Электродвигатели с повышенным скольжением – особый класс асинхронных приводов. Они характеризуются как общими чертами, присущими всему типу, так и особыми, индивидуальными. Чтобы лучше понять специфику обоих устройств, следует вникнуть в их особенности, рабочие алгоритмы, эксплуатационные области.
Конструктивные особенности
Базовые элементы асинхронного электродвигателя с повышенным скольжением стандартны, выглядят следующим образом:
- Корпус. Металлический кожух, обеспечивающий общую конструктивную жесткость, защищающий от повреждений внутренние детали. Особенности корпуса определяются эксплуатационными нагрузками. Помимо “обычных” версий представлены и специализированные, с высоким индексом защиты IP, вплоть до абсолютно герметичных, взрывозащищенные, исключающие образование искры, способной спровоцировать детонацию или возгорание.
- Статор. Его основа – цилиндрический стальной сердечник, обмотанный проволокой из алюминия или меди.
- Клеммная коробка. Набор контактов, позволяющих подвести силовые провода к статорным обмоткам.
- Ротор. Наиболее распространенное решение – короткозамкнутый ротор. Его основа – стальной цилиндр с пазами, где находятся токопроводящие стержни, замкнутые кольцами.
Помимо базовых, в конструкции присутствуют и вспомогательные элементы, обеспечивающие функциональность, надежность, повышающие КПД. Например, для уменьшения выраженности механического трения используются технологичные подшипники, предотвращения перегрева – вентиляторы, генерирующие воздушный поток для отвода избытков тепла.
Принцип работы
Как обычные асинхронные электродвигатели, так и их аналоги с повышенным скольжением функционируют по достаточно простому алгоритму. В общем, он сводится к взаимодействию магнитных полей ротора и статора. Они начинают вращаться, благодаря чему возникает крутящий момент, достаточный для эффективной работы подключенного оборудования, будь то компрессор или токарный станок. Передача механического усилия осуществляется через прочный стальной вал.
Скольжение: что это?
Скольжение – один из важнейших параметров асинхронного привода. Определить ее можно как разность скоростей вращения ротора и корректировок непостоянного магнитного потока, формирующегося на статорных обмотках. Для выражения величины используются проценты или относительные единицы.
Основа для электродвигателей с повышенным скольжением – стандартные модели, однако, они подвергаются следующим модификациям:
- Уменьшение индукции за счет наращивания количества витков статорных обмоток.
- Использование роторных обмоток на основе особых сплавов с высоким сопротивлением.
Смысл обеих технологий – повышение сопротивления на обмотке ротора. Это помогает уменьшить силу тока и, соответственно, ослабить роторное магнитное поле. Получается, что магнитное поле статора начинает сильнее влиять на него, “цеплять”, увеличивая выраженность скольжения.
Режим работы
Для электроприводов с повышенным скольжением характерен режим S3. Он имеет циклический характер, может быть выражен следующей схемой:
- Запуск при нормальной температуре электромотора.
- Функционирование под стабильной нагрузкой.
- Выключение.
Повторение указанного цикла возможно каждые 10 минут. Обычные электродвигатели на такую циклическую нагрузку не рассчитаны. Она приводит к перегреву, при его значительной выраженности – к выходу из строя. Не допустить его поможет или использование вспомогательной системы активного охлаждения, высокопроизводительного вентилятора, радиатора, или изменение алгоритма. Интервал между включениями и отключениями нужно увеличить, как минимум, до 45-60 минут.
Электродвигатели с повышенным скольжением: особенности
Скольжение у стандартных асинхронных электромоторов измеряется несколькими процентами, тогда как у модифицированных – десятками. Оптимальное сопротивление ротора, оптимизация формы стержней – все это обеспечивает максимальную стойкость механизмов к физическим нагрузкам. Исключено разрушение редукторов, деформации подвижных элементов, находящихся в прямом взаимодействии.
Основные технические решения, использованные в конструкции, выглядят так:
- Усиление корпуса. Он изготовлен из толстого алюминия или чугуна. Массивный корпус уверенно справляется с механическими нагрузками, гасит вибрации, увеличивает общий эксплуатационный период.
- Медные обмотки, дополнительно изолированные термостойкой эмалью. Это обеспечивает максимальную устойчивость к перегреву, возможность частых включений и отключений без негативных последствий.
- Нанесение на ротор специального покрытия, задача которого – минимизация трения для дополнительной защиты от перегрева, повышения КПД. Также покрытие препятствует прямому контакту металла с внешней средой, исключает появление и распространение коррозии.
- Оптимизированная конфигурация лопастей вентилятора. Смысл такого изменения – увеличение интенсивности обдува. Даже кратковременной работы вентилятора на небольших оборотах оказывается достаточно для отвода больших объемов избыточной тепловой энергии.
- Отбалансированная ступица. Тщательная обработка данной детали, оптимизация ее геометрии обеспечивают идеальный баланс, исключают биение, чреватое вибрациями, дополнительными механическими нагрузками и быстрой поломкой.
Области применения
Асинхронные электродвигатели с повышенным скольжением на 100% адаптированы к эксплуатации в системах, работа которых носит циклический характер, предполагает регулярные остановки, активации реверсивного хода. Наиболее распространенные примеры выглядят следующим образом:
- Дробильные установки, мельницы для обработки минералов, зерна и другого сырья, материалов, требующих измельчения.
- Насосы, перекачивающие особо вязкие среды, создающие высокое сопротивление, требующее максимальной мощности.
- Грузоподъемные, лифтовые механизмы, работа которых подразумевает частые остановки, изменения направления движения.
- Штамповочные, прессовальные машины, резаки, совершающие частые возвратно-поступательные движения.
Стандартные асинхронные электродвигатели в таких условиях быстро выйдут из строя. Они не рассчитаны на пульсирующие нагрузки, не успевают охлаждаться, сильно перегреваются.
Подведение итогов
В качестве итогов можно привести основные достоинства электромоторов с повышенным скольжением, выделяющие их на общем фоне. Выглядят эти преимущества следующим образом:
- Способность нивелировать вибрационные, ударные и прочие механические нагрузки без мощностных потерь. Редукторы, подшипники и другие конструктивные элементы на 100% адаптированы к подобным воздействиям.
- Адаптация к регулярным повторным запускам и остановкам. Исключены перегрузки, провоцирующие отказы и аварийные режимы.
- Увеличенный эксплуатационный ресурс. Средний срок службы зачастую вдвое выше, чем у стандартных установок. Достигается это точной балансировкой подвижных деталей, их армированием, изоляцией токопроводящих частей.
- Минимальные токи запуска. Электродвигатель стартует плавно, что положительно сказывается на надежности, не провоцирует просадки напряжения, появление помех на линии энергоснабжения.
В том случае, если работа станка или механизма сопряжена с частыми остановками и стартами, комплектовать его следует именно электроприводом с повышенным скольжением. Это положительно отразится на общей надежности, упростит обслуживание, позволит избежать аварий, сбоев, финансовых потерь, связанных с простоями и необходимостью экстренного ремонта.