ИНЖИНИРИНГ ЗЛЕКТРОПРИВОДОВ

Электродвигатели и мотор-редукторы

Электродвигатели. Наибольшее распространение в электроприводах пере­менного тока получили низковольтные асинхронные двигатели с коротко - замкнутым ротором. Их массовое применение обусловлено высокой надеж­ностью, простотой эксплуатации, сравнительно низкой стоимостью и хоро­шими регулировочными свойствами при работе от преобразователя частоты. Соединение вала двигателя с рабочим органом машины или механизма мо­жет выполняться напрямую — безредукторным способом либо через пони­жающий (а в некоторых случаях через повышающий) редуктор. Способ ме­ханического соединения зависит от конструкции, требуемой скорости вра­щения и момента приводного механизма, однако предпочтительным являет­ся использование безредукторных приводов [54]. При невозможности безре - дукторного исполнения привода в современном машиностроении широко применяются мотор-редукторы — электродвигатель и понижающий редук­тор, образующие единую конструкцию. Область применения мотор - редукторов, как правило, ограничена мощностью 200 кВт. Более мощные редукторы изготавливаются на заказ. Производство асинхронных электро­двигателей широко развито в России и за рубежом. Отечественные электро­машиностроительные предприятия выпускают: асинхронные двигатели об­щепромышленного назначения различного конструктивного исполнения (се­рий 4А, 5А, 6А, АИР и др.) и их модификации специального назначения; взрывозащищенные двигатели (серий ВА, ВРА, 2В, АИМ и др.); крановые и лифтовые двигатели (серий MTF, МТН, MTKF, МТКН, 4МТМ, 4МТКМ, 5АН, АНП и др.); высоковольтные асинхронные двигатели (серий А4, ДА304 и др.).

Среди зарубежных производителей наиболее широкую производственную программу низковольтных асинхронных двигателей предлагает компания Siemens (см. приложение).

Электродвигатели с механическими тормозами. Во многих приводных систе­мах, используемых для позиционирования рабочего органа, двигатель должен быть оснащен дополнительным механическим тормозным устройством. Дви­гатели с тормозом применяются и в тех случаях, когда необходима высокая степень безопасности. Например, в подъемных устройствах, когда двигатель электрическим способом останавливается при определенном положении при­вода, для его надежной фиксации налагается стояночный тормоз. Подобные требования к безопасности действительны и для систем, чувствительных к отказу электросети. В этом случае механический тормоз двигателя является гарантом экстренной остановки. При подаче напряжения на катушку тормо­за он освобождается (отпускается) электромагнитным способом, при сня­тии напряжения тормоз автоматически налагается усилием пружин. Тормоз­ной момент дисковых тормозов регулируется посредством установки различ­ных комплектов пружин, т. е. в заказе необходимо указывать требуемый тормозной момент двигателя, выбранный по каталогу в соответствии с ус­ловиями эксплуатации. Например, для подъемных устройств из соображе­ний безопасности следует выбирать тормозной момент приблизительно вдвое больше необходимого номинального момента двигателя.

Защита двигателей от перегрева. Условием стабильности вращающего мо­мента двигателя является сохранение эффективности его охлаждения даже в нижнем диапазоне частоты вращения. Для двигателей с самоохлаждением это невозможно, поскольку при снижении частоты вращения уменьшается и эффективность вентиляции. Если вентилятор принудительного охлаждения не используется, вращающий момент необходимо снизить. Работать с посто­янным вращающим моментом и без принудительного охлаждения может только двигатель большего, чем требуется, типоразмера. В этом случае при той же полезной мощности, но большей плошади поверхности двигателя, тепловые потери будут эффективно отводиться даже на низкой частоте вращения. При выборе максимальной частоты вращения следует учитывать условия работы редуктора. При высокой окружной скорости входной ступени увеличиваются потери от перемешивания масла, возрастает трение в подшипниках и манже­тах, повышается уровень шума. Эти факторы ограничивают максимально до­пустимую частоту вращения двигателя. Нижняя граница диапазона частоты определяется параметрами самой приводной системы.

Для защиты обмоток двигателя от перегрева используются устройства, дей­ствующие в зависимости от значений тока и температуры двигателя. Токозави - симыми защитными устройствами являются, например, автоматические вык­лючатели, а термочувствительными — термисторы и биметаллические вык­лючатели (термостаты). Термисторы и биметаллические выключатели срабатывают при достижении максимально допустимой температуры обмот­ки, причем измерение производится непосредственно в месте ее повышения. Предохранители не защищают двигатель от перегрузок. Они используются ис­ключительно для защиты подводящих кабелей от короткого замыкания. За­щитные автоматические выключатели обеспечивают достаточную защиту дви­гателя от перегрузки при работе в нормальном режиме с малым числом вклю­чений, недолгими запусками и умеренным пусковым током. Однако их не следует использовать при работе в режиме с большим числом включений (бо­лее 60 в час) и тяжелом запуске.

Мотор-редукторы. Состоят из электродвигателя и понижающего редуктора, образующих единую конструкцию. Тип редуктора выбирается с учетом мон­тажного пространства, способа крепления и соединения с приводимым меха­низмом. Мотор-редукторы производятся российскими и зарубежными компа­ниями, наиболее крупными из которых являются SEW-Eurodrive, Flender, Sumitomo, Varvel, Motovario и др. Типы выпускаемых мотор-редукторов, прин­ципы их расчета и выбора наиболее обстоятельно даны в каталогах компании SEW-Eurodrive.