Что такое трехфазный электродвигатель? Как это работает, запускается и увеличивается

Что такое трехфазный электродвигатель простыми словами

Трехфазный электродвигатель — это вращающаяся машина, которая преобразует трехфазную электрическую энергию в механическую энергию с помощью трех обмоток статора и ротора, который либо индуцируется, либо магнитно блокируется. Ничто внешнее не упорядочивает эти обмотки. Сам источник питания производит вращение.

В системе с частотой 50 Гц каждая фаза достигает своего положительного пика через 6,67 миллисекунды после предыдущей. Три поля объединяются в одно магнитное поле, которое перемещается вокруг отверстия статора с синхронной скоростью, рассчитанной как 120-кратная частота питания, деленная на количество полюсов. Эту скорость определяют частота и количество полюсов, а не размер двигателя и не нагрузка.

Количество полюсов также меняет размер корпуса и крутящий момент на ампер. 8-полюсный двигатель той же мощности создает больший крутящий момент при меньшей скорости, поэтому он больше, тяжелее и дороже, чем 4-полюсный двигатель той же мощности. Этот компромисс определяет большинство решений по выбору задолго до того, как класс эффективности вступает в обсуждение.

Как вращающееся поле вращает ротор: типы скольжения, крутящего момента и ротора

Ротор вращается, потому что вращающееся поле статора индуцирует ток в проводниках ротора, а сила между этим током и полем создает крутящий момент. Ротор никогда не может полностью поймать поле, и разница скоростей между ними называется скольжением.

Скольжение выражается в процентах от синхронной скорости. 4-полюсный двигатель с частотой 50 Гц имеет скорость вращения 1500 об/мин; если он работает со скоростью 1455 об/мин под нагрузкой, проскальзывание составляет 3 процента. Стандартные промышленные двигатели при полной нагрузке занимают от 1 до 5 процентов, при этом большие машины находятся на нижнем уровне, а маленькие — на верхнем. Скольжение также делает асинхронный двигатель саморегулирующимся: при добавлении нагрузки ротор немного замедляется, больший поток перерезает проводники ротора, и крутящий момент возрастает до тех пор, пока они снова не уравновесятся.

Если вам нужна более глубокая механика, как двигатель с короткозамкнутым ротором создает крутящий момент шаг за шагом проходит текущие пути.

Трехфазный высокоэффективный асинхронный двигатель серии IE4 Для читателей, сравнивающих сменные двигатели, эта серия IE4 охватывает корпуса высотой 80–355 мм и обычные промышленные вентиляторы, насосы и компрессоры. Посмотреть продукт →

Прочтите паспортную табличку перед заказом замены

Все значения, необходимые для замены двигателя, указаны на паспортной табличке, и пропуск одного из них является наиболее распространенной причиной того, что технически исправный двигатель выходит из строя в течение нескольких месяцев.

Когда табличка неразборчива, большую часть ее решают три измерения:

• Измерьте диаметр вала и расстояние между крепежными отверстиями, чтобы определить размер рамы.
• Подсчитайте питающие провода, поскольку трехфазный двигатель имеет три провода плюс землю и не имеет конденсатора.
• Считайте ток с помощью клещей при известной нагрузке и сравните его с ожидаемым значением для этого номинала.

Как запускается трехфазный электродвигатель и что он получает от сети

При прямом включении трехфазный асинхронный двигатель потребляет ток, в 6–8 раз превышающий ток полной нагрузки, пока не достигнет скорости. Этот скачок, а не рабочий ток, обычно определяет размер кабеля, настройки защиты и метод запуска.

В состоянии покоя ротор ведет себя как короткозамкнутая вторичная обмотка трансформатора, поэтому ток ограничения импеданса очень мал. По мере увеличения скорости скольжение падает, частота ротора падает, а ток снова падает до значения, указанного на паспортной табличке.

Частотно-регулируемый привод снижает пусковой ток примерно до 100–150 процентов от тока полной нагрузки и обеспечивает полный крутящий момент с нулевой скорости. Эта задача сложнее с точки зрения изоляции и охлаждения, чем пуск с фиксированной скоростью, поэтому приложения с инверторным питанием предназначены для двигателя, созданного для него, а не для стандартной рамы с прикрученным приводом.

Трехфазный асинхронный двигатель переменной частоты серии YPT Эта серия YPT, созданная для промышленных приводов с инверторным питанием, имеет корпус высотой 80–355 мм, охлаждение IC416 или IC411 и работу с частотой 5–100 Гц. Посмотреть продукт →

Классы эффективности: что меняют на практике IE3 и IE4

IE3 и IE4 — это уровни минимальной эффективности, определенные стандартом IEC 60034-30-1, и разрыв между ними в процентном отношении выглядит небольшим, пока двигатель не проработает тысячи часов в год.

Для двигателя мощностью 7,5 кВт переход от IE3 к IE4 снижает входную мощность примерно с 8,30 кВт до примерно 8,12 кВт, что дает экономию примерно 0,18 кВт. Более 4000 часов работы, что составляет около 720 кВтч в год, что обычно окупает надбавку к цене в течение двух-четырех лет, когда стоимость электроэнергии превышает 0,10 доллара США за кВтч. При мощности выше нескольких сотен киловатт характер расчета меняется, поскольку привод переходит к среднему напряжению, а конструктивные ограничения смещаются в сторону изоляции, охлаждения и пускового тока. Высоковольтные машины семейств Y, YKK, YR и YKS существуют именно для этого диапазона, данные по их выбору опубликованы в журнале. Каталог двигателей высокого напряжения .

Где подходит трехфазный электродвигатель, а где нет

Трехфазные двигатели охватывают почти все промышленные нагрузки мощностью примерно выше 0,75 кВт, а однофазные конструкции остаются распространенными только при мощности ниже этой или там, где отсутствует трехфазное питание.

Типичные обязанности включают насосы, вентиляторы, компрессоры, конвейеры, смесители, дробилки и шпиндели станков на горнодобывающих, металлургических, цементных, нефтяных, химических, энергетических, водоочистных и морских заводах. Во взрывоопасных зонах должна быть создана одна и та же трехфазная конструкция с сертифицированной концепцией защиты: либо взрывозащищенная Ex d с контролируемыми путями распространения пламени, либо повышенная безопасность Ex e с усиленной изоляцией и клеммными зазорами. Компания Shanghai Pinxing Explosion-proof Motor Co., Ltd., базирующаяся в Шанхае, производит низковольтные взрывозащищенные двигатели YBX3 и YBX4, а также взрывозащищенные высоковольтные двигатели для угольной, нефтехимической и морской промышленности, экспортируя их в более чем 40 стран.

Взрывозащищенный двигатель низкого напряжения серии YBX4 Этот взрывозащищенный двигатель предназначен для взрывоопасных зон с корпусами высотой 80–355 мм и мощностью 0,75–355 кВт, а также имеет защиту IP55 для насосов, вентиляторов, компрессоров и дробилок. Посмотреть продукт →

Стоит прямо указать на реальные ограничения технологии:

• Трехфазный двигатель не может работать от однофазного источника питания без фазового преобразователя или привода, рассчитанного на однофазный вход, и в этом случае его номинальные характеристики необходимо снизить.
• Скорость фиксируется частотой и количеством полюсов, если не добавлен привод или двухскоростная обмотка.
• Работа инвертора увеличивает нагрузку на обмотку, поэтому стандартному двигателю может потребоваться изоляция инверторного класса.

Обзор тематические исследования приложений из сопоставимых отраслей — это быстрый способ подтвердить размер корпуса и уровень защиты до того, как будет оформлен заказ на поставку.

Часто задаваемые вопросы о трехфазных электродвигателях

Может ли трехфазный электродвигатель работать от однофазной сети?

Не напрямую. Статический или вращающийся фазовый преобразователь или привод с однофазным входом могут управлять им, но мощность двигателя необходимо снизить, поскольку третья ветвь синтезируется, а не питается. Ожидайте, что полезная выходная мощность статического преобразователя составит примерно 50–60 процентов от паспортной мощности и перед заказом проверьте руководство по приводу.

В чем разница между 2-полюсным и 4-полюсным трехфазным двигателем?

Число полюсов определяет синхронную скорость: 3000 об/мин при 50 Гц для двух полюсов против 1500 об/мин для четырех. Двухполюсный двигатель той же мощности меньше и дешевле, но создает меньший крутящий момент и вращается быстрее, поэтому подходит для насосов и вентиляторов. Именно благодаря такому балансу 4-полюсная конструкция доминирует в общепромышленных условиях.

Как определить, является ли двигатель трехфазным?

Посмотрите на провода и паспортную табличку. Трехфазный двигатель имеет три линейных проводника плюс землю и не имеет конденсатора, тогда как однофазный двигатель имеет конденсатор и пусковую или рабочую обмотку. Ввод напряжения обычно также решает эту проблему, поскольку трехфазное промышленное напряжение составляет 400 В или 690 В, а не 230 В.

Что означает проскальзывание на трехфазном электродвигателе?

Скольжение — это разница между синхронной скоростью и фактической скоростью ротора, выраженная в процентах от синхронной скорости. 4-полюсный двигатель, работающий со скоростью 1450 об/мин при питании 50 Гц, имеет скольжение около 3,3 процента при полной нагрузке. Внезапное повышение значительно выше 5 процентов обычно указывает на перегрузку, выход из строя подшипника или проблему с обмоткой.