Электрический двигатель представляет собой преобразователь электрической энергии в механическую. Для этого за основу работы был взят принцип электромагнитной индукции. С технической точки зрения механизм состоит из подвижной и неподвижной части. Первая из них называется ротор или якорь, а вторая - статор. Подвижная часть выполняет вращательное движение под воздействием магнитного поля.
Разновидности электродвигателей.
В настоящий момент существует огромное количество типов электрических двигателей. Они классифицируются по целому ряду характеристик. Но все же главное деление происходит по типу потребляемой электроэнергии. Так, можно выделить следующие разновидности:
Электродвигатели постоянного тока. У таких двигателей механизм переключения фаз заложен в самой конструкции. В силу этого они могут питаться постоянным током, что не исключает также возможности работы от переменного тока. Способ переключения фаз может быть различным, поэтому выделяют коллекторные и бесколлекторные (вентильные) двигатели.
Электродвигатели переменного тока. Их питание осуществляется током, который изменяется по величине и направлению с течением времени. За свои свойства ток получил название переменного, а питающиеся им двигатели имеют некоторую особенность. Она заключается в делении на синхронные и асинхронные двигатели переменного тока.
Синхронный двигатель - это механизм, в котором обороты вращения ротора всегда совпадают с частотой магнитного поля статора. Обусловлено это конструкцией, где ротор выполнен постоянным магнитом либо имеет обмотку возбуждения с независимым питанием.
Асинхронный двигатель - это устройство подразумевает, что обороты ротора отстают на величину скольжения от частоты вращения магнитного поля статора. То есть отсутствует синхронность, частота вращения ротора и магнитного поля статора не совпадает.
Электродвигатели пульсирующего тока. Весьма редкая разновидность двигателей в силу особенностей питающего тока. Для их работы используется периодический ток, среднее значение которого за период времени отлично от нуля. Как правило, такой пульсирующий ток получают методом выпрямления переменного тока. Обычно такие двигатели имеют узкое специализированное применение, к примеру, на электровозах.
Сфера применения электродвигателей.
Что касается двигателей постоянного тока, то их применение в централизованных сетях несколько ограничено. Ведь в работе таких сетей используется в основном переменное напряжение. Зато это делает возможным широкое применение двигателей постоянного тока на транспорте. С их помощью работает большинство механизмов регулировки - сиденья, зеркала, стекла и др. Старт двигателя автомобиля также обеспечивается за счет постоянного тока. Кроме того, сфера применения охватывает множество миниатюрных низковольтных механизмов. К ним относятся двигатели в авиамоделях, игрушках, электроинструментах, компьютерной и офисной технике, некоторых видах приводов и др.
Двигатели переменного тока находят более широкое применение. Особенно это заметно в коммерческом секторе, коммунальном хозяйстве и промышленности. На их основе работают системы вентиляции и кондиционирования воздуха, насосное оборудование, промышленные станки, транспортные механизмы, сборочные линии и др. При этом речь в основном идет об асинхронных двигателях переменного тока. Дело в том, что синхронная разновидность более сложна в эксплуатации. Она быстрее изнашивается и менее ремонтопригодна. К тому же не так много технических операций требуют постоянной частоты вращения вне зависимости от нагрузки. Вот почему популярность смещена в сторону асинхронных двигателей переменного тока. Они максимально надежны, характеризуются продолжительным сроком службы, не требовательны в обслуживании, отличаются низкими затратами на эксплуатацию.
Особенности практического использования.
Электродвигатели не были бы столь востребованы, если бы отсутствовала возможность регулировать скорость вращения вала. Но это становится возможным только при использовании вспомогательного оборудования. Без него сам по себе электродвигатель всегда будет работать на максимальных оборотах. Это приведет к преждевременному износу и чрезмерному расходу электроэнергии. Оборудование управления и контроля кардинально изменит ситуацию, и вот почему.
Пусковые токи. Запуск электродвигателя сопровождается высокими пусковыми токами, которые могут в несколько раз превышать номинальное значение. В результате возникает просадка напряжения питающей сети. Применение кабеля большего сечения поможет избежать аварийной ситуации. Но для работающего в сети электрооборудования такие колебания напряжения все равно не пройдут незаметно. Пусковые токи разрушительно действуют как на сеть, так и на потребителей электроэнергии. Избежать опасных последствий можно, если задействовать устройство плавного пуска. Оно позволит запускать и останавливать вращение вала двигателя плавно, не создавая критической нагрузки на оборудование и сеть.
Ударные нагрузки. С этой проблемой можно столкнуться при работе электродвигателей в системах подачи воды, отопления, кондиционирования и вентиляции. К примеру, запуск и остановка насоса вызывает гидроудар, что со временем приводит к разрушению труб, запорной арматуры и даже прорыву трубопровода. В работе вентиляторов происходит схожая ситуация: при отключении электричества вентилятор не просто останавливается, а может начать вращаться в обратную сторону из-за присутствующей тяги воздуха. В этом случае резкий запуск двигателя вызовет механическую ударную нагрузку. Решением проблемы во всех подобных случаях станет применение преобразователя частоты. Благодаря ему можно будет управлять скоростью вращения вала за счет автоматического изменения частоты.
Энергоэффективность. Преобразователи частоты дают также преимущество в отношении повышения энергоэффективности. Если задействовать преобразователь частоты с ПИД-регулятором, то можно будет поддерживать необходимую частоту вращения вала в зависимости от заданных параметров (давление, температура и т.п.). Вплоть до остановки электродвигателя и перехода в режим ожидания (к примеру, в период нулевого забора воды в трубопроводе). Результатом станет существенное снижение затрат на электроэнергию, а также снижение износа и эксплуатационных затрат.
Аварийные ситуации. Выход из строя оборудования и нарушения в работе электротехнических систем, к сожалению, можно назвать достаточно распространенным явлением. Это может произойти по причине заклинивания или засорения элементов системы, а также в целом ряде других ситуаций. Наилучшим решением будет использование преобразователя частоты с интерфейсом связи RS485. В этом случае можно подключить внешнее управление и обработку ошибок по протоколу MODBUS. Это позволит избежать возможных поломок и сопутствующих расходов на ремонт.
Кроме того, не стоит забывать о недостатках самой сети. На линии возможны перегрузки по току, обрывы и нарушение симметрии фаз. Это тоже существенная угроза для электродвигателей и работающего на их основе оборудования. Обеспечить сохранность помогут комплексные защитные устройства для электродвигателей. Обычно их применяют совместно с контакторами, чтобы обесточить потребителей электроэнергии в случае отклонения параметров тока от заданной отметки.
Шкафы управления электродвигателями.
Если требуется управлять не одним электродвигателем, а целой системой механизмов, то одним простым устройством уже не обойтись. Придется реализовывать целую схему с использованием различного оборудования или воспользоваться уже готовым решением. Оптимальным выбором в данной ситуации будут типовые шкафы управления. В зависимости от назначения это может быть шкаф управления насосом, вентиляцией, тепловым пунктом и т.д. По сути, это автономный блок управления, который получает сигналы от различных датчиков, принимает решения с учетом заданных параметров и передает команды исполняющим механизмам. То есть с использованием шкафа управления можно полностью управлять работой целой системы механизмов в автоматическом режиме. Вот лишь некоторые возможности таких шкафов управления:
- обработка информации с внешних датчиков;
- контроль заданных параметров;
- управление исполнительными механизмами;
- защита компонентов системы (от перегрева, переохлаждения, превышения давления и др.);
- индикация рабочего состояния и сигнализация об ошибках;
- аварийное отключение на случай внештатной ситуации;
- возможность дистанционного управления и контроля (из диспетчерского пункта и т.п.).
Таким образом, шкафы управления электродвигателями, приводная техника и прочее оборудование существенно упрощают работу и позволяют автоматизировать многие процессы. Контролируемая работа двигателей совместно с использованием механизмов защиты позволяет сократить затраты на электроэнергию, обслуживание, расходные материалы и время работы специалистов. К тому же повышается техническая надежность и отказоустойчивость всей системы на основе электрических двигателей.
Просмотров: 3114
