Электрические двигатели эскалаторов.

Для главного привода эскалаторов применяются трёхфазные асинхронные электродвигатели с фазным ротором на напряжение 380 вольт, а для вспомогательного асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором на напряжение 380 вольт. Мощность двигателей зависит от длины ходового полотна в пределах от 70 до 200 киловатт. Для станций мелкого заложения высотой до 20 метров применяется, как правило, асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором мощностью от 12 до 55 киловатт. В главных приводах эскалаторов применяются электродвигатели серий АКЭМ, 4АНК и АКЭ, а вспомогательных серий 4А, АИРМ132, АОФ-51-4.

Электродвигатели с короткозамкнутым ротором имеют ряд положительных качеств, дающих им преимущество перед другими типами электродвигателей. Конструкция их проще, изготовление дешевле и они надёжны в эксплуатации. Однако двигатели с короткозамкнутым ротором большой мощности не могут быть применены в следствии больших величин пусковых токов, которые в 5-7 раз превышают номинальный ток электродвигателя. При пуске такого электродвигателя, вследствие потребления большого пускового тока на одном из питающих фидеров, может произойти посадка напряжения. Как правило электрическая аппаратура эскалаторов допускает снижение напряжения не более 15% и при больших посадках напряжения нет гарантии нормальной работы аппаратуры эскалаторов. В связи с этим в главных приводах эскалаторов, с большой высотой подъёма, электродвигатели с короткозамкнутым ротором не применяются, а применяются двигатели с фазным ротором.

Электродвигатель эскалатора должен обеспечить не только запуск эскалатора с расчётной нагрузкой, но и пуск эскалатора, работавшего на подъём с пассажирами, после его внезапной остановки при расчётном заполнении лестничного полотна. В этом случае электродвигателю приходится преодолевать большие усилия для перевода лестничного полотна из статического состояния в состояние движения. Эти усилия значительно больше, чем те которые должен развивать электродвигатель для перемещения уже движущегося лестничного полотна. Исходя из этих соображений электродвигатели для эскалаторов выбираются с большим пусковым моментом, кратность которого, приблизительно в два раза больше, по отношению к номинальному моменту.

Асинхронный электродвигатель с фазным ротором серии АКЭМ (рис.1) состоит из литой чугунной станины 7, в которой закреплён сердечник 5, собранный из листов электротехнической стали. В пазах сердечника уложены катушки обмоток 4. Сердечник с обмоткой называется статором. Внутри статора расположен ротор, состоящий из вала 1 и насаженного на него сердечника 6. Вал ротора сидит на подшипниках 2, 14, установленных в подшипниковых щитах 3, 8, которые прикрепляются к станине болтами, равномерно распределёнными по окружности щитов. У двигателя на рисунке 1 подшипники закреплены в корпусах 15, 16, установленных в подшипниковых щитах.

Концы обмотки присоединены к контактным кольцам 13, которые изолированы между собой и от вала и сидят на контактных шпильках 9. Каждая шпилька имеет контакт только с одним из трёх контактных колец. К поверхности контактных колец прижимаются щётки 12, расположенные на оси 11. Щётки закреплены в щёткодержателях 10 и прижимаются к контактным кольцам пружинами. Вывод роторной обмотки служит для подключения пусковых резисторов, обеспечивающих плавный пуск и ограничение пускового тока.

Р ис. 1 Общий вид электродвигателя

1 - вал ротора 9 - контактные шпильки

4 - катушки обмоток статора 10 - щёткодержатели

5 - сердечник статора 12 - щётки

6 - сердечника ротора 13 - контактным кольцам

7 - чугунная станина статора 2, 14 - подшипники

3,8 - подшипниковые щиты ротора

Двигатели других серий отличаются от рассмотренного конструктивным выполнением отдельных деталей. Двигатели с короткозамкнутым ротором не имеют щёточного устройства и обмотка ротора выполняется в виде короткозамкнутого витка.

Принцип действия асинхронного трёхфазного электродвигателя основан на том, что переменный ток проходя по обмоткам статора создаёт вращающее по окружности магнитное поле с частотой питающей сети. Магнитные силовые линии поля статора пересекают обмотку ротора и индуцируют в ней электродвижущуюся силу, под действием которой по обмотке ротора начинает протекать электрический ток. Этот ток создаёт своё электромагнитное поле, которое взаимодействует с вращающимся электромагнитным полем статора, в результате чего возникают электродинамические силы, заставляющие ротор электродвигателя вращаться в направлении вращения поля статора. Магнитное поле вращается с постоянной частотой вращения Пс, которую называют синхронной, а ротор с частотой Пр, несколько меньшей (Пс > Пр).Частота вращения магнитного поля зависит от частоты f переменного тока и числа пар полюсов обмоток статора P: Пс = 60 f/p. Чем меньше частота Пс, тем больше число пар полюсов и тем больше размеры двигателя при одинаковой мощности.

Скорость вращения ротора всегда меньше скорости вращения магнитного поля статора и эта разница тем значительнее, чем больше нагрузка двигателя. По мере увеличения нагрузки двигателя ротор затормаживается и уменьшается число оборотов, в результате чего увеличивается разность между скоростью вращения ротора и скоростью вращения магнитного поля статора, которая остаётся постоянной. Магнитное поле статора пересекает с большей скоростью обмотку ротора, а значит в ней увеличивается индуктивное Э.Д.С., сила тока и соответственно увеличивается из сети потребляемая мощность. Отставание скорости ротора от скорости магнитного поля статора называется скольжением. Скольжение асинхронных электродвигателей измеряется в процентах и обычно находится в пределах от 1,3 до 10%.

Если ротор асинхронного электродвигателя вращается с частотой, превышающей синхронную (Пр > Пс), что может произойти, например, при работе эскалатора на спуск со значительной нагрузкой, то сила взаимодействия токов ротора и магнитного поля изменит своё направление и станет противодействовать вращению. Электродвигатель начнёт отдавать (рекуперировать) электроэнергию в сеть. Асинхронный двигатель превратится в асинхронный генератор.

Для обеспечения плавного пуска эскалаторов с двигателями с фазным ротором, и эскалаторов с двигателями с короткозамкнутым ротором, с целью увеличения вращающегося момента в начальный период пуска, применяются специальные омические сопротивления, которые включаются в обмотку ротора электродвигателя. Для более плавного запуска двигателя омические сопротивления имеют несколько ступеней. По мере запуска пусковые сопротивления выводятся из работы с помощью контакторов ускорения. В электродвигателях с фазным ротором применяются обычно пусковые сопротивления с четырьмя ступенями ускорения, а в двигателях с короткозамкнутым ротором одна или две ступени ускорения включаемые в цепь обмотки статора. Величина пусковых сопротивлений в каждой фазе находится в пределах от 0,8 до 1 ом.