Har du en specifik förfrågan och behöver hjälp? Skicka bara ett meddelande till oss med dina frågor.

Kontakta oss nu

Vad är en växelströmsmotor?

Gruppen trefasmaskiner omfattar elektriska maskiner vars funktionssätt baseras på ett magnetfält som cirkulerar i luftspalten mellan stator och rotor. roterande magnetiskt fält rotor. Den viktigaste och mest använda arbetsmaskinen i denna grupp är den asynkrona trefasströmsinduktionsmotorn i ekorrburrotorutförande. Denna kännetecknas av följande egenskaper:

  • en enkel och robust konstruktion
  • hög driftsäkerhet
  • drift med lågt underhållsbehov
  • ett lågt pris

I den elektriska drivsystemteknik används i allmänhet följande elmotorer:

  • asynkrona växelströmsmotorer (ekorrburrotor, släpringsrotor, roterande fältmagnet)
  • asynkrona enfas AC-motorer
  • asynkrona eller synkrona servomotorer
  • likströmsmotorer

Eftersom varvtalet för växelströmsmotorer kan regleras bättre, enklare och med mindre underhåll med hjälp av frekvensomriktare, kan likströmsmotorer och växelströmsmotorer med släpring blir allt mindre viktiga. Andra typer av asynkron växelströmsmotor är endast av mindre betydelse inom drivsystemtekniken. Av denna anledning ges inte en mer detaljerad beskrivning här.

Om man kombinerar en elmotor, t.ex. en växelströmsmotormed en växellådafår man en så kallad växelmotor. Oavsett den elektriska principen för respektive motor är det sätt på vilket den är kopplad till en växelenhet av särskild betydelse för motorns mekaniska konstruktion. SEW-EURODRIVE använder speciellt speciellt anpassade motorer.

Hur fungerar en växelströmsmotor?

Konstruktionen

Rotor

En injicerad eller inlagd lindning (vanligtvis tillverkad av aluminium och/eller koppar) är placerad i spåren i rotorns laminerade kärna; klassiskt sett är en lindning = en stång. Dessa stänger är kortslutna i båda ändar med ringar av samma material. Om man tar bort den laminerade kärnan liknar stängerna med kortslutningsringarna en bur. Detta är också ursprunget till det andra vanliga namnet för växelströmsmotorer"Ekorrburmotor".

Stator eller stator

Lindningen, som är inkapslad med syntetiskt harts, förs in i de halvslutna spåren i statorns laminerade kärna. Antalet spolar och spolbredden varieras för att uppnå olika poltal (= varvtal). Tillsammans med motorhuset bildar den laminerade kärnan den så kallade statorn.

Lagersköldar

Lagersköldar av stål, gråjärn eller pressgjuten aluminium tätar mot motorns inre på A- och B-lagersköldarna. Utformningen av övergången till statorn avgör bl.a. motorns kapslingsklass.

Rotoraxel

Den laminerade kärnan på rotorsidan är monterad på en stålaxel. De två axeländarna sträcker sig genom A-lagersköldarna på A- och B-sidorna. Den utgående axelns ände är utformad på A-sidan (för växelmotorer i form av en kuggtapp); fläkten med sina skovlar för självventilation och/eller kompletterande system som mekaniska bromsar och givare är monterade på B-sidan.

Motorhus

Motorhusen kan vara tillverkade av pressgjuten aluminium för låga till medelhöga effekter. Hus i alla effektklasser tillverkas dock även av gråjärn och svetsat stål. På huset sitter en kopplingslåda där statorns lindningsändar ansluts till en kopplingsplint för kundens elektriska anslutning. Kylflänsar ökar husets yta och ökar också värmeavgivningen till miljön.

Fläkt, fläktkåpa

En fläkt på B-sidans axelände är täckt av en kåpa. Denna huv leder luftflödet, som skapas när fläkten roterar, över ribborna i huset. Som regel är fläktarna inte beroende av rotorns rotationsriktning. Som tillval finns en skyddstak som förhindrar att (små) delar faller genom fläktgallret i vertikala byggformer.

Lager

Lagren i A- och B-lagersköldarna förbinder mekaniskt de roterande delarna med de stationära delarna. Oftast används spårkullager, mer sällan cylindriska rullager. Lagerstorleken beror på de krafter och varvtal som respektive lager måste absorbera. Olika tätningssystem säkerställer att de nödvändiga smörjegenskaperna finns kvar i lagret och att oljor och/eller fetter inte läcker ut.

Funktionssätt på elnätet

Statorns symmetriska, tretrådiga lindningssystem är anslutet till ett trefasigt elnät med lämplig spänning och frekvens. I var och en av de tre lindningssträngarna flyter sinusformiga strömmar med samma amplitudsom är förskjutna från varandra med 120°. Statorn bygger upp ett magnetfält genom lindningssträngarna, som också är rumsligt förskjutna med 120°, som cirkulerar med den matade spänningens frekvens.

Detta roterande magnetfält - eller rotationsfält inducerar en elektrisk spänning i rotorlindningen eller i rotorstängerna. Eftersom lindningen kortsluts via ringen, flyter kortslutningsströmmar. Kortslutningsströmmar flyter. Tillsammans med rotationsfältet byggs krafter upp och bildar ett vridmoment över rotorns radie, vilket accelererar rotorn till varvtal i rotationsfältets riktning. När rotorhastigheten ökar minskar frekvensen på den spänning som genereras i rotorn, eftersom skillnaden mellan rotationsfältets hastighet och rotorhastigheten blir mindre.

De resulterande lägre inducerade spänningarna orsakar lägre strömmar i rotorburen och därmed lägre krafter och lägre vridmoment. Om rotorn skulle nå samma varvtal som rotationsfältet skulle den rotera synkront och ingen spänning skulle induceras - motorn skulle därför inte kunna utveckla något vridmoment. Lastmomentet och friktionsmomenten i lagren orsakar dock en skillnad skillnad mellan rotorns varvtal och det roterande fältets varvtal vilket resulterar i en balans mellan accelerationsvridmoment och lastmoment. Motorn går asynkront.

Beroende på belastningen på motorn är denna skillnad större eller mindre, men aldrig noll, eftersom det alltid finns friktion i lagren även vid tomgång. Om lastmomentet överstiger det maximala accelerationsmomentet som motorn kan producera, "lutar" motorn till en otillåten driftstatus, vilket kan ha en termiskt destruktiv effekt.

Denna relativa rörelse mellan rörelsen mellan det roterande fältets varvtal och det mekaniska varvtalet definieras som eftersläpning s och anges som en procentandel av rotationsfältets hastighet. För motorer med låg effekt är eftersläpning 10 till 15 procent, Växelströmsmotorer motorer har en effekt på ca 2 till 5 procent.

Beteende vid drift

Trefasströmsmotorn tar upp elektrisk effekt från elnätet och omvandlar den till mekanisk effekt, dvs. varvtal och vridmoment. Om motorn skulle arbeta utan förluster skulle mekanisk effekt Pfrån motorn upptagen elektrisk effekt P.

Som vid all energiomvandling uppstår dock förluster även i trefasströmsmotorn: Kopparförluster PCu och stavförluster PZ uppstår när en ström flyter genom en ledare, Järnförluster PFe orsakas av ommagnetiseringen av den laminerade kärnan vid nätfrekvens. Friktionsförluster PRb orsakas av friktion i lager och ventilationsförluster på grund av att fläkt används för kylning. Dessa koppar-, stång-, järn- och friktionsförluster gör att motorn värms upp. Förhållandet mellan avgiven effekt och tillförd effekt definieras som maskinens verkningsgrad. maskinens verkningsgrad.

Effektivitet blir allt viktigare

På grund av lagkrav har det under de senaste åren blivit allt viktigare att använda motorer med högre verkningsgrad. Motsvarande standardiseringsavtal definierar energibesparingsklasser, som tillverkarna har inkluderat i de tekniska data. För att minska de största maskinberoende förlusterna innebär detta att konstruktionen av elmotorn måste optimeras:

  • en ökad användning av koppar i motorlindningen (PCu)
  • bättre plåtmaterial (PFe)
  • en optimerad fläktgeometri (PRb)
  • ett energimässigt optimerat lager (PRb)

Om vridmomenten och strömmen plottas mot varvtalet erhålls den karakteristiska varvtal-vridmomentkaraktäristik för trefasmotorns ekorrbur. Motorn genomlöper denna kurva varje gång den slås på tills den når den stabila driftpunkten. Poltalet, rotorlindningens konstruktion och material påverkar förloppet av de karakteristiska kurvorna. Kunskap om dessa kurvor är särskilt viktig för drivenheter som drivs med motmoment (t.ex. lyftanordningar).

Om motmomentet för arbetsmaskinen är högre än sadelvridmomentet, kommer rotorvarvtalet att "fastna i sadeln". Motorn når inte längre sin nominella driftspunkt, dvs. den stabila, termiskt säkra driftspunkten. Om motmomentet är ännu högre än startmomentet startmomentet, stannar motorn. Om en drivenhet är överbelastad (t.ex. ett transportband är överbelastat) minskar varvtalet när belastningen ökar. Om motmomentet överstiger stallmomentet, "lutar" motorn och varvtalet sjunker till sadelvarvtal eller till och med till noll. Alla scenarier leder till mycket höga strömmar i rotorn och statorn, vilket gör att båda värms upp mycket snabbt. Om inga lämpliga skyddsanordningar finns på plats kan detta leda till att motorn förstörs termiskt - den "brinner ut".

Temperaturklasserna

Den värme som alstras i en strömförande elektrisk ledare beror på ledarens resistans och nivån på den ström som flyter genom den. Frekvent påslagning och start med motmoment innebär en mycket hög termisk belastning på trefasmotorns ekorrbur. Den godkännande uppvärmning av motorn beror på temperaturen i miljön där motorn kyls (t.ex. Z-fläkt) och värmebeständigheten hos lindningens isoleringsmaterial.

De maximalt godkända övertemperaturerna för motorerna kännetecknas av en kategorisering i temperaturklasser (tidigare även kallade "isoleringsklasser"). Motorn måste kunna drivas i den temperaturklass den är byggd i vid sin nominella kontinuerliga övertemperatur utan att skadas. Med en maximal kylvätsketemperatur på 40 °C är t.ex. den godkända gränsövertemperaturen i temperaturklass 130 (B): dT = 80 K.

Dessa driftsätt är de vanligaste

  • Det enklaste driftsättet är belastning med ett konstant lastmoment. På grund av den permanenta belastningen vid den nominella punkten når motorn det termiska kontinuerliga driftläget efter en viss tid. Den här driften nämns som Kontinuerlig drift S1.
  • I korttidsdrift S2 är motorn i drift under en viss tidsperiod (tB) med konstant belastning. Under denna period når motorn ännu inte det termiska kontinuerliga driftläget. Detta följs av en stilleståndsperiod som måste vara tillräckligt lång för att motorn ska nå kylmedlets temperatur igen.
  • I intermittent drift S3 är motorn i drift under en viss tid (tB) med konstant belastning. Starten får inte påverka uppvärmningen av motorn. Detta följs av en viss stilleståndstid (tSt). Den relativa inkopplingstiden (ED) är specificerad för detta driftsätt. I standarden IEC 60034-1 anges förhållandet mellan drifttiden och en gångtid (= drifttid + stilleståndstid) på 10 minuter som ett exempel.

    Exempel: Driftsätt S3/40% föreligger när motorn växelvis slås på i 4 minuter och stängs av i 6 minuter.

Vad är kopplingsfrekvensen?

Den tillåtna inkopplingsfrekvensen anger hur ofta en motor kan kopplas in under en timme utan termisk överbelastning. Den beror på

  • det masströghetsmoment som ska accelereras
  • den statiska kapacitetsutnytjningen
  • typ av retardation
  • varaktigheten av uppkörningen
  • omgivningstemperaturen
  • inkopplingstid

Den tillåtna kopplingsfrekvensen för en motor kan ökas genom följande åtgärder

  • genom att öka temperaturklassen
  • genom att välja den näst största motorn
  • genom att montera en separatdriven fläkt
  • genom att ändra reduktionsväxeln och därmed massans tröghetsförhållande
  • genom att välja en annan typ av bromsning

Vad är polväxlande trefasströmsmotorer?

Trefasströmsmotorer kan drivas med olika hastigheter genom att byta lindningar eller lindningsdelar. drivas vid olika varvtal genom att växla olika hastigheter. Om man sätter in flera lindningar i statorns spår eller vänder strömriktningen i enskilda lindningsdelar får man olika poltal. Med separata lindningar är effekten per poltal mindre än hälften av effekten hos en enväxlad motor av samma byggstorlek.

Polväxlande växelströmsväxelmotorer används t.ex. som åkdrift. Körhastigheten är hög vid drift med ett lågt poltal. För positionering växlar motorn till den flerpoliga lindningen med lågt varvtal. Vid omkopplingen behåller motorn initialt sitt höga varvtal på grund av masströgheten. För växelströmsmotor fungerar som en generator i denna fas och bromsar. Den kinetiska energin omvandlas till elektrisk energi och matas tillbaka in i elnätet. Nackdelen är den stora vridmomentsstötvågen vid växling, men detta kan minskas genom lämpliga växlingsåtgärder.

Den nuvarande utvecklingen av billig omriktarteknik gynnar den tekniska ersättningen av polväxlande motorer med enhastighets, frekvensreglerade motorer i många applikationer.

Enfasmotorer

En enfasmotor är ett transportgott val för applikationer där

  • inget högt startmoment krävs
  • motorerna är anslutna till en enfas växelströmsförsörjning och
  • en ganska låg effekt (<= 2,2 kW) används.

Fläktar, pumpar och kompressorer är typiska tillämpningsexempel. Det finns två grundläggande konstruktionsskillnader kan hittas här:

Å ena sidan är den klassiska asynkrona växelströmsmotor endast ansluten till en fas och neutralledaren. Den tredje anslutningen görs via fasförskjutningen med hjälp av en kondensator används. Eftersom kondensatorn inte kan generera en fasförskjutning på 120°, utan bara 90°, har den här typen av enfasmotor vanligtvis bara två tredjedelar av effekten hos en jämförbar växelströmsmotor.

Det andra sättet att bygga en enfasmotor är att anpassa anpassning av lindningen. Istället för trefas lindning realiseras bara två faser, och dessa är också differentierade som huvud- och hjälpfas. Spolarna, som nu är förskjutna 90° i rummet, spänningssätts också med 90° förskjutning i tiden med hjälp av en kondensator, vilket skapar rotationsfältet. De ojämna strömförhållandena mellan huvud- och hjälplindningarna ger vanligtvis bara två tredjedelar av effekten hos en växelströmsmotor av samma storlek. Typiska motorer för enfasdrift är kondensatormotor, konserverad motor och startmotorsom inte kräver någon kondensator.

SEW-EURODRIVE har båda typerna av enfasmotorer i sitt sortiment - DRK. DRK...motorerna. Båda levereras med en integrerad driftkondensor. Eftersom denna är placerad direkt i kopplingslådan undviks störande konturer. Med en driftkondensor är ca 45-50% av det nominella vridmomentet tillgängligt för start.

För kunder som kräver ett högre startmoment på upp till 150% av det nominella momentet kan SEW-EURODRIVE leverera kapacitansvärdena för de startkondensatorer som krävs, vilka finns tillgängliga hos transportgods återförsäljare.

Magneter med roterande fält

Magneter med roterande fält är specialversioner av växelströmsmotorer med ekorrburrotorer. De är konstruerade på ett sådant sätt att strömförbrukningen, även vid ett varvtal på 0, bara är så hög att de inte förstörs termiskt. Detta är viktigt t.ex. vid öppna dörrar, ställa in punkter eller med pressverktyg när en position måste nås och hållas på ett säkert sätt av det motoriserade-elektriska systemet.

Ett annat vanligt driftsätt är den så kallade motströmsbromsning: En extern last kan få rotorn att snurra mot rotationsfältets rotationsriktning. Rotationsfältet "bromsar" varvtalet och drar ut generatorisk energi från systemet, som matas tillbaka till nätet - en slags en slags rotationsbromsning utan mekanisk bromsenergi.

SEW-EURODRIVE erbjuder med DRM../DR2M.. 12-poliga roterande fältmagneter, som är konstruerade för användning med vridmoment vid stillastående och är termiskt hållbara. SEW-EUODRIVE:s magnetventiler för roterande fält är lämpliga för olika krav och hastigheter och finns tillgängliga med upp till tre märkvridmoment beroende på driftsätt.

Explosionsskyddade växelströmsmotorer

Om elmotorer används i explosionsfarliga miljöer (enligt direktiv 2014/34/EU (ATEX)) måste vissa skyddsåtgärder vidtas på drivenheterna. För detta ändamål erbjuder SEW-EURODRIVE olika typer av skydd beroende på område och användningsområde. Explosionsskyddade växelströmsmotorer motorer.

Hybridmotorer: "asynkron" och "synkron" i en och samma motor

För applikationer som drivs direkt på elnätet och som även måste ha ett synkront varvtal eller ha denna funktion utan sensor på en enkel omformare, erbjuder SEW-EURODRIVE de så kallade LSPM-motorer motorer. LSPM är en förkortning för Line Start Permanent Magnet. LSPM-motorn är en asynkron växelströmsmotor med extra permanentmagneter. extra permanentmagneter i rotorn. Den startar asynkront, synkroniserar sig sedan med nätfrekvensen och går därefter i synkron drift i slipfri synkronisering med nätfrekvensen. En motorteknik som öppnar upp för nya, flexibla användningsmöjligheter inom drivsystemteknik t.ex. överföring av laster utan att hastigheten sjunker.

Under drift har dessa kompakta hybridmotorer inga rotorförluster under drift och imponerar med sin höga hög verkningsgrad. Energibesparingsklasser på upp till IE4 uppnås.

Byggstorleken på en DR..J-motor med LSPM-teknik är två steg mindre än en seriemotor med samma effekt och samma verkningsgradsklass. Motorer av samma byggstorlek uppnår å andra sidan dubbelt så hög verkningsgrad som asynkronmotorer.

Kontaktformulär SEW-EURODRIVE Globalt SEW-EURODRIVE Sverige

När du aktiverar postnummersökningen överförs data till USA av Google. För mer information, se vår integritetspolicy.