Har du ett specifikt önskemål och behöver hjälp? Skicka oss ett meddelande med dina frågor!

Kontakta oss nu

Vad är en AC-motor?

Denna grupp av induktionsmaskiner inkluderar elektriska maskiner vars driftsätt är baserat på ett roterande magnetfält i luftgapet mellan statorn och rotorn. Den viktigaste och mest använda maskinen i denna grupp är den asynkrona växelströmsmotorn med en ekorrburdesign. Det kännetecknas av följande egenskaper:

  • En enkel och robust design
  • Hög driftsäkerhet
  • Låg underhållsdrift
  • Kostnadseffektiv

Inom elektrisk Drivteknik är följande elektriska motorer de vanligast förekommande:

  • Asynkrona växelströmsmotorer (burrotorer, släpringsrotorer, vridmomentmotorer)
  • Asynkrona enfas AC-motorer
  • Asynkrona eller synkrona servomotorer
  • Likströmsmotorer

Eftersom växelströmsmotorer med frekvensomformare ger bättre, enklare och mer lågunderhållen varvtalsreglering, blir likströmsmotorer och växelströmsmotorer med släpringar allt mindre relevanta. Andra typer av asynkrona växelströmsmotorer är endast av marginell betydelse inom drivsystemtekniken. De kommer därför inte att behandlas i detalj här.

Om du kombinerar en elmotor såsom en växelströmsmotor med en växel får du en växelmotor Oavsett motorns elektriska princip blir sättet den är monterad på en växel extra viktig när det gäller motorns mekaniska design. SEW-EURODRIVE använder specialanpassade motorer för detta ändamål.

Hur fungerar en växelströmsmotor?

Layout

Rotor

I slitsarna i den rotorlaminerade kärnan finns en insprutad eller införd lindning (vanligtvis gjord av aluminium och/eller koppar). Klassiskt motsvarar ett varv av lindningen en stång. Denna lindning är kortsluten i båda ändar av ringar gjorda av samma material. Stängerna med kortslutningsringarna påminner om en bur. Det är därifrån det andra vanliga namnet för växelströmsmotorer kommer: "ekorrburmotorn."

Stator

Lindningen, som är inkapslad med syntetisk harts, förs in i den halvstängda slitsen på den laminerade statorkärnan. Antalet och bredden på spolarna varieras för att uppnå olika antal poler (=hastigheter). Tillsammans med motorhuset bildar den laminerade kärnan statorn.

Lagersköldar

Lagersköldarna är gjorda av stål, grått gjutjärn eller pressgjuten aluminium och tätar insidan av motorn på A-sidan och B-sidan. Den konstruktiva designen vid övergången till statorn bestämmer bland annat motorns IP-skyddsgrad.

Rotoraxel

Den laminerade kärnan på rotorsidan är fäst vid en stålaxel. De två axeländarna passerar genom lagerskölden på både A-sidan och B-sidan. Den utgående axeländen är installerad på A-sidan (designad som en pinjongaxelände för växelmotorn); fläkten och dess fläktkylningsvingar och/eller tilläggssystem som mekaniska bromsar och pulsgivare är installerade på B-sidan.

Motorhus

Motorhuset kan tillverkas av pressgjuten aluminium när effekten är låg till medelhög. Huset för alla effektklasser ovanför dessa är dock tillverkat av grått gjutjärn och svetsat stål. En kopplingsdosa i vilken statorlindningsändarna är anslutna till en kopplingsplint för den elektriska anslutningen på kundsidan är monterad på huset. Kylflänsar förstorar höljets yta och ökar även utsläppet av värme till miljön.

Fläkt, fläktskydd

En fläkt på axeländen på B-sidan är täckt av en huv. Denna huv leder luftflödet som produceras under rotation av fläkten genom lamellerna på huset. Som regel är fläktarna inte oberoende av rotorns rotationsriktning. Ett valfritt skyddstak förhindrar (små) delar från att falla genom fläktskyddsgallret när monteringspositionen är vertikal.

Lager

Lagren i ändsköldarna på A-sidan och B-sidan förbinder mekaniskt de roterande delarna med de stationära delarna. Vanligtvis används spårkullager. Cylindriska rullager används sällan. Lagerstorleken beror på de krafter och hastigheter som det aktuella lagret måste ta upp. Olika typer av tätningssystem säkerställer att de erforderliga smörjegenskaperna bibehålls i lagret och att olja och/eller fett inte rinner ut.

Så fungerar den mot matningsnätet

Statorns symmetriska, trefaslindningssystem är anslutet till ett trefassystem med lämplig spänning och frekvens. Sinusformiga strömmar med samma amplitud flödar i var och en av de tre lindningsfaserna. Var och en av strömmarna är temporärt förskjuten från varandra med 120 °. Eftersom faserna också är förskjutna med 120 ° bygger statorn upp ett magnetfält som roterar med frekvensen av den påtryckta spänningen.

Detta roterande magnetfält - eller roterande fält inducerar en elektrisk spänning i rotorlindningen eller rotorstavarna. En kortslutningsström flyter nu eftersom lindningen är kortsluten av ringen. Tillsammans med det roterande fältet skapar dessa strömmar krafter och ger ett vridmoment över rotorns radie som accelererar rotorn i riktning mot det roterande fältet. Frekvensen hos spänningen som genereras i rotorn faller när rotorns hastighet ökar. Detta beror på att skillnaden mellan rotationsfältets hastighet i statorn och rotorhastigheten blir mindre.

De inducerade spänningarna, som nu är lägre, resulterar i lägre strömmar i rotorkorgen (stavarna) och därmed lägre krafter och vridmoment. Om rotorn skulle vridas med samma hastighet som det roterande fältet, skulle det rotera synkront, varvid ingen spänning skulle induceras och motorn skulle inte kunna utveckla något vridmoment. Lastmomentet och friktionsmomentet i lagren leder emellertid till en skillnad mellan rotorns varvtal och rotationsfältets hastighet och detta resulterar i en jämnvikt mellan accelerationsmomentet och belastningsmomentet. Motorn går asynkront..

Storleken på denna skillnad ökar eller minskar beroende på motorbelastningen men är aldrig noll, eftersom friktionen alltid är närvarande, även vid obefintlig drift. Om belastningsmomentet överskrider det maximala accelerationsmoment som kan produceras av motorn "stallar" motorn mot ett otillåtet driftläge som kan leda till värmeskador.

Den relativa rörelsen mellan den roterande fälthastigheten och den mekaniska hastigheten som krävs för funktionen definieras som ”eftersläpning” s och anges som en procentandel av den roterande fälthastigheten. Motorer i det lägre effektområdet kan ha en eftersläpning på 10 till 15 procent. Växelströmsmotorer i det högre effektområdet har ca. 2 till 5 procent eftersläpning.

Driftprestanda

Asynkronmotorn tar ström från spänningsförsörjningssystemet och omvandlar den till mekanisk kraft - det vill säga i hastighet och vridmoment. Om motorn skulle fungera utan förluster skulle den utgående mekaniska effekten Put motsvara den inmatade elektriska effekten Pin.

Dock uppstår förluster även i växelströmsmotorer, vilket är oundvikligt när energi omvandlas: Kopparförlusterna PCu och ledningsförlusterna PZ beror på värmeuppbyggnaden i en strömförande ledare. Järnförlusterna PFe beror på värmeuppbyggnaden, under remagnetiseringen av den laminerade kärnan, med nätfrekvens. Friktionsförlusterna PRb beror på friktion i lagren och luftförluster beror på att luft används för kylning. Maskinens effektivitet definieras som förhållandet mellan utgående effekt genom ingående effekt.

Effektivitet blir allt viktigare

På grund av lagar och bestämmelser har under de senaste åren mer och mer fokus lagts på att använda motorer med högre effektivitetsnivåer. Energieffektivitetsklasserna har definierats i motsvarande normgivande avtal. Tillverkare har tagit till sig dessa klasser i sina tekniska data. För att minska de signifikanta förluster som orsakas av maskinen har detta medfört följande för elmotorns konstruktion:

  • Ökad användning av koppar i motorlindningen ( PCu)
  • Bättre plåtmateria (PFe)
  • En optimerad fläktgeometri (PRb)
  • Energioptimerade lager (PRb)

Genom att registrera vridmoment och ström mot varvtalet får du växelströmsmotorns karakteristiskavarvtal - momentegenskaper. Motorn följer denna karakteristiska kurva varje gång den startas tills den når sin stabila driftspunkt. De karakteristiska kurvorna påverkas av antalet poler såväl som rotorlindningens konstruktion och material. Kunskap om dessa karakteristiska kurvor är särskilt viktigt för drivsystem som arbetar i applikationer med motmoment (t ex lyftar, hissar).

Om arbetsmaskinens motmoment är högre än sadelmomentet, blir rotorvarvtalet "fast i dippet". Motorn når inte längre sin nominella driftspunkt (det vill säga den stabila, termiskt säkra driftspunkten). Motorn stannar till och med om drivobjektets motmoment är större än startmomentet. Om en motor under drift blir överbelastad (t ex ett överbelastat transportband) sjunker hastigheten eftersom belastningen ökar. Om drivobjektets motmoment överstiger motorns maxmoment , minskar motorns hastighet till sadelmomenthastigheten eller till och med till noll. Alla dessa scenarier leder till extremt höga strömmar i rotorn och statorn, vilket innebär att båda värms upp mycket snabbt. Denna effekt kan leda till oåterkallelig värmeskada på motorn - eller "brand" - om inga lämpliga skyddsfunktioner finns installerade.

Temperaturklasser

Värmen som alstras i en elektrisk strömbärande ledare beror på ledarens resistans och storleken på strömmen som flyter. Frekventa tillslag med start mot ett motmoment ger en mycket stor värmebelastning på växelströmsmotorn. The Den tillåtna uppvärmningen av motorn beror på temperaturen hos det omgivande kylmediet (t ex luft) och lindningsisolationens värmebeständighet.

Motorerna indelas i termiska klasser (som tidigare kallades "isolationsklasser") som reglerar de maximalt tillåtna övertemperaturerna i motorerna (IEC 60034). En motor måste kunna tåla långvarig drift vid förhöjd temperatur, utgående från dess nominella effekt enligt den termiska klass för vilken den konstruerades, utan att skadas. Med en maximal kylmedietemperatur på 40 ° C är till exempel max tillåten övertemperatur i termisk klass H 180 (H) ³ = 125 ° C.

Tillgängliga driftarter

  • Den enklaste driftsarten innebär att man använder ett konstant lastmoment. Efter en viss tid når motorn sitt stabila värmeläge som ett resultat av den långvariga belastningen i driftstationen. Denna operation kallas kontinuerlig drift S1.
  • Vid korttidsdrift S2, arbetar motorn med konstant belastning under en viss tidsperiod (tB). Motorn når inte nödvändigtvis sitt termiska tillstånd under denna tid. Detta följs av en tomgångstid som måste vara tillräckligt lång så att motorn termiskt kan återhämta sig.
  • Vid intermittent drift S3, arbetar motorn med konstant belastning under en viss tidsperiod (tB). Starten får inte påverka temperaturen i motorn i detta fall. Detta följs av en specifik tomgångstid (tSt). Den relativa cykliska varaktighetsfaktorn (cdf) anges i detta driftläge. Enligt IEC 60034-1 specificeras cdf som summan av alla driftstider genom cykeltiden (cykeltid = alla driftstider + alla tomgångstider). Ett typiskt värde på cykeltid är 10 minuter.

Exempel: Driftart S3 / 40% gäller om motorn växlar mellan fyra minuters körning och sex minuter avstängd.

Vad är startfrekvens?

Den tillåtna startfrekvensen anger hur ofta en motor kan slås på under en timme utan att den termiskt överbelastas. Den är beroende av följande:

  • Massmomentet som skall accelereras
  • Den statiska belastningen
  • Typ av bromsning
  • Varaktigheten av uppstarten
  • Omgivningstemperaturen
  • Den cykliska varaktighetsfaktorn

Den tillåtna startfrekvensen för en motor kan ökas med följande åtgärder:

  • Ökning av temperarurklass
  • Välja en större motor
  • Forcerad kylning av motorn
  • Ändra utväxling och därmed tröghetsförhållandena.
  • Genom att använda en annan typ av bromsning

Vad är polomkopplingsmotorer?

Asynkronmotorer kan köras med olika hastigheter genom att skifta antalet poler. Olika antal poler är resultatet av att flera lindningar läggs in i statorspåren eller genom att vända riktningen av strömflödet i enskilda lindningar. Vid separata lindningar är effekten för varje poltal mindre än hälften av effekten hos en enhastighetsmotor av samma storlek.

Polomkopplingsbara asynkronmotorer används ofta som åkväxlar. Körhastigheten är hög under drift vid lågt polantal. Omkoppling till låghastighetslindningen sker vid positionering. På grund av masströghet fortsätter motorn till en början med hög hastighet under övergången. Asynkronmotorn fungerar under en kort tid som en generator och saktar ner. Den kinetiska energin omvandlas till elektrisk energi och matas tillbaka till nätet. Det stora vridmomentsteget som orsakas av övergången är en nackdel. Lämpliga åtgärder i den elektriska kretsen kan emellertid vidtas för att minska detta.

Den nuvarande utvecklingen av kostnadseffektivare frekvensomformare främjar, i många applikationer, användningen av enhastighetsmotorer med en frekvensomformare i stället för polomkopplingsbara motorer.

Enfasmotorer

Enfasmotorer är ett bra alternativ om dina applikationer

  • inte kräver ett högt startmoment
  • de ansluts till ett enfas växelströmsnät,
  • och har en relativt låg effekt (<= 2,2 kW)

Typiska applikationsexempel innefattar fläktar, pumpar och kompressorer. Det finns två grundläggande designskillnader här:

Å ena sidan har vi den klassiska asynkronmotorn som endast är ansluten till fas- och nolledaren. Den tredje fasen produceras genom en fasförskjutning med hjälp av en kondensator. Eftersom kondensatorn endast kan generera en 90 ° -fasförskjutning och inte en 120 °, klassificeras denna typ av enfasmotor vanligen med endast två tredjedelar av effekten hos en jämförbar asynkronmotor.

Å andra sidan bygger vi en enfasmotor vilket innebär tekniska anpassningar av lindningen. Istället för trefaslindningen implementeras endast två faser, en som huvudfas och en som hjälpfas. Spolarna, som är fysiskt förskjutna med 90 °, får också ström av en kondensator med en tidsmässig 90 ° -förskjutning, vilket ger det roterande fältet. De ojämlika strömförhållandena för huvudlindningen och hjälplindningen tillåter vanligtvis endast två tredjedelar av effekten hos en asynkronmotor av samma storlek. Typiska motorer för enfasdrift är kondensatormotorer, motorer med hjälplindning och startmotorer, som inte inkluderar kondensatorer.

SEW-EURODRIVE-serien omfattar båda typerna av enfasmotordesign - DRK.. motorn. Båda levereras med en integrerad driftskondensator. Eftersom denna kondensator är inrymd direkt i terminalboxen undviks yttre påbyggnader. Med en driftskondensator är ca. 45 till 50 procent av det nominella vridmomentet tillgängligt för start.

Momentmotorer

Momentmotorer är specialdesignade asynkronmotorer med burrotorer. Konstruktionen är sådan att deras strömförbrukning inte är så hög att de förorsakar sig själv oåterkallelig värmeskada när hastigheten är 0. Den här funktionen är till hjälp, till exempel vid öppning av dörrar och punktinställning eller för pressverktyg, när en position har uppnåtts och måste bibehållas säkert av en elektrisk motor.

Ett annat vanligt driftläge är motströmsbromsning: En yttre belastning kan rotera rotorn mot fältets rotationsriktning. Det roterande fältet "sänker" hastigheten och tar regenerativ energi från processen, och återmatar den till nätet i likhet med - rotationsbromsning utan mekaniskt bromsarbete..

SEW-EURODRIVE erbjuder DRM../DR2M.. tillsammans med 12-poliga momentmotorer som är termiskt utformade för långvarig användning med nominellt vridmoment i viloläge. SEW-EUODRIVE:s momentmotorer klarar en stor mängd olika krav och hastigheter samt är tillgängliga i tre nominella vridmomentområden, beroende på driftsätt.

Explosionsskyddade asynkronmotorer

Om du använder elmotorer i områden där det finns risk för explosion (enligt direktiv 2014/34/EU (ATEX)), måste särskilda förebyggande åtgärder vidtas på frekvensomformarna. SEW‑EURODRIVE erbjuder ett antal olika design med detta i åtanke baserat på applikation och användningsområde.

Hybridmotorer: "asynkrona och synkrona i en och samma motor

SEW‑EURODRIVE erbjuder LSPM motorer för applikationer som drivs direkt från matningssystemet och som dessutom kräver synkront varvtal eller har denna egenskap utan givare på en enkel frekvensomformare. LSPM står för "Line Start Permanent Magnet." LSPM motorn är en asynkron växelströmsmotor med inbyggda permanentmagneteri rotorn. Den startar asynkront, synkroniseras med nätfrekvensen och körs sedan i synkront läge. Detta är motorteknik som öppnar nya, flexibla applikationsmöjligheter inom drivsystemtekniken, t.ex. överföring av laster utan att hastigheten sjunker.

Dessa kompakta hybridmotorer ådrar sig inga rotorförluster under drift och kännetecknas av sin höga verkningsgrad. Energisparklasser upp till IE4 uppnås.

Storleken på en DR..J-motor med LSPM-teknik är två steg mindre jämfört med en seriemotor med samma effekt- och energieffektivitetsklass. Motorer av samma storlek uppnår å andra sidan en effektivitetsklass två gånger bättre än för asynkronmotorer.

Kontaktformulär SEW-EURODRIVE Globalt SEW-EURODRIVE Sverige