Что такое экранированный мотор

Показатели	Экранированный двигатель	Магнитная муфта
Безопасность — наиболее важный показатель!	Имеет вторую герметичную по отношению к атмосфере оболочку безопасности. Герметично прочное исполнение клеммной коробки и кабельной проводки, рассчитанное на номинальное давление, исключает проникновение газа и жидкости.За счет этого не происходит выброс вредных веществ в атмосферу при разрушении экрана в результате повреждения подшипников или коррозии.Исключительно только насосы с экранированным двигателем должны применяться на средах с высокой степенью риска, определяемой по специальной классификации по Хоммелю или по значению МАК :- чрезвычайно опасные жидкостикласса опасности и здоровья 4: синильная кислота, фосген, фтороводород,, монохлорная уксусная кислота, нитрил акриловой кислоты и т. д.— Класс опасности и здоровья 3: хлор, аммиак, амины, хлорноватая сульфокислота, гидразин, хлорная кислота и т. п.- Класс пожароопасности по Хоммелю4: этилен, этан, пропилен, винилхлорид, масляные теплоносители такие, как дифил с относительно высоким давлением паров до 6,6 бар абс. при 360ºС.	При таких же обстоятельствах безопасность насосов с магнитной муфтой подвергается существенному риску. Такую опасность можно минимизировать только в том случае, если насос будет в исполнении с двустенным экранированным горшком и промежуточное пространство в нем должно находиться под постоянным контролем. Для сред более низкого класса опасности могут применяться обе системы насосов.
Взрывозащита	Исполненный в виде единого узла из насоса и электродвигателя, имеет более высокую степень надежности в отношении взрывозащищенности. Приборы контроля обеспечивают защиту от сухого хода и превышения допустимых температур не только в двигателе, но и в самом насосе.	Могут являться источником возгорания из-за сильного нагрева поверхностей и искр, возникающих механическим путем в результате сухого хода, горячего хода шарикоподшипников или от соприкосновения внешней опоры магнита с экранированным горшком.Чтобы достичь той же степени безопасности, насос с магнитной муфтой должен постоянно контролироваться на сухой ход и превышение температуры.
Простота ремонта	Порча экрана приводит, как правило, к повреждению обмотки, которую необходимо заменить или заново обмотать. Ремонт статора не представляет большой трудности, поскольку на предприятиях, как правило, имеются необходимые приспособления для нанесения обмотки двигателей или сварки экранов.	В случае повреждений необходим ремонт только механических частей, а не электрических. Однако, при сухом ходе за счет потерь от вихревых токов может произойти быстрый рост температуры и перегрев постоянных магнитов. Если это состояние не распознать во время, может произойти частичное или полное размагничивание постоянных магнитов, ремонт которых не возможен. В этом случае придется заменять внутреннюю, а в худшем случае и внешнюю опору магнита в комплекте.
Температура среды	Температурный диапазон применения определяется существенным образом классом изоляции двигателя.При заданном классе изоляции существует функциональная связь между максимально допустимой температурой среды и отдачей мощности двигателем: нагрузка составляет при 40ºC — 8 кВт, при 70ºC — 7 кВт, при 100ºC уже только 5,8 kW. Для более высоких температур >100ºCдолжны использоваться экранированные двигатели с посторонним охлаждением или, имеющие класс изоляции С.Двигатели с посторонним охлаждением не имеют ограничений в применении по температуре и колебаниям температуры.	Стандартное исполнение без постороннего охлаждения для температуры жидкости до200ºC.При использовании промежуточной детали между насосом и приводом возможна температура до 400ºC.Применение при низких температурах (ниже —10ºC) возможно только условно, поскольку имеется опасность обледенения внешней стороны экранированного горшка, что может привести к заклиниванию или блокировке магнитной опоры, особенно при запуске. Поэтому насосы с магнитной муфтой не пригодны для перекачивания хладагентов.
Диапазон давления	Внешней опорой экрана является статор, а за пределами статора – усиливающие кольца. За счет этого возможно исполнение экрана с тонкими стенками и одновременно уменьшение потери вихревых токов. Уже построены и эксплуатируются насосы на 1200 бар системного давления с КПД до 80% и более.	Применение при высоких системных давлениях проблематично, так как: — отсутствуют внешние усиливающие кольца, как у экранированных двигателей,- имеются механические воздушные зазоры изнутри и снаружи- недостаточная прочность стенок экранированного горшка.Хотя и существуют насосы с магнитной муфтой для более высоких системных давлений, однако для этого необходима значительная толщина стенок экрана горшка. Увеличение воздушных зазоров и толщины стенок может очень быстро привести, особенно при высокой мощности двигателя и скорости вращения, к потере экономичности.
КПД	В плане экономии энергии, несмотря на сравнительно неплохой КПД, насос с магнитной муфтой не превосходит насос с экранированным двигателем.
Момент запуска

По сравнению с экранированным двигателем магнитная муфта в процессе пуска имеет существенные недостатки. В частности,

магнитная муфта может передавать только максимальный вращающий момент. При превышении вращающего момента, например, при прямом запуске двигателя, магнитная муфта разрывается и не может синхронизироваться.Чтобы противостоять всем возникающим во время пуска и эксплуатации пикам вращающего момента, магнитные муфты должны быть тщательно рассчитаны и обеспечены необходимым резервом вращающего момента.Другой возможностью устранения этого недостатка является лишь увеличение инерционной массы на стороне привода или использовании приборов плавного пуска.

Установка и потребность в площадиНезначительные расходы на установку насоса. Так как насос и двигатель являются единым узлом, то в принципе не требуется опорной рамы и специальных фундаментов.Не требуется балансировки опорной рамы и муфт. Перетяжки при подключении трубопровода играют второстепенную роль.Это особенно важно для перекачивания масляных теплоносителей при высоких температурах. За счет чрезвычайной компактности насосы требуют очень мало места. Это позволяет устанавливать насосы на относительно недоступных площадках, например кораблях, установках атомной энергетики.Перетяжки и термические растяжения трубопровода могут привести к ошибкам в соосности механической муфты и как следствие повреждениям подшипников качения.Зазор между внешней опорой магнита и экранированным горшком составляетот 0,5 до 1.0 мм и поэтому нельзя исключить повреждение магнитной опорой внешней стороны экранированного горшка.При этих обстоятельствах перекачиваемая жидкость может просочиться через шарикоподшипники наружу, а если речь идет о горючей жидкости, может привести к необратимым последствиям.ШумыПри той же мощности-53 dBШумы, обусловленные двигателем (ротором), подшипниками качения (как правило, 4 шт.), а также механической муфтой значительно выше, чем у экранированного двигателя. Уровень шумов стандартного химического насоса с магнитной муфтой, типоразмер 50-200, мощностью 11 кВт, составляет 70 dB. Это означает, что уровень шумов магнитного насоса такой же, как у 50 насосов с экранированным двигателем!ЗатратыНасосы с экранированным двигателем для рабочих температур около 100°C имеют преимущество в цене.При установке насосов с экранированным двигателем во взрывоопасной зоне потребуются только дополнительные расходы на приборы контроля.

Для эксплуатации одного насоса с магнитной муфтой требуется опорная плита, муфта и электродвигатель. Для повышения надежности насоса, необходимо применение приборов контроля температуры и защиты от сухого хода, что увеличивает стоимость.Для более безопасных насосов с двустенными системами магнитных муфт требуется еще и постоянный контроль утечки в промежутке между обоими экранированными горшками, что также повышает стоимость насоса.

Вышеизложенный сравнительный анализ показывает неоспоримые преимущества применения насосов в исполнении с экранированным двигателем по сравнению с магнитной муфтой в сложных условиях эксплуатации. По совокупности параметров, связанных с назначением насоса, ступенями давления, температурой, классом опасности рабочей среды, требованиями по взрывозащите и технике безопасности, насосы с экранированным двигателем имеют больше преимуществ. Приводы с магнитной муфтой могут являться альтернативой лишь простым торцевым уплотнениям, а уже двойным торцевым уплотнениям более надежной альтернативой могут быть только приводы с помощью встроенного экранированного двигателя. Поэтому, согласно мировым тенденциям, в связи с ужесточением требований, предъявляемых к охране здоровья и обеспечению техники безопасности, механические торцевые уплотнения во всевозрастающей мере заменяются герметичными системами, представленными в конструкциях насосов немецкой компании ГЕРМЕТИК-Пумпен ГмбХ.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Экранированный электродвигатель

Экранированные электродвигатели таких насосов выполнены с использованием пакетов железа роторов и статоров от электродвигателей единой серии. [1]

Экранированный электродвигатель или экранированная магнитная муфта непосредственно соединяются с рабочим органом аппарата или машины. Он может работать в агрессивной среде при давлении более 100 Мн / м2 ( 1000 am) и температуре до 773 К ( 500 С), а также при глубоком вакууме. При работе аппарата ротор электродвигателя защищается подачей реакционного или инертного газа от проникновения в него жидкости. [2]

Экранированный электродвигатель машин и аппаратов х охлаждается с помощью масляной ванны, снабженной водяной рубашкой. Экспериментально установлено, что все тепло, выделяющееся за счет потерь в электроприводе перехватывается масляной ванной и отводится из нее водяной рубашкой. Наиболее горячая часть электродвигателя — его ротор — имеет температуру 150 С. Он со всех сторон окружен экранирующей гильзой и нагревает ее до температуры 120 С. На гильзу плотно насажен статор, но тепло от гильзы почти не передается статору, так как масло, циркулирующее в его надпазо-вых каналах, перехватывает тепловой поток от гильзы и нагревается от 40 до 100 С и выше. Масло опускается по кольцевому пространству, охлаждается водяной рубашкой вновь до 40 С. Попутно масло отводит тепло от статора, вернее от его обмоток. [3]

Экранированный электродвигатель трехфазного тока 1 размещен, в нижней части нагнетателя. [4]

Применение экранированного электродвигателя в таких аппаратах полностью исключает утечку реагирующих компонентов в окружающую среду. [6]

Применение экранированных электродвигателей позволяет герметизировать оборудование многих видов: центрифуги, мешалки, компрессоры п др. В некоторых производствах, например в производствах, использующих триизобутилалюминий ( ТИБА), такие приводы единственно допустимые, что обусловлено особо огнеопасными свойствами продукта. [7]

Применение экранированного электродвигателя в таких аппаратах полностью исключает утечку реагирующих компонентов в окружающую среду. [9]

Применение экранированных электродвигателей позволяет герметизировать оборудование многих видов: центрифуги, мешалки, компрессоры и др. В некоторых производствах, например в производствах, использующих тринзобутилалюминий ( ТИБА), такие приводы единственно допустимые, что обусловлено особо огнеопасными свойствами продукта. [10]

Применение экранированных электродвигателей позволяет герметизировать оборудование многих видов: центрифуги, мешалки, реакторы, компрессоры и др. В некоторых пооизвояствях няппи-мер в производстве триизобутилалюминия, такие приводы являются единственно возможными, что обусловлено особо огнеопасными свойствами продукта. [12]

Применение экранированных электродвигателей позволяет гермети: мровать оборудование многих видов: центрифуги, мешалки, компрессоры и др. В некоторых производствах, например и производствах, использующих триизобутилалюминий ( ТИБА), такие приводы единственно допустимые, что обусловлено особо огнеопасными свойствами продукта. [14]

Ротор экранированного электродвигателя находится в соприкосновении с рабочей средой аппарата. [15]

Электродвигатель с экранированными полюсами

Двигатель с экранированными полюсами является электродвигателем и относится к группе асинхронных двигателей . В отличие от трехфазных асинхронных двигателей, двигатель с экранированными полюсами работает с однофазным переменным током . Механическая конструкция двигателя очень проста.

Оглавление

строительство

В двигателе с экранированными полюсами статор состоит из многослойной динамо-батареи с пластинчатыми ярко выраженными полюсами, которые разделены на основной полюс и заштрихованный полюс. Обмотки статора расположены концентрически. Сетевая обмотка, так называемая основная жила, проходит вокруг ярма статора или полюсных валов. Заштрихованный полюс состоит из канавки меньшего размера, которая отделена от основного полюса. Вокруг заштрихованного полюса имеется обмотка короткого замыкания, которая обычно имеет всего 1–3 витка. Эта обмотка короткого замыкания, также известная как кольцо короткого замыкания, образует короткозамкнутый трансформатор вместе с сетевой обмоткой во время работы. Для достижения благоприятного распределения поля наконечники полюсных наконечников могут сходиться или даже перекрываться. Для достижения того же эффекта полюсные наконечники некоторых двигателей соединены с так называемыми диффузорными пластинами.

Двигатель с экранированными полюсами имеет ротор, который выполнен в виде короткозамкнутой клетки и обычно состоит из скрещенных стержней. Крутящий момент создается в роторе неравномерным вращающимся полем, создаваемым статором . На свойства двигателя с экранированными полюсами в значительной степени влияет конструкция распределяющих пластин, распределяющих планок и распределяющих зазоров.

Синхронная работа

Если ротор двигателей с экранированными полюсами изготовлен из магнитотвердого материала, эти двигатели запускаются как асинхронные двигатели и синхронизируются после запуска. Затем они продолжают работать как синхронный двигатель . Эти бегуны также называются бегунками гистерезиса. Реактивный двигатель также работает аналогично .

Медленно работающие двигатели с расщепленными полюсами также работают как однофазные синхронные двигатели. При этом вращающееся поле статора индуцирует вихревые токи в кольце ротора, которые вызывают асинхронный запуск. После разгона вращающееся поле статора создает ярко выраженные полюса в магнитном материале ротора. В результате ротор принимает скорость вращающегося поля статора.

Медленный двигатель с экранированными полюсами

Низкоскоростные двигатели с экранированными полюсами в основном имеют внешний ротор. Чтобы они имели соответственно низкую скорость, они имеют 10 или 16 полюсов . Статор в этих двигателях состоит из кольцевой катушки возбуждения и двух половин статора из листовой стали. Эти половинки стойки имеют выступы из листового металла, выступающие по окружности в качестве опорных полюсов. Полярность полюсов когтей определяется магнитным полем катушки возбуждения. По этой причине полярность кулачковых полюсов одной половины статора одинакова.

В этой конструкции каждый второй зубец действует как заштрихованный полюс. Обычное кольцо короткого замыкания построено вокруг разделенных полюсов одной половины статора. Это короткое замыкание кольца приводит к тому , фазовый сдвиг на магнитных потоков в зазоре полюсов по сравнению с основными полюсами.

Полоз в форме горшка надевается на шесты когтей. С внутренней стороны ротора находится кольцо из магнитотвердого материала , так называемое кольцо ротора. Из-за твердого магнитного материала кольца ротора медленно работающий двигатель с экранированными полюсами демонстрирует типичное поведение скорости вращения двигателей с экранированными полюсами с роторами, изготовленными из магнитотвердого материала.

Благодаря так называемому кросс-полюсному соединению в двигателях с расщепленными полюсами осуществляется изменение скорости.

функция

Ток в обмотке статора создает в статоре магнитный поток Φ. Оно делится на основное полюсное поле Φ _H и полюсное поле зазора Φ _S , которое проходит через обмотку короткого замыкания, прикрепленную к статору. Поле полюса промежутка индуцирует напряжение в обмотке короткого замыкания , которое создает ток короткого замыкания I _s . Это создает поток Φ ‘ _{S за} счет самоиндукции , который отстает от основного поля Φ _H. Вместе эти два потока создают в роторе неравное, так называемое эллиптическое вращающееся поле, которое приводит в движение ротор. Это эллиптическое вращающееся поле — вращающееся поле плохого качества.

Магнитные полюса магнитного поля, вызванные двумя сдвинутыми по фазе токами, перемещаются один за другим к следующим полюсам статора: главный полюс 1 к заштрихованному полюсу 1, главный полюс 2 к заштрихованному полюсу 2. Таким образом, направление вращения всегда от основной полюс к заштрихованному полюсу. Чтобы сделать вращающееся поле более округлым, разделенные полюса иногда снова разделяют с дополнительным фазовым сдвигом, создаваемым второй обмоткой короткого замыкания. Фазовый угол магнитных потоков может быть увеличен точным подбором паразитных стержней. Создаваемого таким образом вращающегося поля достаточно для перемещения ротора. Однако он также сильно зависит от нагрузки и приводит к более низкому пусковому крутящему моменту, чем у трехфазных двигателей той же мощности.

Пусковой крутящий момент зависит от ширины заштрихованного полюса и ширины паразитного отклонения и увеличивается вместе с шириной двух факторов. Пусковой крутящий момент составляет около 50% от номинального крутящего момента. Особая форма статора двигателя с экранированными полюсами создает большие поля рассеяния с соответствующими потерями поля рассеяния. Плотность мощности у двигателей с экранированными полюсами по конструкции намного меньше, чем у конденсаторных двигателей . Эффективность заштрихованной полюсного двигателя также значительно ниже , чем у столь же мощного трехфазного асинхронного двигателя или конденсатора двигателя. Это связано с омическими потерями в обмотках короткого замыкания. Этого недостатка можно избежать, отключив обмотку короткого замыкания после запуска. В этом случае двигатель работает с хорошим КПД без вращающегося поля. Короткое замыкание вспомогательной обмотки включается и выключается вручную (например, в старых газонокосилках) или автоматически в зависимости от потребляемой мощности с помощью магнитного переключателя, включенного последовательно с основной обмоткой, реализованного в компрессорах холодильников .

Направление вращения реверсирование

Направление вращения двигателей с экранированными полюсами обычно не может быть изменено электрически, так как оно определяется расположением полюсов, и снаружи доступна только основная жила. Однако возможны различные модификации двигателя, с помощью которых можно изменять направление вращения двигателя с экранированными полюсами. Таким образом, существует вероятность того, что направление вращения может быть переключено с помощью специальной схемы. Для этого двигатель сконструирован таким образом, что с обеих сторон полюса присоединена вспомогательная обмотка. Таким образом создается вторая обмотка короткого замыкания. Также существуют двигатели с четырьмя экранированными полюсами, обмотки которых могут закорачиваться попарно. Соответствующая обмотка закорачивается с помощью специального переключателя в зависимости от требуемого направления вращения. Используемые переключатели должны быть рассчитаны на большие токи и также очень сложны. Одной из возможностей для реверсивных приводов является сборка двух двигателей с расщепленными полюсами одного типа попарно. Эти два мотора собраны в зеркальном отображении. Однако это относительно сложные специальные конструкции, которые противоречат цели простоты двигателя с экранированными полюсами и поэтому практически не встречаются на практике.

Чтобы изменить направление вращения простого двигателя с экранированными полюсами, двигатель необходимо разобрать и установить статор, повернув его на 180 ° в осевом направлении. Это очень громоздко и не всегда возможно из-за конструкции (несимметричный статор, торцевые щиты с заклепками вместо винтового соединения, проблемы во время сборки из-за производственных допусков).

Плюсы и минусы

преимущества

• очень легко построить
• недорогой
• высокая плавность хода
• бесплатная поддержка
• долгая жизнь
• крепкий
• автоматический запуск

недостаток

• низкая эффективность
• плохой коэффициент мощности
• Может быть использован только для небольших выходов (прибл. 2 / 3 на выходе нормального трехфазного электродвигателя)
• низкая удельная мощность
• в «нормальном исполнении» нет изменения направления вращения

Области применения

Благодаря очень простой конструкции двигатели с экранированными полюсами производятся большими сериями. Они используются в качестве недорогих приводных механизмов с малой мощностью до 300 Вт, когда не требуется высокий пусковой крутящий момент. Синхронные двигатели с экранированными полюсами рассчитаны на выходную мощность до 3 Вт. Упомянутые преимущества и недостатки двигателя с экранированными полюсами по сравнению с другими асинхронными двигателями определяют области его применения: его низкий КПД (около 30%) не позволяет использовать его в области высокой мощности. Его главным преимуществом является возможность работы от переменного напряжения без дополнительного конденсатора. достигли определенного распространения в бытовом секторе. Двигатель особенно подходит для приводов с кратковременным режимом работы. Его плавный ход, не требующий обслуживания и длительный срок службы, типичный для асинхронных двигателей, сделали его стандартным приводом для небольших осевых и радиальных вентиляторов и вентиляторов .

📽️ Видео