc ogromną wartość ekonomiczną.
(1) Zjawisko usterki: Silnik nie może zostać uruchomiony po podłączeniu

Powody i metody postępowania są następujące.

① Błąd okablowania uzwojenia stojana – sprawdź okablowanie i usuń błąd.

② Przerwa w uzwojeniu stojana, zwarcie do masy, przerwa w uzwojeniu uzwojenia silnika z wirnikiem – 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 uzwojonym wirnikiem (słaby kontakt szczotki z pierścieniem ślizgowym, przerwa w obwodzie w reostacie, słaby kontakt w przewodzie itp.) – zidentyfikuj punkt przerwy w obwodzie i napraw go.

⑤ Napięcie zasilania jest za niskie – sprawdź przyczynę i usuń ją.

⑥ Zanik fazy zasilania – sprawdź obwód i przywróć trójfazowość.

(2) Zjawisko usterki: zbyt wysoki wzrost temperatury silnika lub dymienie

Powody i metody postępowania są następujące.

① Przeciążenie lub zbyt częste uruchamianie – zmniejsz obciążenie i liczbę uruchomień.

② Zanik fazy podczas pracy – sprawdź obwód i przywróć fazę trójfazową.

③ Błąd okablowania uzwojenia stojana – sprawdź okablowanie i popraw je.

④ Uzwojenie stojana jest uziemione i występuje zwarcie pomiędzy zwojami lub fazami – znajdź miejsce uziemienia lub zwarcia i napraw je.

⑤ Uszkodzone uzwojenie wirnika klatkowego – wymienić wirnik.

⑥ Brak fazy w uzwojeniu wirnika – zidentyfikuj miejsce uszkodzenia i napraw je.

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 wibracje silnika

Powody i metody postępowania są następujące.

① Niewyważony wirnik – równowaga wyrównująca.

② Niewyważone koło pasowe lub wygięte przedłużenie wału – sprawdzić i skorygować.

③ Silnik nie jest wyrównany z osią obciążenia – sprawdź i wyreguluj oś urządzenia.

④ Nieprawidłowy montaż silnika – sprawdź śruby montażowe i fundamentowe.

⑤ Nagłe przeciążenie – zmniejszyć obciążenie.

(4) Zjawisko usterki: Nienormalny dźwięk podczas pracy
Powody i metody postępowania są następujące.

① Tarcie między stojanem a wirnikiem – Sprawdź łożyska i wirnik pod kątem odkształceń, napraw lub wymień.

② Uszkodzone lub słabo nasmarowane łożyska – wymienić i oczyścić łożyska.

③ Zanik fazy silnika – sprawdź punkt przerwy w obwodzie i napraw go.

④ Kolizja ostrza z obudową – sprawdź i usuń usterki.

(5) Zjawisko usterki: Prędkość silnika jest zbyt niska pod obciążeniem

Powody i metody postępowania są następujące.

① Napięcie zasilania jest zbyt niskie – sprawdź napięcie zasilania.

② Nadmierne obciążenie – sprawdź obciążenie.

③ Uszkodzone uzwojenie wirnika klatkowego – wymienić wirnik.

④ Słaby lub rozłączony styk jednej fazy grupy drutów uzwojenia wirnika – sprawdź docisk szczotki, styk szczotki z pierścieniem ślizgowym oraz uzwojenie wirnika.
(6) Zjawisko usterki: Obudowa silnika jest pod napięciem

Powody i metody postępowania są następujące.

① Słabe uziemienie lub wysoka rezystancja uziemienia – Podłącz przewód uziemiający zgodnie z przepisami, aby wyeliminować błędy uziemienia.

② Uzwojenia są wilgotne – poddać je suszeniu.

③ Uszkodzenie izolacji, kolizja przewodów – Zanurzyć farbę, aby naprawić izolację, ponownie podłączyć przewody. 9.2.4 Procedury obsługi silnika

① Przed demontażem użyj sprężonego powietrza, aby zdmuchnąć kurz z powierzchni silnika i wytrzeć go do czysta.

② Wybierz miejsce pracy do demontażu silnika i wyczyść otoczenie na miejscu.

③ Zaznajomiony z charakterystyką konstrukcyjną i wymaganiami technicznymi dotyczącymi konserwacji silników elektrycznych.

④ Przygotuj niezbędne narzędzia (w tym narzędzia specjalne) i sprzęt do demontażu.

⑤ Aby lepiej zrozumieć wady w działaniu silnika, przed demontażem można przeprowadzić próbę kontrolną, jeśli pozwalają na to warunki. W tym celu silnik jest testowany pod obciążeniem, a także szczegółowo sprawdzana jest temperatura, dźwięk, wibracje i inne warunki każdej części silnika. Testowane jest również napięcie, prąd, prędkość itp. Następnie obciążenie jest odłączane i przeprowadzany jest oddzielny test kontrolny bez obciążenia w celu pomiaru prądu bez obciążenia i strat bez obciążenia, a następnie sporządzane są zapisy. Oficjalne konto „Literatura Inżynierii Mechanicznej”, stacja benzynowa inżyniera!

⑥ Odłącz zasilanie, usuń zewnętrzne okablowanie silnika i prowadź dokumentację.

⑦ Wybierz odpowiedni megaomomierz napięciowy, aby sprawdzić rezystancję izolacji silnika. Aby porównać wartości rezystancji izolacji zmierzone podczas ostatniej konserwacji i określić trend zmian izolacji oraz stan izolacji silnika, wartości rezystancji izolacji zmierzone w różnych temperaturach należy przeliczyć na tę samą temperaturę, zwykle przeliczaną na 75 ℃.

⑧ Sprawdź współczynnik absorpcji K. Gdy współczynnik absorpcji K>1,33, oznacza to, że wilgoć nie ma wpływu na izolację silnika lub stopień zawilgocenia nie jest duży. W celu porównania z poprzednimi danymi należy także przeliczyć współczynnik absorpcji zmierzony 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 szybkiego eliminowania, a mianowicie patrzenie, słuchanie, wąchanie i dotykanie, aby zapewnić bezpieczną pracę silnika.

(1) Spójrz

Obserwuj, czy podczas pracy silnika nie występują jakieś nieprawidłowości, które objawiają się głównie w następujących sytuacjach.

① Gdy uzwojenie stojana jest zwarte, z silnika może być widoczny dym.

② Gdy silnik jest poważnie przeciążony lub ma przesunięcie w fazie, prędkość spadnie i będzie słychać ciężkie „brzęczenie”.

③ Kiedy silnik pracuje normalnie, ale nagle się zatrzymuje, na luźnym połączeniu mogą pojawić się iskry; Zjawisko przepalenia bezpiecznika lub zablokowania elementu.

④ Jeśli silnik wibruje gwałtownie, przyczyną może być zakleszczenie przekładni, złe zamocowanie silnika, poluzowane śruby fundamentowe itp.

⑤ Jeśli na wewnętrznych stykach i połączeniach silnika występują odbarwienia, ślady spalenia i plamy dymu, oznacza to, że mogło nastąpić lokalne przegrzanie, słaby styk na połączeniach przewodów lub spalone uzwojenia.

(2) Słuchaj

Silnik powinien podczas normalnej pracy wydawać równomierny i lekki dźwięk „brzęczenia”, bez żadnych hałasów i specjalnych dźwięków. Jeżeli emitowany jest zbyt duży hałas, w tym szum elektromagnetyczny, hałas łożysk, hałas wentylacji, hałas tarcia mechanicznego itp., może to być zwiastunem lub zjawiskiem nieprawidłowego działania.

① W przypadku zakłóceń elektromagnetycznych, jeśli silnik emituje głośny i ciężki dźwięk, może być kilka przyczyn.

A. Szczelina powietrzna między stojanem a wirnikiem jest nierówna, a dźwięk zmienia się od wysokiego do niskiego w tym samym odstępie czasu między dźwiękami wysokimi i niskimi. Jest to spowodowane zużyciem łożysk, które powoduje, że stojan i wirnik nie są współosiowe.

B. Prąd trójfazowy jest niezrównoważony. Jest to spowodowane nieprawidłowym uziemieniem, zwarciem lub słabym stykiem uzwojenia trójfazowego. Jeśli dźwięk jest bardzo głuchy, oznacza to, że silnik jest poważnie przeciążony lub brakuje fazy.

C. Luźny żelazny rdzeń. Wibracje silnika podczas pracy powodują poluzowanie śrub mocujących żelaznego rdzenia, co powoduje poluzowanie się blachy ze stali krzemowej żelaznego rdzenia i emisję hałasu.

② Jeśli chodzi o hałas łożysk, należy go często monitorować podczas pracy silnika. Metoda monitorowania polega na dociśnięciu jednego końca śrubokręta do obszaru montażowego łożyska, a drugi koniec blisko ucha, aby usłyszeć dźwięk pracy łożyska. Jeśli łożysko działa normalnie, jego dźwięk będzie ciągłym i cichym „szeleszczącym” dźwiękiem, bez jakichkolwiek wahań wysokości lub odgłosów tarcia metalu. Jeśli pojawią się następujące dźwięki, uważa się to za nieprawidłowe.

A. Podczas pracy łożyska słychać „piszczący” dźwięk, będący odgłosem tarcia metalu, zwykle spowodowany brakiem oleju w łożysku. Łożysko należy zdemontować i uzupełnić odpowiednią ilością smaru.

B. Jeśli słychać „trzeszczenie”, jest to dźwięk wydawany podczas obracania się kuli, zwykle spowodowany zaschnięciem smaru lub brakiem oleju. Można dodać odpowiednią ilość smaru.

C. Jeśli słychać „klikanie” lub „trzeszczenie”, jest to dźwięk powstający w wyniku nieregularnego ruchu kulki w łożysku, który powstał na skutek uszkodzenia kulki w łożysku lub długotrwałej eksploatacji silnika i suszenie smaru.

③ Jeżeli mechanizm przekładniowy 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. Okresowe „dudnienie” jest spowodowane luźnym sprzęgłem lub kołem pasowym pomiędzy wałami, a także zużytymi wpustami lub rowkami wpustowymi.

C. Nierówny dźwięk kolizji jest spowodowany zderzaniem się łopatek wiatru z osłoną wentylatora.
(3) Zapach

Wąchając zapach silnika, można również zidentyfikować usterki i zapobiec im. Jeśli zostanie wykryty specjalny zapach farby, oznacza to, że temperatura wewnętrzna silnika jest zbyt wysoka; Jeśli zostanie wykryty silny spalony lub spalony zapach, może to być spowodowane uszkodzeniem warstwy izolacyjnej lub spaleniem uzwojenia.

(4) Dotknij

Dotknięcie temperatury niektórych części silnika może również określić przyczynę nieprawidłowego działania. Aby zapewnić bezpieczeństwo, wierzchem dłoni należy dotykać otaczających części obudowy silnika i łożysk. Jeśli zostaną stwierdzone nieprawidłowości w temperaturze, może być kilka przyczyn.

① Słaba wentylacja. Np. odłączony wentylator, zablokowane kanały wentylacyjne itp.

② Przeciążenie. Powoduje nadmierny prąd i przegrzanie uzwojenia stojana.

③ Zwarcie pomiędzy uzwojeniami stojana lub niezrównoważenie prądu trójfazowego.

④ Częste uruchamianie lub hamowanie.

⑤ Jeśli temperatura wokół łożyska jest zbyt wysoka, może to być spowodowane uszkodzeniem łożyska lub brakiem oleju.