3Сен

Мотор это: МОТОР | это… Что такое МОТОР?

3 Сен 2023 alexxlab Комментировать

МОТОР — это что такое МОТОР

I.

МОТОР I а, м. moteur m. — Побудительная причина, двигательная сила. Называя водопад властелином влаги, я его лицетворю, забывая этимологию его, и говорю о том незримом moteur, побудителе водяной суматохи. 28. 8. 1825. П.А. Вяземский — Пушкину. // РА 1874 1 170.

1. Двигатель (преимущественного внутреннего сгорания или электрический). БАС-1. Гуляла Леночка да санаторилась, А через год она да опозорилась.. Самолет летит, мотор моторится, Шарова Леночка в тюрьму готовится. Жест. романс 126.

2. разг. Средство передвижения, вид транспорта, снабженные таким двигателем. БАС-1. Со станции его величество отбывал в закрытом моторе, в который обыкновенно приглашал дворцововго коменданта. В. Воейков 25. На небрежный жест его руки к подъезду подкатил блестящий черный пятиместный мотор. Гребенщиков Чураевы 110. — А ты мне купишь обязательно мотор. Только не сухопутный, а для реки. Пусть ваш Минеев не кичится своим автомобилем! 1913. Гребенщиков Чураевы 113. Приходили с разными странными просьбами, начиная с полусумасшедшего старика-изобреталеля, придумавшего «воздушные аматоры», как он говорил и кончая монашенками.Л. Добронравов Действ. тайный советник. // Соврем. 1915 3 77. Летит в туман моторов вереница. Г. Иванов Петерб. зимы. // И. 353. На первом моторе и братья Райт пролетели не больше минуты. Маяк. Даешь мотор! — Я зашел, чтобы вы подписали протокол по делу о столкновении моторов. Аверченко Быт. // А. Мелочи жизни 369. Пальто <дамское> «для мотора». СТИТ 1985 6 22.

3. разг. — На трамвае не поеду. Западло. — А на чем же? — На моторе? Моя мать только на моторе ездит. — Это что — такси? — Такси дороже, лучше частник, — понятно, тот, кто подрабатывает на личной машине? Звезда 1997 3 70.

4. жарг., мед. Сердце. Запись. 1998 г. Мокиенко 2000.

5. жарг. В компьтерной технике — процессор. Мокиенко 2000. — Норм. Силовой источник в автомобиле имеет термин «двигатель», в воздухоплавательных аппаратах — «мотор», хотя в техническом смысле эти машины идентичны. Лотте 1932. // ИОТ 65. В начале ХХ века входили в оборот различные синонимические названия автомобиля: мобиль, машина, мотор, авто. Слово «мотор» (в значении «автомобиль») и сегодня живет в качестве составной части существительного «таксомотор». А. Н. Шустов. // РР 1983 2 136. — Лекс. Даль-1: мото/р; Уш. 1938: мото/р.

II.

МОТОР! II moteur! межд. Команда к началу киносъемки. — Я, — ответил он <сценарист Гриша Поженян> не хуже, чем из любой и-з них <режиссеров> смогу трахать актрис и кричать: «Мотор»! Б. Сарнов Перестаньте удивляться. // Октябрь 1997 3 127. Алё! Я там в пятидесятых далеке, Среди киношников бывалых Стою, заметен в рыжем парике, Со мной — З. Федорова и А. Баталов. Кричит из матюгальника: Мотор! — наш Павел Карпов, режиссёр. В. Коваль Алё. // Знамя 1999 12 10.

Синонимы:

авиамотор, авто, автодвигатель, автомобиль, автомотор, аэродвигатель, аэромотор, бензинка, бензиномотор, веломотор, газомотор, гидродвигатель, гидромотор, гиромотор, двигатель, движок, дизель-мотор, зеленый огонек, микромотор, мотодвигатель, моторчик, паромотор, пневмомотор, серводвигатель, сервомотор, сердце, такси, таксомотор, тачка, электровибродвигатель, электродвигатель, электромикродвигатель, электромотор

Мотор-редуктор: описание, назначение — F&F GmbH

«ФиФ» г. Санкт-Петербург, ул. Тюшина, д.4, пом.6 +7 (812) 320-90-34 Описание мотор-редукторов

Если подготовить краткое описание мотор-редуктора — то это скомпонованный в единый блок электродвигатель и силовой редуктор, уменьшающий количество оборотов, но увеличивающий крутящий момент рабочего вала. Подобный электромеханический привод часто используется в современных машинах и механизмах, универсален для многих типов оборудования.

Навигация по статье

Применение

Цилиндрические мотор-редукторы

Червячные мотор-редукторы

Мотор-редукторы широко применяются в машинах и оборудовании:

  • машиностроительных предприятий;
  • сельского хозяйства;
  • металлургических заводов;
  • горнодобывающей промышленности;
  • предприятий деревообработки;
  • железнодорожного транспорта;
  • легкой промышленности, а также во многих других сферах деятельности, где необходимо обеспечить преобразование электрической энергии в механическую при высоких требованиях к компактности.

В зависимости от типа редуктора, оборудование подразделяется на несколько видов — цилиндрические, планетарные, червячные, цилиндрическо-червячные, волновые, спироидные. Ниже мы рассмотрим описания мотор-редукторов цилиндрического и червячного типов, как наиболее широко применяемые в современном машиностроении.  

Цилиндрические мотор-редукторы

Цилиндрические мотор-редукторы — большая группа устройств, чьим характерным признаком является передача усилия посредством цилиндрических зубчатых передач.

Основные достоинства цилиндрических

мотор-редукторов:

  • Высокий коэффициент полезного действия. Особенностью цилиндрических передач является наиболее высокий КПД и, как следствие, энергетическая экономичность. Не зависимо от передаточного отношения КПД, как правило, равняется 98%.
  • Высокая мощность. Возможность передачи значительного крутящего усилия практически без потерь.
  • Минимальный люфт выходного вала, вследствие этого кинематическая точность цилинрических редукторов выше, чем червячных.
  • Малый нагрев благодаря высокому КПД передач. Благодаря этому энергия не рассеивается, а переходит от источника к потребителю с минимальными потерями.
  • Обратимость при любом передаточном числе, в любой момент есть возможность провернуть выходной вал.
  • Стабильная работа при неравномерном характере нагрузки, при частых пусках-остановах. Благодаря этому цилиндрические мотор-редукторы широко применяются в машинах и оборудовании с пульсирующим характером нагрузки.
  • Высокая надежность и долговечность.

Недостатки цилиндрических мотор-редукторов:

  • Малое передаточное число на одной ступени — от i = 1:1 до 1:6.3. Для увеличения передаточного числа редуктора необходимо вводить дополнительные ступени, следовательно, увеличить и размер устройства.
  • Шумность при работе. По этому показателю они значительно превышают червячные редукторы.
  • Обратимость или отсутствие самостоятельного торможения. В ряде случаев это является достоинством, но может быть и недостатком, если требуется исключить возможность поворота выходного вала под действием наружных сил.

Червячные мотор-редукторы

Начнем с описания мотор-редуктора червячного типа.

Его основой является червячная передача — это передаточная ступень представляющая собой зацепление червяка, представляющего собой винт с нарезанной резьбой (близкий к трапециидальному профиль) с червячным колесом, косозубым со специальным профилем. Передача усилия осуществляется путем вращение червяка и перемещения его витков вдоль оси, которые толкают и зубья червячного колеса.

Основные достоинства червячных мотор-редукторов:

  • Улучшенная компоновка. Причина — скрещивающиеся входной и выходной валы редуктора, что позволяет разместить привод на меньшей площади в сравнении с цилиндрическими редукторами при сопоставимых параметрах мощности и передаточного числа.
  • Высокое передаточное число, достигающее значения 1:110. Благодаря этому у червячного мотор-редуктора значительно выше потенциал уменьшения частоты вращения и увеличения крутящего момента в сравнении с другими типами передач. Благодаря этому червячные передачи сравнительно проще и дешевле, если брать в качестве альтернативы цилиндрические при почти равных параметрах мощности и передаточного числа.
  • Малая шумность при работе редуктора. Это определяется особенностями конструкции зацепления и важно при проектировании оборудования с высокими требованиями к шумности в процессе эксплуатации.
  • Высокая плавность хода обеспеченная принципом червячной передачи.
  • Самостоятельное торможение передачи. При отсутствии вращения винта и при передаточном числе более 35 ведомый вал невозможно провернуть. Данная особенность червячной передачи может играть как положительную, так и отрицательную роль и зависит от требований к конструкции оборудования.

Основные недостатки червячных мотор-редукторов:

  • Уменьшенный коэффициент полезного действия в сравнении с КПД цилиндрического мотор-редуктора. При этом, чем выше передаточное число, тем меньше КПД редуктора. Причина в повышенном требовании между витками резьбы червяка и зубьями червячного колеса, что приводит к повышенным потерям энергии.
  • Повышенный нагрев — следствие увеличенного расхода энергии. Поэтому в конструкции червячных редукторов имеются ребра охлаждения. Наиболее же крупногабаритные конструкции оснащаются и вентиляторными крыльчатками на свободном торце вала.
  • Самостоятельное торможение. Как уже говорили выше, данное свойство может быть вредным, если необходимо провернуть выходной вал без включения привода.
  • Ограниченная мощность в 60 кВт.
  • Люфт выходного вала. Он присутствует во всех конструкциях редукторов, но именно в червячном имеет наибольшее значение. По мере износа он ещё более увеличивается.
  • Меньший ресурс работы, чем у цилиндрических аналогов.
  • Ограничения по равномерности нагрузки и частоте пусков/остановок. В отличие от цилиндрических редукторов червячные требуют намного более монотонный режим работы, без резких изменений нагрузки и частых остановок.

    Другие статьи

    Предохранительные муфты

    Предохранительные муфты входят в число наиболее ответственных узлов привода, обеспечивающих не только передачу крутящего момента, но и защиту оборудования от чрезмерных нагрузок и др. нештатных ситуаций. Компания «Ф и Ф», в качестве официального представителя в России, предлагает большой выбор муфт одного из ведущих мировых производителей –  компании  FLENDER.

    Привод для конвейера

    В организации ритмичной работы технологической цепочки промышленных предприятий конвейер играет одну из главных, если не главную роль. При правильном проектировании и использовании надежного оборудования конвейер будет приносить огромную прибыль, при недочётах и непродуманном выборе производителя и поставщика – простои и материальные убытки.

    Типы редукторов для химической промышленности

    Разберемся, чем должны отличаться редукторы для химической промышленности и что следует учесть при выборе устройств.

    Вернуться к списку статей

    Понимание двигателей с постоянными магнитами | Техника управления

    Управление скоростью двигателей переменного тока в большинстве случаев осуществляется с помощью частотно-регулируемого привода (ЧРП). Хотя многие сценарии предполагают использование частотно-регулируемых приводов с асинхронными двигателями с обмотками статора для создания вращающегося магнитного поля, они также могут обеспечить точное управление скоростью, используя датчики обратной связи по скорости или положению в качестве эталона для частотно-регулируемого привода.

    В некоторых ситуациях можно получить сравнительно точное регулирование скорости без использования датчиков обратной связи. Это стало возможным благодаря двигателю с постоянными магнитами (PM) и процессу, называемому «метод подачи высокочастотного сигнала».

    Асинхронные машины

    Асинхронная машина переменного тока (АД) также обычно называется двигателем переменного тока. Вращающееся поле создается обмоткой статора. Вращающееся поле индуцирует ток в стержнях ротора. Генерация тока требует разницы скоростей между ротором и магнитным полем. Взаимодействие между полем и током создает движущую силу. Поэтому асинхронные машины переменного тока являются преобладающими двигателями, управляемыми приводами с регулируемой скоростью.

    Двигатели с постоянными магнитами

    Двигатель с постоянными магнитами — это двигатель переменного тока, в котором используются магниты, встроенные или прикрепленные к поверхности ротора двигателя. Магниты используются для создания постоянного потока двигателя вместо того, чтобы требовать, чтобы поле статора генерировало его путем связи с ротором, как в случае с асинхронным двигателем. Четвертый двигатель, известный как двигатель с постоянными магнитами с линейным пуском (LSPM), сочетает в себе характеристики обоих двигателей. Двигатель LSPM включает в себя магниты двигателя с постоянными магнитами внутри ротора и стержни ротора двигателя с короткозамкнутым ротором, чтобы максимизировать крутящий момент и эффективность (см. Таблицу 1).

    Поток, потокосцепление и магнитный поток

    Чтобы понять работу двигателей с постоянными магнитами, важно сначала понять концепции магнитного потока, потокосцепления и магнитного потока.

    Поток: Поток тока через проводник создает магнитное поле. Поток определяет скорость потока свойства на единицу площади. Ток потока — это скорость тока, протекающего через заданную площадь поперечного сечения проводника.

    Потокосцепление: Потокосцепление возникает, когда магнитное поле взаимодействует с материалом, как это происходит, когда магнитное поле проходит через катушку с проводом. Потокосцепление определяется количеством витков и потоком, где ϕ используется для обозначения мгновенного значения изменяющегося во времени потока. Потокосцепление определяется следующим уравнением:

    Магнитный поток: Магнитный поток определяется как скорость магнитного поля, протекающего через заданную площадь поперечного сечения проводника. Поле магнитного потока создается постоянным магнитом внутри или на поверхности двигателя с постоянными магнитами.

    Катушка индуктивности: Катушка индуктивности представляет собой элемент цепи, состоящий из проводящего провода, обычно в форме катушки. Проводник, по которому течет постоянный ток, будет генерировать постоянное магнитное поле. Можно показать, что магнитное поле и ток, который его создал, связаны линейной зависимостью. Изменение магнитного поля индуцирует напряжение в близлежащем проводнике, пропорциональное скорости изменения тока, создавшего магнитное поле. Напряжение в проводнике определяется следующим уравнением:

     

    Индуктивность: Индуктивность (L) — это константа пропорциональности, определяющая соотношение между напряжениями, индуцированными скоростью изменения тока во времени, которое создает магнитное поле. Проще говоря, индуктивность — это потокосцепление на единицу тока. Необходимо пояснить, что индуктивность является пассивным элементом и является чисто геометрическим свойством. Индуктивность измеряется в Генри (Гн) или вебер-витках на ампер.

    Ось d и ось q: В геометрических терминах оси «d» и «q» представляют собой однофазные представления потока, вносимого тремя отдельными синусоидальными фазовыми величинами при одной и той же угловой скорости. Ось d, также известная как прямая ось, представляет собой ось, по которой поток создается обмоткой возбуждения. Ось q или квадратурная ось — это ось, на которой создается крутящий момент. По соглашению, квадратурная ось всегда электрически опережает прямую ось на 90 градусов. Проще говоря, ось d является основным направлением потока, а ось q является основным направлением создания крутящего момента.

    Магнитная проницаемость: В электромагнетизме проницаемость — это мера способности материала поддерживать формирование магнитного поля внутри себя. Следовательно, это степень намагниченности, которую материал приобретает в ответ на приложенное магнитное поле.

    Эквивалентная схема двигателя с постоянными магнитами: Двигатель с постоянными магнитами может быть представлен несколькими различными моделями двигателей. Одним из наиболее распространенных методов является модель двигателя d-q.

    Индуктивность двигателя с постоянными магнитами по осям d и q: Индуктивности по осям d и q представляют собой индуктивности, измеряемые при прохождении потока через ротор относительно магнитного полюса. Индуктивность по оси d представляет собой индуктивность, измеренную при прохождении потока через магнитные полюса. Индуктивность по оси q является мерой индуктивности, когда поток проходит между магнитными полюсами.

    В асинхронной машине потокосцепление ротора будет одинаковым между осью d и осью q. Однако в машине с постоянным магнитом магнит уменьшает доступное железо для потокосцепления. Проницаемость магнита близка к воздухопроницаемости. Поэтому магнит можно рассматривать как воздушный зазор. Магнит находится на пути потока, когда он проходит через ось d. Путь потока, проходящий через ось q, не пересекает магнит. Следовательно, больше железа может быть связано с путем потока по оси q, что приводит к большей индуктивности. Двигатель со встроенным магнитом будет иметь большую индуктивность по оси q, чем индуктивность по оси d. Двигатель с магнитами для поверхностного монтажа будет иметь почти одинаковые индуктивности по осям q и d, потому что магниты находятся вне ротора и не ограничивают количество железа, связанного полем статора.

    Магнитная заметность: Важность или значимость — это состояние или качество, благодаря которому что-то выделяется по сравнению с соседями. Магнитная заметность описывает взаимосвязь между индуктивностью основного потока ротора (ось d) и индуктивностью основного потока (ось q). Магнитная заметность изменяется в зависимости от положения ротора по отношению к полю статора, где максимальная заметность возникает при 90 электрических градусах от оси основного потока (ось d) (см. Рисунок 1).

    Ток возбуждения: Ток возбуждения — это «ток в обмотках статора, необходимый для создания магнитного потока в сердечнике ротора». В машинах с постоянными магнитами не требуется ток возбуждения в обмотке статора, потому что магниты двигателя с постоянными магнитами уже создают постоянное магнитное поле.

    Вторичный ток: Вторичный ток, также известный как «ток, создающий крутящий момент», представляет собой ток, необходимый для создания крутящего момента двигателя. В машине с постоянными магнитами токи, создающие крутящий момент, составляют большую часть потребляемого тока.

    Втягивающий ток: В отличие от согласованного набора усилителя и сервопривода, предназначенного для управления движением, обычный ЧРП не имеет информации о положении магнитного полюса ротора двигателя. Без знания положения магнитного полюса в статоре невозможно создать поле для максимального создания крутящего момента. Таким образом, частотно-регулируемый привод может обеспечивать постоянное напряжение, чтобы зафиксировать магнитное поле в известном положении. Потребляемый ток, необходимый для втягивания ротора, называется «ток втягивания».

    Высокочастотная инжекция: Высокочастотная инжекция — это метод инвертора, используемый для определения положения магнитного полюса двигателя с постоянными магнитами. Метод начинается с того, что инвертор подает высокочастотный низковольтный сигнал в двигатель на произвольной оси. Затем инвертор меняет угол возбуждения и контролирует ток.

    В зависимости от угла впрыска сопротивление ротора меняется. Импеданс клемм двигателя с внутренними постоянными магнитами (IPM) уменьшается, когда ось подачи высокочастотного сигнала и ось магнитного полюса (ось d) совпадают, т. е. при 0 град. Импеданс максимален при ±90 град. Используя эту характеристику, привод может определять положение ротора без импульсных энкодеров, подавая высокочастотное переменное напряжение/ток на двигатель IPM. Кроме того, метод подачи высокочастотного сигнала можно использовать для определения скорости в области низких скоростей, где обычно управление крутящим моментом при полной нагрузке очень затруднено из-за слишком низкого уровня напряжения противо-ЭДС двигателя.

    Форма сигнала противо-ЭДС

    Противо-ЭДС — это сокращение от противоэлектродвижущей силы, но также известное как противоэлектродвижущая сила. Обратная электродвижущая сила — это напряжение, которое возникает в электродвигателях при относительном движении между обмотками статора и магнитным полем ротора. Геометрические свойства ротора определяют форму волны обратной ЭДС. Эти формы волны могут быть синусоидальными, трапециевидными, треугольными или чем-то средним между ними.

    И асинхронные машины, и машины с постоянными магнитами генерируют сигналы обратной ЭДС. В асинхронной машине форма волны обратной ЭДС будет затухать по мере медленного затухания остаточного поля ротора из-за отсутствия поля статора. Однако в машине с ПМ ротор генерирует собственное магнитное поле. Следовательно, в обмотках статора может индуцироваться напряжение всякий раз, когда ротор находится в движении. Напряжение противо-ЭДС будет расти линейно со скоростью и является решающим фактором при определении максимальной рабочей скорости.

    Понимание крутящего момента машины с постоянными магнитами

    Крутящий момент электрической машины можно разбить на две составляющие: магнитный крутящий момент и реактивный крутящий момент. Момент сопротивления — это «сила, действующая на магнитный материал, которая стремится выровняться с основным потоком, чтобы минимизировать сопротивление». Другими словами, реактивный крутящий момент — это крутящий момент, создаваемый выравниванием вала ротора с магнитным полем статора. Магнитный момент — это «крутящий момент, создаваемый взаимодействием между магнитным полем магнита и током в обмотке статора».

    Момент сопротивления: Момент сопротивления относится к крутящему моменту, создаваемому выравниванием ротора, который возникает, когда магнитное поле создает желаемый прямой поток от северного полюса статора к южному полюсу статора.

    Магнитный момент: Постоянные магниты создают магнитное поле в роторе. Статор создает поле, которое взаимодействует с магнитным полем ротора. Изменение положения поля статора по отношению к полю ротора вызывает смещение ротора. Сдвиг из-за этого взаимодействия представляет собой магнитный момент.

    SPM в сравнении с IPM

    Электродвигатели с постоянными магнитами можно разделить на две основные категории: двигатели с поверхностными постоянными магнитами (SPM) и двигатели с внутренними постоянными магнитами (IPM) (см. рис. 3). Ни один из типов конструкции двигателя не содержит стержней ротора. Оба типа генерируют магнитный поток постоянными магнитами, прикрепленными к ротору или внутри него.

    Двигатели SPM имеют магниты, прикрепленные к внешней поверхности ротора. Из-за такого механического крепления их механическая прочность ниже, чем у двигателей IPM. Ослабленная механическая прочность ограничивает максимальную безопасную механическую скорость двигателя. Кроме того, эти двигатели имеют очень ограниченную магнитную заметность (L д ≈ L q ). Значения индуктивности, измеренные на выводах ротора, постоянны независимо от положения ротора. Из-за отношения заметности, близкого к единице, конструкции двигателей SPM в значительной степени, если не полностью, зависят от магнитной составляющей крутящего момента для создания крутящего момента.

    Двигатели IPM имеют постоянный магнит, встроенный в сам ротор. В отличие от их аналогов SPM, расположение постоянных магнитов делает двигатели IPM очень прочными с механической точки зрения и подходящими для работы на очень высоких скоростях. Эти двигатели также отличаются относительно высоким коэффициентом значимости магнитного поля (L q > L d ). Из-за своей магнитной заметности двигатель IPM может генерировать крутящий момент, используя преимущества как магнитной, так и реактивной составляющих крутящего момента двигателя (см. Рисунок 4).

    Моторные конструкции PM

    Моторные конструкции PM можно разделить на две категории: внутренние и поверхностные. Каждая категория имеет свое подмножество категорий. Поверхностный двигатель с постоянными магнитами может иметь свои магниты на поверхности ротора или быть вставленным в него, чтобы повысить надежность конструкции. Расположение и конструкция внутреннего двигателя с постоянными магнитами могут сильно различаться. Магниты двигателя IPM можно вставлять в виде большого блока или располагать в шахматном порядке по мере приближения к сердечнику. Другой метод заключается в том, чтобы встроить их в узор со спицами.

    Изменение индуктивности двигателя с постоянными магнитами в зависимости от нагрузки

    Только определенное количество потока может быть связано с куском железа для создания крутящего момента. В конце концов, железо насыщается и больше не позволяет флюсу связываться. Результатом является уменьшение индуктивности пути, пройденного полем потока. В машине с постоянными магнитами значения индуктивности по осям d и q будут уменьшаться с увеличением тока нагрузки.

    Индуктивности осей d и q двигателя SPM почти идентичны. Поскольку магнит находится вне ротора, индуктивность по оси q будет падать с той же скоростью, что и индуктивность по оси d. Однако индуктивность двигателя IPM будет уменьшаться по-разному. Опять же, индуктивность по оси d, естественно, ниже, потому что магнит находится на пути потока и не создает индуктивного свойства. Следовательно, по оси d насыщается меньше железа, что приводит к значительно меньшему уменьшению потока по отношению к оси q.

    Ослабление/усиление потока двигателей с постоянными магнитами

    Поток в двигателе с постоянными магнитами создается магнитами. Поле потока следует по определенному пути, который можно усиливать или противодействовать. Повышение или усиление поля потока позволит двигателю временно увеличить выработку крутящего момента. Противодействие полю потока сведет на нет существующее магнитное поле двигателя. Уменьшенное магнитное поле ограничит создание крутящего момента, но уменьшит напряжение противо-ЭДС. Уменьшенное напряжение противо-ЭДС высвобождает напряжение, чтобы подтолкнуть двигатель к работе на более высоких выходных скоростях. Оба типа работы требуют дополнительного тока двигателя. Направление тока двигателя по оси d, заданное контроллером двигателя, определяет желаемый эффект.

    Угол возбуждения

    Угол возбуждения — это угол, под которым векторная сумма сигналов по осям d и q подается на двигатель относительно оси d. Ось d всегда рассматривается как место, где находится магнит. Максимальный магнитный поток достигается на оси q, которая находится на расстоянии 90 электрических градусов от оси d. Поэтому в большинстве эталонов угла возбуждения уже учитывается разница в 90 градусов от оси d к оси q.

    Фазовый угол и крутящий момент

    Магнитный крутящий момент максимален, когда поле статора возбуждает ротор двигателя на 90 электрических градусов от оси d (положение магнита двигателя). Момент нежелания следует по другому пути и достигает максимума на 45 электрических градусов за осью q. Максимальный магнитный момент использует как магнитное сопротивление двигателя, так и магнитный момент. Дальнейшее смещение от оси q уменьшает магнитный крутящий момент, но его значительно перевешивает усиление реактивного момента. Максимальный комбинированный магнитный и реактивный момент возникает около 45 электрических градусов от оси q, но точный угол будет варьироваться в зависимости от характеристик двигателя с постоянными магнитами.

    Плотность мощности двигателя с постоянными магнитами

    Мощность двигателя с постоянными магнитами зависит от конфигурации магнитов двигателя и результирующей заметности двигателя. Двигатели с высоким коэффициентом значимости (Lq > Ld) могут повысить КПД двигателя и выработку крутящего момента за счет включения реактивного крутящего момента двигателя. Инвертор можно использовать для изменения угла возбуждения относительно оси d, чтобы максимизировать как реактивный момент, так и магнитный момент двигателя.

    Типы магнитов двигателя PM

    В настоящее время для электродвигателей используется несколько типов материалов с постоянными магнитами. Каждый вид металла имеет свои преимущества и недостатки.

    Размагничивание постоянным магнитом

    Постоянные магниты едва ли являются постоянными и имеют ограниченные возможности. На эти материалы можно воздействовать определенными силами, чтобы размагнитить их. Другими словами, можно удалить магнитные свойства материала постоянного магнита. Вещество с постоянными магнитами может размагнититься, если материал подвергается значительной деформации, нагреванию до значительных значений или подвергается воздействию сильных электрических помех.

    Во-первых, натяжение постоянного магнита обычно осуществляется физическими средствами. Магнитный материал может размагнититься, если не ослабнуть, если подвергнется сильным ударам/падениям. Ферромагнитный материал обладает присущим ему магнитным свойством. Однако эти магнитные свойства могут излучать в любом множестве направлений. Одним из способов намагничивания ферромагнитных материалов является приложение к материалу сильного магнитного поля для выравнивания его магнитных диполей. Выравнивание этих диполей направляет магнитное поле материала в определенную ванну. Сильное воздействие может нарушить выравнивание атомов магнитных доменов материала, что ослабит силу предполагаемого магнитного поля.

    Во-вторых, температура также может влиять на постоянный магнит. Температуры заставляют магнитные частицы в постоянном магните волноваться. Магнитные диполи способны выдерживать некоторое тепловое возбуждение. Однако длительное перемешивание может ослабить силу магнита, даже если он хранится при комнатной температуре. Кроме того, все магнитные материалы имеют порог, известный как «температура Кюри», который представляет собой порог, определяющий температуру, при которой тепловое возбуждение приводит к полному размагничиванию материала. Такие термины, как коэрцитивная сила и удерживающая способность, используются для определения способности магнитного материала сохранять прочность.

    Наконец, сильные электрические помехи могут привести к размагничиванию постоянного магнита. Эти электрические помехи могут быть вызваны взаимодействием материала с сильным магнитным полем или прохождением через материал большого тока. Точно так же, как сильное магнитное поле или ток можно использовать для выравнивания магнитных диполей материала, другое сильное магнитное поле или ток, приложенный к полю, создаваемому постоянным магнитом, может привести к размагничиванию.

    Самоопределение в сравнении с работой в замкнутом контуре

    Последние достижения в технологии приводов позволяют стандартным приводам переменного тока «самообнаруживать» и отслеживать положение магнита двигателя. Система с обратной связью обычно использует канал z-pulse для оптимизации производительности. С помощью определенных процедур привод узнает точное положение магнита двигателя, отслеживая каналы A/B и корректируя ошибки с помощью z-канала. Знание точного положения магнита позволяет создать оптимальный крутящий момент, что приведет к оптимальной эффективности.

    Серводвигатели

    Серводвигатели — это двигатели с постоянными магнитами, используемые для управления движением. Как правило, в конструкции двигателя с внутренними / внутренними постоянными магнитами эти двигатели работают в паре со специальным усилителем как часть согласованного набора для достижения максимальной производительности. Усилитель был точно настроен производителем на двигатель с постоянными магнитами для достижения оптимальной производительности. Конфигурация усилителя движения/сервопривода обычно использует обратную связь двигателя, которая также обеспечивает обратную связь по положению магнитного полюса и скорости.

    Кристофер Яшолт — специалист по управлению приводами в компании Yaskawa America Inc. Он имеет более чем девятилетний опыт работы в области управления движением. Помимо своей нынешней должности, Ящольт работал инженером технической поддержки и инженером по применению. Он имеет степень бакалавра наук Университета Северного Иллинойса, ДеКалб, Иллинойс.

    Эта статья опубликована в приложении Applied Automation к Control Engineering
    и Plant Engineering.

    Есть ли у вас опыт и знания по темам, упомянутым в этом содержании? Вам следует подумать о том, чтобы внести свой вклад в нашу редакционную команду CFE Media и получить признание, которого вы и ваша компания заслуживаете. Нажмите здесь, чтобы начать этот процесс.

    13 Распространенные причины отказа двигателей

    Двигатели используются повсеместно в промышленных условиях, и они становятся все более сложными и техническими, что иногда затрудняет их работу с максимальной производительностью. Важно помнить, что причины проблем с двигателем и приводом не ограничиваются одной областью знаний — как механические, так и электрические проблемы могут привести к отказу двигателя — и наличие необходимых знаний может означать разницу между дорогостоящим простоем и увеличением времени безотказной работы оборудования.

    Пробой изоляции обмотки и износ подшипников являются двумя наиболее распространенными причинами выхода из строя двигателя, но эти состояния возникают по многим причинам. В этой статье показано, как заранее определить 13 наиболее распространенных причин выхода из строя изоляции обмоток и подшипников.

    Качество электроэнергии

    1 — Переходное напряжение

    Переходное напряжение может возникать из нескольких источников как внутри, так и вне установки. Включение и выключение соседних нагрузок, конденсаторные батареи для коррекции коэффициента мощности или даже отдаленные погодные условия могут генерировать переходные напряжения в распределительных сетях. Эти переходные процессы, которые различаются по амплитуде и частоте, могут вызвать эрозию или пробой изоляции в обмотках двигателя. Обнаружение источника этих переходных процессов может быть затруднено из-за редкости возникновения и того факта, что симптомы могут проявляться по-разному. Например, в кабелях управления может появиться переходный процесс, который не обязательно приведет к прямому повреждению оборудования, но может нарушить работу.

    Воздействие: пробой изоляции обмотки двигателя приводит к преждевременному отказу двигателя и незапланированному простою

    Прибор для измерения и диагностики: Fluke 438-II Анализатор качества электроэнергии и двигателя

    Критичность: высокая

    2 — Дисбаланс напряжения

    Трехфазные распределительные системы часто обслуживают однофазные нагрузки. Дисбаланс импеданса или распределения нагрузки может привести к дисбалансу по всем трем фазам. Потенциальные неисправности могут быть связаны с кабелем к двигателю, выводами на двигателе и, возможно, с самими обмотками. Этот дисбаланс может привести к напряжениям в каждой из фазных цепей в трехфазной энергосистеме. На простейшем уровне все три фазы напряжения всегда должны иметь одинаковую величину.

    Воздействие: Дисбаланс создает чрезмерный ток в одной или нескольких фазах, что приводит к повышению рабочей температуры, что приводит к пробою изоляции Оники — это любые нежелательные дополнительные источники высокочастотных переменных напряжений или токов, подающие энергию на обмотки двигателя. Эта дополнительная энергия не используется для вращения вала двигателя, а циркулирует в обмотках и в конечном итоге способствует внутренним потерям энергии. Эти потери рассеиваются в виде тепла, которое со временем ухудшает изоляционные свойства обмоток. Некоторое гармоническое искажение тока является нормальным для любой части системы, обслуживающей электронные нагрузки. Чтобы начать исследование гармонических искажений, используйте анализатор качества электроэнергии для контроля уровней электрического тока и температуры на трансформаторах, чтобы убедиться, что они не перегружены. Каждая гармоника имеет свой допустимый уровень искажений, который определяется такими стандартами, как IEEE 519.-1992.

    Воздействие: снижение эффективности двигателя приводит к дополнительным затратам и повышению рабочих температур

    Прибор для измерения и диагностики: Fluke 438-II Power Quality and Motor Analyzer

    Критичность: средняя

    Преобразователи частоты

    4 — Отражение выходных ШИМ-сигналов привода 90 252

    Преобразователи частоты используют метод широтно-импульсной модуляции (ШИМ) для управления выходным напряжением и частотой двигателя. Отражения генерируются, когда существует несоответствие импеданса между источником и нагрузкой. Несоответствие импеданса может возникнуть в результате неправильной установки, неправильного выбора компонентов или износа оборудования с течением времени. В схеме привода двигателя пик отражения может достигать уровня напряжения на шине постоянного тока.

    Воздействие: пробой изоляции обмотки двигателя приводит к незапланированному простою

    Прибор для измерения и диагностики: Fluke 190-204 ScopeMeter® Test Tool, Fluke 1587 FC Insulation Multimeter

    Критичность: высокая

    5 — сигма-ток

    9000 2-сигма-токи — это, по сути, блуждающие токи, которые циркулируют в системе. Сигма-токи создаются в зависимости от частоты сигнала, уровня напряжения, емкости и индуктивности в проводниках. Эти блуждающие токи могут проникать через системы защитного заземления, вызывая нежелательные отключения или, в некоторых случаях, избыточный нагрев обмоток. Ток сигмы можно найти в кабеле двигателя, и он представляет собой сумму тока трех фаз в любой момент времени. В идеальной ситуации сумма трех токов равнялась бы нулю. Другими словами, обратный ток от привода будет равен току на привод. Сигма-ток также можно понимать как асимметричные сигналы в нескольких проводниках, которые могут емкостно связывать токи с заземляющим проводником.

    Воздействие: Загадочное отключение цепи из-за протекания тока защитного заземления

    Прибор для измерения и диагностики: Fluke 190-204 Измерительный прибор ScopeMeter®

    Критичность: Низкая

    6 — Эксплуатационные перегрузки

    Перегрузка двигателя происходит, когда двигатель находится под чрезмерной нагрузкой. Основными симптомами, сопровождающими перегрузку двигателя, являются чрезмерное потребление тока, недостаточный крутящий момент и перегрев. Чрезмерный нагрев двигателя является основной причиной отказа двигателя. В случае перегруженного двигателя отдельные компоненты двигателя, включая подшипники, обмотки двигателя и другие компоненты, могут работать нормально, но двигатель будет продолжать греться. По этой причине имеет смысл начать устранение неполадок с проверки перегрузки двигателя. Поскольку 30 % отказов двигателей вызваны перегрузкой, важно понимать, как измерить и идентифицировать перегрузку двигателя.

    Воздействие: Преждевременный износ электрических и механических компонентов двигателя, ведущий к необратимому отказу

    Прибор для измерения и диагностики: Инфракрасная камера Fluke Ti480 PRO, промышленный регистрирующий мультиметр Fluke 289 True-RMS

    Критичность: высокая

    Несоосность возникает, когда приводной вал двигателя не соосен с нагрузкой или смещен компонент, соединяющий двигатель с нагрузкой. Многие специалисты считают, что гибкая муфта устраняет и компенсирует несоосность, но гибкая муфта только защищает муфту от несоосности. Даже с гибкой муфтой несоосный вал будет передавать вредные циклические силы вдоль вала и на двигатель, что приведет к чрезмерному износу двигателя и увеличению кажущейся механической нагрузки. Кроме того, несоосность может вызвать вибрацию как нагрузки, так и приводного вала двигателя. Существует несколько типов несоосности:

    • Угловое смещение: осевые линии валов пересекаются, но не параллельны
    • Параллельное смещение: осевые линии валов параллельны, но не концентричны
    • Составное смещение: сочетание параллельного и углового смещений. (Примечание: почти все несоосности являются составными несоосностями, но специалисты-практики говорят о несоосности как о двух отдельных типах, потому что несоосность легче исправить, обращаясь к угловым и параллельным компонентам по отдельности.)

    Воздействие: Преждевременный износ компонентов механического привода, приводящий к преждевременным отказам

    Прибор для измерения и диагностики: Fluke 810 Vibration Tester, Fluke 830 Laser Shaft Центровочный инструмент состояние вращающейся детали, при котором центр масс не лежит на оси вращения. Другими словами, где-то на роторе есть «тяжелое место». Хотя вы никогда не сможете устранить двигательный дисбаланс, вы можете определить, когда он выходит за пределы нормы, и принять меры для устранения проблемы. Дисбаланс может быть вызван многочисленными факторами, в том числе:

    • Скопление грязи
    • Отсутствие балансировочных грузов
    • Варианты изготовления
    • Неравномерная масса в обмотках двигателя и другие факторы, связанные с износом.

    Вибротестер или анализатор поможет вам определить, сбалансирована ли вращающаяся машина.

    Воздействие: Преждевременный износ компонентов механического привода, ведущий к преждевременным отказам

    Прибор для измерения и диагностики: Fluke 810 Vibration Tester

    Критичность: Высокая

    9 — Ослабление вала

    Несоосность возникает, когда приводной вал двигателя не соосен с нагрузкой или смещен компонент, соединяющий двигатель с нагрузкой. Многие специалисты считают, что гибкая муфта устраняет и компенсирует несоосность, но гибкая муфта только защищает муфту от несоосности. Даже с гибкой муфтой несоосный вал будет передавать вредные циклические силы вдоль вала и на двигатель, что приведет к чрезмерному износу двигателя и увеличению кажущейся механической нагрузки. Кроме того, несоосность может вызвать вибрацию как нагрузки, так и приводного вала двигателя. Существует несколько типов несоосности:

    • Зазор при вращении возникает из-за чрезмерного зазора между вращающимися и неподвижными элементами машины, например, в подшипнике.
    • Невращающийся люфт возникает между двумя обычно неподвижными частями, такими как опора и основание или корпус подшипника и машина.

    Вибротестер или анализатор поможет вам определить, сбалансирована ли вращающаяся машина.

    Воздействие: Преждевременный износ компонентов механического привода, приводящий к преждевременному отказу

    Прибор для измерения и диагностики: Измеритель вибрации Fluke 810, Лазерный инструмент для центровки валов Fluke 830

    Критичность: высокая

    10 — Износ подшипника

    Вышедший из строя подшипник имеет повышенное сопротивление, выделяет больше тепла и имеет более низкую эффективность из-за механических проблем, проблем со смазкой или износом. Неисправность подшипника может быть вызвана несколькими причинами:

    • Более высокая нагрузка, чем рассчитана на
    • Неадекватная или неправильная смазка
    • Неэффективное уплотнение подшипника
    • Несоосность вала
    • Неправильная посадка
    • Нормальный износ
    • Наведенные напряжения на валу

    Когда начинается отказ подшипника, это также создает каскадный эффект, который ускоряет отказ двигателя. 13 % отказов двигателей вызваны выходом из строя подшипников, а более 60 % механических отказов на предприятии вызваны износом подшипников, поэтому важно научиться устранять эту потенциальную проблему.

    Воздействие: ускоренный износ вращающихся компонентов, приводящий к выходу из строя подшипника

    Прибор для измерения и диагностики: Fluke 810 Vibration Tester

    Критичность: высокая

    Факторы неправильной установки

    11 — Мягкая опора

    Мягкая опора относится к состоянию, при котором монтажные ножки двигателя или ведомого компонента не являются ровными, или монтажная поверхность, на которой установлены монтажные ножки сидеть даже не надо. Это условие может создать неприятную ситуацию, в которой затяжка крепежных болтов на ножках приводит к новым напряжениям и смещению. Мягкая ножка часто проявляется между двумя диагонально расположенными крепежными болтами, подобно тому, как неровный стул или стол имеют тенденцию раскачиваться в диагональном направлении. Существует два вида мягкой стопы:

    • Параллельное мягкое основание — параллельное мягкое основание возникает, когда одна из монтажных ножек находится выше трех других
    • Угловое мягкое основание — угловое мягкое основание возникает, когда одна из монтажных ножек не параллельна или не «нормальна» к монтажной поверхности.

    В обоих случаях мягкая опора может быть вызвана либо неровностями монтажных опор машины, либо неправильным монтажным основанием, на которое опираются опоры. В любом случае любое состояние мягкой опоры должно быть обнаружено и устранено, прежде чем будет достигнуто надлежащее выравнивание вала. Качественный лазерный инструмент для выравнивания обычно может определить, есть ли проблема с мягкой опорой на вращающемся станке.

    Воздействие: Несоосность компонентов механического привода

    Прибор для измерения и диагностики: Лазерный инструмент для центровки валов Fluke 830

    Критичность: Средняя

    12 — Деформация трубы

    Деформация трубы относится к состоянию, при котором новые напряжения, деформации и силы действуют на остальную часть оборудования и инфраструктуры перемещаются назад к двигателю и приводу, вызывая несоосность. Наиболее распространенным примером этого являются простые комбинации двигатель/насос, когда что-то прикладывает усилие к трубопроводу, например:

    • Смещение фундамента
    • Недавно установленный клапан или другой компонент
    • Удар, изгиб или простое давление на трубу каким-либо предметом
    • Сломанные или отсутствующие подвески для труб или настенные крепления

    Эти силы могут оказывать угловое или смещающее усилие на насоса, что, в свою очередь, приводит к смещению вала двигателя/насоса. По этой причине важно проверять выравнивание машины не только во время установки — точное выравнивание — это временное условие, которое может меняться со временем.

    Воздействие: перекос вала и последующие нагрузки на вращающиеся компоненты, приводящие к преждевременным отказам

    Прибор для измерения и диагностики: лазерный инструмент для центровки валов Fluke 830

    Критичность: низкая смазки подшипника возникнут токи пробоя на наружный подшипник, что приведет к точечной коррозии и образованию канавок на дорожках качения подшипника. Первыми признаками этой проблемы будут шум и перегрев, так как подшипники начинают терять свою первоначальную форму, а металлические фрагменты смешиваются со смазкой и увеличивают трение подшипников. Это может привести к разрушению подшипника в течение нескольких месяцев работы двигателя. Выход из строя подшипника является дорогостоящей проблемой как с точки зрения ремонта двигателя, так и с точки зрения простоя, поэтому помощь в предотвращении этого путем измерения напряжения на валу и тока в подшипнике является важным этапом диагностики. Напряжение на валу присутствует только тогда, когда двигатель находится под напряжением и вращается. Насадка с угольной щеткой позволяет измерять напряжение на валу во время вращения двигателя.

    Воздействие: Дугообразование на поверхностях подшипника приводит к точечной коррозии и рифлению, что приводит к чрезмерной вибрации и возможному выходу подшипника из строя

    Прибор для измерения и диагностики: Fluke 190-204 Прибор для испытаний ScopeMeter®

    Критичность: высокая

    Четыре стратегии достижения успеха

    Используются системы управления двигателем в критических процессах на всех производственных предприятиях. Отказ оборудования может привести к большим денежным потерям как из-за потенциального двигателя или замены деталей, так и из-за простоя оборудования для системы, питаемой двигателем. Вооружая инженеров и техников по обслуживанию необходимыми знаниями, расставляя приоритеты в рабочей нагрузке и управляя профилактическим обслуживанием для мониторинга оборудования и устранения периодически возникающих, неуловимых проблем, можно в некоторых случаях избежать сбоев из-за обычных рабочих нагрузок системы и снизить общие затраты на простои.