Conoscenza base dei motori elettrici

1. Introduzione ai motori elettrici

Un motore elettrico è un dispositivo che converte l'energia elettrica in energia meccanica. Utilizza una bobina energizzata (ovvero l'avvolgimento dello statore) per generare un campo magnetico rotante e agire sul rotore (come un telaio in alluminio chiuso a gabbia di scoiattolo) per formare una coppia rotazionale magnetoelettrica.

I motori elettrici si dividono in motori DC e motori AC a seconda delle diverse fonti di alimentazione utilizzate. La maggior parte dei motori nel sistema di alimentazione sono motori CA, che possono essere motori sincroni o motori asincroni (la velocità del campo magnetico dello statore del motore non mantiene la velocità sincrona con la velocità di rotazione del rotore).

Un motore elettrico è costituito principalmente da uno statore e un rotore e la direzione della forza che agisce sul filo energizzato nel campo magnetico è correlata alla direzione della corrente e alla direzione della linea di induzione magnetica (direzione del campo magnetico). Il principio di funzionamento di un motore elettrico è l'effetto di un campo magnetico sulla forza che agisce sulla corrente, facendo ruotare il motore.

2. Divisione dei motori elettrici

① Classificazione in base all'alimentatore funzionante

In base alle diverse fonti di potenza operativa dei motori elettrici, questi possono essere suddivisi in motori CC e motori CA. I motori CA si dividono anche in motori monofase e motori trifase.

② Classificazione per struttura e principio di funzionamento

I motori elettrici possono essere suddivisi in motori CC, motori asincroni e motori sincroni in base alla loro struttura e al principio di funzionamento. I motori sincroni possono anche essere suddivisi in motori sincroni a magneti permanenti, motori sincroni a riluttanza e motori sincroni a isteresi. I motori asincroni possono essere suddivisi in motori a induzione e motori a commutatore CA. I motori a induzione si dividono ulteriormente in motori asincroni trifase e motori asincroni a poli schermati. I motori a commutatore CA sono anche suddivisi in motori eccitati in serie monofase, motori CA CC a doppio scopo e motori repulsivi.

③ Classificato in base all'avvio e alla modalità operativa

I motori elettrici possono essere suddivisi in motori asincroni monofase con avviamento a condensatore, motori asincroni monofase con avviamento a condensatore, motori asincroni monofase con avviamento a condensatore e motori asincroni monofase a fase divisa in base alle modalità di avviamento e funzionamento.

④ Classificazione per scopo

I motori elettrici possono essere suddivisi in motori di guida e motori di controllo in base al loro scopo.

I motori elettrici per la guida sono ulteriormente suddivisi in utensili elettrici (compresi utensili per forare, lucidare, scanalare, tagliare ed espandere), motori elettrici per elettrodomestici (comprese lavatrici, ventilatori elettrici, frigoriferi, condizionatori d'aria, registratori, videoregistratori, Lettori DVD, aspirapolvere, macchine fotografiche, ventilatori elettrici, rasoi elettrici, ecc.) e altre piccole apparecchiature meccaniche generali (comprese varie piccole macchine utensili, piccoli macchinari, apparecchiature mediche, strumenti elettronici, ecc.).

I motori di controllo sono ulteriormente suddivisi in motori passo-passo e servomotori.
⑤ Classificazione per struttura del rotore

In base alla struttura del rotore, i motori elettrici possono essere suddivisi in motori a induzione a gabbia (precedentemente noti come motori asincroni a gabbia di scoiattolo) e motori a induzione a rotore avvolto (precedentemente noti come motori asincroni avvolti).

⑥ Classificato in base alla velocità operativa

I motori elettrici possono essere suddivisi in motori ad alta velocità, motori a bassa velocità, motori a velocità costante e motori a velocità variabile in base alla loro velocità operativa.

⑦ Classificazione per forma protettiva

UN. Tipo aperto (come IP11, IP22).

Fatta eccezione per la necessaria struttura di supporto, il motore non dispone di protezioni speciali per le parti rotanti e sotto tensione.

B. Tipo chiuso (come IP44, IP54).

Le parti rotanti e sotto tensione all'interno della carcassa del motore necessitano della necessaria protezione meccanica per evitare contatti accidentali, ma non ostacola in modo significativo la ventilazione. I motori di protezione sono suddivisi nei seguenti tipi in base alle diverse strutture di ventilazione e protezione.

ⓐ Tipo di copertura in rete.

Le aperture di ventilazione del motore sono coperte da coperture forate per evitare che le parti rotanti e sotto tensione del motore entrino in contatto con oggetti esterni.

ⓑ Resistente al gocciolamento.

La struttura dello sfiato del motore può impedire che liquidi o solidi che cadono verticalmente entrino direttamente all'interno del motore.

ⓒ A prova di spruzzi d'acqua.

La struttura dello sfiato del motore può impedire l'ingresso di liquidi o solidi all'interno del motore in qualsiasi direzione entro un intervallo di angoli verticali di 100°.

ⓓ Chiuso.

La struttura della carcassa del motore può impedire il libero scambio d'aria all'interno e all'esterno della carcassa, ma non richiede una completa sigillatura.

ⓔ Impermeabile.
La struttura della carcassa del motore può impedire all'acqua con una certa pressione di entrare all'interno del motore.

ⓕ A tenuta stagna.

Quando il motore è immerso nell'acqua, la struttura dell'involucro del motore può impedire all'acqua di penetrare all'interno del motore.

ⓖ Stile di immersione.

Il motore elettrico può funzionare a lungo in acqua alla pressione nominale dell'acqua.

ⓗ A prova di esplosione.

La struttura della carcassa del motore è sufficiente per evitare che l'esplosione del gas all'interno del motore venga trasmessa all'esterno del motore, provocando l'esplosione di gas combustibile all'esterno del motore. Account ufficiale “Letteratura di ingegneria meccanica”, distributore di benzina dell'ingegnere!

⑧ Classificato in base ai metodi di ventilazione e raffreddamento

UN. Autoraffreddamento.

I motori elettrici si affidano esclusivamente alla radiazione superficiale e al flusso d'aria naturale per il raffreddamento.

B. Ventola autoraffreddata.

Il motore elettrico è azionato da una ventola che fornisce aria di raffreddamento per raffreddare la superficie o l'interno del motore.

C. Si è raffreddato con una ventola.

La ventola che fornisce l'aria di raffreddamento non è azionata dal motore elettrico stesso, ma è azionata in modo indipendente.

D. Tipo di ventilazione della pipeline.

L'aria di raffreddamento non viene introdotta o scaricata direttamente dall'esterno o dall'interno del motore, ma viene introdotta o scaricata dal motore tramite tubazioni. I ventilatori per la ventilazione delle tubazioni possono essere autoraffreddati o raffreddati con altra ventola.

e. Raffreddamento a liquido.

I motori elettrici sono raffreddati con liquido.

F. Raffreddamento a gas a circuito chiuso.

La circolazione del mezzo per il raffreddamento del motore avviene in un circuito chiuso che comprende il motore e il radiatore. Il mezzo di raffreddamento assorbe calore quando passa attraverso il motore e rilascia calore quando passa attraverso il radiatore.
G. Raffreddamento superficiale e raffreddamento interno.

Il mezzo di raffreddamento che non passa attraverso l'interno del conduttore del motore è chiamato raffreddamento superficiale, mentre il mezzo di raffreddamento che passa attraverso l'interno del conduttore del motore è chiamato raffreddamento interno.

⑨ Modulo classificazione per struttura dell'impianto

La forma di installazione dei motori elettrici è solitamente rappresentata da codici.

Il codice è rappresentato dalla sigla IM per installazione internazionale,

La prima lettera di IM rappresenta il codice del tipo di installazione, B rappresenta l'installazione orizzontale e V rappresenta l'installazione verticale;

La seconda cifra rappresenta il codice caratteristica, rappresentato da numeri arabi.

⑩ Classificazione per livello di isolamento

Livello A, livello E, livello B, livello F, livello H, livello C. La classificazione del livello di isolamento dei motori è mostrata nella tabella seguente.

⑪ Classificato in base all'orario di lavoro nominale

Sistema di lavoro continuo, intermittente e a breve termine.

Sistema a servizio continuo (SI). Il motore garantisce un funzionamento a lungo termine al di sotto del valore nominale specificato sulla targhetta.

Orario di lavoro a orario ridotto (S2). Il motore può funzionare solo per un periodo di tempo limitato al di sotto del valore nominale specificato sulla targhetta. Esistono quattro tipi di standard di durata per il funzionamento a breve termine: 10 minuti, 30 minuti, 60 minuti e 90 minuti.

Sistema di lavoro intermittente (S3). Il motore può essere utilizzato solo in modo intermittente e periodico al di sotto del valore nominale specificato sulla targa, espresso in percentuale di 10 minuti per ciclo. Ad esempio, FC=25%; Tra questi, da S4 a S10 appartengono a diversi sistemi operativi intermittenti in condizioni diverse.

9.2.3 Guasti comuni dei motori elettrici

I motori elettrici spesso riscontrano vari guasti durante il funzionamento a lungo termine.

Se la trasmissione della coppia tra il connettore e il riduttore è elevata, il foro di collegamento sulla superficie della flangia mostra una forte usura, che aumenta lo spazio di accoppiamento della connessione e porta ad una trasmissione della coppia instabile; L'usura della posizione del cuscinetto causata da danni al cuscinetto dell'albero motore; Usura tra le teste dell'albero e le sedi per chiavetta, ecc. Dopo il verificarsi di tali problemi, i metodi tradizionali si concentrano principalmente sulla saldatura di riparazione o sulla lavorazione dopo la placcatura a spazzola, ma entrambi presentano alcuni inconvenienti.

Lo stress termico generato dalla saldatura di riparazione ad alta temperatura non può essere completamente eliminato, poiché è soggetto a flessione o frattura; Tuttavia, la placcatura a spazzola è limitata dallo spessore del rivestimento ed è soggetta a sfaldamento, ed entrambi i metodi utilizzano metallo per riparare il metallo, il che non può modificare il rapporto “duro-duro”. Sotto l'azione combinata di varie forze, causerà comunque una nuova usura.

I paesi occidentali contemporanei spesso utilizzano materiali compositi polimerici come metodi di riparazione per affrontare questi problemi. L'applicazione di materiali polimerici per la riparazione non influisce sullo stress termico della saldatura e lo spessore della riparazione non è limitato. Allo stesso tempo, i materiali metallici del prodotto non hanno la flessibilità necessaria per assorbire l'impatto e le vibrazioni dell'attrezzatura, evitare la possibilità di usura e prolungare la durata dei componenti dell'attrezzatura, risparmiando molti tempi di inattività per le imprese e creando un enorme valore economico.
(1) Fenomeno di guasto: il motore non può avviarsi dopo essere stato collegato

Le ragioni e le modalità di gestione sono le seguenti.

① Errore di cablaggio dell'avvolgimento dello statore: controllare il cablaggio e correggere l'errore.

② Circuito aperto nell'avvolgimento dello statore, cortocircuito a terra, circuito aperto nell'avvolgimento del motore a rotore avvolto: identificare il punto di guasto ed eliminarlo.

③ Carico eccessivo o meccanismo di trasmissione bloccato: controllare il meccanismo di trasmissione e il carico.

④ Circuito aperto nel circuito del rotore di un motore a rotore avvolto (scarso contatto tra la spazzola e l'anello collettore, circuito aperto nel reostato, scarso contatto nel cavo, ecc.) - identificare il punto del circuito aperto e ripararlo.

⑤ La tensione di alimentazione è troppo bassa – verificare la causa ed eliminarla.

⑥ Mancanza fase alimentazione – verificare il circuito e ripristinare la trifase.

(2) Fenomeno di guasto: aumento eccessivo della temperatura del motore o fumo

Le ragioni e le modalità di gestione sono le seguenti.

① Sovraccarico o avviato troppo frequentemente: ridurre il carico e ridurre il numero di avviamenti.

② Mancanza di fase durante il funzionamento – verificare il circuito e ripristinare la trifase.

③ Errore di cablaggio dell'avvolgimento dello statore: controllare il cablaggio e correggerlo.

④ L'avvolgimento dello statore è collegato a terra ed è presente un cortocircuito tra le spire o le fasi: identificare la posizione della messa a terra o del cortocircuito e ripararlo.

⑤ Avvolgimento del rotore della gabbia rotto – sostituire il rotore.

⑥ Funzionamento di fase mancante nell'avvolgimento del rotore avvolto: identificare il punto difettoso e ripararlo.

⑦ Attrito tra statore e rotore – Controllare eventuali deformazioni dei cuscinetti e del rotore, ripararli o sostituirli.

⑧ Scarsa ventilazione – controllare che la ventilazione non sia ostruita.

⑨ Tensione troppo alta o troppo bassa – Controllare la causa ed eliminarla.

(3) Fenomeno difettoso: vibrazioni eccessive del motore

Le ragioni e le modalità di gestione sono le seguenti.

① Rotore sbilanciato – bilanciamento del livellamento.

② Puleggia sbilanciata o estensione dell'albero piegata: controllare e correggere.

③ Il motore non è allineato con l'asse del carico: controllare e regolare l'asse dell'unità.

④ Installazione non corretta del motore – controllare l'installazione e le viti di fondazione.

⑤ Sovraccarico improvviso: ridurre il carico.

(4) Fenomeno di guasto: suono anomalo durante il funzionamento
Le ragioni e le modalità di gestione sono le seguenti.

① Attrito tra statore e rotore – Controllare eventuali deformazioni dei cuscinetti e del rotore, ripararli o sostituirli.

② Cuscinetti danneggiati o scarsamente lubrificati: sostituire e pulire i cuscinetti.

③ Funzionamento con perdita di fase del motore: controllare il punto di circuito aperto e ripararlo.

④ Collisione della lama con l'involucro – controllare ed eliminare i difetti.

(5) Fenomeno di guasto: la velocità del motore è troppo bassa quando è sotto carico

Le ragioni e le modalità di gestione sono le seguenti.

① La tensione di alimentazione è troppo bassa: controllare la tensione di alimentazione.

② Carico eccessivo: controllare il carico.

③ Avvolgimento del rotore della gabbia rotto: sostituire il rotore.

④ Contatto scarso o scollegato di una fase del gruppo fili del rotore di avvolgimento – controllare la pressione della spazzola, il contatto tra la spazzola e l'anello collettore e l'avvolgimento del rotore.
(6) Fenomeno di guasto: la carcassa del motore è sotto tensione

Le ragioni e le modalità di gestione sono le seguenti.

① Messa a terra scarsa o resistenza di terra elevata – Collegare il filo di terra secondo le normative per eliminare difetti di messa a terra scadenti.

② Gli avvolgimenti sono umidi: sottoporli a trattamento di asciugatura.

③ Danni all'isolamento, collisione dei cavi – Immergere la vernice per riparare l'isolamento, ricollegare i cavi. 9.2.4 Procedure operative del motore

① Prima dello smontaggio, utilizzare aria compressa per rimuovere la polvere dalla superficie del motore e pulirla.

② Selezionare il luogo di lavoro per lo smontaggio del motore e pulire l'ambiente in loco.

③ Conoscenza delle caratteristiche strutturali e dei requisiti tecnici di manutenzione dei motori elettrici.

④ Preparare gli strumenti necessari (compresi gli strumenti speciali) e le attrezzature per lo smontaggio.

⑤ Per comprendere meglio i difetti nel funzionamento del motore, è possibile eseguire un test di ispezione prima dello smontaggio, se le condizioni lo consentono. A tal fine, il motore viene testato con un carico e la temperatura, il rumore, le vibrazioni e le altre condizioni di ciascuna parte del motore vengono controllate in dettaglio. Vengono testati anche la tensione, la corrente, la velocità, ecc. Quindi, il carico viene scollegato e viene condotto un test di ispezione a vuoto separato per misurare la corrente a vuoto e la perdita a vuoto, e vengono effettuate le registrazioni. Account ufficiale “Letteratura di ingegneria meccanica”, distributore di benzina dell'ingegnere!

⑥ Interrompere l'alimentazione, rimuovere il cablaggio esterno del motore e conservare i registri.

⑦ Selezionare un megaohmetro di tensione adatto per testare la resistenza di isolamento del motore. Per confrontare i valori di resistenza di isolamento misurati durante l'ultima manutenzione per determinare l'andamento della variazione di isolamento e lo stato di isolamento del motore, i valori di resistenza di isolamento misurati a temperature diverse devono essere convertiti alla stessa temperatura, solitamente convertita a 75 ℃.

⑧ Testare il rapporto di assorbimento K. Quando il rapporto di assorbimento K>1,33, indica che l'isolamento del motore non è stato influenzato dall'umidità o che il grado di umidità non è grave. Per effettuare un confronto con i dati precedenti è inoltre necessario convertire alla stessa temperatura il rapporto di assorbimento misurato a qualsiasi temperatura.

9.2.5 Manutenzione e riparazione di motori elettrici

Quando il motore è in funzione o non funziona correttamente, esistono quattro metodi per prevenire ed eliminare tempestivamente i guasti, vale a dire guardare, ascoltare, annusare e toccare, per garantire il funzionamento sicuro del motore.

(1) Guarda

Osservare se si verificano anomalie durante il funzionamento del motore, che si manifestano principalmente nelle seguenti situazioni.

① Quando l'avvolgimento dello statore è in cortocircuito, dal motore può fuoriuscire del fumo.

② Quando il motore è gravemente sovraccaricato o funziona fuori fase, la velocità rallenterà e si sentirà un forte “ronzio”.

③ Quando il motore funziona normalmente, ma si ferma improvvisamente, potrebbero apparire scintille sul collegamento allentato; Il fenomeno di un fusibile bruciato o di un componente bloccato.

④ Se il motore vibra violentemente, la causa potrebbe essere un inceppamento del dispositivo di trasmissione, un fissaggio inadeguato del motore, bulloni di fondazione allentati, ecc.

⑤ Se sono presenti scolorimento, segni di bruciatura e macchie di fumo sui contatti interni e sui collegamenti del motore, ciò indica che potrebbe esserci un surriscaldamento locale, uno scarso contatto sui collegamenti dei conduttori o avvolgimenti bruciati.

(2) Ascolta

Il motore dovrebbe emettere un leggero e uniforme “ronzio” durante il normale funzionamento, senza alcun rumore o suono particolare. Se viene emesso troppo rumore, incluso rumore elettromagnetico, rumore dei cuscinetti, rumore di ventilazione, rumore di attrito meccanico, ecc., potrebbe essere un precursore o un fenomeno di malfunzionamento.

① Per quanto riguarda il rumore elettromagnetico, se il motore emette un suono forte e pesante, potrebbero esserci diversi motivi.

UN. Il traferro tra lo statore e il rotore non è uniforme e il suono fluttua da alto a basso con lo stesso intervallo di tempo tra i suoni alti e bassi. Ciò è causato dall'usura dei cuscinetti, che fa sì che lo statore e il rotore non siano concentrici.

B. La corrente trifase è squilibrata. Ciò è dovuto a una messa a terra errata, a un cortocircuito o a uno scarso contatto dell'avvolgimento trifase. Se il suono è molto sordo, indica che il motore è gravemente sovraccarico o è fuori fase.

C. Nucleo di ferro sciolto. La vibrazione del motore durante il funzionamento provoca l'allentamento dei bulloni di fissaggio del nucleo di ferro, provocando l'allentamento della lamiera di acciaio al silicio del nucleo di ferro e l'emissione di rumore.

② Il rumore dei cuscinetti deve essere monitorato frequentemente durante il funzionamento del motore. Il metodo di monitoraggio consiste nel premere un'estremità del cacciavite contro l'area di montaggio del cuscinetto e l'altra estremità vicino all'orecchio per sentire il rumore del cuscinetto in funzione. Se il cuscinetto funziona normalmente, il suono sarà un piccolo e continuo “fruscio”, senza fluttuazioni di altezza o rumore di attrito metallico. Se si verificano i seguenti suoni, è considerato anormale.

UN. Si sente un "cigolio" quando il cuscinetto è in funzione, ovvero un suono di attrito metallico, solitamente causato dalla mancanza di olio nel cuscinetto. Il cuscinetto deve essere smontato e riempito con una quantità adeguata di grasso lubrificante.

B. Se si sente un "scricchiolio", è il suono prodotto quando la sfera ruota, solitamente causato dall'essiccazione del grasso lubrificante o dalla mancanza di olio. È possibile aggiungere una quantità adeguata di grasso.

C. Se si sente un "clic" o uno "scricchiolio", è il suono generato dal movimento irregolare della sfera nel cuscinetto, causato dal danneggiamento della sfera nel cuscinetto o dall'uso a lungo termine del motore e l'essiccazione del grasso lubrificante.

③ Se il meccanismo di trasmissione e il meccanismo condotto emettono suoni continui anziché fluttuanti, è possibile gestirli nei seguenti modi.

UN. I rumori "scoppiettanti" periodici sono causati da giunti irregolari della cinghia.

B. Il rumore “martellante” periodico è causato da un accoppiamento allentato o da una puleggia tra gli alberi, nonché da chiavette o sedi per chiavetta usurate.

C. Il rumore di collisione irregolare è causato dalla collisione delle pale eoliche con il coperchio della ventola.
(3) Odore

Annusando l'odore del motore è anche possibile identificare e prevenire i guasti. Se si riscontra un odore particolare di vernice, significa che la temperatura interna del motore è troppo alta; Se si riscontra un forte odore di bruciato o di bruciato, potrebbe essere dovuto alla rottura dello strato isolante o alla bruciatura dell'avvolgimento.

(4) Toccare

Anche toccare la temperatura di alcune parti del motore può determinare la causa del malfunzionamento. Per garantire la sicurezza, è necessario utilizzare il dorso della mano per toccare le parti circostanti dell'involucro del motore e dei cuscinetti durante il tocco. Se vengono rilevate anomalie della temperatura, le ragioni possono essere diverse.

① Scarsa ventilazione. Come il distacco della ventola, i condotti di ventilazione ostruiti, ecc.

② Sovraccarico. Causando corrente eccessiva e surriscaldamento dell'avvolgimento dello statore.

③ Cortocircuito tra gli avvolgimenti dello statore o squilibrio della corrente trifase.

④ Avviamenti o frenate frequenti.

⑤ Se la temperatura attorno al cuscinetto è troppo elevata, ciò potrebbe essere causato da danni al cuscinetto o mancanza di olio.