Basiskennis van elektromotoren

1. Inleiding tot elektromotoren

Een elektromotor is een apparaat dat elektrische energie omzet in mechanische energie. Het gebruikt een bekrachtigde spoel (de statorwikkeling) om een ​​roterend magnetisch veld op te wekken dat inwerkt op de rotor (zoals een gesloten aluminium frame met kooianker) om een ​​magnetoelektrisch rotatiekoppel te creëren.

Elektromotoren worden, afhankelijk van de gebruikte stroombron, onderverdeeld in gelijkstroommotoren (DC-motoren) en wisselstroommotoren (AC-motoren). De meeste motoren in het elektriciteitsnet zijn AC-motoren, die synchroon of asynchroon kunnen zijn (de snelheid van het statormagnetisch veld van de motor is niet synchroon met de rotatiesnelheid van de rotor).

Een elektromotor bestaat hoofdzakelijk uit een stator en een rotor. De richting van de kracht die op de bekrachtigde draad in het magnetische veld werkt, is gerelateerd aan de richting van de stroom en de richting van de magnetische inductielijn (de richting van het magnetische veld). Het werkingsprincipe van een elektromotor is gebaseerd op de invloed van een magnetisch veld op de kracht die op de stroom inwerkt, waardoor de motor gaat draaien.

2. Indeling van elektromotoren

① Classificatie op basis van de werkvoeding

Afhankelijk van de verschillende energiebronnen waarop elektromotoren werken, kunnen ze worden onderverdeeld in gelijkstroommotoren (DC-motoren) en wisselstroommotoren (AC-motoren). Wisselstroommotoren worden verder onderverdeeld in eenfasige motoren en driefasige motoren.

② Classificatie op basis van structuur en werkingsprincipe

Elektromotoren kunnen, afhankelijk van hun structuur en werkingsprincipe, worden onderverdeeld in gelijkstroommotoren (DC-motoren), asynchrone motoren en synchrone motoren. Synchrone motoren kunnen verder worden onderverdeeld in permanentmagneet-synchrone motoren, reluctantie-synchrone motoren en hysterese-synchrone motoren. Asynchrone motoren kunnen worden onderverdeeld in inductiemotoren en wisselstroomcommutatormotoren. Inductiemotoren worden verder onderverdeeld in driefasige asynchrone motoren en asynchrone motoren met afgeschermde pool. Wisselstroomcommutatormotoren worden ook onderverdeeld in eenfasige seriegeschakelde motoren, wisselstroom-gelijkstroommotoren voor dubbel gebruik en repulsiemotoren.

③ Ingedeeld op basis van opstart- en bedieningsmodus

Elektromotoren kunnen, afhankelijk van hun start- en werkingswijze, worden onderverdeeld in eenfasige asynchrone motoren met condensatorstart, eenfasige asynchrone motoren met condensatorwerking, eenfasige asynchrone motoren met condensatorstart en eenfasige asynchrone motoren met gesplitste fase.

④ Classificatie op basis van doel

Elektromotoren kunnen, afhankelijk van hun functie, worden onderverdeeld in aandrijfmotoren en regelmotoren.

Elektromotoren voor aandrijving worden verder onderverdeeld in elektrisch gereedschap (waaronder boor-, polijst-, sleuf-, snij- en expansiegereedschap), elektromotoren voor huishoudelijke apparaten (waaronder wasmachines, ventilatoren, koelkasten, airconditioners, recorders, videorecorders, dvd-spelers, stofzuigers, camera's, elektrische blazers, elektrische scheerapparaten, enz.) en andere algemene kleine mechanische apparatuur (waaronder diverse kleine werktuigen, kleine machines, medische apparatuur, elektronische instrumenten, enz.).

Besturingsmotoren worden verder onderverdeeld in stappenmotoren en servomotoren.
⑤ Classificatie op basis van rotorstructuur

Op basis van de structuur van de rotor kunnen elektromotoren worden onderverdeeld in kooiankermotoren (voorheen bekend als asynchrone motoren met kortsluitanker) en inductiemotoren met gewikkelde rotor (voorheen bekend als asynchrone motoren met gewikkelde rotor).

⑥ Ingedeeld op basis van de bedrijfssnelheid

Elektromotoren kunnen, afhankelijk van hun werkingssnelheid, worden onderverdeeld in hogesnelheidsmotoren, lagesnelheidsmotoren, motoren met constante snelheid en motoren met variabele snelheid.

⑦ Classificatie op basis van de beschermende vorm

a. Open type (zoals IP11, IP22).

Afgezien van de noodzakelijke ondersteuningsconstructie, heeft de motor geen speciale beveiliging voor de roterende en onder spanning staande onderdelen.

b. Gesloten type (zoals IP44, IP54).

De roterende en onder spanning staande onderdelen in de motorbehuizing hebben de nodige mechanische bescherming nodig om onbedoeld contact te voorkomen, maar deze bescherming mag de ventilatie niet significant belemmeren. Beschermmotoren worden, afhankelijk van hun verschillende ventilatie- en beschermingsstructuren, in de volgende typen onderverdeeld.

ⓐ Type gaasafdekking.

De ventilatieopeningen van de motor zijn afgedekt met geperforeerde kappen om te voorkomen dat de roterende en onder spanning staande onderdelen van de motor in contact komen met externe objecten.

ⓑ Druppelbestendig.

De constructie van de motorventilatie voorkomt dat verticaal vallende vloeistoffen of vaste stoffen rechtstreeks in het binnenste van de motor terechtkomen.

ⓒ Spatwaterdicht.

De constructie van de motorventilatie voorkomt dat vloeistoffen of vaste stoffen in welke richting dan ook, binnen een verticale hoek van 100°, de binnenkant van de motor binnendringen.

ⓓ Gesloten.

De structuur van de motorbehuizing kan de vrije uitwisseling van lucht binnen en buiten de behuizing voorkomen, maar volledige afdichting is niet noodzakelijk.

ⓔ Waterdicht.
De constructie van de motorbehuizing kan voorkomen dat water onder een bepaalde druk de binnenkant van de motor binnendringt.

ⓕ Waterdicht.

Wanneer de motor in water wordt ondergedompeld, kan de constructie van de motorbehuizing voorkomen dat er water in het binnenste van de motor terechtkomt.

ⓖ Duikstijl.

De elektromotor kan onder de nominale waterdruk lange tijd in water functioneren.

ⓗ Explosiebestendig.

De constructie van de motorbehuizing is voldoende om te voorkomen dat een gasexplosie binnenin de motor zich naar buiten verspreidt en een explosie van brandbaar gas buiten de motor veroorzaakt. Officieel account "Mechanical Engineering Literature", tankstation voor ingenieurs!

⑧ Ingedeeld op basis van ventilatie- en koelmethoden

a. Zelfkoelend.

Elektromotoren zijn voor koeling volledig afhankelijk van oppervlaktestraling en natuurlijke luchtstroming.

b. Zelfkoelende ventilator.

De elektromotor wordt aangedreven door een ventilator die koellucht aanvoert om het oppervlak of de binnenkant van de motor te koelen.

c. Hij koelde af met een ventilator.

De ventilator die de koellucht aanvoert, wordt niet door de elektromotor zelf aangedreven, maar is onafhankelijk van de elektromotor.

d. Type pijpleidingventilatie.

Koellucht wordt niet rechtstreeks van buiten of van binnen de motor aangevoerd of afgevoerd, maar via leidingen. Ventilatoren voor de ventilatie via leidingen kunnen zelfkoelend zijn of door een andere ventilator worden gekoeld.

e. Vloeistofkoeling.

Elektromotoren worden gekoeld met vloeistof.

f. Gaskoeling met gesloten circuit.

De circulatie van het koelmedium voor de motor vindt plaats in een gesloten circuit dat de motor en de koeler omvat. Het koelmedium absorbeert warmte tijdens de doorgang door de motor en geeft warmte af tijdens de doorgang door de koeler.
g. Oppervlaktekoeling en interne koeling.

Het koelmedium dat niet door de binnenkant van de motorgeleider stroomt, wordt oppervlaktekoeling genoemd, terwijl het koelmedium dat wel door de binnenkant van de motorgeleider stroomt, interne koeling wordt genoemd.

⑨ Classificatie op basis van de installatiestructuur

De installatievorm van elektromotoren wordt doorgaans aangegeven met codes.

De code wordt weergegeven door de afkorting IM voor internationale installatie.

De eerste letter in IM staat voor de installatietypecode, B staat voor horizontale installatie en V voor verticale installatie;

Het tweede cijfer vertegenwoordigt de functiecode, weergegeven door Arabische cijfers.

⑩ Classificatie op basis van isolatieniveau

A-niveau, E-niveau, B-niveau, F-niveau, H-niveau, C-niveau. De classificatie van de isolatieniveaus van motoren wordt weergegeven in de onderstaande tabel.

⑪ Ingedeeld op basis van het aantal vastgestelde werkuren

Continu, onderbroken en kortdurend werkingssysteem.

Continu bedrijfsysteem (SI). De motor garandeert een langdurige werking onder de nominale waarde die op het typeplaatje staat vermeld.

Korte bedrijfsuren (S2). De motor mag slechts gedurende een beperkte tijd onder de nominale waarde werken die op het typeplaatje staat vermeld. Er zijn vier soorten normen voor de duur van kortdurende bedrijfsuren: 10 min, 30 min, 60 min en 90 min.

Intermitterend werkingssysteem (S3). De motor mag alleen intermitterend en periodiek worden gebruikt onder de nominale waarde die op het typeplaatje staat vermeld, uitgedrukt als een percentage van 10 minuten per cyclus. Bijvoorbeeld FC=25%. De systemen S4 tot en met S10 behoren tot verschillende intermitterende werkingssystemen onder verschillende omstandigheden.

9.2.3 Veelvoorkomende storingen van elektromotoren

Elektromotoren vertonen vaak diverse storingen tijdens langdurig gebruik.

Als de koppeloverdracht tussen de connector en de reductiekast groot is, vertoont het verbindingsgat op het flensoppervlak ernstige slijtage, waardoor de speling van de verbinding toeneemt en de koppeloverdracht instabiel wordt. Ook slijtage van de lagerpositie kan schade aan het motoraslager veroorzaken. Daarnaast is er slijtage tussen de askoppen en de spiebanen, enzovoort. Na het optreden van dergelijke problemen richten traditionele methoden zich voornamelijk op reparatielassen of nabewerking na het borstelgalvaniseren, maar beide methoden hebben bepaalde nadelen.

De thermische spanning die ontstaat bij reparatielassen op hoge temperatuur kan niet volledig worden geëlimineerd, waardoor het materiaal kan buigen of breken. Borstelgalvaniseren is echter beperkt door de dikte van de coating en is gevoelig voor afbladderen. Beide methoden maken gebruik van metaal om metaal te repareren, waardoor de "hard op hard"-verhouding niet verandert. Onder de gecombineerde werking van verschillende krachten zal er alsnog slijtage optreden.

Hedendaagse westerse landen gebruiken vaak polymeercomposietmaterialen als reparatiemethode om deze problemen aan te pakken. Het gebruik van polymeermaterialen voor reparatie heeft geen invloed op de thermische spanning tijdens het lassen en de reparatiedikte is niet beperkt. Tegelijkertijd hebben de metalen materialen in het product niet de flexibiliteit om de schokken en trillingen van de apparatuur op te vangen, waardoor slijtage wordt voorkomen en de levensduur van de apparatuuronderdelen wordt verlengd. Dit bespaart bedrijven veel stilstandtijd en creëert een enorme economische waarde.
(1) Foutverschijnsel: De motor start niet na aansluiting.

De redenen en de aanpakmethoden zijn als volgt.

① Fout in de bedrading van de statorwikkeling – controleer de bedrading en corrigeer de fout.

② Onderbreking in de statorwikkeling, kortsluiting naar aarde, onderbreking in de wikkeling van de rotormotor – identificeer het foutpunt en verhelp het.

③ Overmatige belasting of vastgelopen transmissiemechanisme – controleer het transmissiemechanisme en de belasting.

④ Onderbreking in het rotorcircuit van een motor met gewikkelde rotor (slecht contact tussen de borstel en de sleepring, onderbreking in de reostaat, slecht contact in de draad, enz.) – identificeer het punt van de onderbreking en repareer het.

⑤ De voedingsspanning is te laag – controleer de oorzaak en verhelp deze.

⑥ Stroomvoorzieningsfaseverlies – controleer het circuit en herstel de driefasenvoeding.

(2) Storingsverschijnsel: De motortemperatuur stijgt te hoog of er ontstaat rookontwikkeling.

De redenen en de aanpakmethoden zijn als volgt.

① Overbelast of te vaak gestart – verlaag de belasting en het aantal starts.

② Faseverlies tijdens bedrijf – controleer het circuit en herstel de driefasenvoeding.

③ Fout in de bedrading van de statorwikkeling – controleer de bedrading en corrigeer deze.

④ De statorwikkeling is geaard en er is een kortsluiting tussen windingen of fasen – identificeer de locatie van de aarding of kortsluiting en repareer deze.

⑤ De kooirotorwikkeling is gebroken – vervang de rotor.

⑥ Ontbrekende fasewerking van de rotorwikkeling – identificeer het foutpunt en repareer het.

⑦ Wrijving tussen stator en rotor – Controleer de lagers en de rotor op vervorming; repareer of vervang deze indien nodig.

⑧ Slechte ventilatie – controleer of de ventilatie niet geblokkeerd is.

⑨ Spanning te hoog of te laag – Controleer de oorzaak en verhelp deze.

(3) Foutverschijnsel: Overmatige motortrillingen

De redenen en de aanpakmethoden zijn als volgt.

① Ongebalanceerde rotor – nivellering.

② Ongebalanceerde poelie of verbogen asverlenging – controleren en corrigeren.

③ De motor is niet uitgelijnd met de belastingsas – controleer en stel de as van de unit bij.

④ Onjuiste installatie van de motor – controleer de installatie- en funderingsschroeven.

⑤ Plotselinge overbelasting – verlaag de belasting.

(4) Foutverschijnsel: Abnormaal geluid tijdens de werking
De redenen en de aanpakmethoden zijn als volgt.

① Wrijving tussen stator en rotor – Controleer de lagers en de rotor op vervorming; repareer of vervang deze indien nodig.

② Beschadigde of slecht gesmeerde lagers – vervang en reinig de lagers.

③ Motorstoring door faseverlies – controleer het onderbrekingspunt en repareer dit.

④ Botsing van het blad met de behuizing – controleer en verhelp de oorzaak.

(5) Foutverschijnsel: De snelheid van de motor is te laag onder belasting.

De redenen en de aanpakmethoden zijn als volgt.

① De voedingsspanning is te laag – controleer de voedingsspanning.

② Overbelasting – controleer de belasting.

③ De kooirotorwikkeling is gebroken – vervang de rotor.

④ Slecht of onderbroken contact van één fase van de rotorwikkeldraadgroep – controleer de borsteldruk, het contact tussen de borstel en de sleepring, en de rotorwikkeling.
(6) Foutverschijnsel: De motorbehuizing is onder spanning

De redenen en de aanpakmethoden zijn als volgt.

① Slechte aarding of hoge aardingsweerstand – Sluit de aardingsdraad aan volgens de voorschriften om aardingsfouten te verhelpen.

② De wikkelingen zijn vochtig – ze moeten worden gedroogd.

③ Isolatieschade, botsing met leidingen – Dompel de isolatie onder in verf om deze te repareren en sluit de leidingen opnieuw aan. 9.2.4 Bedieningsprocedures van de motor

① Voordat u de motor demonteert, blaast u het stof van het oppervlak en veegt u het schoon.

② Kies de werklocatie voor de demontage van de motor en reinig de omgeving ter plaatse.

③ Bekend met de structurele kenmerken en de technische onderhoudseisen van elektromotoren.

④ Zorg voor de benodigde gereedschappen (inclusief speciaal gereedschap) en apparatuur voor de demontage.

⑤ Om de defecten in de werking van de motor beter te begrijpen, kan, indien de omstandigheden dit toelaten, vóór de demontage een inspectietest worden uitgevoerd. Hiertoe wordt de motor belast getest en worden de temperatuur, het geluid, de trillingen en andere omstandigheden van elk onderdeel van de motor nauwkeurig gecontroleerd. Ook de spanning, stroom, snelheid, enz. worden getest. Vervolgens wordt de belasting losgekoppeld en wordt een aparte inspectietest zonder belasting uitgevoerd om de nullaststroom en het nullastverlies te meten en te registreren. Officieel account “Mechanical Engineering Literature”, tankstation voor ingenieurs!

⑥ Schakel de stroomtoevoer uit, verwijder de externe bedrading van de motor en maak aantekeningen.

⑦ Kies een geschikte spanningsmegohmmeter om de isolatieweerstand van de motor te testen. Om de isolatieweerstandswaarden die tijdens het laatste onderhoud zijn gemeten te kunnen vergelijken en zo de trend van isolatieverandering en de isolatiestatus van de motor te bepalen, moeten de bij verschillende temperaturen gemeten isolatieweerstandswaarden worden omgerekend naar dezelfde temperatuur, meestal 75 ℃.

⑧ Test de absorptieverhouding K. Wanneer de absorptieverhouding K > 1,33 is, geeft dit aan dat de isolatie van de motor niet is aangetast door vocht of dat de mate van vocht niet ernstig is. Om de resultaten te kunnen vergelijken met eerdere gegevens, is het ook nodig om de bij een bepaalde temperatuur gemeten absorptieverhouding om te rekenen naar diezelfde temperatuur.

9.2.5 Onderhoud en reparatie van elektromotoren

Wanneer de motor draait of een storing vertoont, zijn er vier methoden om storingen tijdig te voorkomen en te verhelpen: kijken, luisteren, ruiken en voelen, om zo de veilige werking van de motor te garanderen.

(1) Kijk

Observeer of er zich tijdens de werking van de motor afwijkingen voordoen, die zich met name in de volgende situaties manifesteren.

① Bij kortsluiting in de statorwikkeling kan er rook uit de motor komen.

② Wanneer de motor ernstig overbelast raakt of uit fase is, zal de snelheid afnemen en zal er een hard zoemend geluid ontstaan.

③ Wanneer de motor normaal draait, maar plotseling stopt, kunnen er vonken ontstaan ​​bij een losse verbinding; dit kan duiden op een doorgebrande zekering of een vastgelopen onderdeel.

④ Als de motor hevig trilt, kan dit komen door een blokkering van de transmissie, een slechte bevestiging van de motor, losse funderingsbouten, enz.

⑤ Als er verkleuringen, brandplekken en roetvlekken aanwezig zijn bij de interne contacten en aansluitingen van de motor, duidt dit op plaatselijke oververhitting, slecht contact bij de geleideraansluitingen of verbrande wikkelingen.

(2) Luister

De motor moet tijdens normaal gebruik een gelijkmatig en licht zoemend geluid produceren, zonder storende bijgeluiden. Als er te veel lawaai wordt geproduceerd, zoals elektromagnetische ruis, lagergeluid, ventilatiegeluid, mechanische wrijvingsgeluiden, enz., kan dit een voorbode of symptoom zijn van een storing.

① Bij elektromagnetische ruis: als de motor een luid en zwaar geluid produceert, kunnen er verschillende oorzaken zijn.

a. De luchtspleet tussen de stator en de rotor is ongelijkmatig, waardoor het geluid fluctueert tussen hoog en laag met steeds dezelfde tijdsinterval tussen de hoge en lage tonen. Dit wordt veroorzaakt door slijtage van de lagers, waardoor de stator en de rotor niet concentrisch zijn.

b. De driefasige stroom is ongelijkmatig. Dit komt door een onjuiste aarding, kortsluiting of slecht contact van de driefasige wikkeling. Als het geluid erg dof is, duidt dit erop dat de motor ernstig overbelast is of uit fase draait.

c. Losse ijzeren kern. Door de trillingen van de motor tijdens bedrijf raken de bevestigingsbouten van de ijzeren kern los, waardoor de siliciumstalen plaat van de ijzeren kern loskomt en lawaai produceert.

② Het lagergeluid moet tijdens de werking van de motor regelmatig worden gecontroleerd. De controlemethode is als volgt: druk het ene uiteinde van een schroevendraaier tegen het montagegebied van het lager en houd het andere uiteinde dicht bij uw oor om het geluid van het draaiende lager te horen. Als het lager normaal functioneert, produceert het een continu, zacht "ritsend" geluid, zonder schommelingen in hoogte of metaalwrijvingsgeluiden. Als de volgende geluiden optreden, wordt dit als abnormaal beschouwd.

a. Er is een piepend geluid te horen wanneer het lager draait. Dit is een metaalwrijvingsgeluid, meestal veroorzaakt door een gebrek aan olie in het lager. Het lager moet worden gedemonteerd en voorzien van een geschikte hoeveelheid smeervet.

b. Als er een "krakend" geluid is, is dat het geluid dat ontstaat wanneer de bal draait, meestal veroorzaakt door het uitdrogen van het smeervet of een gebrek aan olie. Er kan een geschikte hoeveelheid vet worden toegevoegd.

c. Als er een "klikkend" of "krakend" geluid te horen is, wordt dit veroorzaakt door de onregelmatige beweging van de kogel in het lager. Dit kan het gevolg zijn van beschadiging van de kogel in het lager, langdurig gebruik van de motor of het uitdrogen van het smeervet.

③ Als het transmissiemechanisme en het aangedreven mechanisme continu in plaats van fluctuerend geluid produceren, kunnen ze op de volgende manieren worden behandeld.

a. Periodieke "krakende" geluiden worden veroorzaakt door ongelijkmatige riemverbindingen.

b. Een periodiek bonkend geluid wordt veroorzaakt door een losse koppeling of poelie tussen de assen, evenals door versleten spieën of spiebanen.

c. Het onregelmatige botsingsgeluid wordt veroorzaakt doordat de ventilatorbladen tegen de ventilatorbehuizing botsen.
(3) Geur

Door aan de geur van de motor te ruiken, kunnen storingen worden opgespoord en voorkomen. Een specifieke verfgeur wijst erop dat de interne temperatuur van de motor te hoog is; een sterke brandlucht kan duiden op een beschadigde isolatielaag of doorgebrande wikkelingen.

(4) Aanraken

Door de temperatuur van bepaalde onderdelen van de motor te voelen, kan ook de oorzaak van de storing worden vastgesteld. Om de veiligheid te waarborgen, dient u bij het aanraken van de omliggende delen van de motorbehuizing en lagers de rug van uw hand te gebruiken. Als er temperatuurafwijkingen worden geconstateerd, kunnen er verschillende oorzaken zijn.

① Slechte ventilatie. Bijvoorbeeld een losgeraakte ventilator, verstopte ventilatiekanalen, enz.

② Overbelasting. Dit veroorzaakt een te hoge stroomsterkte en oververhitting van de statorwikkeling.

③ Kortsluiting tussen statorwikkelingen of onbalans in de driefasige stroom.

④ Vaak starten of remmen.

⑤ Als de temperatuur rond het lager te hoog is, kan dit komen door lagerschade of een gebrek aan olie.