Общепромышленные электродвигатели АИС

Электродвигатель — это без преувеличения главная движущая сила современного общества. Практически любой продукт или товар в нашем мире глобализации изготавливается не ручным трудом на мануфактурах, как в былые времена, а на заводах с помощью машин. И практически все механизмы имеют в своей основе электрический привод, превращающий ток в полезную работу. Поэтому любому предприятию, идущему в ногу со временем и желающему оставаться конкурентоспособным, необходимо иметь современное электрогенерирующее оборудование. Давайте узнаем больше подробностей про асинхронные электродвигатели, такие как АИС, разберемся в их устройстве, видах, преимуществах и сфере применения. Вдобавок сравним механизмы типа АИС с аналогичными устройствами на рынке.

История создания электродвигателей

Начинать историю изобретения электрических двигателей можно с момента, когда был открыт моторный эффект и электромагнитная индукция. Это стало результатом экспериментов Майкла Фарадея в 1821 году, после чего электротехника получила совершенно новую перспективную ветвь развития. Главный принцип, который обнаружил великий ученый 19-го века, заключается в возникновении механической силы внутри проводов, которые помещены в магнитное поле.

Такой принцип позволял функционировать большому количеству разных электрических средств: от ручных инструментов до крупных механизмов в промышленности. Дело Фарадея на месте не стояло, и за основу своих изобретений его наработки взял американец Томас Дэвенпорт. Ему удалось создать первый работающий от батареи электрический двигатель уже в 1834-ом.

Его несомненным преимуществом были относительно компактные размеры по сравнению с устройствами-предшественниками размером с целые комнаты. Электродвигателя с батареей хватало, чтобы приводить в работу станки на фабриках. В основном изобретение Дэвенпорта пригодилось для печати корреспонденции и токарного дела. Да и обрабатывающая промышленность середины 19-го века в целом обязана своим стремительным ростом данному техническому средству.

Первый коммерческий двигатель большого размера создал и ввел в работу инженер из Франции Ипполит Пикси. Его генератор переменного тока стал одной из первых динамо-машин, от которых работали крупные промышленные мельницы и прочие габаритные механизмы, которыми сложно было бы управлять с помощью механической силы.

Следующим значимым деятелем в развитии коммерческих электрических двигателей становится в 1872 году Зеноб Грамм — электрический инженер из Бельгии. Его механизм был одновременно прост и эффективен: проволочная катушка, которую опоясывал магнит, представляла собой якорь вращения. Он позволял преобразовывать энергию электричества в механическое усилие.

Родоначальником же электрических систем, работающих на переменном токе, называют Томаса Эдисона. В 1875 году этот ученый сконструировал электродвигатель для практического применения, подходивший для широкого спектра задач и устройств. Детище владельца рекордного количества патентов стало революционным благодаря своей универсальности.

Далее эстафету в гонке создания более эффективных электродвигателей принимает Никола Тесла, творивший ближе к концу 19-го века. Он понял, что повысить производительность электрической системы с переменным током можно, сделав действие асинхронным. С тех пор основные принципы, по которым работают электрические двигатели, претерпевали не слишком значимые изменения. Предметом модернизации таких машин за последнее столетие было лишь повышение КПД, использование более продвинутых материалов, усиление катушек и т. д., а основа остается все той же: магнит, катушка с током и вращение.

Как устроен асинхронный электродвигатель АИС

Если говорить кратко, главная и единственная задача асинхронного электродвигателя — преобразовывать электрическую энергию в механическую. Всю конструкцию можно условно поделить на пару частей: статор, остающийся все время неподвижным, и вращающийся ротор. Чтобы устройство могло функционировать без трения, между частями существует небольшой зазор, заполненный воздухом.

Статор электродвигателя АИС представляет собой обмотку из трех катушек, которые обеспечивают обмотку с тремя фазами. Эти провода крепят, наматывая в местах с особыми пазами сердечника. Так как общий угол окружности составляет 360°, все катушки располагаются под 120° по отношению к двум соседним. Ротор же приводится в движение путем вращения, которое возникает в результате образования магнитного поля под действием переменного электрического тока.

У электродвигателей АИС существует четыре уровня полюсности: двух-, четырех-, шести- и восьмиполюсные. В зависимости от этого устанавливается частота синхронного вращения катушки в механизме. Меньше полюсов — выше скорость:

1. 2 полюса — 3000 об/мин.
2. 4 полюса — 1500 об/мин.
3. 6 полюсов — 1000 об/мин.
4. 8 полюсов — 750 об/мин.

Если же говорить о частоте асинхронного вращения, его значения будут несколько ниже для каждого количества полюсов соответственно.

Электрический двигатель АИС подключают внутри блока распределения начал обмотки (БРНО). Существуют две схемы типа треугольник/звезда, которые между собой отличаются вольтажом: 220/380 и 380/660 Вольт соответственно. Какой вариант выбирается, определяют по габариту электрического оборудования. Все модели асинхронных электродвигателей АИС имеют одинаковый класс изоляции F, соответствующий значениям до 155°C. Также общим для механизмов данного вида является охлаждение по методу IC411. Вентилятор, которым охлаждают работающую машину, крепится на противоположной стороне вала, который не работает.

При монтаже электрических асинхронных двигателей используются несколько типовых способов крепления с соответствующими четырехзначными кодировками:

• в любом направлении (081);
• горизонтальный способ (001).

Обе направленности имеют по три варианта установки: на лапах (коды 1081 и 1001), на лапах и фланце (2081 и 2001) или только на фланце (3081 и 3001), на что указывает первая цифра. Также все шесть способов крепления подразумевают один рабочий конец.

Примечательно, что разные стандарты электродвигателей способны быть взаимозаменяемыми. Они ранжируются в общей системе по установочным размерам и мощности. Так что вы можете, например, поменять АИС на WEG.

Какими характеристиками определяется электродвигатель АИС

У моделей типа АИС, как и у других разновидностей асинхронных электрических двигателей, есть несколько ключевых параметров, на которые нужно обращать внимание:

1. Крутящий момент. Параметр векторного вращения.
2. Мощность. Это количество полезной работы, выраженное в механической силе, которую прилагают в течение определенного времени.
3. Коэффициент полезного действия (КПД). Значение, указывающее на то, насколько эффективно электричество преобразуется в механическую энергию. Выражается в отношении второго к первому.
4. Частота оборотов.
5. Инерциальный момент. Показывает инертность вращающегося вокруг оси ротора, выражается в скалярной величине.
6. Номинальное напряжение, с которым ток подают на катушки электродвигателя.
7. Электрическая постоянная времени. Это период, который требуется двигателю от момента старта до выхода на контрольную мощность.
8. Механическая характеристика. Указывает, как электромагнитный момент соотносится с вращательной роторной частотой при условии, что напряжение остается неизменным.

Асинхронные двигатели, если сравнивать с аналогами синхронного типа действия, обладают упрощенной конструкцией и стоят дешевле. Поэтому их можно использовать более широко. Есть у асинхронных электродвигателей АИС особенность: скорость, с которой вращается ротор, не совпадает с частотой вращения, опирающейся на магнитное поле статора. Это называют термином «скольжение». А переменное магнитное поле обмотки под действием вихревого тока становится причиной того, что напряжение в роторе индуцируется.

Все асинхронные двигатели можно поделить на несколько видов:

1. Однофазные. Для них есть внешние элементы (конденсаторы для пуска), сдвигающие фазу, которыми и запускают электромотор АИС.
2. Двухфазные. Обладают двумя обмотками, фазы которых смещены.
3. Трехфазные. Модели, обладающие тремя обмотками на статоре со сдвигом по фазе. Из всех разновидностей встречаются чаще всего. Это же может относиться к электродвигателям большего количества фаз, чем три.

Ротор у электрического агрегата с асинхронным принципом работы бывает фазными и короткозамкнутыми. Их конструкции отличаются.

Короткозамкнутые системы обладают обмоткой, состоящей из стержней из меди и алюминия, которые не изолированы. Эти элементы загибаются в кольцеобразную форму, формирую конструкцию под названием «беличье кольцо». Схема их пуска достаточно проста, а мощность высока. При этом допускаются краткосрочные перегрузки в работе. Также короткозамкнутые роторы легко ремонтируются и обслуживаются, что в целом стоит недорого. А вот в качестве недостатка можно отметить высокую силу тока, требующуюся для запуска, и частота роторного вращения, которую непросто контролировать технически.

Второй вид ротора — фазный — у асинхронных электродвигателей АИС сделан в звездообразной схеме. В такой системе присутствует резистор, ограничивающий при необходимости значение тока при пуске, а частоту роторного вращения у них просто регулировать. Правда, габариты фазных роторов превышают короткозамкнутые аналоги электрических двигателей, что отражается и на массе агрегата. Также стоимость выше, а ремонт менее легкодоступен.

Чем отличаются между собой электродвигатели АИС и АИР

Существует несколько основных разновидностей электрических двигателей. Они могут отличаться размерами, частотой и некоторыми элементами внутреннего устройства, ведь каждый из них соответствует своим установленным стандартам. Но давайте сначала обозначим, что у электродвигателей АИР и АИС общего.

Во-первых, оба работают в асинхронном режиме. Также их скорость вращения остается неизменной на протяжении всего цикла. Конструкционно обе разновидности двигателей очень похожи, а потому применяются в одних и тех же областях промышленности, движения транспорта и т.д.

А теперь о различиях. АИР — отечественная разработка, параметры которой подстраиваются под общий государственный стандарт ГОСТ. В то время как АИС опирается на немецкую стандартизацию DIN.

Российские электродвигатели АИР отличаются более высокой мощностью работы. Они способны выдавать большую инерцию нагрузки за счет высокого крутящего момента. Такой двигатель имеет короткозамкнутый ротор. Поэтому механизм АИР, например, более предпочтителен для мощных насосов.

На роторе же варианта АИС находится крыльчатка, что делает его способным более эффективно справляться с разноплановыми задачами. Эта разновидность электродвигателя не может похвастаться высоким крутящим моментом, зато выдает лучшую скорость вращения и частоту. За счет этого можно использовать переменный уровень выработки для более гибких условий, где не нужна постоянная сильная нагрузка.

Есть разница также в габаритах. Если поставить два электрических двигателя рядом, АИС окажется более компактным. Также в плюс этому виду мы можем записать хороший коэффициент мощности. При равной проделанной работе АИР должен потратить больше электричества.

Стоит отметить, что электродвигатель АИС как более современная версия асинхронных электродвигателей и стоить будет дороже. А АИР проще найти из-за распространенности данного типа. И нельзя не затронуть пригодность к ремонту каждого из них. «На коленке» будет проще отремонтировать АИР-версию двигателя благодаря доступности деталей. Но АИС способен полностью компенсировать это более высокой выработкой со временем.

Преимущества электродвигателей АИС

Электрические асинхронные двигатели АИС не просто так пользуются популярностью среди предприятий многих сфер деятельности даже за пределами промышленного производства. Ведь у них есть весомые аргументы в свою пользу:

1. Высокое значение КПД. Коэффициент полезного действия у машин типа АИС может достигать почти 90%. Такая эффективность обуславливается тем, что при одинаковом энергопотреблении они способны показывать большую мощность. И наоборот: при равной скорости вращения тратить меньше электричества.
2. Реактивное сопротивление. Коэффициент этого параметра у электродвигателей АИС низкий, из-за чего мощность в сети не сильно теряется.
3. Корпус из алюминия. Этот металл идеально подходит для длительной эксплуатации там, где ему не требуется подвергаться высоким нагрузкам, в отличие от ротора. Материал не подвержен коррозии, поэтому ему не страшна влага (что особенно актуально в работе насосов). Также благодаря отсутствию статического электричества корпус из алюминия не притягивает к себе пыль и не засоряет внутренние элементы.
4. Наличие термодатчиков. Детали, которые считывают температурный режим электродвигателя АИС, защищают катушки от перегрева при работе в режиме максимальной интенсивности.
5. Слабая вибрация. Благодаря тому, что асинхронный электродвигатель АИС в алюминиевом корпусе почти не вибрирует в процессе вращения ротора, механизм получается довольно тихим, а срок службы повышается из-за уменьшения усталости металла.
6. Стандарт DIN. В совокупности с нормами CENELEC, такой контроль соответствия позволяет включать электрический агрегат в связку с устройствами из разных государств и областей применения, что делает множество элементов взаимозаменяемыми.
7. Крепления. Вариативность в крепеже электродвигателя лапами и фланцами расширяет возможности по установке таких агрегатов в нестандартных местах, условиях ограниченного пространства, а также дает возможность интегрировать их с различными приводами.

Благодаря тому, что есть стандарты для всех электродвигателей АИС, вы всегда сможете найти нужную деталь на рынке и заменить ею вышедшую из строя.

Где применяются электрические двигатели АИС

Электрические асинхронные агрегаты незаменимы во многих сферах деятельности:

• для строительства, где они позволяют управлять стрелой крана и другими подъемниками;
• использование мощностей для насосов;
• в качестве генераторов для энергетической отрасли;
• чтобы приводить в движение электротранспорт, такой как троллейбусы и автобусы;
• на промышленных производствах, где за счет электродвигателя работают станки, создающие потребительские товары;
• в отрасли добычи ресурсов и полезных ископаемых;
• для бурения скважин;
• приведение в действие таких устройств, как бетономешалки, ассенизаторы и прочие.

Если вы еще не перешли на асинхронные электродвигатели типа АИС, то стоит задуматься о модернизации промышленного машинного парка. Ведь они обладают массой преимуществ над другими типами, например, высоким КПД. Двигатель может классифицироваться по разным параметрам, таким как количество фаз и пар полюсов, частота вращения, тип ротора и обмотки, мощность и другие. Это позволяет подобрать нужную модель для индивидуальных потребностей владельца бизнеса. Дополнительной гибкости прибавляет разнообразие способов крепежа, чтобы электрический двигатель стоял на своем месте и прослужил долго.