Застосування електродвигунів в вентиляторах

1. Корисна інформація
2. Основні характеристики
3. Захист від вибуху
4. Приклади і тенденції
5. Вас може зацікавити:

Одним з головних елементів будь-якої системи вентиляції є електромотор. Знати досконально його пристрій - справа електромеханіка. У той же час є деякі загальні принципи, які корисно знати людям, облаштовувати і експлуатуючим системи вентиляції

Електродвигуни в вентиляторах можуть перебувати: в умовах навколишнього середовища, як, наприклад, в разі радіальних вентиляторів зі спіральними корпусами; в умовах середовища, що перекачується, як у випадку канальних і осьових вентиляторів.

В обох випадках електродвигуни піддаються впливам середовища - температури, вологості, запиленості та т. Д. І сам вентилятор, і електродвигун як його складова частина також впливають на навколишнє середовище, зокрема, шумом і вібраціями.

Корисна інформація

Відповідно до ГОСТ 15150, електродвигуни випускаються в ряді кліматичних виконань (табл. 1). Можлива експлуатація двигуна і при великих, ніж зазначені, температурах, однак для зменшення температури внутрішнього розігріву електродвигуни повинні експлуатуватися при зниженій потужності.

В принципі електродвигуни можуть комплектуватися термодатчиками захисту від перегріву обмоток статора. Всередину електродвигуна на кожну з обмоток встановлюється датчик, і всі три датчика з'єднуються послідовно. У табл. 2 вказані вимоги за умовами спрацьовування датчиків термозахисту обмоток двигуна (ГОСТ 27895). За цими даними можна судити про те, які граничні температури і за яких умов можуть витримувати обмотки асинхронних електродвигунів.

Таблиця 1. Кліматичні виконання електродвигунів для вентиляторів

Кліматичне
виконання Категорія
розміщення * Робоча температура, ° С Максимальна
значення
відносної
вологості,% Верхнє
значення Нижня
значення У (помірний клімат) 1,2 40 -45 100 при 25 ° С У (помірний) 3 40 -45 98 при 25 ° С У (помірний) 4 35 1 80 при 25 ° С Т (тропічний) 2 45 -10 100 при 35 ° С УХЛ (помірно холодний) 4 40 -50 100 при 25 ° С ХЛ (холодний) 1,2 40 -60 100 при 25 ° С * 1 - на відкритому повітрі; 2 - під навісом при відсутності прямого впливу сонячного випромінювання і
атмосферних опадів; 3 - в закритих приміщеннях без штучного регулювання кліматичних
умов; 4 - в закритих приміщеннях з штучно регульованими кліматичними умовами

Таблиця 2. Стійкість обмотки двигунів в залежності від температури нагріву

Тепловий режим Температура Значення температури
обмотки статора для системи
ізоляції класу
нагревостойкости, ° С B F Сталий Гранично допустимий середнє значення 120 140 Повільний нагрів Спрацювання захисту 145 170 Швидкий нагрів Спрацювання захисту 200 225

Таблиця. 3. Ступінь захисту двигуна від попадання всередину твердих тіл

Перваяціфра IP Ступінь захисту 0 Спеціальний захист відсутній 1 Захист від проникнення всередину оболонки великої ділянки поверхні людського тіла,
наприклад, руки, і від проникнення твердих тіл розміром понад 50 мм 2 Захист від проникнення всередину оболонки пальців або предметів
довжиною не більше 80 мм і від проникнення твердих тіл розміром понад 12 мм 3 Захист від проникнення всередину оболонки твердих тіл (інструментів, дроту і т. п.)
діаметром або товщиною понад 2,5 мм 4 Захист від проникнення всередину оболонки дроту і твердих тіл розміром більше 1,0 мм 5 Захист від пилу. Проникнення всередину оболонки пилу не попереджено повністю,
проте пил не може п ронікать в кількості, достатній для порушення роботи вироби 6 пилонепроникність. Проникнення пилу попереджено повністю

Електродвигун повинен бути захищений від потрапляння всередину твердих предметів і вологи, що може привести до виходу з ладу підшипників і обмотки. Ступінь захисту електродвигунів позначається двома латинськими буквами IP з подальшими двома цифрами:

• перша цифра позначає ступінь захисту двигуна від попадання всередину твердих тіл (табл. 3);
• друга цифра позначає ступінь захисту від попадання всередину двигуна вологи (табл. 4).

Двигуни виконуються зазвичай зі ступенем захисту IP44 або IP45. Спеціальні виконання для умов морського клімату характеризуються ступенем захисту IP55; для експлуатації в хімічно агресивних середовищах - IP54.

Якщо можливі відхилення параметрів електромережі від номінальних умов, то треба пам'ятати, що електродвигуни можуть нормально працювати при відхиленнях напруги ± 5% і частоти ± 2%. Допустима експлуатація двигунів при змінах напруги живлення до ± 10%. При цьому, звичайно, треба враховувати, що робочі характеристики двигуна, відповідно, зміняться.

Таблиця 4. Захист двигуна від вологи

друга
цифра IP Ступінь захисту 0 Спеціальний захист відсутній 1 Захист від крапель води. Краплі води, вертикально падаючі на оболонку,
не повинні мати шкідливого впливу на виріб 2 Захист від крапель води. Краплі води, вертикально падаючі на оболонку,
не повинні мати шкідливого впливу на виріб
при нахилі його на будь-який кут до 15 ° щодо нормального положення 3 Захист від крапель дощу. Дощ, що падає на оболонку під кутом до 60 °
від вертикалі, не повинен мати шкідливого впливу на виріб 4 Захист від бризок. Вода, що розприскується на оболонку в будь-якому напрямку,
не повинна мати шкідливого впливу на виріб 5 Захист від водяних струменів. Струмінь води, що викидається в будь-якому напрямку на оболонку,
не повинна мати шкідливого впливу на виріб 6 Захист від хвиль води. Вода при хвилюванні не повинна потрапляти
всередину оболонки в кількості, достатній для пошкодження вироби

Основні характеристики

Одними з основних характеристик асинхронного електродвигуна є номінальна установча потужність NH, номінальний струм IH номінальна частота обертання n н.
Номінальна потужність NH пропорційна номінальній частоті обертання n н і номінальному обертального моменту МН:

Моментні характеристики асинхронних електродвигунів показані на рис. 1.

Мал. 1. Моментні характеристики асинхронних електродвигунів:
1 - звичайне виконання електродвигуна; 2 - виконання електродвигуна з підвищеним моментом; 3 - виконання електродвигуна з підвищеним ковзанням

Важливою характеристикою електродвигуна є також пускові навантаження. Якщо в якості навантаження двигуна розглядати колесо вентилятора, то необхідно мати на увазі дві складові - аеродинамічну навантаження і навантаження від моменту інерції ротора (робоче колесо з усією рухомий механікою - ротор вузла вала, шківи, ​​ротор електродвигуна і т.д.). З наведеної вище формули і рис. 1 видно, що потужність електродвигуна приблизно пропорційна частоті обертання (момент двигуна при пуску навіть більше номінального). Споживана вентилятором аеродинамічна потужність Nад пропорційна кубу частоти обертання (момент аеродинамічних сил пропорційний квадрату частоти обертання):

Таким чином, при запуску вентилятора аеродинамічні сили практично не навантажують двигун. Друга складова навантаження на двигун при пуску пов'язана з наявністю моменту інерції ротора.

Для вентилятора, як правило, момент інерції ротора визначається моментом інерції робочого колеса. Моменти інерції робочих коліс іноді наводяться в каталогах фірм, які виробляють вентилятори.

Вентиляторна навантаження не створює пускових проблем для асинхронних електродвигунів (навіть в разі радіальних робочих коліс двостороннього всмоктування) і застосовувати спеціальні методи пуску або пристрої плавного пуску електродвигунів в більшості випадків не обов'язково. Однак при використанні електродвигунів, що мають значну встановлену потужність (кілька десятків кіловат і більше), при частих повторних пусках необхідно контролювати температуру електродвигуна для виключення вірогідності його перегріву від пускових струмів і виходу з ладу.

Електродвигуни, як і вентилятори, є джерелами шуму і вібрацій. Рівні випромінюваної звукової потужності зазвичай вказуються в паспортах або в каталогах. Як правило, шум електродвигуна незначний і на робочому режимі набагато нижче, ніж аеродинамічний шум самого вентилятора. Якщо ж чути шум електродвигуна, то необхідно розбиратися з проблемами, що виникли з електродвигуном. Збільшені вібрації електродвигунів зустрічаються досить часто. Зазвичай вони пов'язані із застосуванням низькоякісних підшипників, рідше - з недостатньою балансуванням ротора двигуна. За рівнем вібрацій двигуни поділяються на двигуни нормальної точності (N), підвищеної точності (R), високої точності (S).

Захист від вибуху

В умовах, де можливе формування вибухонебезпечної навколишнього середовища, має застосовуватися вибухозахищене електрообладнання, т. Е. Електрообладнання, що має засоби запобігання проявам джерела підпалювання, визнані достатніми для забезпечення вибухобезпеки при використанні в встановлених умовах навколишнього середовища.
Для вибухобезпеки силового електрообладнання необхідно забезпечити вибухостійкого і вибухонепроникність електрообладнання.
Вибухостійкого в основному забезпечується міцності параметрами корпусу електрообладнання, а вибухонепроникність, наприклад, електродвигунів - оболочкойсо щілинний або пластинчастої захистом.

Приклади і тенденції

У нашій країні в системах промислової вентиляції широкого поширення набули синхронні трифазні електродвигуни змінного струму серій АІР, артеріального тиску тощо.

Їх виробляє, зокрема українське АТ «HELZ» (Харків). Що випускаються компанією електродвигуни АІР (рис. 2) потужністю від 0,18 до 5,5 кВт призначені для комплектації трифазного струму з частотою мережі 50 і 60 Гц. Напруга - 220-660 В. Ступінь захисту електродвигунів IP54 (за замовленням IP55). Ступінь захисту токоввода - IP55. Клас ізоляції F. Можливі спеціальні виконання - химостойкие (Х2), морське (ОМ2), з вбудованим температурним захистом (Б), підвищеної точності (П).

Мал. 2. Електродвигун АІР

Схожими характеристиками володіють і електродвигуни для систем вентиляції іншого вітчизняного виробника - АТ «Електромотор» (Полтава).
В даний час, у зв'язку з посиленням ролі енергозбереження все більшу увагу, як в промислових, так і в побутових системах вентиляції приділяється застосуванню частотного регулювання приводів вентиляторів. Крім того, закордонні та вітчизняні компанії пропонують агрегати, оснащені ЄС-моторами - безколекторними синхронними двигунами з вбудованим електронним управлінням, або, більш стисло, електронно-комутованими (Electronically Commutated) двигунами.
ЄС-двигун має зовнішній ротор, в якому розташовуються сегменти з постійними магнітами. Принцип роботи заснований на тому, що в полі, що створюється вбудованими в ротор постійними магнітами, здійснюється управління вектором магнітного поля шляхом зміни напрямку струму в обмотці статора. У кожен момент часу контролер обчислює і подає на обмотку статора полярність струму, яка необхідна длятого, щоб забезпечити безперервне обертання ротора із заданою швидкістю.
У ЕС-вентиляторів практично відсутні пікові пускові струмові навантаження за рахунок того, що вбудований регулятор забезпечує досить плавне наростання амплітуди змінного струму від нуля до номінального значення. Оскільки ротор ЄС-двигуна є зовнішнім з постійними магнітами, в ньому відсутні теплові втрати. Звідси високий ККД, що досягає 80-90%.

Поряд з цим, високий ступінь енергозбереження при використанні EC-двигунів в системах вентиляції досягається за рахунок регулювання числа обертів. В силу кубічної залежності споживаної потужності від числа обертів їх плавне і глибоке регулювання, що забезпечується EC-двигунами без перетворення частоти напруги живлення, дає зниження сумарних значень споживаної потужності (рис. 3).

Мал. 3. Співвідношення витрат і споживаної потужності вентиляторів різного типу

Управління обертанням ротора ЄС-двигуна здійснюється за рахунок контрольованої подачі електроенергії на обмотку статора залежно від положення ротора, яке відстежується за допомогою датчиків Холла, а також заданих параметрів регулювання, що надходять, наприклад, від зовнішніх датчиків відповідного типу у вигляді струмових (4-20 мА) або потенційних (0-10 В) сигналів. При цьому вбудований PID регулятор дозволяє, поряд з пропорційним управлінням, встановлювати швидкість реагування двигуна на зміну керуючого сигналу в залежності від його диференціальних і інтегральних показників.

Крім перерахованого вище ЄС-двигуни більш компактні і мають зниженим рівнем шуму. У них є додатковий захист від перегріву, а також захист від блокування ротора, втрати фази і різких стрибків напруги, що забезпечує безперебійну роботу при збоях електроживлення.
Оснащені ЄС-моторами канальні відцентрові вентилятори в сталевому корпусі ВКМ ЄС (рис. 4) недавно з'явилися в асортименті продукції української компанії «Вентс». Устаткування призначене для приточно-витяжних систем вентиляції.

Мал. 4. Канальні відцентрові вентилятори на основі ЕС-двигунів

Завдяки ЄС-моторам дані вентилятори можна об'єднати в мережу і регулювати централізовано з комп'ютера, задаючи індивідуальний режим роботи. Управління здійснюється за допомогою зовнішнього керуючого сигналу 0-10 В в залежності від рівня температури, тиску, задимленості і інших параметрів. Клас захисту двигуна - IP 44. Діаметр приєднання до повітропроводів - 160, 200, 250 або 315 мм. Продуктивність - до 1460 м3 / ч.

Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі AW-Therm . Підписуйтесь!

Вас може зацікавити:

Вам також може сподобатися

Замовлення було відправлено, з Вами зв'яжеться наш менеджер.