Сильные и слабые стороны асинхронных двигателей

Современные промышленные предприятия предпочитают использовать в технологическом процессе асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. В сегменте новых устройств их доля достигает 85%. Остальную нишу занимают серводвигатели, щеточные приводы постоянного тока, шаговые приводы и ряд иных специфических устройств.

Компания «Мир Привода» поставляет асинхронные двигатели, которые могут подключаться с помощью электронных устройств (УПП, частотный преобразователь, электронный пускатель) либо через контактор.

Достоинства асинхронного двигателя

Выделим основные плюсы асинхронных силовых установок:

1. Подключение. Стандартная трехфазная схема электропитания предусматривает сдвиг фазы на 120 градусов. Из-за этого нет необходимости использовать дополнительные преобразователи и элементы для создания вращающегося поля. Особенности конструкции асинхронных приводов обеспечивают вращение поля в статоре, и, следовательно, вращение ротора. Чтобы электропривод заработал необходимо создать подачу напряжения посредством коммутационного устройства (пускателя, контактора).
2. Конструкция. В отличие от иных видов электроприводов асинхронные моторы получили самую простую конструкцию. Это связано с принципом работы двигателя, а также применением стандартной трехфазной схемы электроснабжения. Подобная специфика придает асинхронным приводам дополнительное преимущество — невысокую стоимость. В сравнении с силовыми установками аналогичной мощности подобный двигатель наиболее дешевый. При этом его КПД при максимальной нагрузке достигает 85-97%.
3. Эксплуатация. Данный тип двигателей отличается незначительными эксплуатационными расходами и легкостью обслуживания. Отсутствие щеток избавляет от появления искр и периодической замены этого элемента. Среди обязательных работ — чистка от загрязнений, пыли, если нужно протягиваются контакты. Через 15-20 лет необходимо менять подшипники — такой интервал актуален при грамотном монтаже и правильной эксплуатации.

Работа привода в целом не зависит от факторов окружающей среды, при этом для тяжелых условий эксплуатаций производятся версии в специальном исполнении. Асинхронные электродвигатели отлично переносят небольшие по времени перегрузки, имеют относительно малое изменение скорости в диапазоне от холостого хода до номинальных показателей нагрузки.

Компания «Мир Привода» реализует асинхронные электродвигатели брендов Able, Siemens, XINRUI, Beide. В наличии модификации с короткозамкнутым ротором мощностью до 315 кВт и номинальной скоростью вращения до 3000 об/мин. В каталоге разные виды исполнений по напряжению, исполнению.

Недостатки асинхронных приводов

1. Скольжение. Данный эффект связан с меньшими показателями частоты вращения ротора относительно частоты вращения поля внутри статора. Подобная закономерность наблюдается во всех случаях и выступает одним из принципов функционирования асинхронного электромотора, что подтверждается его наименованием. Еще один фактор, который влияет на скольжение — механическая нагрузка на валу.

   Если нужно эффект компенсируется посредством частотного преобразователя — в этом случае скорость вращения не будет зависеть от механической нагрузки.

2. Пусковой ток. Для асинхронных электродвигателей мощностью свыше 10 кВт большой проблемой становится высокий пусковой ток. Во время запуска он может превосходить номинальные значения в 6-8 раз в течение нескольких секунд. По этой причине для мощных приводов не рекомендуется прямое подключение.

   В большинстве случаев снижение пускового тока обеспечивает схема «Звезда-Треугольник», софтстартеры и частотные преобразователи. Не исключено применение асинхронных электромоторов с фазным ротором.

3. Скорость вращения вала. Как быстро вращается ротор определяется частотой питающей электросети (для промышленных объектов базовые показатели в пределах 50-60 Гц) и числом полюсов обмоток статора.

   Подобный эффект можно рассматривать в качестве минуса при необходимости изменения скорости вращения в процессе эксплуатации двигателя. С целью устранения этого недостатка применяются асинхронные приводы в многоскоростном исполнении с функцией переключения обмоток. В современных устройствах регулирование скорости выполняется с помощью частотных преобразователей.

4. Показатель напряжения питания. На объектах с особыми требованиями к электробезопасности (повышенная влажность) эксплуатация асинхронных электромоторов может быть исключена. В связи с особенностями конструкции такие приводы практически не изготавливаются на напряжение ниже 220В. Для подобных условий используются двигатели постоянного тока напряжением 48В и ниже или задействуют пневматические/гидравлические приводы.

5. Пусковой момент. Из-за влияния механических/электрических переходных процессов во время запуска электромотор имеет очень незначительный КПД на фоне высокой реактивности. По причине малого пускового момента есть вероятность, что двигатель не сможет обеспечить начало вращения тяжелых механизмов. Данный недостаток часто вызывает нагрев привода во время пуска, что ограничивает число запусков в единицу времени.

   Двигатель не может эксплуатироваться в ситуациях, где необходим высокий пусковой момент. Однако если применяется частотный преобразователь допускается повышение момента при пуске, а также на малых частотах благодаря увеличению напряжения.

6. Чувствительность к напряжению питания. Если отклонение электропитания составляет свыше 5% показатели электромотора могут не совпадать с номинальными, а сам привод часто начинает перегреваться. В случае падения напряжения уменьшается момент двигателя, квадратически зависящий от напряжения.

   При применении частотного преобразователя интенсивность вращения коррелируется посредством изменения показателей и частоты питающего напряжения. Принципиально важно — отношение напряжения к частоте должно оставаться постоянным.

Подведем итоги

Достоинства асинхронных приводов существенно превосходят недостатки. Как правило, минусы нивелируются использованием частотных преобразований, софтстартеров и иных устройств для запуска двигателей.