Aktualności

W normalnych warunkach pracy zasilanie i uzwojenia silnika trójfazowego są symetryczne. Jeśli nastąpi utrata fazy w napięciu wejściowym z powodu braku fazy zasilania lub nieprawidłowego okablowania silnika, na uzwojeniach silnika będą regularnie powstawać uszkodzenia spowodowane przepaleniem. Na zwisach uzwojeń można zaobserwować wyraźny wzór uszkodzeń. W przypadku uzwojeń połączonych w trójkąt przy utracie fazy uszkodzenia mają spójny przebieg: jedno uzwojenie fazowe przepala się, podczas gdy pozostałe dwa pozostają nienaruszone. W przypadku uzwojeń połączonych w gwiazdę dotkniętych utratą fazy, uzwojenia dwufazowe ulegają spaleniu, a trzecie nieuszkodzone. Główną przyczyną przepalenia jest nadmierny prąd prowadzący do poważnego przegrzania. Jeśli utrata fazy nastąpi podczas pracy silnika, jego prędkość obrotowa natychmiast spada. Prądy nienaruszonych faz szybko przekraczają prąd znamionowy silnika, osiągając nawet kilkukrotność wartości znamionowej. Powoduje to poważne przegrzanie i wypalenie tych uzwojeń fazowych. Kiedy w całkowicie obciążonym silniku nastąpi utrata fazy podczas pracy, silnik przechodzi w stan przetężenia, którego prąd przekracza poziom znamionowy. Silnik przechodzi z powolnego obrotu do stanu zablokowanego wirnika, a prądy liniowe nienaruszonych faz dalej rosną, powodując szybkie przepalenie uzwojenia. Jeśli w lekko obciążonym pracującym silniku nastąpi utrata fazy, prądy w nienaruszonych uzwojeniach gwałtownie wzrosną, a nadmierny wzrost temperatury spowoduje wypalenie tych uzwojeń. Analiza oparta na zależności pomiędzy momentem obciążenia a momentem elektromagnetycznym: podczas normalnej pracy moment obciążenia i moment elektromagnetyczny silnika utrzymują względną równowagę. Po zaniku fazy moment elektromagnetyczny silnika gwałtownie maleje. Aby spełnić wymagania dotyczące obciążenia, prąd uzwojenia znacznie wzrasta. Wyższy prąd generuje więcej ciepła, pogarszając wydajność izolacji drutu magnesu i innych materiałów izolacyjnych danej fazy, a ostatecznie je spalając. Kiedy w uzwojeniach silnika pojawiają się zwarcia związane z utratą fazy, często jednocześnie spalana jest izolacja międzyfazowa i izolacja uziemiająca. W przypadku stosunkowo dużych silników zazwyczaj wyposaża się je w niezbędne systemy monitorowania i zabezpieczeń (takie jak zabezpieczenie różnicowe). Po wykryciu asymetrii napięcia lub prądu urządzenia zabezpieczające w odpowiednim czasie odcinają zasilanie, aby skutecznie zabezpieczyć uzwojenia silnika.

Jakość i wydajność korpusu silnika mają kluczowe znaczenie dla wszystkich użytkowników. Jednak podczas faktycznego doboru i eksploatacji silnika, możliwość dostosowania silnika do środowiska pracy, a także konserwacja i konserwacja przez użytkownika w różnych warunkach pracy, mają ogromne znaczenie i w pewnym stopniu bezpośrednio odnoszą się do bezpieczeństwa użytkowania. Niektóre silniki działają w sposób ciągły, inne zaś z przerwami z powodu różnych czynników. Przykładami są silniki instalowane w urządzeniach grzewczych i sprzęcie przeciwpożarowym, które działają okresowo lub okazjonalnie w zależności od zapotrzebowania sezonowego. W silnikach pracujących sporadycznie mogą wystąpić różne nietypowe warunki wynikające ze środowiska przechowywania i nieodłącznych właściwości ochronnych silnika. Dlatego przed ponownym uruchomieniem należy przeprowadzić podstawowe kontrole i konserwację, aby uniknąć możliwych do uniknięcia usterek jakościowych. 1 Kontrola układu okablowania silnika Wskutek wahań temperatury pomiędzy pracą silnika a stanem czuwania oraz wibracji powstających podczas pracy, elementy mocujące w punktach podłączenia zasilania silnika mogą się poluzować. Przed ponownym uruchomieniem należy przeprowadzić podstawowe kontrole instalacji elektrycznej; w razie potrzeby wymienić elementy mocujące na nowe. 2 Usuwanie wilgoci z uzwojeń silnika Jeżeli silnik był przechowywany przez dłuższy czas, narażony na duże różnice temperatur pomiędzy pracą a przechowywaniem lub był przechowywany w wilgotnym powietrzu otoczenia, przed załączeniem zasilania należy przeprowadzić usuwanie wilgoci. Średnie i duże silniki wyposażane są fabrycznie w dedykowane urządzenia do podgrzewania uzwojeń, takie jak antykondensacyjne listwy grzewcze i grzałki antykondensacyjne. Grzejniki przeciwwilgociowe dostarczane przez różnych producentów lub montowane w różnych modelach silników różnią się nieznacznie konfiguracją, ale mają identyczne zasady działania. Wszystkie operacje należy ściśle przestrzegać instrukcji obsługi i konserwacji silnika. W przypadku silników bez wbudowanych urządzeń przeciwwilgociowych można zastosować zewnętrzne ogrzewanie, wentylację i osuszanie, w zależności od klasy ochrony silnika. Temperatura ogrzewania musi być rygorystycznie kontrolowana, aby zapobiec uszkodzeniu uzwojeń i powiązanych komponentów. 3 Kontrola zgodności elementów sprzęgła silnika Obróć wał silnika ręcznie, aby sprawdzić, czy nie występują luźne połączenia lub zacięcia mechaniczne, zwracając szczególną uwagę na układ łożyskowy i elementy wentylacji chłodzącej. Większość producentów silników podaje szczegółowe specyfikacje i wymagania dotyczące rutynowej konserwacji w instrukcjach obsługi. Operatorzy silników przeprowadzają ukierunkowane inspekcje zgodnie z rzeczywistymi warunkami pracy.

W procesie obróbki izolacji uzwojeń urządzeń elektrycznych, takich jak silniki i transformatory, wstępne wypalanie jest niezbędnym, krytycznym etapem procesu wstępnego. Od niego bezpośrednio zależy jakość późniejszej impregnacji i utwardzania lakieru, a także określa niezawodność systemu izolacji uzwojeń i żywotność urządzeń. Podstawowym celem wstępnego wypalania jest wyeliminowanie wilgoci wewnętrznej, zanieczyszczeń i pozostałości rozpuszczalników wewnątrz uzwojeń poprzez ogrzewanie z precyzyjną kontrolą temperatury, tworząc optymalne warunki do penetracji i utwardzania lakieru izolacyjnego. Niemniej jednak niewłaściwa obsługa może powodować różne zagrożenia, które wymagają ukierunkowanych środków zapobiegawczych. Podstawowe znaczenie wstępnego wypalania w obróbce izolacji uzwojeń odzwierciedla się w trzech głównych aspektach: Po pierwsze, usunięcie wilgoci, aby położyć solidny fundament pod izolację. Uzwojenia mają tendencję do pochłaniania wilgoci z otoczenia podczas nawijania i osadzania cewek. Jeśli impregnacja lakieru zostanie przeprowadzona bezpośrednio, bez wstępnego wypalania, uwięziona wilgoć utworzy szczeliny powietrzne pomiędzy warstwami izolacji a przewodnikami, obniżając wytrzymałość dielektryczną i łatwo powodując wyładowania niezupełne i uszkodzenie izolacji podczas długotrwałej pracy. Wstępne wypalanie odparowuje i usuwa wewnętrzną wilgoć z uzwojeń poprzez ogrzewanie, zapewniając zwarte i suche warstwy izolacyjne i zasadniczo eliminując ukryte zagrożenia izolacyjne. Po drugie, usuwanie zanieczyszczeń w celu optymalizacji wydajności impregnacji. Podczas wstępnego pieczenia zanieczyszczenia, takie jak plamy oleju i kurz na powierzchniach uzwojeń, ulatniają się lub odpadają wraz ze wzrostem temperatury. W międzyczasie można usunąć resztki rozpuszczalników z folii izolacyjnej drutów magnesu, zapobiegając pogorszeniu przez te zanieczyszczenia przyczepności pomiędzy lakierem izolacyjnym a uzwojeniami. Gwarantuje to dokładne wnikanie lakieru w każdą najdrobniejszą szczelinę uzwojeń w późniejszym procesie impregnacji. Po trzecie, podgrzewanie uzwojenia w celu zagwarantowania jednolitej jakości utwardzania. Wstępnie wypieczone uzwojenia utrzymują odpowiednią temperaturę, co pozwala uniknąć gwałtownego wzrostu lepkości lakieru i zablokowania penetracji spowodowanego nadmierną różnicą temperatur pomiędzy zimnymi uzwojeniami a płynnym lakierem po zanurzeniu. Dodatkowo przyspiesza reakcje chemiczne w kolejnym etapie utwardzania, umożliwiając równomierne utwardzanie lakieru izolacyjnego, tworząc ciągłą, stabilną zintegrowaną strukturę izolacyjną.

Zgodnie z zasadami „dopasowania warunków pracy i optymalnej wydajności kosztowej” przy doborze silnika należy ściśle kontrolować trzy główne wymiary, aby uniknąć błędów w wyborze: 1, dopasowanie mocy obciążenia Określ klasę napięcia na podstawie mocy znamionowej sprzętu. W przypadku obciążeń o małej mocy i konwencjonalnych obciążeń preferowane są silniki niskonapięciowe, aby zapobiec marnowaniu zasobów. Silniki wysokiego napięcia należy bezpośrednio dostosować do obciążeń o dużej mocy i ciężkich rozruchach. Eliminuje to problemy, w tym nadmierny spadek napięcia sieciowego spowodowany dużym prądem silników niskonapięciowych (co może skutkować awarią rozruchu obciążenia) i spaleniem silnika w wyniku długotrwałej pracy przy przeciążeniu pod napięciem, gwarantując w ten sposób stabilną i niezawodną pracę sprzętu. 2, wybór na podstawie odległości zasilania Jeśli odległość od źródła zasilania jest niewielka, a sprzęt jest zainstalowany w pobliżu szaf zasilających, priorytetem są silniki niskonapięciowe, aby obniżyć koszty zakupu i konserwacji. W przypadku dużych odległości zasilania, rozproszonego zasilania instalacji i projektów prowadzenia długich kabli zaleca się stosowanie silników wysokiego napięcia w celu zmniejszenia strat na linii, zmniejszenia inwestycji w okablowanie i poprawy wydajności zasilania. 3, Dopasowanie środowiska na miejscu i warunków pracy Do specjalnych środowisk, takich jak miejsca zagrożone wybuchem, wilgotne, zapylone i korozyjne, należy wybrać specjalne silniki o odpowiednich stopniach ochrony. Silniki niskonapięciowe są pierwszym wyborem w przypadku małych obciążeń i przerywanych, konwencjonalnych warunków pracy. Silniki wysokonapięciowe są preferowane w warunkach pracy charakteryzujących się dużym obciążeniem, ciągłą pracą przez cały dzień i wysokimi wymaganiami niezawodnościowymi, aby zapewnić długoterminową stabilną pracę. Podsumowując, silniki wysokiego i niskiego napięcia to dwa typy podstawowych urządzeń zasilających, odpowiednich do różnych wymagań produkcyjnych. Żadne z nich nie ma absolutnych zalet ani wad; różnią się jedynie możliwością dostosowania scenariuszy. Dokładne zrozumienie charakterystyki wydajności i zakresu zastosowania obu typów umożliwia rozsądny dobór silnika, wydajną pracę i kontrolowane koszty, zapewniając trwałe i niezawodne wsparcie energetyczne dla produkcji przemysłowej.

Podczas rutynowej obsługi i konserwacji silników trójfazowych awaria izolacji uzwojenia do masy należy do najpowszechniejszych zagrożeń elektrycznych, zaraz po zwarciach międzyobrotowych i międzyfazowych. Zwarcie doziemne oznacza uszkodzenie lub starzenie się warstwy izolacyjnej uzwojenia silnika, która tworzy ścieżkę przewodzącą pomiędzy przewodami fazowymi a żelaznym rdzeniem, ramą lub przewodami uziemiającymi. W przeciwieństwie do zwarć międzyfazowych, w których dwa uzwojenia są połączone elektrycznie, zwarcia doziemne objawiają się nieprawidłowym prądem w pętli uziemiającej lub aktywacją systemów zabezpieczających przed upływem prądu. Dokładne rozróżnienie typów usterek umożliwia personelowi konserwacyjnemu szybkie rozwiązywanie problemów. W normalnych warunkach pracy silnik trójfazowy charakteryzuje się zrównoważonymi trójfazowymi prądami obciążenia o znikomym odchyleniu, zerowym prądem upływowym doziemnym i stabilnymi, regularnymi przebiegami prądu. Gdy wystąpi uszkodzenie izolacji uzwojenia-ziemia, najbardziej charakterystycznym objawem jest ciągły prąd upływowy do uziemienia, który służy jako charakterystyczna cecha takich uszkodzeń. W początkowej fazie częściowego uszkodzenia izolacji, przed całkowitym przebiciem, prąd upływowy pozostaje niski i charakteryzuje się powolnymi wahaniami, co sprawia, że ​​uszkodzenie jest trudne do wykrycia. W miarę nasilania się degradacji izolacji na skutek wnikania wilgoci i karbonizacji, prąd upływowy stale rośnie. W przypadku łagodnego uziemienia jednofazowego całkowite odchylenie między trójfazowymi prądami obciążenia jest minimalne bez ostrych skoków lub spadków, a prądy trójfazowe pozostają w przybliżeniu zrównoważone — jest to główny powód, dla którego często pomija się zwarcia doziemne. Niemniej jednak na tym etapie napięcia międzyfazowe systemu zmieniają się: napięcie międzyfazowe wadliwej fazy spada, podczas gdy napięcie faz zdrowych wzrasta. Długotrwała eksploatacja w takich warunkach przyspiesza niszczenie izolacji. Jeśli zwarcie doziemne przekształci się w bezpośrednie metaliczne połączenie z ziemią, pojawią się oczywiste nieprawidłowości w prądzie. Przez uszkodzoną fazę przepływa duży prąd zwarcia doziemnego, powodując znaczny wzrost prądu fazowego i wywołując łagodną asymetrię prądu trójfazowego. Tymczasem prąd składowej zerowej drastycznie wzrasta, powodując częste wczesne ostrzeżenia i działania wyłączające z urządzeń monitorujących upływ prądu doziemnego silnika i urządzeń zabezpieczających składową zerową. Różni się to znacznie od poważnej, drastycznej asymetrii prądu spowodowanej zwarciami międzyfazowymi. W porównaniu ze zwarciami międzyfazowymi, zwarcia doziemne w silnikach wykazują znacznie bardziej ukryte zmiany prądu. We wczesnej fazie nie występują żadne widoczne nietypowe dźwięki, wibracje ani przegrzania, jednakże utrzymujący się prąd upływowy stale przypala izolację uzwojenia i przyspiesza jej starzenie. Ostatecznie spowoduje to poważne, katastrofalne w skutkach uszkodzenia, takie jak zwarcia międzyfazowe i całkowite przepalenie uzwojenia. W związku z tym podczas konserwacji obowiązkowe jest regularne sprawdzanie rezystancji izolacji i monitorowanie prądu upływowego. Sprzęt należy natychmiast wyłączyć w celu rozwiązania problemu po wykryciu nieprawidłowości, aby zapobiec przekształceniu się drobnych zagrożeń w poważne awarie.

Przy wyborze łożysk silnika, łożyska walcowe typu N i typu NU są głównymi opcjami podpór z końcami ruchomymi. Różnice w budowie żeber sprawiają, że nadają się one do różnych konstrukcji silników i warunków pracy, co bezpośrednio wpływa na kompensację osiowej rozszerzalności cieplnej i długoterminową stabilność pracy silników. Dla projektantów silników, personelu zajmującego się konserwacją i inżynierów ds. doboru wyjaśnienie różnic konstrukcyjnych i scenariuszy zastosowań ma kluczowe znaczenie dla zapobiegania awariom, takim jak zatarcie łożysk i nadmierne naprężenia osiowe. Zarówno typ N, jak i typ NU są łożyskami walcowymi jednorzędowymi, a różnice w ich działaniu wynikają głównie z konfiguracji żeber, która określa ich charakterystykę pływania osiowego. Łożyska walcowe typu N mają pierścień wewnętrzny z podwójnymi żebrami i pierścień zewnętrzny bez żeber. Pierścień wewnętrzny, rolki i koszyk tworzą zintegrowany zespół, dzięki czemu pierścień zewnętrzny może się swobodnie poruszać osiowo w obu kierunkach względem pierścienia wewnętrznego. Konstrukcja ta ma zastosowanie do scenariuszy, w których wał jest nieruchomy, podczas gdy obudowa lub osłona końcowa wymagają luzu osiowego. I odwrotnie, łożyska walcowe typu NU mają pierścień zewnętrzny z podwójnymi żebrami i pierścień wewnętrzny bez żeber. Pierścień zewnętrzny, rolki i koszyk są zmontowane jako całość, dzięki czemu pierścień wewnętrzny może się swobodnie ślizgać osiowo względem pierścienia zewnętrznego. Jest idealny do silników ze stałą obudową i osłonami końcowymi, gdzie wał silnika musi swobodnie się rozszerzać i kurczyć. W praktycznych zastosowaniach silników na rynku dominują łożyska typu NU, które stanowią ponad 90% instalacji łożysk pływających. Silniki wytwarzają podczas pracy znaczną ilość ciepła, powodując osiowe wydłużenie wału. Łożyska typu NU pozwalają pierścieniowi wewnętrznemu rozszerzać się i kurczyć razem z wałem, skutecznie kompensując wzrost temperatury i zapobiegając zatarciu łożyska i przyspieszonemu zużyciu spowodowanemu nagromadzonym naprężeniem osiowym. Dlatego są szeroko stosowane w silnikach długowałowych, wysokotemperaturowych, szybkich i dużej mocy, w tym trójfazowych silnikach asynchronicznych o wielkości ramy H315 i większej, silnikach wysokiego napięcia, dużych silnikach wentylatorów i pomp, a także silnikach o dużej wytrzymałości do sprężarek i walcarek. Łożyska walcowe typu N są rzadziej stosowane w silnikach i są stosowane tylko w specjalnych konstrukcjach opraw, które wymagają luzu osiowego pierścienia zewnętrznego. Typowe zastosowania obejmują małe silniki precyzyjne, niektóre silniki o zmiennej częstotliwości i urządzenia o rygorystycznych wymaganiach dotyczących bicia wału i wysokiej dokładności pozycjonowania pomiędzy wałem a osłonami końcowymi. Pływak osiowy pierścienia zewnętrznego nie tylko kompensuje rozszerzalność cieplną, ale także utrzymuje precyzję pozycjonowania pierścienia wewnętrznego, redukując wibracje i hałas powodowany biciem wału. Należy pamiętać, że łożyska typu N i typu NU muszą być stosowane w zestawach do silników zgodnie z zasadą układu łożysk nieruchomych i ruchomych. Jeden koniec jest wyposażony w łożyska o stałym końcu (takie jak łożyska kulkowe zwykłe i łożyska kulkowe skośne), aby wytrzymać obciążenia osiowe, podczas gdy na drugim końcu zastosowano łożyska typu N lub typu NU jako koniec pływający, aby zapewnić kompensację rozszerzalności osiowej. Ponadto luz wewnętrzny łożyska należy dobrać w zależności od prędkości silnika i temperatury roboczej. W przypadku silników szybkoobrotowych i wysokotemperaturowych preferowane są łożyska C3 lub C4 o dużym luzie, aby dodatkowo kompensować rozszerzalność cieplną i unikać zatykania łożysk. Podsumowując, łożyska walcowe typu N i typu NU zostały zaprojektowane w celu zapewnienia kompensacji luzu osiowego i zapewnienia niezawodnej pracy silnika. W przypadku ogólnego wyboru, typ NU jest pierwszym wyborem, który spełnia wymagania większości silników dotyczące strony pływającej. Łożyska typu N są brane pod uwagę tylko wtedy, gdy oprawa musi pływać i wymagana jest duża dokładność pozycjonowania wału. Ścisłe przestrzeganie układu nieruchomo-pływającego i odpowiednie dopasowanie luzu zoptymalizuje działanie łożyska i wydłuży żywotność silnika.

Pompy przemysłowe służą jako sprzęt do transportu płynu rdzeniowego, szeroko stosowany w przemyśle chemicznym, metalurgicznym, zaopatrzeniu w wodę i odwadnianiu oraz w innych gałęziach przemysłu. Silniki, będące źródłem zasilania pomp przemysłowych, bezpośrednio decydują o wydajności operacyjnej, stabilności i żywotności korpusów pomp. Biorąc pod uwagę złożone i zmienne warunki pracy, pompy przemysłowe nakładają rygorystyczne i precyzyjne wymagania na wydajność silnika. Właściwe dopasowanie silnika umożliwia pompom zapewnienie optymalnej wydajności roboczej. Dopasowanie mocy jest podstawowym warunkiem wstępnym. Moc silnika należy dokładnie skonfigurować w oparciu o nośnik, wysokość podnoszenia, natężenie przepływu i inne kluczowe parametry. Nadmierna moc prowadzi do strat energii, natomiast niewystarczająca moc nie osiąga znamionowych warunków pracy, a nawet może spalić silnik. Zwłaszcza w przypadku przemysłu ciężkiego, gdzie występuje duża wysokość podnoszenia i duży przepływ, silniki wymagają wystarczającej mocy znamionowej i wytrzymałości na przeciążenia, aby wytrzymać chwilowe obciążenie podczas rozruchu i uniknąć przerw w produkcji. Wysoka wydajność i oszczędność energii to podstawowe wymagania. Pompy przemysłowe przeważnie działają w sposób ciągły, a zużycie energii przez silnik stanowi ponad 80% całkowitego zużycia energii przez sprzęt. Silniki o wysokiej wydajności skutecznie obniżają koszty operacyjne przedsiębiorstwa. Obecnie w branży dominują silniki IE4 i wyższe o ultrawysokiej sprawności, charakteryzujące się niższymi stratami energii i wyższą wydajnością konwersji. W połączeniu z regulacją prędkości ze zmienną częstotliwością, prędkość obrotową można dynamicznie regulować w zależności od rzeczywistych warunków pracy, aby jeszcze bardziej zwiększyć efekt oszczędzania energii, zgodnie z trendem rozwoju przemysłu dwuwęglowego. Stabilność i niezawodność stanowią podstawowe gwarancje. Pompy przemysłowe często pracują w trudnych warunkach wysokiej temperatury, wysokiego ciśnienia i silnej korozji. Silniki powinny posiadać doskonałą izolację, odprowadzanie ciepła i właściwości przeciwzakłóceniowe, aby zapewnić stabilną, długoterminową pracę i zminimalizować przestoje. Stopień ochrony musi być dostosowany do środowiska pracy, aby zapobiec przedostawaniu się kurzu i wilgoci. Odporność na zużycie i zmęczenie kluczowych komponentów, w tym łożysk i uzwojeń, również znacząco wpływa na stabilność pracy silnika. Poza tym ustalono jasne standardy wydajności rozruchu silnika i precyzji regulacji prędkości. Miękki start zapobiega skokom prądu podczas uruchamiania i chroni zarówno pompy, jak i silniki. Dokładna regulacja prędkości dostosowuje się do zmieniającego się zapotrzebowania na przepływ i wysokość podnoszenia oraz poprawia precyzję dostarczania płynu. Podsumowując, surowe wymagania dotyczące mocy silnika, efektywności energetycznej i stabilności mają na celu osiągnięcie wydajnego, stałego i energooszczędnego transportu płynów. Wybór odpowiednich silników nie tylko poprawia wydajność pompy, ale także zmniejsza koszty konserwacji i zabezpiecza produkcję przemysłową.

Silniki przeciwwybuchowe to ogólne określenie silników, które mogą bezpiecznie pracować w środowiskach łatwopalnych i wybuchowych. Zgodnie z zasadami i konstrukcjami przeciwwybuchowymi dzieli się je na różne typy, każdy z odpowiednimi standardowymi oznaczeniami przeciwwybuchowymi. Wszystkie oznaczenia silników przeciwwybuchowych zaczynają się od Ex, po którym następują informacje, takie jak typ zabezpieczenia przeciwwybuchowego, kategoria sprzętu, klasa temperaturowa i stopień ochrony, które razem tworzą kompletne oznaczenie przeciwwybuchowe w celu wyjaśnienia mających zastosowanie obszarów niebezpiecznych i poziomów bezpieczeństwa. Silniki ognioszczelne są najczęściej stosowanymi silnikami przeciwwybuchowymi. Oznaczenie przeciwwybuchowe zgodnie ze starą normą to Ex d, podczas gdy nowa norma jest podzielona według poziomu ochrony na Ex da, Ex db i Ex dc w kolejności malejącej. Ex dc można stosować wyłącznie w środowiskach zagrożonych wybuchem gazów innych niż metan wydobywany w kopalniach węgla. Ex da i Ex db można stosować w różnych środowiskach wybuchowych, w tym w metanie kopalnianym. Opierają się na funkcji „gaszenia płomieni” solidnych obudów i precyzyjnych ognioszczelnych powierzchniach połączeń, aby wytrzymać wewnętrzne eksplozje i zapobiec rozprzestrzenianiu się płomienia. Nadają się głównie do stosowania w Strefie 1 i Strefie 2 w środowiskach zagrożonych wybuchem gazów. Silniki o podwyższonym bezpieczeństwie są oznaczone Ex ea i Ex eb. Poprawiając izolację, kontrolując wzrost temperatury i poprawiając niezawodność konstrukcji, nie generują iskier ani niebezpiecznie wysokich temperatur podczas normalnej pracy. Stosowane są głównie w Strefie 2, w której występują gazy wybuchowe. Silniki iskrobezpieczne są oznaczone Ex ia, Ex ib i Ex ic. Ochronę przeciwwybuchową osiąga się poprzez ograniczenie energii obwodu, przy wysokim poziomie bezpieczeństwa. Można je stosować w Strefie 0, Strefie 1, Strefie 2 środowisk wybuchowych gazów oraz Strefie 20, Strefie 21, Strefie 22 środowisk wybuchowych pyłów i są najczęściej stosowane w przyrządach i sprzęcie kontrolnym małej mocy. Silniki pod ciśnieniem są oznaczone Ex pv (stopień ochrony EPL Gb lub Gc), Ex pxb (stopień ochrony EPL Gb, Mb lub Db), Ex pyb (stopień ochrony EPL Gb lub Db) i Ex pzc (stopień ochrony EPL Gc lub Dc). Wtłaczając czysty gaz do silnika w celu wytworzenia niewielkiego nadciśnienia, zapobiegają przedostawaniu się zewnętrznych gazów palnych lub pyłu. Nadają się do stosowania w strefie 1 i strefie 2 i są powszechnie stosowane w sprzęcie napędowym o dużej mocy. Silniki pyłowe w obudowie przeciwwybuchowej są oznaczone Ex ta (stopień ochrony EPL Da), Ex tb (stopień ochrony EPL Db) i Ex tc (stopień ochrony EPL Dc). Przyjmują uszczelnioną konstrukcję o wysokim stopniu ochrony, aby zapobiec wnikaniu pyłu i kontrolować temperaturę powierzchni, odpowiednią dla stref 20, strefy 21, strefy 22 palnych środowisk pyłowych.

Silniki przeciwwybuchowe przeznaczone są głównie do pracy w środowiskach charakteryzujących się palnym zapyleniem. Podstawową zasadą jest zapobieganie przedostawaniu się kurzu i gromadzeniu się wewnątrz silnika, jednocześnie zapobiegając osiągnięciu przez temperaturę powierzchni silnika temperatury zapłonu pyłu. Dzięki takim środkom, jak całkowicie zamknięta konstrukcja, podwyższony stopień ochrony obudowy, gładkie powierzchnie odporne na kurz i niezawodna konstrukcja uszczelnienia, zmniejsza się przywieranie pyłu i jego przedostawanie się do silnika. Wzrost temperatury powierzchni obudowy silnika jest ściśle kontrolowany, aby był niższy niż minimalna temperatura zapłonu pyłu, aby zapobiec zapłonowi pyłu lub eksplozji u źródła. Rodzaje ochrony obudowy obejmują „ta”, „tb” i „tc”: Ex ta odpowiada EPL Da (bardzo wysoki poziom ochrony: nie jest źródłem zapłonu podczas normalnej pracy, przewidywanych usterek lub rzadkich usterek); Ex tb odpowiada EPL Db (wysoki poziom ochrony: nie jest źródłem zapłonu w normalnych warunkach pracy ani w przewidywanych warunkach usterek); Ex tc odpowiada EPL Dc (ogólny poziom ochrony: nie jest źródłem zapłonu podczas normalnej pracy; można zastosować dodatkowe środki ochronne, aby zapobiec skutecznemu zapłonowi, tam gdzie oczekuje się częstego pojawiania się źródeł zapłonu). Takie silniki zazwyczaj wymagają stopnia ochrony IP65 lub wyższego, szczelnego uszczelnienia obudowy i rozsądnego odprowadzania ciepła, co może skutecznie zapobiegać przedostawaniu się kurzu. Nadają się do stosowania w obszarach niebezpiecznych z palnym pyłem, w tym w strefie 20, strefie 21 i strefie 22, i są szeroko stosowane w takich gałęziach przemysłu, jak przetwórstwo zboża, produkcja pasz, obróbka drewna, polerowanie metali, tytoń i obróbka proszków chemicznych, do napędzania przenośników, kruszarek, urządzeń przesiewających, mieszalników, wentylatorów i innych maszyn. Aby lepiej zrozumieć cechy konstrukcyjne silników w wykonaniu przeciwwybuchowym, poniżej przedstawiono krótkie porównanie silników w wykonaniu przeciwwybuchowym gazu i silników w wykonaniu przeciwwybuchowym pyłu: Silniki przeciwwybuchowe gazu Zaprojektowane do zastosowań w środowiskach zagrożonych wybuchem gazów, stosowane są głównie w miejscach niebezpiecznych z łatwopalnymi gazami i oparami. Celem jest zapobieganie zapalaniu gazów przez łuki, iskry i wysokie temperatury. Typowe typy obejmują silniki ognioodporne, o podwyższonym bezpieczeństwie, iskrobezpieczne i silniki pod ciśnieniem. Nadają się do stref zagrożonych wybuchem gazu, strefy 0, strefy 1 i strefy 2 i są szeroko stosowane w przemyśle naftowym, chemicznym, wydobyciu węgla, gazownictwie ziemnym i innych gałęziach przemysłu. Silniki przeciwwybuchowe Zaprojektowane dla środowisk z palnym pyłem i włóknami, ich podstawowymi cechami są pyłoszczelne uszczelnienie i kontrola temperatury powierzchni, zapobiegając przedostawaniu się pyłu i gromadzeniu się wewnątrz silnika oraz jego zapaleniu. Stopień ochrony to przeważnie IP65 lub wyższy, odpowiedni dla obszarów zagrożonych wybuchem pyłu, strefy 20, strefy 21 i strefy 22. Są one powszechnie spotykane w przetwórstwie zboża, obróbce drewna, polerowaniu metali, paszach, proszkach chemicznych i podobnych zastosowaniach.

W konwencjonalnych silnikach indukcyjnych i silnikach synchronicznych z magnesami trwałymi zarówno rdzeń stojana, jak i rdzeń wirnika wykonane są z blach ze stali krzemowej. Podstawowym materiałem blachy ze stali krzemowej jest stal o zawartości krzemu od 1,0% do 4,5%. Blacha ze stali krzemowej charakteryzuje się wysoką przenikalnością magnetyczną, dzięki czemu strumień magnetyczny może płynnie przepływać i generować duży moment obrotowy. Zamiast używać pojedynczego kawałka stali krzemowej, cienkie arkusze stali krzemowej są układane razem, aby stłumić szkodliwe działanie prądów wirowych. Zgodnie z prawem indukcji elektromagnetycznej, gdy przewodnik zostanie umieszczony w zmiennym polu magnetycznym, wewnątrz przewodnika powstają indukowane prądy o wirujących wzorach – są to prądy wirowe. Gdyby rdzeń silnika był wykonany z litego kawałka stali krzemowej, prądy wirowe przepływające przez rdzeń wytwarzałyby ciepło w wyniku oporu elektrycznego. Bardzo niska rezystancja bloku z litego metalu powoduje powstawanie wyjątkowo dużych prądów wirowych i ogromnego wytwarzania ciepła. Spowodowałoby to wzrost temperatury rdzenia do kilkuset stopni w bardzo krótkim czasie, bezpośrednio spalając izolację cewki i niszcząc silnik. W przypadku laminowanych arkuszy stali krzemowej pomiędzy każdym arkuszem znajduje się warstwa izolacyjna. Duże, niezakłócone prądy wirowe, które przepływałyby przez stały blok, są dzielone przez izolację na liczne drobne prądy wirowe zamknięte w pojedynczych cienkich arkuszach. Strata prądu wirowego jest proporcjonalna do kwadratu grubości blachy ze stali krzemowej. Innymi słowy, jeśli grubość blachy zostanie zmniejszona do jednej dziesiątej pierwotnej, straty wiroprądowe spadną do jednej setnej. Każdy arkusz stali krzemowej jest zwykle wytwarzany przez tłoczenie, następnie układany w stosy i prasowany w celu utworzenia rdzenia. Rdzenie wirnika są zwykle mocowane skurczowo na wale, podczas gdy rdzenie stojana są zwykle wciskane w obudowę silnika.

W praktyce odkryliśmy, że wiele osób myli silniki przeciwwybuchowe z silnikami ognioszczelnymi. W rzeczywistości te dwie rzeczy nie są w relacji równoległej, ale inkluzywnej. Mówiąc najprościej, silnik ognioszczelny jest zawsze silnikiem przeciwwybuchowym, ale silnik przeciwwybuchowy nie ogranicza się do typów ognioszczelnych. Silnik przeciwwybuchowy to szerokie pojęcie, które ogólnie odnosi się do każdego silnika zdolnego do bezpiecznej pracy w środowiskach łatwopalnych i wybuchowych bez powodowania zapłonu otaczających mieszanin wybuchowych. Obejmuje różne typy o różnych konstrukcjach przeciwwybuchowych, takich jak silniki ognioodporne, o podwyższonym bezpieczeństwie, iskrobezpieczne, ciśnieniowe i przeciwwybuchowe. Silnik ognioszczelny jest najpowszechniej stosowanym i reprezentatywnym typem wśród silników przeciwwybuchowych. Jego oznaczenia przeciwwybuchowe to Ex da (dla EPL Ga lub Ma, bardzo wysoki poziom ochrony), Ex db (dla EPL Gb lub Mb, wysoki poziom ochrony) i Ex dc (dla EPL Gc, normalny poziom ochrony). Obudowy ognioszczelne „da” i „db” mogą być stosowane w atmosferach wybuchowych gazów zawierających metan kopalniany (EPL Ma lub Mb) i nie zawierających metanu kopalnianego (EPL Ga lub Gb). Ognioszczelna obudowa „dc” może być stosowana wyłącznie w atmosferach wybuchowych gazów innych niż metan kopalniany (EPL Gc). Jeśli chodzi o zasadę ochrony przeciwwybuchowej, podstawową cechą silnika ognioszczelnego jest to, że umożliwia eksplozję wewnętrzną, ale zapobiega rozprzestrzenianiu się eksplozji. Opiera się na obudowie o wysokiej wytrzymałości, która wytrzymuje wewnętrzne ciśnienie wybuchu i wykorzystuje precyzyjnie obrobione szczeliny w ścieżce płomienia do chłodzenia płomieni i blokowania rozprzestrzeniania się iskier na zewnątrz, zapewniając w ten sposób bezpieczeństwo środowiska zewnętrznego. Większość innych typów silników w wykonaniu przeciwwybuchowym pozwala uniknąć eksplozji u źródła. Na przykład: Silniki o podwyższonym bezpieczeństwie pozwalają uniknąć niebezpiecznych temperatur poprzez poprawę izolacji i kontrolowanie wzrostu temperatury; Silniki iskrobezpieczne zapobiegają iskrzeniom zapalnym, ograniczając energię elektryczną; Silniki pod ciśnieniem wytwarzają nadciśnienie wewnątrz obudowy, napełniając je gazem ochronnym, aby zapobiec przedostawaniu się gazów palnych. Jeśli chodzi o konstrukcję komponentów, silniki ognioszczelne mają zwykle cięższe obudowy, z rygorystycznymi wymaganiami dotyczącymi dokładności obróbki, luzów montażowych i metod uszczelniania ścieżek płomieni. Ich okablowanie i urządzenia do wprowadzania kabli muszą również posiadać specjalne ognioszczelne konstrukcje uszczelniające. Natomiast inne silniki w wykonaniu przeciwwybuchowym nie mają tak rygorystycznych wymagań dotyczących ścieżki płomienia; ich obudowy i okablowanie zostały zaprojektowane zgodnie z ich własnymi zasadami przeciwwybuchowości, co skutkuje różnymi ogólnymi konstrukcjami i ciężarami. W scenariuszach zastosowań silniki ognioszczelne nadają się do stosowania w obszarach wysokiego ryzyka, w których występują gazy łatwopalne, takich jak kopalnie węgla, kopalnie ropy naftowej, inżynieria chemiczna i instalacje gazu ziemnego. Inne typy, takie jak silniki o podwyższonym bezpieczeństwie i silniki iskrobezpieczne, są stosowane w zastosowaniach o niższym ryzyku lub w specjalnych zastosowaniach małej mocy, zgodnie z ich odpowiednimi poziomami ochrony.

Zmienna częstotliwość regulacji prędkości silników elektrycznych stopniowo stała się symbolem czasu. Regulacja prędkości silników synchronicznych odnosi się do sterowania prędkością ze zmienną częstotliwością silników prądu przemiennego napędzających maszyny obciążone momentem kwadratowym, takie jak wentylatory i pompy, podczas procesów produkcyjnych. Sterowanie prędkością ze zmienną częstotliwością pozwala osiągnąć optymalne efekty procesu, a także znaczną oszczędność energii i redukcję zużycia. 1, efekt oszczędzania energii Urządzenia mechaniczne napędzane tradycyjnymi bezszczotkowymi silnikami synchronicznymi o wzbudzeniu, takie jak wentylatory, pompy i sprężarki, działają przy częstotliwości sieciowej przy stałej mocy wyjściowej. Kiedy natężenie przepływu i ciśnienie są regulowane zgodnie z wymaganiami procesu, powstają poważne straty energii, ponieważ natężenie przepływu obciążenia jest proporcjonalne do prędkości obrotowej, podczas gdy wymagana moc jest proporcjonalna do sześcianu prędkości obrotowej. Dlatego też, gdy wymagane natężenie przepływu wynosi 80% znamionowego natężenia przepływu, zastosowanie nowoczesnego automatycznego sterowania z regulacją prędkości o zmiennej częstotliwości może zaoszczędzić ponad 45% energii elektrycznej w porównaniu z tradycyjnymi metodami regulacji. 2, Praca ze zmienną częstotliwością Regulacja prędkości ze zmienną częstotliwością do sterowania procesem to system sterowania obejmujący jedną maszynę. Proces jego działania jest w zasadzie podobny do procesu miękkiego startu o zmiennej częstotliwości, ale różni się od niego. Różnica polega na tym, że po wydaniu przez główną sterownię polecenia przygotowawczego do operacji regulacji prędkości obrotowej silnika synchronicznego ze zmienną częstotliwością, silnik napędowy silnika synchronicznego obraca go. Gdy prędkość obrotowa osiągnie 1% prędkości znamionowej, silnik synchroniczny zgodnie z opracowanym programem instruuje układ sterowania, aby za pomocą kontroli wzbudzenia zastosował wzbudzenie. Następnie główna sterownia wydaje sygnał „pozwolenia na włączenie”, wskazujący zamknięcie wyłącznika wysokiego napięcia dla operacji miękkiego startu ze zmienną częstotliwością. Jednocześnie na podstawie wskazania sygnału sterownia główna natychmiast zamyka wyłącznik wysokiego napięcia głównego obwodu sterującego układu sterowania łagodnym rozruchem, regulującego prędkość silnika synchronicznego ze zmienną częstotliwością, wprowadzając silnik synchroniczny w tryb miękkiego startu ze zmienną częstotliwością. Podczas sterowania miękkim startem ze zmienną częstotliwością i napięciem polaryzacja biegunów magnetycznych wirnika silnika synchronicznego pozostaje niezmieniona. Silnik przyspiesza z częstotliwością regulacji prędkości o zmiennej częstotliwości, stopniowo zwiększając napięcie i zwiększając częstotliwość, aż do osiągnięcia prędkości znamionowej, kończąc sterowanie łagodnym startem ze zmienną częstotliwością. Podczas pracy z regulacją prędkości ze zmienną częstotliwością silnik synchroniczny osiąga stabilną i precyzyjną kontrolę prędkości poprzez sterowanie wektorem za pomocą układu sterowania regulacją prędkości ze zmienną częstotliwością i mikroprzemysłowego systemu komputerowego sterującego, w odpowiedzi na zmiany rzeczywistego obciążenia. Przed zatrzymaniem silnika synchronicznego w trybie pracy ze zmienną częstotliwością, urządzenie regulujące prędkość ze zmienną częstotliwością musi automatycznie zredukować prąd wyjściowy do zera i zablokować wszystkie impulsy wyzwalające urządzenia, zanim pojawi się sygnał „zezwolenia na zatrzymanie”. Na podstawie tego sygnału główna sterownia natychmiast odłącza zasilanie o częstotliwości sieciowej wyłącznika wysokiego napięcia w głównym obwodzie sterującym urządzenia sterującego regulacją prędkości ze zmienną częstotliwością, kończąc w ten sposób proces sterowania regulacją prędkości ze zmienną częstotliwością.

Prędkość silnika asynchronicznego jest zawsze mniejsza niż prędkość obrotowa odpowiedniego wirującego pola magnetycznego. W zastosowaniach praktycznych wymagana jest regulacja prędkości silnika w zależności od warunków pracy. W niektórych warunkach pracy wymagania dotyczące regulacji prędkości są niewielkie i wystarczą jedynie odpowiednie stopnie prędkości, inne zaś wymagają ciągłej i płynnej regulacji prędkości. W zależności od konkretnych wymagań żądaną prędkość można osiągnąć za pomocą samego silnika asynchronicznego lub w połączeniu z urządzeniami regulującymi prędkość. Silnik klatkowy zasilany sieciowo to silnik o stałej prędkości, pracujący ze stałą częstotliwością. Dla porównania, silnik indukcyjny z uzwojonym wirnikiem zasilany sieciowo umożliwia regulację prędkości w niewielkim zakresie. W przypadku silników indukcyjnych klatkowych, ponieważ liczba biegunów wirnika może zmieniać się wraz z liczbą biegunów stojana, można uzyskać wiele prędkości na tym samym silniku, zmieniając liczbę par biegunów uzwojenia stojana. Przekształcenie liczby biegunów uzwojenia stojana odbywa się poprzez zmianę sposobu podłączenia: niektóre silniki przyjmują konwersję połączenia pojedynczego zestawu uzwojeń, inne natomiast wykorzystują dwa oddzielne zestawy uzwojeń. W przypadku pojedynczego zestawu uzwojeń można ogólnie uzyskać do trzech różnych prędkości, ale konstrukcje o współczynniku biegunów 2:1 są bardziej powszechne ze względu na kompatybilność uzwojenia i obwodu magnetycznego. Prędkość wielobiegowego silnika ze zmianą biegunów jest sterowana stopniowo i pracuje z zasadniczo stałą prędkością przy zadanej liczbie biegunów. Jednakże inne wymagania dotyczące wydajności przy różnych prędkościach tego samego silnika muszą również odpowiadać rzeczywistym warunkom pracy, takim jak wydajność rozruchowa i zgodność ze wzrostem temperatury. W przypadku silników wielobiegowych ze zmianą biegunów zgodność elementów testowych i odpowiednich wskaźników w różnych warunkach prędkości ma kluczowe znaczenie, a rzeczywiste wymagania operacyjne silnika muszą zostać dokładnie spełnione. W przypadku warunków pracy wymagających stosunkowo precyzyjnej i płynnej regulacji prędkości stosuje się sterowanie częstotliwością, a zakres regulacji prędkości można dostosować do rzeczywistych warunków pracy. Oprócz różnicy w strukturze rozpraszania ciepła, silniki pracujące przy pracy z inwerterem i silniki zasilane z sieci muszą być również odpowiednio kontrolowane pod względem drutów magnetycznych, materiałów izolacyjnych, układów łożyskowych itp. Na przykład należy zastosować specjalne przewody magnetyczne do silników pracujących z inwerterem, materiały izolacyjne klasy F lub wyższej oraz środki zabezpieczające przed prądem wałowym w układach łożyskowych. Oprócz powyższych metod regulacji i kontroli prędkości, regulacja napięcia, kontrola rezystancji wirnika, regulacja momentu obrotowego i inne środki mogą również spełniać określone wymagania dotyczące regulacji prędkości silnika.

Przenośniki taśmowe, jako urządzenia do transportu rdzenia w górnictwie, przemyśle chemicznym, magazynowaniu i innych gałęziach przemysłu, muszą pracować stabilnie przez długi czas w warunkach niskich prędkości i dużych obciążeń. Muszą radzić sobie z wahaniami obciążenia, takimi jak gromadzenie się materiału i wstrząsy typu start-stop, zapewniając jednocześnie jednolitą prędkość transportu, aby uniknąć rozsypywania się materiału lub zużycia sprzętu. Istotą sterowania silnikiem napędowym jest praca ze stałym momentem obrotowym, która pozwala spełnić podwójne wymagania: moc wyjściową przy niskiej prędkości i wysokim momencie obrotowym oraz stabilność działania dzięki precyzyjnemu sterowaniu. W tym przypadku przenośnik taśmowy napędzany jest silnikiem asynchronicznym. Aby napędzać pasek pod obciążeniem znamionowym, wymagane jest utrzymanie stałego momentu obrotowego. Podczas uruchamiania musi pokonać tarcie statyczne paska i ciężar materiałów, co nakłada wysokie wymagania na szybkość reakcji i dokładność sterowania stałym momentem obrotowym. System sterowania opiera się na sterowaniu współczynnikiem U/f w połączeniu ze sterowaniem wektorowym w celu optymalizacji wydajności przy niskich prędkościach. Zapewnia nie tylko synchroniczną regulację napięcia i częstotliwości poniżej prędkości podstawowej przy stałym stosunku U/f, ale także wykorzystuje kompensację spadku napięcia stojana, aby zrównoważyć wpływ spadku rezystancji wewnętrznej silnika na moment obrotowy przy niskiej prędkości, zapobiegając zakleszczeniu paska spowodowanemu niewystarczającym momentem rozruchowym. Sterowanie prądem w zamkniętej pętli jest kluczem do zapewnienia stabilnego, stałego momentu obrotowego. System zbiera w czasie rzeczywistym prąd trójfazowy stojana za pomocą precyzyjnych czujników prądu, przekształca go na składowe współrzędnych dq poprzez transformację współrzędnych i blokuje prąd osi q na poziomie zadanym momentu obrotowego, aby zapewnić szybką i stabilną reakcję momentu obrotowego przy zmianach obciążenia. Jednocześnie ustawione są aktualne progi zabezpieczeń. Gdy nastąpi przeciążenie spowodowane nagłym nagromadzeniem materiału, prąd wyjściowy jest ograniczony w czasie, aby zapobiec spaleniu silnika, a system automatycznie powraca do pracy ze stałym momentem obrotowym po przywróceniu obciążenia. Mając na uwadze złożone warunki pracy na miejscu, system poprawia kompensację zakłóceń i możliwości adaptacji. Monitoruje prędkość taśmy, wagę materiału i temperaturę silnika w czasie rzeczywistym. Gdy występują wahania obciążenia spowodowane nagłymi zmianami objętości materiału, stosunek napięcia i prądu jest dynamicznie dostosowywany, aby szybko skompensować wpływ zakłóceń na moment obrotowy. W przypadku dryftu parametrów silnika spowodowanego długoterminową pracą stosuje się algorytm kalibracji dynamicznej w celu skorygowania odchyleń rezystancji stojana i indukcyjności, aby uniknąć dryftu momentu obrotowego. Podczas rozruchu przyjęto strategię stopniowego miękkiego startu, aby stopniowo zwiększać wyjściowy moment obrotowy, zmniejszać uszkodzenia paska i silnika spowodowane prądem rozruchowym oraz uzyskać płynny start-stop i ciągłą pracę ze stałym momentem obrotowym w warunkach dużego obciążenia.

Ilekroć dyskusje dotyczą momentu obrotowego i prędkości silnika, ktoś zawsze zadaje pytania na temat ich związku. Dzisiaj omówimy szczegółowo związek między tymi dwoma parametrami. Prędkość i moment obrotowy to dwa ważne parametry silnika, oba wyprowadzone z ogólnych wymagań eksploatacyjnych silnika. Wśród kluczowych parametrów silnika są one odzwierciedlone w mocy, a następnie wyszczególnione w postaci momentu obrotowego i prędkości w ramach mocy. Opisywanie związku pomiędzy momentem obrotowym a prędkością ma sens tylko pod pewnymi ograniczeniami. W przypadku silników o tej samej mocy, gdy moment obrotowy silnika jest mały, odpowiednia prędkość jest wysoka; gdy moment obrotowy silnika jest duży, odpowiednia prędkość jest niska. Zależność teoretyczną między nimi wyjaśniliśmy wcześniej za pomocą określonych wzorów. Z tej zależności łatwiej zrozumieć, że w przypadku silników o tej samej mocy znamionowej, napięciu znamionowym i rozmiarze ramy, wolnoobrotowe silniki wielobiegunowe mają wyższy moment obrotowy niż szybkie silniki małobiegunowe. Innymi słowy, przy tej samej mocy silniki o dużej prędkości mają niższy moment obrotowy, ale działają szybciej, podczas gdy silniki o niskiej prędkości działają wolniej, ale mają większą zdolność przenoszenia obciążenia. Korzystając z tej zależności, stosunkowo łatwo jest zrozumieć działanie silników o zmiennej częstotliwości przy stałej mocy. Dlatego bez żadnych ograniczeń nie ma ustalonej zależności porównawczej między momentem obrotowym a prędkością. Przy tym samym momencie obrotowym, im wyższa prędkość, tym większa moc silnika. Podobnie przy tej samej prędkości, im większy moment obrotowy, tym większa moc. Dobierając silnik powinniśmy wybrać produkty spełniające wymagania ze względu na konkretne warunki pracy: Po pierwsze, należy w pełni zrozumieć wielkość obciążenia, która jest bezpośrednio powiązana ze wskaźnikiem momentu obrotowego silnika. Po drugie, wyraźnie określ prędkość roboczą napędzanego sprzętu, która musi odpowiadać prędkości silnika. Te dwa wskaźniki zasadniczo określają moc i liczbę biegunów silnika. Moc i prędkość są bezpośrednio oznaczone na tabliczce znamionowej silnika, a moment obrotowy można uzyskać za pomocą prostych obliczeń.

Oś silnika poziomego jest równoległa do podłoża, natomiast oś silnika pionowego jest prostopadła do podłoża. W porównaniu z silnikami poziomymi, układ łożysk silników pionowych nieuchronnie ma specjalne wymagania. Najbardziej oczywistą cechą jest to, że łożyska muszą być w stanie przenosić znaczną siłę osiową. Łożysko ustalające silników poziomych zwykle wykorzystuje łożyska kulkowe zwykłe, które mogą jednocześnie przenosić obciążenie promieniowe i pewną ilość obciążenia osiowego. Jednakże ze względu na dużą siłę osiową występującą w silnikach pionowych oraz ponieważ łożyska kulkowe zwykłe nie są w stanie wytrzymać dużego obciążenia osiowego, w silnikach pionowych powszechnie stosuje się łożyska kulkowe skośne. Zarówno jednorzędowe, jak i dwurzędowe łożyska kulkowe skośne charakteryzują się dużą nośnością osiową i dużą prędkością działania. Dobór łożysk do silników montowanych pionowo zależy głównie od mocy silnika, rozmiaru ramy lub masy wirnika. W silnikach pionowych o rozmiarze ramy H280 i mniejszym zazwyczaj stosuje się łożyska kulkowe zwykłe, natomiast silniki o rozmiarze H315 i większym wymagają łożysk kulkowych skośnych. Łożyska precyzyjne i szybkobieżne mają zwykle kąt działania 15 stopni. Kąt zwilżania wzrośnie pod obciążeniem osiowym. Łożyska kulkowe skośne mogą przenosić połączone obciążenia promieniowe i osiowe, a także obciążenia osiowe w jednym kierunku. Ich nośność osiowa zależy od kąta zwilżania: im większy kąt zwilżania, tym większa nośność osiowa. Mogą także ograniczać przemieszczenia osiowe wału lub oprawy w jednym kierunku. Gdy w silnikach pionowych stosowane są łożyska kulkowe skośne, zazwyczaj montuje się je po stronie nienapędowej, aby zapewnić, że łożysko po stronie napędowej wytrzyma wystarczającą siłę promieniową. Podczas montażu należy przestrzegać rygorystycznych wymagań dotyczących kierunku: łożysko musi być w stanie wytrzymać siłę osiową skierowaną w dół, zgodnie z kierunkiem ciężkości wirnika. Gdy wał silnika wysuwa się do góry, po stronie nienapędowej montowane jest łożysko skośne, co spełnia wymagania dotyczące siły osiowej i zapewnia dobrą wykonalność montażu pokrywy końcowej. Gdy wał sięga w dół, łożysko skośne montuje się również po stronie nienapędowej, ale podczas montażu pokrywy końcowej należy podjąć odpowiednie środki, aby zapobiec uszkodzeniu łożyska. Mówiąc najprościej, łożyska kulkowe skośne pełnią funkcję „zawieszenia” lub „podparcia” wirnika silnika. Jeśli łożysko znajduje się powyżej, musi zawieszać wirnik; jeśli znajduje się poniżej, musi podtrzymywać wirnik. Spełniając te wymagania funkcjonalne, należy również wziąć pod uwagę możliwość wykonania montażu pokrywy końcowej. Siła zewnętrzna przyłożona podczas montażu pokrywy końcowej musi być zgodna z dopuszczalnym kierunkiem siły osiowej łożyska (pierścienie wewnętrzne i zewnętrzne łożysk kulkowych skośnych wytrzymują siły osiowe działające w przeciwnych kierunkach). W przeciwnym razie łożysko może zostać uszkodzone lub zdemontowane. Jako łożysko ustalające nie powinno być żadnego luzu osiowego pomiędzy pierścieniem zewnętrznym a pokrywami łożyska, aby zapewnić prawidłowe pasowanie. Ponadto zaleca się pasowanie ciasne pomiędzy pierścieniem wewnętrznym a wałem, natomiast pasowanie z małym luzem jest bardziej uzasadnione pomiędzy pierścieniem zewnętrznym a obudową łożyska.

W porównaniu ze zwykłymi silnikami, silniki o zmiennej częstotliwości wyglądają podobnie, ale różnią się znacznie pod względem wydajności i zastosowania. Silniki o zmiennej częstotliwości zasilane są z zasilacza o zmiennej częstotliwości lub falownika, a ich prędkość jest regulowana. Istnieją silniki o zmiennej częstotliwości i stałym momencie obrotowym oraz o stałej mocy. Jednakże zwykłe silniki są zasilane z sieci o częstotliwości sieciowej, a ich prędkość znamionowa jest względnie stała. Wentylator zwykłego silnika obraca się wraz z wirnikiem, natomiast silnik o zmiennej częstotliwości wykorzystuje do chłodzenia dodatkowy wentylator osiowy, którego prędkość jest stała. Zapewnia to wystarczające odprowadzanie ciepła, gdy silnik pracuje z niską prędkością. Dlatego też, jeśli zwykły silnik jest używany do pracy ze zmienną częstotliwością i pracuje z niską prędkością, może się przepalić w wyniku przegrzania. Ponadto, ponieważ silniki o zmiennej częstotliwości muszą wytrzymywać pola magnetyczne o wysokiej częstotliwości, ich klasa izolacji jest wyższa niż w przypadku zwykłych silników. Na izolację szczelin i przewody magnesu w silnikach o zmiennej częstotliwości nakładane są specjalne wymagania, mające na celu poprawę odporności na napięcia impulsowe o wysokiej częstotliwości. Silniki o zmiennej częstotliwości mogą pracować przy dowolnej prędkości w zakresie regulacji prędkości bez uszkodzeń, podczas gdy zwykłe silniki o częstotliwości sieciowej mogą pracować tylko przy napięciu znamionowym i częstotliwości znamionowej. Niektórzy producenci silników produkują zwykłe silniki o szerokiej częstotliwości i wąskim zakresie regulacji, które umożliwiają ograniczoną pracę ze zmienną częstotliwością. Jednak zakres nie może być zbyt duży, w przeciwnym razie silnik się przegrzeje, a nawet spali. Dlaczego falowniki mogą oszczędzać energię? Efekt oszczędzania energii przez falowniki jest widoczny głównie w wentylatorach i pompach. Aby zapewnić niezawodność działania, przy projektowaniu napędów mechanicznych dla różnych maszyn zwykle rezerwuje się pewien margines bezpieczeństwa. Kiedy silnik pracuje pod częściowym obciążeniem, nadmierny moment obrotowy zwiększa pobór mocy czynnej i powoduje straty energii. Tradycyjne sterowanie prędkością wentylatorów i pomp reguluje przepływ powietrza lub wody poprzez zmianę otwarcia przepustnic lub zaworów, co pochłania dużą ilość energii na straty dławieniowe. Dzięki sterowaniu prędkością ze zmienną częstotliwością mniejsze wymagania dotyczące przepływu można spełnić po prostu zmniejszając prędkość pompy lub wentylatora. Przemienniki częstotliwości nie oszczędzają energii we wszystkich zastosowaniach. Jako urządzenie elektroniczne sam falownik zużywa energię. Na przykład falownik klimatyzatora o mocy 1,5 KM zużywa około 20–30 W, podobnie jak mała, zawsze włączona lampa. Prawdą jest, że falowniki mogą oszczędzać energię, pracując z częstotliwością sieciową, ale ma to zastosowanie tylko pod następującymi warunkami: obciążenia dużej mocy, zwłaszcza obciążenia wentylatorów i pomp, a sam sprzęt ma funkcję oszczędzania energii.

Wirnik silnika elektrycznego jest zwykle podtrzymywany przez dwa zestawy łożysk, które ustalają promieniowe i osiowe położenie wirnika względem stojana. W zależności od różnych wymagań aplikacji — takich jak obciążenie, wymagana dokładność obrotowa i koszt produkcji — łożyska silników zazwyczaj przyjmują następujące typy: · Układ stały-pojedynczy / pływający-pojedynczy · układ wstępnie dostosowany stały-stały · Układ całkowicie pływający 1, układ stały-pojedynczy/pływający-pojedynczy Łożysko nieruchome jest zamocowane zarówno za pomocą wału, jak i obudowy pokrywy końcowej. Zapewnia promieniowe podparcie na jednym końcu wału, a także działa jako położenie osiowe w obu kierunkach osiowych. Łożysko stałe musi być łożyskiem promieniowym zdolnym do przenoszenia połączonych obciążeń promieniowych i osiowych. Najczęściej stosowanym typem w silnikach jest łożysko kulkowe zwykłe. W innych maszynach można również zastosować łożyska kulkowe skośne dwurzędowe lub dopasowane jednorzędowe oraz inne łożyska zdolne do przenoszenia obciążeń kombinowanych. W przypadku silników trójłożyskowych położenie osiowe uzyskuje się poprzez kombinację łożysk: łożysko promieniowe przenoszące jedynie czyste obciążenie promieniowe (łożysko walcowe z pierścieniami nieżebrowanymi) w połączeniu z łożyskiem kulkowym zwykłym przenoszącym obciążenia kombinowane. W tej konfiguracji łożysko kulkowe zwykłe zapewnia położenie osiowe jedynie w obu kierunkach i musi mieć pewną swobodę promieniową w oprawie, tj. pasować z luzem z otworem oprawy. Łożysko pływające znajduje się na przeciwległym końcu wału i zapewnia jedynie podparcie promieniowe. Dlatego łożysko pływające może być łożyskiem kulkowym zwykłym lub łożyskiem wałeczkowym. W przypadku silników obciążonych dużymi obciążeniami lub obciążeniami udarowymi najczęściej stosuje się łożyska walcowe. W tym układzie wał musi mieć możliwość pewnego przemieszczenia osiowego, aby uniknąć sił wewnętrznych pomiędzy łożyskami. Kiedy wał rozszerza się pod wpływem ciepła podczas pracy silnika, w niektórych typach łożysk (np. łożyskach walcowych) może wystąpić przemieszczenie osiowe. Przemieszczenie osiowe może również nastąpić pomiędzy jednym pierścieniem łożyska a współpracującym z nim elementem, korzystnie pomiędzy pierścieniem zewnętrznym a obudową. W związku z tym projektanci muszą porównać, przeanalizować i zweryfikować, czy zastosować łożyska walcowe typu N, czy typu NU. Istnieje wiele kombinacji układów z końcówką stałą i pływającą. Typowe przykłady obejmują: · Łożysko kulkowe poprzeczne + łożysko walcowe · Łożysko kulkowe skośne dwurzędowe + łożysko walcowe · Dopasowane jednorzędowe łożysko stożkowe + łożysko walcowe W przypadku sztywnych łożyskowań zalecane są kombinacje umożliwiające osiowe przemieszczenie wewnątrz łożyska. W przypadku takich projektów zaleca się wspólną analizę i wybór z producentami łożysk. W powyższych kombinacjach należy zminimalizować niewspółosiowość kątową pomiędzy wałem a obudową. Jeśli aplikacja na to nie pozwala, zalecane są łożyska wahliwe, które tolerują większe błędy kątowe. Układy te mogą kompensować pewne niewspółosiowość i przemieszczenie osiowe, unikając jednocześnie wewnętrznych sił osiowych w układzie wałów. W przypadku łożyskowań, w których pierścień wewnętrzny jest poddawany obciążeniu obrotowemu, zmiany długości wału muszą być kompensowane pomiędzy łożyskiem i jego współpracującymi powierzchniami. Pomiędzy pierścieniem zewnętrznym a oprawą powinno zatem wystąpić przemieszczenie osiowe. Typowe kombinacje obejmują: Łożysko kulkowe zwykłe + łożysko kulkowe zwykłe Dopasowane jednorzędowe łożysko kulkowe skośne + łożysko kulkowe zwykłe 2, układ łożysk całkowicie pływających Całkowicie pływający układ łożyskowy jest również formą położenia krzyżowego. Nadaje się do zastosowań wymagających jedynie umiarkowanego położenia osiowego lub tam, gdzie inne elementy wału zapewniają położenie osiowe. W tym układzie kluczowym wymaganiem jest to, aby każde łożysko mogło przemieszczać się osiowo. Przemieszczenie może nastąpić pomiędzy jednym pierścieniem łożyska a jego współpracującym elementem, korzystnie pomiędzy pierścieniem zewnętrznym a obudową. 3, wstępnie wyregulowany układ łożysk We wstępnie wyregulowanym łożyskowaniu wał jest osadzany osiowo w jednym kierunku przez jedno łożysko i w przeciwnym kierunku przez drugie łożysko. Nazywa się to „lokacją krzyżową” i jest zwykle stosowane w układach z krótkim wałem. Do tego układu nadają się wszystkie łożyska promieniowe zdolne do przenoszenia obciążeń osiowych (w jednym lub obu kierunkach). W niektórych przypadkach w układach krzyżowych stosuje się jednorzędowe łożyska kulkowe skośne lub łożyska stożkowe, ale może być wymagana pewna wielkość napięcia wstępnego.

Ponieważ wymagania w zakresie oszczędności energii stawiane produktom we wszystkich gałęziach przemysłu stale rosną, stanowią one wyzwanie dla każdego producenta silników. Jedno z wyzwań wynika z technologii silników, drugie z kosztów produkcji. Jednakże większość producentów silników jest w stanie zasadniczo rozwiązać problemy związane ze sprawnością silników poprzez niezbędne dostosowania techniczne i ulepszenia procesów oraz dostarczyć na rynek oryginalne produkty wysokiej jakości, które spełniają wymagania, takie jak wysokowydajne, energooszczędne silniki IE4 i IE5, które są obecnie coraz szerzej dostępne. Niemniej jednak niektórzy producenci lub dystrybutorzy silników z różnych powodów nieodpowiedzialnie dostarczają konsumentom tak zwane silniki „o wysokiej wydajności”, które nie odpowiadają ich twierdzeniom. Szczególnie przy stosunkowo niskich cenach kusi wielu konsumentów. Jak zatem konsumenci mogą rozpoznać naprawdę wysokowydajne i energooszczędne silniki? W przeciwieństwie do innych produktów, konsumenci nie mogą po prostu ocenić, czy silnik spełnia wymagania dotyczące wydajności, na podstawie jego wyglądu. Podstawowa ocena wymaga odpowiedniego przetestowania lub porównania z próbkami referencyjnymi. Jednakże wstępnej identyfikacji można nadal dokonać na podstawie kilku cech produktu. Po pierwsze: Sprawdź tabliczkę znamionową silnika i etykietę efektywności energetycznej. Standardowe silniki o wysokiej sprawności powinny wskazywać klasę efektywności energetycznej odpowiadającą sprawności silnika w odpowiednim miejscu. I E3 (klasa 3) to minimalny obowiązkowy limit i nie jest uważany za produkt energooszczędny. IE2 (klasa 2) i IE1 (klasa 1) zaliczane są do produktów energooszczędnych. Wartości sprawności odpowiadające różnym klasom efektywności są określone w normie IEC 60034. Po drugie: rozsądna cena. Poprawa wydajności silnika wymaga nie tylko zaawansowanej technologii, ale także zoptymalizowanych materiałów i większego nakładu materiałów. Naturalnie koszty produkcji silników o wysokiej sprawności są stosunkowo wyższe. Jeśli cena jest wyjątkowo niska, konsumenci powinni zachować ostrożność. Po trzecie: wygląd fizyczny silnika. Większość silników o wysokiej sprawności ma zwężającą się osłonę wentylatora (choć nie całkowitą), ze stosunkowo małym wentylatorem i niższym wzrostem temperatury podczas pracy. Jest to ważny sposób na osiągnięcie wysokiej wydajności poprzez redukcję strat. Powyższe metody służą do wstępnej oceny. Aby mieć pewność, że zakupione produkty spełniają wymagania, konsumentom zaleca się kupowanie bezpośrednio od producentów. W przypadku zamówień masowych w celu sprawdzenia zgodności można zastosować losowe badanie próbek.