Двухскоростной электродвигатель — ООО «СЗЭМО Электродвигатель»

Пожалуй, нет такой отрасли промышленности, где не используется оборудование с электродвигателями. Очень часто процесс работы ряда станков и механизмов требует ступенчатого регулирования скорости, поэтому одним из наиболее популярных вариантов комплектации является двухскоростной электродвигатель.

Двухскоростные электродвигатели – особенности конструкции

Несмотря на появление на рынке электротехники более современных двигателей с частотными преобразователями, двухскоростные агрегаты широко используются даже на самом современном оборудовании. Это объясняется рядом причин:

• Простота и надежность конструкции.
• Возможность развивать разную мощность на разных скоростях благодаря наличию двух пар обмоток на одном роторе, что позволяет получить две скорости вращения и две пары полюсов.

Двигатели с частотным преобразователем могут выдавать только постоянную мощность, соответственно, это несколько снижает сферу их использования.

Двухскоростные двигатели – сфера применения

Двухскоростные электродвигатели давно и успешно используются во многих отраслях сельского хозяйства и промышленности, в частности, при комплектации следующих видов оборудования:

• лебедок и крановых установок;
• лифтов и других подъемных механизмов;
• станков для химической промышленности и металлургии;
• вентиляторов;
• циркуляционных механизмов;
• буровых установок.

Кроме того, подобные силовые агрегаты устанавливаются на бытовом оборудовании, станках, профессиональной технике (в столовых, прачечных и пр.), применяются в судостроении (для приведения в движение гребных винтов).

Таким образом, двухскоростные электродвигатели отличаются:

• невысоким уровнем шума;
• минимальной вибрацией;
• высокой производительностью;
• высоким пусковым моментом.

В зависимости от модели, эти двигатели предназначены для использования в разных климатических условиях, в частности, в:

• умеренном климате;
• умеренно холодном климате;
• морском и речном климате (т. е. в условиях повышенной влажности).

Разнообразие сфер применения данных агрегатов в полной мере обусловлено вышеизложенными характеристиками.

Схемы подключения

Данные двигатели производятся на базе односкоростных, следовательно, габариты и параметры и принципы подсоединения практически одинаковы.

Отличия следующие:

• Обмотка статора. Возможны два варианта: одна или две независимые обмотки. В первом случае путем переключения полюсов можно получить изменение скорости в пропорции 1:2, во втором случае – 1:4. Двигатели второго типа часто используются в подъемных механизмах: например, кабина лифта двигается на определенной скорости между этажами, а по мере приближения к конечной точке скорость понижается.
• Иногда может варьироваться форма пазов ротора и длина сердечников.

Существуют различные схемы подключения двухскоростных электродвигателей. Самый распространенный тип – мотор, работающий с 2-4 полюсами, который имеет одну обмотку с подключением Даландера. Если необходима меньшая скорость запуска, то подключение производится между фазами двигателя треугольником. При запуске на большей скорости двигатель работает с двумя полюсами, а подключение осуществляется в виде двойной трехлучевой звезды. При автоматическом запуске для моторов данного типа применяются три контактора.

Кроме того, выделяются следующие типы подключений:

• Обмотка Даландера плюс независимая обмотка.
• Две обмотки Даландера.
• Две независимые обмотки, взаимодействующие с разным числом полюсов. Подключение производится «звездой».

Схемы подключения многоскоростного трехфазного электродвигателя

Схема присоединения многоскоростного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором

Схема присоединения многоскоростного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором 

Треугольник(или звезда)\\ двойная звезда —— Д/YY.

Низшая скорость — Д(треугольник(или звезда Y ): 750 об/мин

2U, 2V, 2W свободны, на 1U, 1V, 1W подается напряжение.  

Высшая скорость — YY. 1500 об мин.

1U, 1V, 1W замкнуты между собой, на 2U, 2V, 2W подается напряжение

Двухскоростные двигатели имеют одну полюсопереключаемую обмотку с шестью выводными концами. Обмотка двигателей с соотношением частот вращения 1 : 2 выполняется по схеме Даландера и соединяется в треугольник Д (или в звезду Y) при низшей частоте вращения и в двойную звезду (YY) при высшей частоте вращения Схема соединения обмоток показана на рисунке.

Средняя скорость. 1000 об мин. 

Обмотка на 1000 об мин подключается независимо от остальных своим пускателем, не участвующим в схеме Даландера.

Запуск двухскоростного двигателя с переключающимися полюсами без инверсии вращения для схемы Даландера.

Электрические характеристики элементов контроля и защиты необходимые для выполнения этого типа запуска, как минимум должны быть: 

Контактор К1, для включения и выключения двигателя на маленькой скорости (PV). Мощность должна быть такой же либо превышать In двигателя в треугольном соединении и с категорией обслуживания АС3.

Контакторы К2 и К3, для включения и выключения двигателя на большой скорости (GV). Мощность этих контакторов должна быть такой же либо превышать In двигателя соединенного двойной звездой и категориеи обслуживания АС3.

Термореле F3 и F4, для защиты от перегрузок на обоих скоростях. Каждый из них будет измерять In, употребляемый двигателем на защищаемой скорости.

Предохранители F1 и F2, для защиты от К.З. должно быть типа аМ и мощностью такой же или превышающей максимальное In двигателя, в каждой из своих двух скоростей.

Предохранитель F5, для защиты цепей контроля.

Система кнопок, с простым прерывателем остановки S0 и двумя двойными прерывателями движения S1 и S2.

Перейдем к описанию в краткой форме процесса запуска, как на малой скорости, так и на большой: 

а) запуск и остановка на маленькой скорости (PV).

Запуск путем нажатия на S1.

Замыкание контактора цепи К1 и запуск двигателя соединенного треугольником.

Автопитание через (К1, 13–14).

Открытие К1, которое действует как шторка для того, чтобы хотя запущен в движение S2, контакторы большой скорости К2 и К3 не были активизированы.

Остановка путем нажатия на S0.

б) запуск и остановка на большой скорости (GV).

Запуск путем нажатия на S2.

Замыкание контактора звезды К2, которое формирует звезду двигателя при коротком замыкании: U1, V1 и W1.

Замыкание контактора К3 (К2, 21–22) таким образом, что двигатель работает соединением в двойную звезду.

Автопитание через (К2, 13–14).

Открытие (К2, 21–22) и (К3, 21–22), которые действуют как шторки для того, чтобы никогда не закрывался К1 в то время, как закрыты К2 или К3.

Остановка путем нажатия на S0.

Вспомогательные контакты системы кнопок (S1 и S2, 21–22)действуют как защитные двойные шторки системы кнопок в том случае, если на оба прерывателя попытаются нажать одновременно, чтобы никакой из контакторов не активизировался и эти контакты можно было бы убрать в том случае, если есть защитные шторки механического типа между К1 и К2.

Все о двухскоростных двигателях

Двухскоростные двигатели являются экономичным выбором для приложений, требующих только двух скоростей, а также снижают вероятность отказа. Эти двигатели часто имеют рабочую скорость и более низкую скорость для облегчения запуска. Без преобразователя частоты двухскоростные двигатели могут вращать вентиляторы, насосы, подъемники и другое оборудование с двумя разными скоростями.

1
🔰 Изобретение двухскоростного двигателя

2
🔰 Принцип двухскоростных двигателей

3
🔰 Преимущества и недостатки двухскоростных двигателей

🔰 Изобретение двухскоростного двигателя

Двигатели Даландера (также известные как двигатели с переключением полюсов, двухскоростные или двухскоростные двигатели) представляют собой многоскоростные асинхронные двигатели, в которых скорость изменяется путем изменения числа полюсов; это достигается изменением электрических соединений внутри двигателя. В зависимости от обмотки статора двигатель может иметь постоянный или переменный крутящий момент. Он был создан Робертом Даландером (1870–1919 гг.).35), который и был его создателем.

Переключение полюсов в двигателе снижает скорость двигателя, по словам Роберта Даландера, шведского инженера, работающего в ASEA. В 1897 году он и его коллега Карл Арвид Линдстрем получили патент на электрическую схему переключения полюсов в двигателе. «Соединение Даландера» было присвоено новому соединению, и двигатель с таким расположением известен как «двигатель с переключением полюсов» или «двигатель Даландера».

Схема двухскоростных двигателей

🔰 Принцип работы двухскоростных двигателей

Двухскоростные двигатели предназначены для работы на двух, иногда на трех, постоянных скоростях, которые можно переключать вперед и назад. Относительное количество пар полюсов двигателя определяет скорость. Они являются экономичной альтернативой преобразователям частоты, поскольку могут работать на двух или трех скоростях в промышленных машинах и системах.

Рекомендуемый контент:

🟡 Что такое электродвигатели и как они работают?

Благодаря двухскоростному двигателю скорость и мощность можно легко отрегулировать в соответствии с потребностями применения, что приводит к значительной экономии энергии. Энергопотребление и выбросы CO2 можно снизить за счет снижения скорости двигателя.

Typical Uses

• Fans
• Blowers
• Machine Tools
• Hoists
• Conveyors
• Pumps

Typical Industries

• Air Handling
• Machine Tool
• Crane and Подъемник
• Водоснабжение и водоотведение

Двухскоростные двигатели с отдельной обмоткой

Двигатель с двумя обмотками сконструирован таким образом, что на одном статоре намотаны два двигателя. Одна обмотка при подаче питания дает одну из скоростей. Когда вторая обмотка находится под напряжением, двигатель набирает скорость, которая определяется второй обмоткой. Переключатель, направленный либо на катушку высокой, либо на низкую скорость, используется в двухскоростных двигателях. Вы, машинист, должны решить, на какой скорости должен работать двигатель.

В этом типе двигателя катушки используются для создания двух разных магнитных полей, что приводит к двум разным скоростям. Двухскоростной двигатель с двумя обмотками можно использовать для получения почти любой комбинации нормальных скоростей двигателя, и две разные скорости не обязательно должны быть связаны друг с другом соотношением скоростей 2:1. Таким образом, двухскоростной двигатель, требующий 1750 об/мин и 1140 об/мин, должен быть двигателем с двумя обмотками.

Двухскоростные трехфазные двигатели

Существует также другой тип двигателя, который представляет собой двухскоростной двигатель с одной обмоткой. В этом типе двигателя должно быть соотношение 2:1 между низкой и высокой скоростью. Двухскоростные однообмоточные двигатели имеют конструкцию, называемую последовательным полюсом. Эти двигатели мотаются с одинаковой скоростью, но при повторном подключении обмотки количество магнитных полюсов в статоре удваивается, и скорость двигателя уменьшается вдвое по сравнению с первоначальной скоростью. По системе DAHLANDER эти двигатели выполнены с одной обмоткой. В зависимости от области применения и требований, он может быть представлен в двух альтернативных исполнениях:

Согласно DAHLANDER, обмотки могут переключаться на /YY или Y/YY. При двух разных скоростях вращения это обеспечивает разные мощности и коэффициенты начального крутящего момента. Он имеет широкий спектр применения.

Обмотки с переключением полюсов в двухскоростных трехфазных двигателях с использованием одной обмотки

Работает с электродвигателями с соотношением полюсов 2:1.

2p=4/2, 1500/3000 об/мин

2p=8/4, 750/1500 об/мин

2p=12/6, 500/1000 об/мин

Двухскоростные двигатели используют

🔰 Преимущества и недостатки двухскоростных двигателей

Двигатели Даландера имеют преимущество перед другими технологиями управления скоростью, такими как частотно-регулируемые приводы, в том, что они теряют меньше мощности. Это связано с тем, что двигатель потребляет большую часть мощности и не выполняется переключение электрических импульсов. По сравнению с другими альтернативными решениями по управлению скоростью система значительно проще и удобнее в эксплуатации.

Двигатель Даландера, с другой стороны, имеет недостаток быстрого механического износа в результате изменения скорости в таком резком соотношении; этот тип соединения также вызывает высокие гармонические искажения при смещении полюсов, поскольку угловое расстояние между генерируемыми мощностями увеличивается по мере уменьшения числа полюсов в двигателе; этот тип соединения также вызывает высокие гармонические искажения во время смещения полюсов, поскольку угловое расстояние между генерируемой мощностью увеличивается по мере уменьшения числа полюсов в двигателе.

✅ Постоянный крутящий момент

Нагрузки с постоянным крутящим моментом — это нагрузки, при которых требуемый крутящий момент не зависит от скорости. Этот тип ковша является обычной нагрузкой на такие устройства, как конвейеры, поршневые насосы, экструдеры, гидравлические насосы, упаковочное оборудование и другие подобные типы нагрузок.

✅ Переменный крутящий момент

Второй тип нагрузки, сильно отличающийся от постоянного крутящего момента, это нагрузка, создаваемая двигателем центробежными насосами и воздуходувками. В этом случае требование к крутящему моменту нагрузки изменяется от низкого значения при низкой скорости до очень высокого значения при высокой скорости.

📌 При типичной нагрузке с переменным крутящим моментом удвоение скорости увеличит требуемый крутящий момент в четыре раза, а требуемую мощность — в 8 раз. Таким образом, при таком типе нагрузки необходимо прикладывать грубую силу на высокой скорости, а на низкой скорости требуется значительно меньшая мощность и крутящий момент. Типичный двухскоростной двигатель с переменным крутящим моментом может иметь мощность 1 л.с. при 1725 и 25 л.с. при 850 об/мин.

Характеристики многих насосов, вентиляторов и воздуходувок таковы, что уменьшение скорости наполовину приводит к низкой скорости работы, что может быть неприемлемо. Таким образом, многие двухскоростные двигатели с переменным крутящим моментом изготавливаются с комбинацией скоростей 1725/1140 об/мин. Эта комбинация обеспечивает примерно половину производительности вентилятора или насоса при использовании низкой скорости.

Часто задаваемые вопросы ❓

Как работает двухскоростной электродвигатель?
Двухобмоточный двигатель сконструирован таким образом, что два двигателя намотаны на один статор. Когда одна из обмоток активируется, она выдает одну из скоростей. При активации второй обмотки двигатель начинает вращаться со скоростью, заданной второй обмоткой.

Сколько полюсов у двухскоростного двигателя?
Для низкой скорости имеется восемь полюсов; для высокой скорости есть четыре полюса. При реверсировании тока через половину фазы количество полюсов удваивается.

Заключение 📜

По сравнению с другими системами управления скоростью, такими как частотно-регулируемые приводы, двухскоростные двигатели теряют меньше мощности. Это связано с тем, что двигатель использует большую часть мощности и нет переключения электрических импульсов.

A Учебник по двухскоростным двигателям — Precision Automation

Автор Edward Cowern, P.E. – Baldor/ABB

Кажется, что в двухскоростных двигателях много загадок, но на самом деле они довольно просты. Сначала их можно разделить на два разных типа обмотки:

Двухскоростной, двухобмоточный

Двухобмоточный двигатель выполнен таким образом, что фактически представляет собой два двигателя, намотанных на один статор. Одна обмотка при подаче питания дает одну из скоростей. Когда вторая обмотка находится под напряжением, двигатель приобретает скорость, которая определяется второй обмоткой. Двухскоростной двигатель с двумя обмотками можно использовать для получения практически любой комбинации обычных скоростей двигателя, и две разные скорости не обязательно должны быть связаны друг с другом коэффициентом скорости 2:1. Таким образом, двухскоростной двигатель, требующий 1750 об/мин и 1140 об/мин, обязательно должен быть двухобмоточным.

Двухскоростные двигатели Baldor – типоразмер 56

Две скорости, одна обмотка

Второй тип двигателя – это двухскоростной двигатель с одной обмоткой. В этом типе двигателя должно существовать соотношение 2:1 между низкой и высокой скоростью. Двухскоростные однообмоточные двигатели имеют конструкцию, называемую последовательным полюсом. Эти двигатели намотаны для одной скорости, но когда обмотка повторно подключена, количество магнитных полюсов в статоре удваивается, и скорость двигателя уменьшается до половины исходной скорости. Двухскоростной двигатель с одной обмоткой по своей природе более экономичен в производстве, чем двухскоростной двигатель с двумя обмотками. Это связано с тем, что одна и та же обмотка используется для обеих скоростей, а пазы, в которых размещаются проводники внутри двигателя, не должны быть такими большими, как они должны были бы быть для размещения двух отдельных обмоток, работающих независимо. Таким образом, размер корпуса двухскоростного двигателя с одной обмоткой обычно может быть меньше, чем у эквивалентного двигателя с двумя обмотками.

Двухскоростные двигатели Baldor – типоразмер 184T

Класс нагрузки

Вторым элементом, который создает значительную путаницу при выборе двухскоростных двигателей, является класс нагрузки, для которой эти двигатели должны использоваться. В этом случае необходимо определить тип приводимой нагрузки и выбрать двигатель, соответствующий требованиям нагрузки.

Доступны три типа: постоянный крутящий момент, переменный крутящий момент и постоянная мощность.

Постоянный крутящий момент

Нагрузки с постоянным крутящим моментом — это такие типы нагрузок, при которых требуемый крутящий момент не зависит от скорости. этот тип нагрузки является обычно возникающей нагрузкой на такие устройства, как конвейеры, поршневые насосы, экструдеры, гидравлические насосы, упаковочное оборудование и другие подобные типы нагрузок.

Переменный крутящий момент

Второй тип нагрузки, сильно отличающийся от постоянного крутящего момента, представляет собой вид нагрузки, создаваемой двигателем центробежными насосами и воздуходувками. В этом случае требование к крутящему моменту нагрузки изменяется от низкого значения при низкой скорости до очень высокого значения при высокой скорости. При типичной нагрузке с переменным крутящим моментом удвоение скорости увеличит требуемый крутящий момент в 4 раза, а требуемую мощность — в 8 раз. Таким образом, при этом типе нагрузки грубая сила должна быть приложена на высокой скорости, а на низкой скорости требуются значительно меньшие уровни мощности и крутящего момента. Типичный двухскоростной двигатель с переменным крутящим моментом может иметь номинальную мощность 1 л.с. при 1725 и 0,25 л.с. при 850 об/мин.

Характеристики многих насосов, вентиляторов и воздуходувок таковы, что уменьшение скорости наполовину приводит к выходу на низкой скорости, что может быть неприемлемым. Таким образом, многие двухскоростные двигатели с переменным крутящим моментом изготавливаются с комбинацией скоростей 1725/1140 об/мин. Эта комбинация дает производительность вентилятора или насоса примерно вдвое меньше, когда используется низкая скорость.

Постоянная мощность

Последним типом двухскоростного двигателя, который используется, является двухскоростной двигатель постоянной мощности. В этом случае двигатель сконструирован так, что мощность остается постоянной, когда скорость снижается до низкого значения. Для этого необходимо, чтобы крутящий момент двигателя удваивался, когда он работает в режиме низкой скорости. Обычно двигатель этого типа применяется в процессах металлообработки, таких как сверлильные станки, токарные станки, фрезерные станки и другие подобные машины для удаления металла.

Потребность в постоянной мощности, пожалуй, лучше всего можно представить, если рассмотреть требования простой машины, такой как сверлильный станок. В этом случае при сверлении большого отверстия большим сверлом скорость низкая, но требуемый крутящий момент очень высок. Сравните это с противоположной крайностью сверления небольшого отверстия, когда скорость сверления должна быть высокой, но требуемый крутящий момент низкий. Таким образом, существует требование, чтобы крутящий момент был высоким, когда скорость низкая, и чтобы крутящий момент был низким, когда скорость высокая. это
Ситуация с постоянной мощностью.

Двигатель с постоянной мощностью — самый дорогой двухскоростной двигатель. Достаточно легко доступны трехфазные двухскоростные двигатели с постоянным и переменным крутящим моментом. Двухскоростные двигатели постоянной мощности обычно доступны только по специальному заказу.

Двухскоростные однофазные двигатели

Двухскоростные однофазные двигатели для требований к постоянному крутящему моменту поставлять сложнее, так как существует проблема обеспечения пускового выключателя, который будет срабатывать в нужное время для обеих скоростей. Таким образом, обычный двухскоростной однофазный двигатель предлагается в качестве двигателя с переменным крутящим моментом в конфигурации с постоянным разделенным конденсатором. Двигатель с постоянным раздельным конденсатором имеет очень низкий пусковой момент, но подходит для использования с небольшими центробежными насосами и вентиляторами.