La differenza tra i vari tipi di motori

1. Differenze tra motori CC e CA

Diagramma della struttura del motore CC

Diagramma della struttura del motore CA

I motori a corrente continua utilizzano la corrente continua come fonte di alimentazione, mentre i motori a corrente alternata utilizzano la corrente alternata come fonte di alimentazione.

Dal punto di vista strutturale, il principio dei motori a corrente continua (CC) è relativamente semplice, ma la struttura è complessa e di difficile manutenzione. Il principio dei motori a corrente alternata (CA) è complesso, ma la struttura è relativamente semplice e di più facile manutenzione rispetto ai motori a corrente continua.

In termini di prezzo, i motori a corrente continua (CC) a parità di potenza sono più costosi dei motori a corrente alternata (CA). Includendo il dispositivo di controllo della velocità, il prezzo della CC è superiore a quello della CA. Naturalmente, ci sono anche grandi differenze nella struttura e nella manutenzione.
In termini di prestazioni, poiché la velocità dei motori a corrente continua è stabile e il controllo della velocità è preciso, cosa non ottenibile con i motori a corrente alternata, è necessario utilizzare motori a corrente continua al posto di motori a corrente alternata quando si hanno rigorosi requisiti di velocità.
La regolazione della velocità dei motori a corrente alternata è relativamente complessa, ma è ampiamente utilizzata perché gli impianti chimici sfruttano l'energia della corrente alternata.

2. Differenze tra motori sincroni e asincroni

Se il rotore ruota alla stessa velocità dello statore, si parla di motore sincrono. Se i due motori non sono identici, si parla di motore asincrono.

3. La differenza tra motori ordinari e a frequenza variabile

Innanzitutto, i motori ordinari non possono essere utilizzati come motori a frequenza variabile. I motori ordinari sono progettati per funzionare a frequenza e tensione costanti, ed è impossibile adattarli completamente ai requisiti di regolazione della velocità tramite convertitore di frequenza, quindi non possono essere utilizzati come motori a frequenza variabile.
L'impatto dei convertitori di frequenza sui motori riguarda principalmente l'efficienza e l'aumento della temperatura dei motori.
Il convertitore di frequenza può generare diversi gradi di armoniche di tensione e corrente durante il funzionamento, in modo che il motore funzioni con tensioni e correnti non sinusoidali. Le armoniche di ordine superiore in esso contenute causeranno un aumento delle perdite di rame nello statore del motore, delle perdite di rame nel rotore, delle perdite nel ferro e di altre perdite.
La più significativa di queste è la perdita di rame nel rotore. Queste perdite causano la generazione di calore aggiuntivo nel motore, riducendo l'efficienza e la potenza in uscita, e l'aumento di temperatura dei motori normali generalmente aumenta del 10-20%.
La frequenza portante del convertitore di frequenza varia da diversi kilohertz a più di dieci kilohertz, il che fa sì che l'avvolgimento dello statore del motore sopporti un tasso di aumento della tensione molto elevato, che equivale all'applicazione di una tensione impulsiva molto ripida al motore, facendo sì che l'isolamento tra le spire del motore resista a un test più severo.
Quando i motori ordinari sono alimentati da convertitori di frequenza, le vibrazioni e il rumore causati da fattori elettromagnetici, meccanici, di ventilazione e di altro tipo diventano più complessi.
Le armoniche contenute nell'alimentatore a frequenza variabile interferiscono con le armoniche spaziali intrinseche della parte elettromagnetica del motore, formando varie forze di eccitazione elettromagnetica e aumentando così il rumore.
A causa dell'ampia gamma di frequenze operative del motore e dell'ampio intervallo di variazione della velocità, le frequenze delle varie onde di forza elettromagnetica risultano difficili da evitare, in quanto le frequenze di vibrazione intrinseche delle varie parti strutturali del motore sono difficilmente evitabili.
Quando la frequenza di alimentazione è bassa, la perdita causata dalle armoniche di ordine superiore nell'alimentazione è elevata; in secondo luogo, quando la velocità del motore variabile viene ridotta, il volume dell'aria di raffreddamento diminuisce in modo direttamente proporzionale al cubo della velocità, con conseguente mancata dissipazione del calore del motore, aumento della temperatura in modo significativo ed è difficile ottenere una coppia costante in uscita.

4. La differenza strutturale tra motori ordinari e motori a frequenza variabile

01. Requisiti di livello di isolamento più elevati
Generalmente, il livello di isolamento dei motori a frequenza variabile è F o superiore. L'isolamento verso terra e la resistenza dell'isolamento delle spire del filo devono essere rafforzati, e in particolare si deve considerare la capacità dell'isolamento di resistere alla tensione impulsiva.
02. Requisiti più elevati di vibrazioni e rumore per i motori a frequenza variabile
Nei motori a frequenza variabile è necessario tenere in debita considerazione la rigidità dei componenti del motore e del tutto, e cercare di aumentare la loro frequenza naturale per evitare risonanza con ogni onda di forza.
03. Diversi metodi di raffreddamento per motori a frequenza variabile
I motori a frequenza variabile utilizzano generalmente un raffreddamento a ventilazione forzata, ovvero la ventola di raffreddamento del motore principale è azionata da un motore indipendente.
04. Sono necessarie diverse misure di protezione
Per i motori a frequenza variabile con una capacità superiore a 160 kW, è necessario adottare misure di isolamento dei cuscinetti. È facile che si verifichino asimmetrie del circuito magnetico e correnti d'albero. Quando la corrente generata da altri componenti ad alta frequenza si somma, la corrente d'albero aumenta notevolmente, con conseguenti danni ai cuscinetti; pertanto, si adottano generalmente misure di isolamento. Per i motori a frequenza variabile a potenza costante, quando la velocità supera i 3000 giri/min, è necessario utilizzare grasso speciale resistente alle alte temperature per compensare l'aumento di temperatura del cuscinetto.
05. Sistema di raffreddamento diverso
La ventola di raffreddamento del motore a frequenza variabile utilizza un'alimentazione indipendente per garantire una capacità di raffreddamento continua.

2. Conoscenza di base dei motori

Selezione del motore
I contenuti di base richiesti per la selezione del motore sono:
Tipo di carico azionato, potenza nominale, tensione nominale, velocità nominale e altre condizioni.
Tipo di carico · Motore CC · Motore asincrono · Motore sincrono
Per macchinari di produzione continua con carico stabile e senza requisiti particolari per avviamento e frenata, è opportuno preferire motori sincroni a magneti permanenti o motori asincroni a gabbia di scoiattolo ordinari, ampiamente utilizzati in macchinari, pompe idrauliche, ventilatori, ecc.
Per macchinari di produzione con avviamenti e frenate frequenti e che richiedono un'elevata coppia di avviamento e frenata, come gru a ponte, paranchi da miniera, compressori d'aria, laminatoi irreversibili, ecc., si dovrebbero utilizzare motori sincroni a magneti permanenti o motori asincroni avvolti.
Nei casi in cui non è richiesta la regolazione della velocità, ma è richiesta una velocità costante o è necessario migliorare il fattore di potenza, è opportuno utilizzare motori sincroni a magneti permanenti, come pompe idrauliche di media e grande capacità, compressori d'aria, paranchi, mulini, ecc.
Per macchinari di produzione che necessitano di un intervallo di regolazione della velocità superiore a 1:3 e di una regolazione della velocità continua, stabile e uniforme, è consigliabile utilizzare motori sincroni a magneti permanenti o motori a corrente continua ad eccitazione separata o motori asincroni a gabbia di scoiattolo con regolazione della velocità a frequenza variabile, come grandi macchine utensili di precisione, piallatrici a portale, laminatoi, paranchi, ecc.
In generale, è possibile determinare approssimativamente il motore fornendo il tipo di carico azionato, la potenza nominale, la tensione nominale e la velocità nominale del motore.
Tuttavia, se si vogliono soddisfare in modo ottimale i requisiti di carico, questi parametri di base sono tutt'altro che sufficienti.
Altri parametri che devono essere forniti includono: frequenza, sistema di lavoro, requisiti di sovraccarico, livello di isolamento, livello di protezione, momento di inerzia, curva di coppia di resistenza al carico, metodo di installazione, temperatura ambiente, altitudine, requisiti esterni, ecc. (forniti in base a circostanze specifiche)

3. Conoscenza di base dei motori

Fasi per la selezione del motore
Quando il motore è in funzione o si guasta, è possibile utilizzare i quattro metodi di guardare, ascoltare, annusare e toccare per prevenire ed eliminare il guasto in tempo e garantire il funzionamento sicuro del motore.
1. Guarda
Osservare se si verificano anomalie durante il funzionamento del motore, che si manifestano principalmente nelle seguenti situazioni.
1. Quando l'avvolgimento dello statore è in cortocircuito, è possibile che fuoriesca del fumo dal motore.
2. Quando il motore è seriamente sovraccarico o funziona in perdita di fase, la velocità rallenterà e si sentirà un ronzio più forte.
3. Quando il motore funziona normalmente ma all'improvviso si ferma, si vedranno delle scintille uscire dal collegamento allentato; il fusibile è bruciato o un componente è bloccato.
4. Se il motore vibra violentemente, potrebbe essere che il dispositivo di trasmissione sia bloccato o che il motore non sia fissato bene, che i bulloni dei piedini siano allentati, ecc.
5. Se sui punti di contatto e sui collegamenti all'interno del motore sono presenti scolorimenti, segni di bruciatura e tracce di fumo, potrebbe esserci un surriscaldamento locale, un contatto scadente nel collegamento del conduttore o un avvolgimento bruciato, ecc.
2. Ascolta
Quando il motore funziona normalmente, dovrebbe emettere un ronzio uniforme e leggero, senza rumori e suoni particolari.
Se il rumore è troppo forte, ad esempio rumore elettromagnetico, rumore dei cuscinetti, rumore di ventilazione, rumore di attrito meccanico, ecc., potrebbe trattarsi di un fenomeno precursore o di guasto.
1. Per quanto riguarda il rumore elettromagnetico, se il motore emette un suono alto, basso e pesante, le cause potrebbero essere le seguenti:
(1) Il traferro tra statore e rotore non è uniforme. In questo momento, il suono è acuto e grave, e l'intervallo tra suoni acuti e gravi rimane invariato. Ciò è causato dall'usura dei cuscinetti, che rende lo statore e il rotore non concentrici.
(2) La corrente trifase è sbilanciata. Ciò è causato da un errato collegamento a terra dell'avvolgimento trifase, da un cortocircuito o da un contatto difettoso. Se il suono è molto sordo, significa che il motore è gravemente sovraccarico o funziona in modo mancante di fase.
(3) Il nucleo di ferro è allentato. Durante il funzionamento del motore, le vibrazioni causano l'allentamento dei bulloni di fissaggio del nucleo di ferro, con conseguente allentamento e rumore della lamiera di acciaio al silicio del nucleo di ferro.
2. Per quanto riguarda il rumore del cuscinetto, è necessario monitorarlo frequentemente durante il funzionamento del motore. Il metodo di monitoraggio è il seguente: posizionare un'estremità del cacciavite contro la parte di installazione del cuscinetto e l'altra estremità vicino all'orecchio: si sentirà il rumore del cuscinetto in funzione. Se il cuscinetto funziona normalmente, il suono sarà un "fruscio" continuo e sottile, senza fluttuazioni o rumori di attrito metallico.
Se si verificano i seguenti suoni, si tratta di un fenomeno anomalo:
(1) Si sente un "cigolio" quando il cuscinetto è in funzione. Si tratta di un rumore di attrito metallico, generalmente causato da una mancanza di olio nel cuscinetto. Il cuscinetto deve essere smontato e deve essere aggiunta una quantità adeguata di grasso.
(2) Se si sente un suono "cinguettante", questo è il suono prodotto dalla rotazione della sfera. Generalmente è causato dall'essiccazione del grasso o dalla mancanza di olio. È possibile aggiungere una quantità adeguata di grasso.
(3) Se si verifica un suono tipo "clic" o "cigolio", si tratta del rumore prodotto dal movimento irregolare della sfera nel cuscinetto. Ciò è causato dal danneggiamento della sfera nel cuscinetto o dal prolungato inutilizzo del motore, con conseguente essiccazione del grasso.
3. Se il meccanismo di trasmissione e il meccanismo azionato producono un suono continuo anziché un suono fluttuante, è possibile gestire il problema in base alle seguenti situazioni.
(1) Il suono periodico "pop" è causato dalla giunzione irregolare della cinghia.
(2) Il suono periodico "dong dong" è causato dall'allentamento tra il giunto o la puleggia e l'albero, nonché dall'usura della chiavetta o della sede della chiavetta.
(3) Il rumore di collisione irregolare è causato dalle pale che collidono con la copertura della ventola.

3. Odore
Anche annusando il motore è possibile individuare e prevenire i guasti.
Aprire la scatola di giunzione e annusarla per verificare se c'è odore di bruciato. Se si avverte un odore particolare di vernice, significa che la temperatura interna del motore è troppo elevata; se si avverte un forte odore di bruciato, potrebbe essere che la rete di manutenzione dello strato isolante sia rotta o che l'avvolgimento sia bruciato.
Se non si avverte odore, è necessario utilizzare un megaohmetro per misurare la resistenza di isolamento tra l'avvolgimento e l'involucro. Se è inferiore a 0,5 megaohm, è necessario asciugarlo. Se la resistenza è zero, significa che è danneggiato.
4. Tocco
Anche toccando la temperatura di alcune parti del motore è possibile individuare la causa del guasto.
Per garantire la sicurezza, utilizzare il dorso della mano per toccare la carcassa del motore e le parti circostanti del cuscinetto.
Se la temperatura è anomala, le cause potrebbero essere le seguenti:
1. Scarsa ventilazione. Come la caduta del ventilatore, l'ostruzione del condotto di ventilazione, ecc.
2. Sovraccarico. La corrente è troppo elevata e l'avvolgimento dello statore è surriscaldato.
3. Le spire dell'avvolgimento dello statore sono in cortocircuito oppure la corrente trifase è sbilanciata.
4. Avviamenti o frenate frequenti.
5. Se la temperatura attorno al cuscinetto è troppo elevata, la causa potrebbe essere un danno al cuscinetto o una mancanza di olio.

Regolamentazioni della temperatura dei cuscinetti del motore, cause e trattamento delle anomalie

Le normative stabiliscono che la temperatura massima dei cuscinetti volventi non deve superare i 95 °C e quella dei cuscinetti radenti non deve superare gli 80 °C. L'aumento di temperatura non deve superare i 55 °C (l'aumento di temperatura è dato dalla differenza tra la temperatura del cuscinetto e la temperatura ambiente durante la prova).

Cause e trattamenti per l'aumento eccessivo della temperatura dei cuscinetti:

(1) Causa: l'albero è piegato e la linea centrale non è precisa. Trattamento: trovare nuovamente il centro.
(2) Causa: le viti di fondazione sono allentate. Soluzione: serrare le viti di fondazione.

(3) Causa: il lubrificante non è pulito. Soluzione: sostituire il lubrificante.

(4) Causa: il lubrificante è stato utilizzato per troppo tempo e non è stato sostituito. Soluzione: pulire i cuscinetti e sostituire il lubrificante.
(5) Causa: la sfera o il rullo nel cuscinetto sono danneggiati. Soluzione: sostituire il cuscinetto con uno nuovo.

Anhui Mingteng Permanent-Magnetic Machinery & Electrical Equipment Co., Ltd.(https://www.mingtengmotor.com/) vanta 17 anni di rapido sviluppo. L'azienda ha sviluppato e prodotto oltre 2.000 motori a magneti permanenti nelle serie convenzionali, a frequenza variabile, antideflagranti, antideflagranti a frequenza variabile, a trasmissione diretta e antideflagranti a trasmissione diretta. I motori sono stati utilizzati con successo su ventilatori, pompe idrauliche, nastri trasportatori, mulini a sfere, miscelatori, frantoi, raschiatori, pompe per olio, filatoi e altri carichi in diversi settori come l'industria mineraria, siderurgica ed elettrica, ottenendo ottimi risultati in termini di risparmio energetico e riscuotendo ampi consensi.

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