Промышленные электродвигатели постоянного тока: руководство по выбору, обслуживанию и применению

Инженер по техническому обслуживанию сталелитейного завода, стоящий в машинном цехе прокатного стана 1960-х годов, до сих пор находит большой шунтирующий двигатель постоянного тока, приводящий в движение шестерню. Эта машина пережила перемотку, изношенные щетки и десятилетия пыли, и она по-прежнему обеспечивает пусковой крутящий момент, для которого сопоставимому асинхронному двигателю переменного тока потребовался бы преобразователь частоты увеличенного размера. Для заводов, которые уже используют системы шин постоянного тока, выбор подходящих промышленных электродвигателей постоянного тока — это решение, которое будет приносить прибыль на протяжении десятилетий. Компания Shanghai Pinxing Explosion-proof Motor Co., Ltd. разрабатывает и производит эти машины, а также полную линейку промышленных двигателей постоянного тока.

Промышленные электродвигатели постоянного тока для применений с высоким пусковым моментом Эти специальные двигатели постоянного тока обеспечивают высокий пусковой момент и плавное регулирование скорости в широком диапазоне, что делает их пригодными для прокатных клетей сталелитейных заводов и других тяжелых промышленных приводов. Посмотреть продукт →

Чем отличается промышленный электродвигатель постоянного тока?

Промышленный электродвигатель постоянного тока преобразует электрическую энергию постоянного тока во вращательное движение через коммутатор и щетки и обеспечивает очень высокий пусковой момент с плавным широким регулированием скорости.

Конструкция проста. Стационарная обмотка возбуждения или постоянные магниты создают магнитный поток. Обмотка якоря вращается внутри этого поля, а коммутатор переключает направление тока в катушках якоря, так что электромагнитный момент остается однонаправленным. В результате появилась машина, которая может развивать крутящий момент, почти в три раза превышающий номинальный, в состоянии покоя без мощного электронного привода.

• Двигатели с последовательным возбуждением: максимальный пусковой момент, используются в кранах и подъемниках, но скорость опасно возрастает при снятии нагрузки.
• Двигатели с шунтовым возбуждением: стабильная скорость при различных нагрузках, часто встречаются в станках, вентиляторах и насосах.
• Двигатели со смешанной обмоткой: практичный компромисс для прессов, ножниц и шахтных подъемных машин.
• Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами: компактные и эффективные, используемые в сервоприводах и легких промышленных системах перемещения.

Почему заводы до сих пор используют двигатели постоянного тока

Двигатель постоянного тока остается практичным выбором в отраслях, где очень высокий пусковой момент и плавное регулирование скорости имеют большее значение, чем простота каталога.

Сталелитейные заводы, бумагоделательные машины, горные подъемники и судовые палубные машины полагаются на приводы постоянного тока, поскольку напряжение якоря напрямую управляет скоростью. При изменении рабочего диапазона нет необходимости в отдельной перепроектировке двигателя или редуктора. Рекуперативный потенциал силовой панели постоянного тока также позволяет двигателю возвращать энергию в сеть во время торможения, чего трудно достичь с помощью асинхронного двигателя переменного тока в простой системе запуска на основе контактора.

Например, лебедочные системы на морских судах должны удерживать движущийся груз на нулевой скорости, не перегреваясь. Диапазон ослабления поля двигателя постоянного тока легче охватывает эту низкоскоростную зону, чем векторный привод переменного тока с обратной связью от энкодера. Заводы, которые уже имеют секции шин постоянного тока, также избегают затрат на перестройку всей архитектуры привода. Ключевое различие объясняется далее в нашей статье о приводные двигатели с регулируемой частотой .

Критерии выбора промышленных электродвигателей постоянного тока

Выбор промышленного электродвигателя постоянного тока начинается с рабочего цикла, диапазона скоростей и способа управления напряжением якоря.

Вам необходимо определить пиковый крутящий момент, который двигатель должен развивать во время ускорения, а не только номинальный рабочий крутящий момент. Затем сопоставьте напряжение якоря с напряжением шины постоянного тока, имеющейся на месте. Если на станции используется шина 500 В, двигатель на 440 В будет работать с напряжением ниже оптимального поля и обеспечивать плохую коммутацию. Класс изоляции и температурный запас также определяют, как долго машина прослужит в горячем корпусе. Коммутационная способность на низкой скорости с полной нагрузкой является решающим фактором: на низкой скорости небольшие приводы позиционирования страдают от сильного искрения, если промежуточные полюса не спроектированы правильно.

1. Определите пиковый крутящий момент при нулевой скорости и при полной рабочей скорости.
2. Сопоставьте номинальное напряжение якоря с существующей шиной постоянного тока.
3. Проверьте класс изоляции и превышение температуры при максимальной нагрузке.
4. Проверьте качество коммутации на низкой скорости при полной нагрузке.
5. Выберите панель питания постоянного тока, которая обеспечивает рекуперативное торможение и питание возбуждения.

Изготовленные на заказ панели питания постоянного тока для соответствия напряжению якоря Правильный выбор панели питания постоянного тока обеспечивает правильное согласование напряжения якоря и надежную коммутацию, предотвращая перегрев и искрение в системах промышленных двигателей постоянного тока. Посмотреть продукт →

Данные по эффективности и техническому обслуживанию двигателей постоянного тока

Коллекторные промышленные двигатели постоянного тока обычно работают с КПД при полной нагрузке от 80 до 92 процентов, а износ щеток является единственным элементом планового технического обслуживания.

В остальном машина удивительно прочная. Обмотки якоря можно перематывать, а ламинированный каркас полюса редко выходит из строя. Профилактический график проверки посадки щеток, натяжения пружин и точечной коррозии коллектора каждые 2000 часов работы обеспечивает работу привода постоянного тока в течение 20 и более лет. Это одна из причин, по которой в руководстве по применению низковольтных двигателей подчеркивается эффективность управления системами постоянного тока. Прочтите это здесь: эффективность управления промышленным двигателем .

Двигатели постоянного тока или двигатели переменного тока с частотно-регулируемым приводом: какая система победит?

Выбор между промышленным электродвигателем постоянного тока и двигателем переменного тока, приводимым в действие частотно-регулируемым приводом, представляет собой проблему общей стоимости системы, а не только сравнение машин.

Для завода, у которого уже есть автобусы постоянного тока, маршрут постоянного тока часто обходится дешевле. Для нового проекта двигатель переменного тока с рекуперативным ЧРП предлагает меньшие затраты на техническое обслуживание и более широкий выбор стандартных корпусов. Решение также зависит от наличия в вашем регионе квалифицированных цехов по перемотке двигателей постоянного тока. Если вам нужен нестандартный вал, фланец или система изоляции, практичным решением будет специализированная услуга по проектированию двигателей.

Специальные двигатели на заказ для вала, фланца или изоляции Специальные двигатели могут быть оснащены специальными валами, фланцами или системами изоляции, подходящими для требовательных применений, таких как прокатные клети сталелитейных заводов и горные подъемники, требующие высокого крутящего момента. Посмотреть продукт →

Часто задаваемые вопросы

Для чего используются промышленные электродвигатели постоянного тока?

Они используются в прокатных клетях сталелитейных заводов, горных подъемниках, палубных лебедках судов, секционных приводах бумагоделательных машин и тяговых системах лифтов. Эти приложения требуют высокого пускового момента и плавного регулирования скорости.

Будут ли коллекторные двигатели постоянного тока производиться в 2026 году?

Да. Компания Shanghai Pinxing Explosion-proof Motor Co., Ltd. продолжает производить промышленные электродвигатели постоянного тока и силовые панели постоянного тока, питающие их, особенно для проектов модернизации и специальных систем низкоскоростного движения.

Что вызывает износ коллектора двигателя постоянного тока?

Основными причинами являются плохая посадка щетки, перегрузка тока якоря, неправильное натяжение пружины щетки и искрение от класса щетки, не соответствующего профилю нагрузки. Правильный выбор щеток и периодическая проверка коммутации предотвращают большинство проблем, связанных с износом.

Как повысить эффективность промышленного двигателя постоянного тока?

Содержите коммутатор в чистоте, поддерживайте правильное натяжение пружины щетки, убедитесь, что напряжение питания соответствует паспортной табличке, и выберите панель питания постоянного тока с возможностью рекуперации, чтобы энергия торможения возвращалась в сеть, а не тратилась на резисторы.