Студентка Маляр И.В. к.т.н., ас. Коваленко М.А.

Национальный технический Университет Украины "Киевский политехнический институт", Украина

Современные направления развития асинхронных двигателей

Электродвигатели, хоть и основаны на одном и том же законе, что и электромеханический преобразователь Якоби, но существенно от него отличаются. Со временем электрические моторы стали мощнее, компактнее, кроме того, их КПД значительно вырос. Коэффициент полезного действия современного тягового электродвигателя может составлять 85-95 %.

Современные серии асинхронных электродвигателей А, 5А, 5АИ, АИР, 7АИ, 5АМ, АДМ, АДММ, АИРМ, АД, АИРХМ, 5АМХ и др. пришли на смену устаревшим сериям электродвигателей 4А, 4АМ и др. [1]. Современные серии электроприводов А, 5А, 5АИ, АИР, 7АИ, 5АМ, АДМ, АДММ, АИРМ, АД, АИРХМ, 5АМХ и другие отличаются от предыдущих серий степенью защиты (IP54, IP55), что позволяет с легкостью использовать их даже там, где раньше нужны были электродвигатели специального назначения, а так же меньшим уровнем шума.

Современные асинхронные электродвигатели конструктивно выполняются на самом высоком уровне: чугунных корпусов лапы отливаются монолитно с корпусом, что обеспечивает высокую жесткость монтажа и уберегает от вибраций. Применение холоднокатаной электротехнической стали для сердечников статора и ротора позволяют увеличить КПД и коэффициент мощности [2]. Уменьшение магнитных потерь и снижение нагрева двигателя А, 5А, 5АИ, АИР, 7АИ, 5АМ, АДМ, АДММ, АИРМ, АД, АИРХМ способствует увеличению срока службы.

В настоящее время основная серия выпускаемых заводами-изготовителями асинхронных электродвигателей – АИР (Асинхронный электродвигатель И – Интерэлектро, унифицированная серия, Р – Российский стандарт ГОСТ привязка к мощностям РС 3031-71). Они пришли на смену электродвигателей 4-ой серии (4А, 4АМ и др.), которые больше не выпускаются. Некоторое время заводы-изготовители маркировали свою продукцию одинаково – АИР, сейчас наметилась тенденция выпускать свои серии моторов (5АИ, 5А, 5АМ и др.) [3].

Выпуск заводами двигателей своих серий (5АИ, 5А, 5АМ и др.) с одной стороны облегчает работу энергетиков и снабженцев, позволяя по марке определять завод-изготовитель того мотора, который предпочтителен в работе (в силу, например, конструктивных особенностей корпуса). Но с другой стороны, мешает, при работе с тендерами, например, когда изменить марку внесенной в перечень продукции (5АИ, 5А, 5АМ и др.) бывает достаточно проблематично, что затрудняет поставки наиболее дешевых или имеющихся в наличии электродвигателей других заводов-изготовителей.

Электродвигатели 5-ой серии, которые пришли на смену 4-ой, не отличаются ни по основным техническим характеристикам, ни по габаритно-присоединительным размерам, отличие только в специальных требованиях (повышенное скольжение, независимая вентиляция, тормоз, и т.п.).

Новая линия двигателей, с медным ротором вошел в промышленность из рынка США, обеспечивая значительную экономию энергии для производителей. Siemens Energy & Automation’s induction включают медные роторы, которые предлагают повышенную эффективность электрической энергии, низкую рабочую температуру, продлевает срок службы двигателя и снижение веса, размера [2]. На самом деле, эти конструкции двигателей составляют суммарные потери, которые от 6,6 до 15,5 процента ниже. Значительные инвестиции в проектирование и разработку медного ротора были оправданы за счет повышения эффективности, нежели в обычных конструкциях из алюминия ротора.

Когда дело доходит до разработки новых технологий двигателя, медь продолжает быть неотъемлемой частью постоянных улучшений для большей эффективности двигателя. Стандартный асинхронный двигатель достиг значительных успехов за счет увеличения меди в обмотках, в сердечнике – стали, улучшения подшипников и изоляции, а также, конструкции охлаждения вентилятора [1].

Преимущества двигателей с медным ротором:

- Эффективность выше, чем NEMA MG1 и требованиям EISA 2007;

- Высокая надежность;

- Работает на низкой температуре, небольшой процент нагревания;

- Снижение общей стоимости эксплуатации;

- Более сбалансированный ротор;

- В основном, те же производственные линии как и у стандартного АД.

Недостатки двигателя с медным ротором:

- Высокая начальная стоимость (себестоимость);

- Более сложная процедура обработки.

Другие успехи в эволюции АД достигла компания Siemens – оптимизированный ротор и статор нового дизайна, подшипники с низким коэффициентом трения, переработанная система охлаждения, динамически сбалансированные роторы и точность механической обработки контактирующих поверхностей, при этом, уменьшение вибрации. Новая линия двигателей доступна до «20 лошадиных сил». Новая технология для переменной скорости однофазных асинхронных двигателей в системах вентиляции и кондиционирования вентиляторов обеспечивает недорогое, энергоэффективное решение для комфорта в помещении, благоприятного климата и снижения уровня шума.

Литература:

1. Gan Chuan, Gao Chenghai AC and DC Drives for Oil Drilling. Application Paper. – 2006. – 24 p.

2. David M. Bezesky NEMA Application Guide for AC Adjustable Speed Drive Systems // Copyright Material IEEE Paper No. PCIC-2001-7

3. Greg C. Stone, Edward A. Boulter, Ian Culbert, Hussein Dhirani Electrical Insulation for Rotating Machines: Design, Evaluation, Aging, Testing, and Repair. – 2004. – 392 p.http://motors33.ru/asinxronnyj-elektrodvigatel-ustrojstvo-i-princip-dejstviya.html