Энергетика

РАЗДЕЛ 13

СИНХРОННЫЕ И ШАГОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ ДЛЯ СИСТЕМ АВТОМАТИКИ

13.1. Синхронные двигатели

13,1.1. Особенности синхронных двигателей

Особенностью синхронных двигателей, определяющей их функциональные возможности и области применения, является постоянство средней частоты вращения при неизменных частоте и амплитуде напряжения питания и колебаниях момента нагрузки.

По конструкции и принципу действия синхронные двигатели делятся на реактивные (СДР), гистерезисные (СДГ), с возбуждением от постоянных магнитов (СДМ) и с электромагнитной редукцией частоты вращения (СДЭР).

Лучшие характеристики имеют трехфазные синхронные двигатели. Однофазные уступают трехфазным по, полезной мощности в тех же габаритных размерах примерно на 30%.

Наиболее высокие энергетические показатели имеют СДМ. В диапазоне мощностей от единиц до 100 Вт они имеют КПД 30-80% и cosq> до 0,85. В том же диапазоне мощностей СДГ имеют КПД 10 — 65% и cos ф = 0,3 -г- 0,5. Наихудшие энергетические показатели имеют СДР. Их КПД 15-40% в диапазоне 10 — 60 Вт и только при мощности до нескольких сотен ватт КПД СДР достигает 60%.

Лучшие удельные показатели имеют СДМ, а СДГ несколько уступают СДМ по этому показателю, но превосходят СДР в диапазоне мощностей 200 — 300 Вт. Свыше 300 Вт удельные показатели СДГ и СДР становятся сравнимыми.

Пусковые свойства СДМ и СДР характеризуются начальным пусковым моментом и моментом входа в синхронизм, численно равным максимальному моменту сопротивления нагрузки, при котором ротор еще втягивается в синхронизм с подсинхрон-ной частоты вращения, составляющей обычно (0,95 -г 0,97) п_с. С энергетической точки зрения наиболее выгодным является режим

работы СДМ вблизи точки номинального момента, поскольку это соответствует максимальному значению КПД и допустимым превышениям температуры.

Электродвигатели СДГ и СДЭР допускают работу с перегрузкой в течение длительного времени, поскольку при увеличении нагрузки увеличивается КПД, а мощность потерь изменяется незначительно.

Сравнительные данные пусковых и рабочих свойств синхронных двигателей различных видов приведены в табл. 13.1.

Значительное влияние на характеристики синхронных двигателей оказывает изменение напряжения и частоты питания. Эти изменения в первую очередь оказывают влияние на пусковые свойства и перегрузочную способность.

13.1.2. Двигатели серии ДСП

Двигатели серии ДСП — гистерезисные трехфазные многоскоростные прецизионные. Двигатели имеют пять фиксированных частот вращения, что обеспечивается одновременным изменением напряжения питания и частоты напряжения питания.

Крепление двигателей — фланцевое. Режим работы — продолжительный.

Основные технические данные двигателей серии ДСП приведены в табл. 13.2, габаритные и установочные размеры — в табл. 13.3.

Таблица 13.1. Пусковые и рабочие свойства синхронных двигателей

М_вх — момент входа в синхронизм

Таблица 13.2. Технические данные двигателей серии ДСП

* 'вх ~ время вхождения в синхронизм.

Таблица 13.3. Габаритные и установочные размеры, мм, и масса двигателей серии ДСП

Условия эксплуатации двигателей серии ДСП

Вибрационные нагрузки:

диапазон частот, Гц ... 5 — 300

ускорение, м/с² .... 100

Ударные нагрузки, м/с² ... 150

Температура окружающей

среды, °С....... -604-60

Относительная влажность воздуха при температуре

35°С, %........ 98

Гарантийная наработка, ч . . 3000

13.1.3. Двигатели серии Г

Двигатели серии Г — гистерезисные однофазные и трехфазные. Крепление двигателей — фланцевое. Режим работы — продолжительный. Основные технические данные двигателей серии Г приведены в табл. 13.4.

Схемы включения двигателей серии Г даны на рис. 13.1, габаритные и установочные размеры и масса двигателей серии Г — в табл. 13.5.

Примечание. Сф, Vq — емкость и напряжение фазосдвигающего конденсатора

Рис. 13.1. Схемы включения двигателей серии Г:

а - трехфазных, б - однофазных Г210, Г506; в - однофазных Г205УХЛ4, Г216УХЛ4; г - остальных

однофазных

Таблица 13.5. Габаритные и установочные размеры, мм, и масса двигателей серии Г

Условия эксплуатации двигателей серии Г

Вибрационные нагрузки Г201, Г210, ГЗОЗ, Г506:

ускорение, м/с²..... 50

диапазон частот, Гц ... 5 — 300 Ударные нагрузки Г201, Г210,

ГЗОЗ, Г506, м/с²..... 120

Температура окружающей среды, °С:

Г201, Г210, ГЗОЗ, Г506 . . -60^ +50

остальных...... 0 — 40

Относительная влажность воздуха при температуре 25 °С, %:

Г201, Г210, ГЗОЗ, Г506 . . 98 остальных двигателей . . 80

Гарантийная наработка, ч:

Г201, ГЗОЗ...... 500

остальных двигателей. . . 1000

13.1.4. Двигатели Г-31, Г-33, Г-34

Двигатели Г-31УХЛ4, Г-31АУХЛ4, Г-ЗЗУХЛ4, Г-ЗЗАУХЛ4, Г-34УХЛ4 и Г-34АУХЛ4 — гистерезисные. Крепление двигателей — фланцевое. Режим работы — продолжительный. Частота напряжения питания

50 Гц, частота вращения 3000 об/мин. Технические данные двигателей Г-31, Г-33, Г-34 приведены в табл. 13.6.

Схемы включения двигателей Г-31, Г-33, Г-34 показаны на рис. 13.2, габаритные и установочные размеры — на рис. 13.3.

Рис. 13.2. Схемы включения двигателей Г-31,

Г-33, Г-34:

а — трехфазного, б — однофазного Значения емкости фазосдвигающего конденсатора и напряжения на нем приведены ниже

Рис. 13.3. Габаритные и установочные размеры двигателей Г-31, Г-33, Г-34

Условия эксплуатации двигателей Г-31, Г-33, Г-34

Вибрационные нагрузки:

диапазон частот, Гц ... 50 — 200 ускорение, м/с²..... 50

Температура окружающей среды, °С .........-60 4-50

Относительная влажность воздуха при температуре 25 °С, % 98

Гарантийная наработка, ч:

Г-31УХЛ4, Г-ЗЗУХЛ4,

Г-34УХЛ4...... 8000

Г-31АУХЛ4, Г-ЗЗАУХЛ4, Г-34АУХЛ4...... 3000

Таблица 13.6. Технические данные двигателей Г-31, Г-33, Г-34

13.1.5. Двигатель ГТ-211М

Двигатель ГТ-211М — гистерезисный однофазный. Крепление двигателя — фланцевое. Режим работы — продолжительный при вращении или длительная стоянка под током торможения.

Технические данные двигателя ГТ-211М

Напряжение питания, В.....115

Частота напряжения питания, Гц 400 Частота вращения, об/мин. . . . 12000 Вращающий момент, Н ■ см . . . 0,24 Потребляемый переменный ток в

режиме вращения, А.....0,2

Потребляемый постоянный ток в режиме стоянки под током торможения, А........0,2

Начальный пусковой момент, Н • см 0,24 Максимальный вращающий момент, Нем........0,24

Время вхождения в синхронизм, с, не более......... 15

КПД, %..........0,155

coscp........... 0,7

Масса, кг..........0,4

Условия эксплуатации двигателей ГТ-211М

Вибрационные нагрузки:

диапазон частот, Гц ... 5 — 2000 ускорение, м/с²..... 150

Ударные нагрузки, м/с². . . . 350

Температура окружающей среды, °С.........-60 -=- 85

Относительная влажность воздуха при температуре 40 °С, % 98

Гарантийная наработка, ч:

в режиме вращения .... 500 в режиме стоянки под током торможения .... 5050

Схема включения двигателя ГТ-211М показана на рис. 13.4, габаритные и установочные размеры — на рис. 13.5.

Рис. 13.4. Схемы включения двигателя ГТ-211М:

а — правое вращение (С = 0,75 мкФ, 170 В); б —

левое вращение (С = 0,75 мкФ, 170 В); в —

стоянка под током торможения

13.1.6. Двигатель ГР-206

Двигатель ГР-206 — гистерезисный трехфазный со встроенным редуктором. Крепление двигателя — фланцевое. Режим работы — продолжительный.

Габаритные и установочные размеры двигателя ГР-206 приведены на рис. 13.6.

Технические данные двигателя ГР-206

Напряжение питания, В..... 40

Частота напряжения питания, Гц 1000

Полезная мощность, Вт..... 5,5

Частота вращения, об/мин . . . 2250

Вращающий момент, Н • см . . . 2,25

Потребляемый ток, А..... 1,7

Время вхождения в синхронизм, с 6

Масса, кг.......... 0,4

Условия эксплуатации двигателя ГР-206

Вибрационные нагрузки:

диапазон частот, Гц ... 50—2500

ускорение, м/с²..... 100

Температура окружающей среды, °С .........-50-г 70

Относительная влажность воздуха при температуре 25 °С, % 98 Гарантийная наработка, ч . . . 150

Рис. 13.5. Габаритные и установочные раз- Рис. 13.6. Габаритные и установочные размеры двигателя ГТ-211М меры двигателя ГР-206

13.1.7. Двигатель ДМ-3

Двигатель ДМ-3 — гистерезисный двухфазный трехскоростной реверсивный. Изменение частоты вращения двигателя осуществляется переключением обмоток за счет изменения числа пар полюсов. Крепление двигателя — фланцевое. Режим работы — продолжительный.

Технические данные двигателя ДМ-3

Напряжение питания, В ... 220

Частота напряжения питания, Гц.......... 50

Частота вращения, об/мин . • 3000; 1500;

750

Полезная мощность, Вт . . . 15; 8; 4

Вращающий момент, Нем . . 4,85; 5,17;

5,17

Потребляемый ток, А ... 0,5

Начальный пусковой момент, Нем......... 6,0

Потребляемая мощность, Вт 100

Время вхождения в синхронизм, с......... 0,8

Масса, кг......... 4,5

Условия эксплуатации двигателя ДМ-3

Вибрационные нагрузки:

диапазон частот, Гц . . . . 15 — 55

ускорение, м/с²...... 30

Ударные нагрузки, м/с²..... 500

Температура окружающей сре'ды,

°С........... 0-50

Относительная влажность воздуха

при температуре 25 °С, % . . . 98 Гарантийная наработка, ч . . . 1000

Схемы соединения выводов обмоток и включения двигателя ДМ-3 показаны на рис. 13.7, габаритные и установочные размеры — на рис. 13.8.

Рис. 13.8. Габаритные и установочные размеры двигателя ДМ-3

Рис. 13.7. Схемы соединения выводов обмоток (а) и включения двигателей ДМ-3 при и = = 3000 об/мин (б), 1500 об/мин (в), 750 об/мин (г) (R = 400 Ом, 50 Вт; С= 3,5 мкФ, 300 В; Л_р = 2 кОм, 1 Вт; С_р = 0,5 мкФ, 500 В, здесь R_v, C_p — рабочие резистор и конденсатор)

13.1.8. Двигатель ГД-402

Двигатель ГД-402 — гистерезисный трехфазный, с конденсаторным включением, предназначенный для работы от однофазной сети. Крепление двигателя — фланцевое с упорным буртиком. Режим работы — продолжительный.

Технические данные двигателя ГД-402

Напряжение питания, В .... 40 Частота напряжения питания, Гц 400 Частота вращения, об/мин . . . 3000 Полезная мощность, Вт .... 1,2 Пусковой момент, Н ■ см . . . . 0,20 Максимальный вращающий момент, Нем........ 0,15

Потребляемый ток, А..... 0,25

Масса, кг.......... 0,28

Условия эксплуатации двигателя ГД-402

Вибрационные нагрузки:

диапазон частот, Гц ... 5 — 1000

ускорение, м/с²..... 100

Ударные нагрузки, м/с² . . . 350 Температура окружающей среды, °С .........-60-г +70

Относительная влажность воздуха при температуре 40 °С,

%.......... 98

Гарантийная наработка, ч . . . 5500

i о

12

Рис. 13.9. Схема включения двигателя ГД-402

(С = 2+2,75 мкФ, 250 В):

1 — 3 — выводы обмоток

Схема включения двигателя ГД-402 показана на рис. 13.9, габаритные и установочные размеры — на рис. 13.10.

13.1.9. Двигатель МГ-1,5

Двигатель МГ-1,5 — гистерезисный, предназначенный для питания от однофазной или двухфазной сети. Крепление двигателя — фланцевое. Режим работы — продолжительный.

Схема включения двигателя МГ-1,5 показана на рис. 13.11, габаритные и установочные размеры — на рис. 13.12.

Технические данные двигателя МГ-1,5

Одно- Двухфаз-фазное пи- ное питание тание

Напряжение питания, В 72,5 30

Частота напряжения питания, Гц . . , . . 1000 1000

Частота вращения,

об/мин......15000 15000

Полезная мощность, Вт 1,05 1,5

Вращающий момент,

Нем.......0,07 0,1

Потребляемый ток, А:

обмотка 1-2 ... 0,3 0,26

обмотка 3-4 . . . 0,2 0,26

Масса, кг......0,16 0,16

Условия эксплуатации двигателя МГ-1,5

Вибрационные нагрузки:

диапазон частот, Гц ... 10 — 200

ускорение, м/с²..... 60

Ударные нагрузки, м/с² ... 120 Температура окружающей среды, °С........ -60 -=- +60

Относительная влажность воздуха при температуре 20 °С, % 98 Гарантийная наработка, ч . . . 625

Рис. 13.10. Габаритные и установочные размеры двигателя ГД-402

Рис. 13.13. Габаритные и установочные размеры двигателя АС-032

Рис. 13.11. Схема включения двигателя МГ-1,5:

а —в двухфазную сеть (С_р = 0,75 мкФ); б —

в однофазную сеть (С_р = 0,1 мкм; С_п = 0,35 мкФ,

здесь С_п — пусковой конденсатор); 1 — 4 — выводы

обмоток

Рис. 13.12. Габаритные и установочные размеры двигателя МГ-1,5

Технические данные двигателя АС-032

Напряжение питания, В .... 18

Частота напряжения питания, Гц 50

Вращающий момент, Н • см . . . 2,00

Частота вращения, об/мин . . . 3000

Потребляемый ток, А..... 2

Момент входа в синхронизм, Н • см 2,20

Масса, кг.......... 0,85

Условия эксплуатации двигателя

Температура окружающей среды, °С .........-5 ч- +60

Относительная влажность воздуха при температуре 20 °С, % 98

Гарантийная наработка, ч . . 400

13.1.11. Двигатель Т16/6М1

Двигатель Т16/6М1 — гистерезисный двухфазный. Крепление двигателя — фланцевое. Режим работы — продолжительный.

Схема включения двигателя Т16/6М1 показана на рис. 13.14, габаритные и установочные размеры — на рис. 13.15.

13.1.10. Двигатель АС-032

Двигатель АС-032 имеет возбуждение от постоянных магнитов. Двигатель — трехфазный. Крепление двигателя — фланцевое. Режим работы — продолжительный или повторно-кратковременный (15 включений — 75 с работа, перерыв между включениями 5 с — пауза 75 мин).

Габаритные и установочные размеры двигателя АС-032 приведены на рис. 13.13.

Рис. 13.14. Схема включения двигателя Т16/6М1 (С= 1 мкФ, 500 В)

Рис. 13.15. Габаритные и установочные размеры двигателя Т16/6М1

Технические данные двигателя Т16/6М1

Напряжение питания, В .... 27

Частота напряжения питания, Гц 400

Частота вращения, об/мин . . . 4000

Полезная мощность, Вт .... 0,06

Вращающий момент, Н-см . . . 0,015

Потребляемый ток, А..... 0,16

Время вхождения в синхронизм, с 30

Масса, кг.......... 0,06

Условия эксплуатации двигателя Т16/6М1

Вибрационные нагрузки:

диапазон частот, Гц ... 1 — 3000

ускорение, м/с²..... 150

Температура окружающей среды, °С......... -10-=- +50

Гарантийная наработка, ч . . . 1000

13.1.12. Двигатель ДС-1

Двигатель ДС-1 — гистерезисный однофазный со встроенным редуктором. Крепление двигателя — фланцевое. Режим работы — повторно-кратковременный (цикл — 20 с работа и 30 с пауза) или продолжительный.

Технические данные двигателя ДС-1

Напряжение питания, В .... 220

Частота напряжения питания, Гц 50

Частота вращения, об/мин ... 2

Вращающий момент, Нем . . . 4

Потребляемый ток, А..... 0,055

Начальный пусковой момент, Н • см 10 Максимальный вращающий момент, Нем........ 10

Время вхождения в синхронизм, с 0,65

Масса, кг.......... 0,6

Условия эксплуатации двигателя ДС-1

Вибрационные нагрузки:

диапазон частот, Гц ... 5 — 300

Рис. 13.16. Схема включения двигателя

ДС-1 (С„ = 0,5 мкФ, 350 В; С_р = 0,5 мкФ,

350 В)

Рис. 13.17. Габаритные и установочные размеры двигателя ДС-1

ускорение, м/с²..... 100

Ударные нагрузки, м/с² ... 120 Температура окружающей среды, °С .........-40 -г +70

Относительная влажность воздуха при температуре 40 °С,

7„.......... 98

Гарантийная наработка: для повторно-кратковременного режима, включений . . 20000 для продолжительного режима, ч........ 3000

Схема включения двигателя ДС-1 показана на рис. 13.16, габаритные и установочные размеры — на рис. 13.17.

13.1.13. Двигатели ДСР-2, ДСР-60

Двигатели ДСР-2, ДСР-60 - гистерезис-ные трехфазные со встроенным редуктором. Для включения двигателей в однофазную сеть в качестве фазосдвигающего элемента используется конденсатор емкостью 1 мкФ на рабочее напряжение не менее 300 В. Крепление двигателей — фланцевое. Режим работы — продолжительный. Основные технические данные двигателей ДСР приведены в табл. 13.7.

Рис. 13.18. Схема включения двигателей

ДСР:

я — в однофазную сеть (С = 1 4- 0,5 мкФ, 300 В); 6 — в трехфазную сеть

Рис. 13.19. Габаритные и установочные размеры двигателей ДСР

Условия эксплуатации двигателей серии ДСР

Вибрационные нагрузки:

диапазон частот, Гц..... 1—300

ускорение, м/с²....... 50

Ударные нагрузки, м/с²..... 150

Температура окружающей среды,

°С...........-60++70

Относительная влажность воздуха

при температуре 40 °С, % . . . 98

Гарантийная наработка, ч .... 10 000

Схема включения двигателей ДСР показана на рис. 13.18, габаритные и установочные размеры — на рис. 13.19.

13.1.14. Двигатели СОЛ-1, СОЛ-1А

Двигатели СОЛ-1, СОЛ-1А — реактивные трехфазные, конструктивно выполняемые с одним (СОЛ-1 А) или двумя (СОЛ-1) выходными концами вала. Крепление двигателей — фланцевое. Режим работы — продолжительный.

Габаритные и установочные размеры двигателей СОЛ показаны на рис. 13.20.

Технические данные двигателей СОЛ-1, СОЛ-1А

Напряжение питания, В..... 220

Частота напряжения питания, Гц 50 Полезная мощность, Вт .... 55

Частота вращения, об/мин . . . 1500

Таблица 13.			7. Технические данные двигателей ДСР-2, ДСР-60
Тип двигателя	Число фаз	и, В	/■ Гц	ИНОМ' об/мин	^ном> Нем	Нем	А	<вх. с	Масса, кг
ДСР-2 ДСР-60	3/1 3/1	220 220	50 50	2 60	16/10 1,5/1,0	25/20 3/2	0,08 0,08	0,2 0,2	0,7 0,7

Рис. 13.20. Габаритные и установочные размеры двигателей СОЛ

Потребляемый ток, А..... 1,2

Вращающий момент, Н • см . . . 35,3 Начальный пусковой момент, Н • см 118 Максимальный вращающий момент, Н • см........ 69

КПД, %.......... 45

cos Ф........... 0,3

Масса, кг......... 6,4

Условия эксплуатации двигателей СОЛ-1, СОЛ-1А

Вибрационные нагрузки:

диапазон частот, Гц ... 5 — 300

ускорение, м/с²..... 50

Ударные нагрузки, м/с² ... 150 Температура окружающей среды, °С ......... -50 н- +50

Относительная влажность воздуха при температуре 25 °С, % 98 Гарантийная наработка, ч . . . 2500