Bentuk struktural motor asinkron

Bentuk struktural eksternal motor asinkron ditentukan oleh cara mesin dipasang dan bentuk perlindungannya dari pengaruh lingkungan. Performa motor kaki normal tersebar luas (Gbr. 1, a). Dalam hal ini, poros motor harus horizontal. Mesin dengan flensa (Gbr. 1, b) banyak digunakan untuk pemasangan horizontal dan vertikal.

Mereka juga memproduksi motor induksi segaris yang tidak memiliki rangka, pelindung ujung, poros. Elemen-elemen dari motor semacam itu tertanam di bagian-bagian badan mesin, dan poros motor adalah salah satu poros mesin (seringkali spindel), dan alas adalah badan rakitan mesin, misalnya, kepala gerinda (Gbr. .2).

Motor desain khusus didistribusikan secara luas di luar negeri, termasuk motor dengan dimensi radial kecil dan panjang yang cukup besar, dan motor cakram, terutama dengan stator berbentuk silinder dan rotor luar berbentuk cincin. Motor juga digunakan, ketika dihidupkan, rotor, yang berbentuk kerucut, bergerak ke arah aksial, mengembangkan gaya dorong yang signifikan.

Gaya ini digunakan untuk melepaskan rem mekanis yang bekerja pada poros motor setelah motor dilepas dari sumber listrik. Selain itu, banyak desain mesin digunakan dengan girboks terpasang, girboks, dan variator mekanis yang memberikan pengaturan yang mulus.

Beras. 1. Desain motor asinkron

Kerugian menggunakan mesin dengan bentuk desain khusus adalah sulitnya menggantinya jika terjadi kecelakaan. Motor listrik yang rusak tidak boleh diganti, tetapi diperbaiki, dan mesin tidak bekerja selama perbaikan.

Mesin dengan berbagai bentuk perlindungan lingkungan digunakan untuk menggerakkan mesin.

Motor berpelindung memiliki kisi-kisi yang menutupi ventilasi di pelindung ujung. Ini mencegah benda asing memasuki mesin dan juga mencegah pekerja menyentuh bagian yang berputar dan aktif. Untuk mencegah tetesan cairan jatuh dari atas, mesin dilengkapi dengan ventilasi ke bawah atau vertikal.

Beras. 2. Motor gerinda bawaan

Namun, ketika motor listrik seperti itu bekerja di bengkel, kipasnya, bersama dengan udara, menyedot debu, menyemprotkan cairan pendingin atau oli, serta partikel kecil dari baja atau besi tuang, yang menempel pada isolasi belitan dan getaran. di bawah pengaruh medan magnet bolak-balik, insulasi cepat aus.

Mesin tertutup, yang penutup ujungnya tidak memiliki lubang ventilasi, memiliki perlindungan yang lebih andal terhadap pengaruh lingkungan. Mesin seperti itu, dengan dimensi yang sama dengan yang terlindungi, karena pendinginan yang lebih buruk, memiliki tenaga yang lebih kecil.Dengan tenaga dan kecepatan yang sama, motor listrik tertutup 1,5-2 kali lebih berat dari yang terlindungi dan, karenanya, harganya lebih tinggi.

Keinginan untuk mengurangi ukuran dan biaya motor tertutup menyebabkan terciptanya motor listrik tertutup. Motor listrik semacam itu memiliki kipas eksternal yang dipasang di ujung poros motor di seberang ujung penggerak dan ditutup dengan penutup. Kipas ini berhembus di sekitar rumah motor.

Motor kipas secara signifikan lebih ringan dan lebih murah daripada yang tertutup. Motor tiup paling sering digunakan untuk menggerakkan mesin pemotong logam. Mesin dengan bentuk perlindungan lingkungan lainnya relatif jarang digunakan untuk menggerakkan mesin pemotong logam. Secara khusus, motor listrik tertutup terkadang digunakan untuk menggerakkan mesin gerinda.

Motor listrik dirancang untuk tegangan standar 127, 220 dan 380 V. Motor yang sama dapat dihubungkan ke jaringan dengan tegangan berbeda, misalnya ke jaringan dengan tegangan 127 dan 220 V, 220 dan 380 V. dengan dua tegangan, yaitu belitan stator motor listrik dihubungkan dalam segitiga, untuk yang lebih besar - dalam bintang. Arus di belitan motor listrik dan tegangan di dalamnya akan sama dalam kedua kasus dengan penyertaan ini. Selain itu, mereka menghasilkan motor listrik 500 V, statornya terhubung secara permanen dalam sebuah bintang.

Motor sangkar-tupai asinkron yang digunakan di banyak industri diproduksi dengan daya pengenal 0,6-100 kW per kecepatan sinkron 600, 750, 1000, 1500 dan 3000 rpm.

Penampang kabel belitan motor listrik tergantung pada besarnya arus yang mengalir melaluinya. Dengan arus yang lebih besar, belitan motor akan memiliki volume yang lebih besar.Penampang sirkuit magnetik sebanding dengan besarnya fluks magnet. Dengan cara ini, dimensi motor listrik ditentukan oleh nilai arus dan fluks magnet yang dihitung atau nilai torsi motor listrik. Tenaga mesin terukur

dimana P.n — daya nominal, kW, Mn- momen nominal, N•m, nn- kecepatan nominal, rpm.

Daya terukur untuk ukuran mesin yang sama meningkat seiring dengan peningkatan kecepatan terukurnya. Oleh karena itu, motor listrik kecepatan rendah lebih besar dari motor kecepatan tinggi dengan daya yang sama.

Saat menggerinda lubang kecil, diperlukan kecepatan spindel gerinda yang sangat tinggi untuk mendapatkan kecepatan potong yang memadai. Jadi, saat menggerinda dengan roda berdiameter 3 mm dengan kecepatan hanya 30 m / s, kecepatan spindel harus sama dengan 200.000 putaran per menit. Pada kecepatan spindel yang tinggi, gaya penjepitan dapat dikurangi secara tajam. Pada saat yang sama, gerinda roda dan pembengkokan mandrel berkurang, dan penyelesaian permukaan serta akurasi pemesinan meningkat.

Sehubungan dengan hal di atas, industri menggunakan banyak model yang disebut. Spindel listrik dengan kecepatan putaran 12.000-144.000 rpm dan lebih tinggi. Electrospindle (Gbr. 3, a) adalah spindel gerinda pada bantalan gelinding dengan motor sangkar-tupai frekuensi tinggi bawaan. Rotor motor terletak di antara dua bantalan di ujung spindel yang berlawanan dengan roda gerinda.

Beras. 3. Elektrospindel

Stator spindel listrik dirakit dari baja lembaran listrik. Kumparan bipolar ditempatkan di atasnya.Rotor motor dengan kecepatan hingga 30.000-50.000 rpm juga diputar dari lembaran logam dan disuplai dengan belitan hubung singkat konvensional. Mereka cenderung mengurangi diameter rotor sebanyak mungkin.

Pilihan jenis bantalan sangat penting untuk pengoperasian elektrospindel. Bantalan bola presisi biasanya digunakan, yang beroperasi dengan beban awal yang dibuat menggunakan pegas yang dikalibrasi. Bantalan semacam itu digunakan untuk kecepatan putaran yang tidak melebihi 100.000 putaran per menit.

Bantalan aerostatik banyak digunakan dalam industri (Gbr. 3, b). Poros 1 dari motor listrik frekuensi tinggi berputar di bantalan berpelumas udara 3. Beban aksial diserap oleh bantalan udara antara ujung poros dan bantalan penyangga 12, di mana poros ditekan di bawah tekanan udara yang disuplai ke bagian dalam rumahan melalui lubang 14 untuk mendinginkan mesin. udara terkompresi melewati filter dan masuk melalui fitting 10 di ruang 11. Dari sini, melalui saluran 9 dan alur melingkar 8, udara masuk ke saluran 7 dan ruang 6. Dari sana, udara masuk ke bantalan celah. Udara disuplai ke bantalan kiri melalui pipa 5 dan saluran 4 di rumah mesin.

Udara buang dibuang melalui saluran 13. Bantalan udara di celah bantalan penyangga dibuat oleh udara yang mengalir dari ruang 11 melalui bantalan yang terbuat dari grafit karbon berpori. Setiap bantalan memiliki kuningan yang meruncing. Lapisan grafit karbon ditekan ke dalamnya, yang pori-porinya diisi dengan perunggu. Sebelum memulai electrospindle, udara disuplai dan bantalan udara dibentuk antara spindel dan busing. Ini menghilangkan gesekan dan keausan pada bantalan selama pengaktifan.Setelah itu motor dihidupkan, kecepatan rotor 2 mencapai kecepatan nominal dalam 5-10 detik. Saat mesin dimatikan, rotor 2 meluncur selama 3-4 menit. Untuk mengurangi waktu ini, rem listrik digunakan.

Penggunaan kantong udara secara drastis mengurangi kerugian gesekan pada spindel listrik, konsumsi udara 6-25 m3 / jam.

Elektrospindel pada bantalan dengan pelumasan cair juga telah digunakan. Pengoperasiannya membutuhkan sirkulasi oli yang terus menerus di bawah tekanan tinggi, jika tidak, pemanasan bantalan menjadi tidak dapat diterima.

Produksi motor listrik frekuensi tinggi membutuhkan pembuatan bagian-bagian individual yang presisi, keseimbangan dinamis rotor, perakitan yang presisi, dan memastikan keseragaman yang ketat dari celah antara stator dan rotor. Frekuensi arus yang memasok motor listrik frekuensi tinggi dipilih tergantung pada kecepatan motor listrik yang diperlukan:

dimana nJika frekuensi sinkron putaran motor listrik, rpm, f adalah frekuensi arus, Hz, p adalah jumlah kutub, karena p = 1, maka

Pada kecepatan putaran sinkron spindel listrik 12.000 dan 120.000 rpm, frekuensi arus masing-masing harus sama dengan 200 dan 2000 Hz.

Generator khusus digunakan untuk menggerakkan motor frekuensi tinggi. Dalam gambar. 4 menunjukkan generator induksi sinkron tiga fasa. Stator generator memiliki slot lebar dan sempit. Kumparan medan, yang terletak di slot lebar stator, disuplai dengan arus searah. Medan magnet dari konduktor koil ini ditutup melalui gigi stator dan tonjolan rotor seperti yang ditunjukkan pada gambar. 4 dengan garis putus-putus.

Ketika rotor berputar, medan magnet yang bergerak di sepanjang tonjolan rotor melintasi belitan belitan arus bolak-balik yang terletak di slot sempit stator dan menginduksi arus bolak-balik e. dll. c.Frekuensi ini e. dll. v. tergantung pada kecepatan dan jumlah telinga rotor. Gaya gerak listrik yang diinduksi oleh fluks yang sama pada belitan belitan medan membatalkan satu sama lain karena aktivasi belitan yang akan datang. Kumparan medan ditenagai oleh penyearah yang terhubung ke listrik. Stator dan rotor memiliki inti magnet yang terbuat dari lembaran baja listrik.

Beras. 4. Generator induksi frekuensi tinggi

Generator dengan desain yang dijelaskan diproduksi untuk daya nominal dari 1 hingga 3 kW dan frekuensi dari 300 hingga 2400 Hz. Generator digerakkan oleh motor asinkron dengan kecepatan sinkron 3000 rpm.

Generator induksi dengan frekuensi yang meningkat mulai digantikan oleh konverter semikonduktor (thyristor). Dalam hal ini, mereka biasanya memberikan kemampuan untuk mengubah frekuensi arus dan karenanya kemampuan untuk mengatur kecepatan putaran motor listrik. Jika selama pengaturan seperti itu tegangan dijaga konstan, maka pengaturan daya konstan dilakukan. Jika rasio tegangan terhadap frekuensi arus (dan karenanya fluks magnet motor) dijaga konstan, maka pengaturan dilakukan dengan konstan pada semua kecepatan untuk torsi yang diizinkan untuk waktu yang lama.

Keunggulan penggerak dengan konverter frekuensi thyristor dan motor sangkar-tupai asinkron adalah efisiensi tinggi dan kemudahan penggunaan. Kelemahannya masih harga tinggi.Dalam teknik mesin, paling disarankan menggunakan penggerak seperti itu untuk motor frekuensi tinggi. Drive eksperimental jenis ini telah dibuat di negara kita.

Motor asinkron dua fase berdaya rendah sering digunakan dalam penggerak eksekutif alat mesin. Stator motor semacam itu memiliki dua belitan: belitan medan 1 dan belitan kontrol 2 (Gbr. 5, a). Rotor 4 dalam sangkar tupai memiliki resistansi aktif yang besar. Sumbu kumparan saling tegak lurus.

Beras. 5. Skema motor induksi dua fasa dan karakteristiknya

Tegangan Ul dan U2 diterapkan pada belitan. Ketika kapasitor 3 dihubungkan ke rangkaian kumparan 2, arus di dalamnya melebihi arus pada kumparan 1. Dalam hal ini, medan magnet elips berputar terbentuk dan rotor 4 tupai mulai berputar. Jika Anda mengurangi tegangan U2, arus di koil 2 juga akan berkurang. Hal ini akan menyebabkan perubahan bentuk elips medan magnet putar menjadi semakin memanjang (Gbr. 5, b).

Motor medan elips dapat dianggap sebagai dua motor pada satu poros, satu beroperasi dengan medan berdenyut F1 dan yang lainnya dengan medan melingkar F2. Motor medan pulsasi F1 dapat dianggap sebagai dua motor induksi medan lingkaran identik yang disambungkan untuk berputar ke arah yang berlawanan.

Dalam gambar. 5, c menunjukkan karakteristik mekanis 1 dan 2 motor induksi dengan medan putar melingkar dan resistansi aktif rotor yang signifikan saat berputar ke arah yang berbeda. Karakteristik mekanis 3 dari motor fase tunggal dapat dibangun dengan mengurangkan momen M dari karakteristik 1 dan 2 untuk setiap nilai n.Pada nilai n berapa pun, torsi motor fase tunggal dengan resistansi rotor tinggi dihentikan. Karakteristik mekanik motor medan melingkar diwakili oleh kurva 4.

Karakteristik mekanis 5 dari motor dua fase dapat dibuat dengan mengurangkan momen M dari karakteristik 3 dan 4 pada nilai n berapa pun. Nilai n0 adalah kecepatan putar motor induksi dua fasa pada kecepatan idle ideal. Dengan menyesuaikan arus suplai koil 2 (Gbr. 5, a), dimungkinkan untuk mengubah kemiringan karakteristik 4 (Gbr. 5, c), dan karenanya nilai n0. Dengan cara ini, kontrol kecepatan motor induksi dua fasa dilakukan.

Saat beroperasi dengan nilai slip tinggi, kerugian pada rotor menjadi cukup signifikan. Untuk alasan ini, regulasi yang dipertimbangkan hanya digunakan untuk penggerak tambahan berdaya rendah. Untuk mengurangi waktu akselerasi dan deselerasi digunakan motor induksi dua fasa dengan rotor berongga. Dalam mesin seperti itu, rotornya adalah silinder berongga aluminium berdinding tipis.