Электродвигатели ДСОР

Электродвигатели ДСОР: конструкция, принцип действия и область применения

Электродвигатели серии ДСОР представляют собой асинхронные двигатели с фазным ротором (двигатели с контактными кольцами) общепромышленного исполнения. Аббревиатура расшифровывается как: Двигатель Синхронный (исторически сложившееся обозначение, хотя двигатель асинхронный), Общепромышленного исполнения, с Ротором фазным. Данные электродвигатели предназначены для работы в продолжительном (S1) и повторно-кратковременном (S3-S5) режимах от сети переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 380/660 В. Их ключевая особенность — наличие выведенных на контактные кольца обмотки ротора, что позволяет вводить в цепь ротора дополнительные резисторы или другие устройства управления для регулирования пусковых и рабочих характеристик.

Конструктивные особенности электродвигателей ДСОР

Конструкция двигателя ДСОР классическая для машин с фазным ротором и включает следующие основные узлы:

• Неподвижная часть (статор): Состоит из корпуса (обычно чугунного), сердечника из электротехнической стали с пазами, в которые уложена трехфазная обмотка. Обмотка статора соединяется «звездой» или «треугольником» в зависимости от напряжения сети. Выводы обмотки статора размещены в клеммной коробке.
• Вращающаяся часть (ротор): Состоит из вала, сердечника с пазами, в которые уложена трехфазная обмотка, аналогичная обмотке статора. Начала фаз обмотки ротора соединены с тремя контактными кольцами (латунными или стальными), изолированными друг от друга и от вала. Концы обмотки ротора, как правило, соединены в «звезду» внутри ротора.
• Щеточный аппарат: Включает в себя комплект щеткодержателей с графитовыми или медно-графитовыми щетками, которые прижимаются к контактным кольцам. Щетки соединяются с выводами, выведенными в отдельную клеммную коробку (часто ту же, что и для статора, но в отдельном отсеке). Это позволяет подключать к роторной цепи внешние устройства.
• Система вентиляции: Двигатели ДСОР выполняются с самовентиляцией (крыльчатка на валу двигателя) или независимой вентиляцией для крупных моделей. Исполнение — защищенное (IP23) с отверстиями для забора и выброса воздуха, что обеспечивает эффективное охлаждение.
• Подшипниковые щиты: Чугунные щиты, в которых установлены подшипники качения (обычно шариковые или роликовые) для вала ротора.

Принцип действия и способы управления

При подаче трехфазного напряжения на обмотку статора создается вращающееся магнитное поле. Это поле пересекает проводники обмотки ротора, наводя в них ЭДС. Поскольку обмотка ротора замкнута через щетки и внешнюю цепь, под действием этой ЭДС в ней возникает ток. Взаимодействие тока ротора с магнитным полем статора создает электромагнитный момент, приводящий ротор во вращение. Отличие от двигателей с короткозамкнутым ротором (АИР) заключается в возможности управления характеристиками через роторную цепь.

• Пуск с помощью пускового реостата (резистора): Основной метод пуска. В цепь ротора последовательно вводятся ступени активных сопротивлений (пусковой реостат). Это позволяет увеличить пусковой момент при одновременном снижении пускового тока в 1.5-2 раза по сравнению с прямым пуском. По мере разгона двигателя сопротивление реостата плавно или ступенчато уменьшают до нуля.
• Регулирование частоты вращения: Частота вращения асинхронного двигателя с фазным ротором зависит от активного сопротивления в цепи ротора (n ≈ (60f/p)
• (1 — s), где скольжение s зависит от сопротивления). Вводя в роторную цепь регулировочные реостаты, можно изменять скорость вращения вниз от номинальной. Этот метод неэкономичен из-за больших потерь в реостатах, но прост в реализации.
• Регулирование с использованием инвертора в цепи ротора (каскадные схемы): Для повышения экономичности используются системы «каскад» или «динамическое торможение», где энергия скольжения возвращается в сеть или рассеивается в специальных устройствах.

Основные технические характеристики и параметры

Двигатели ДСОР выпускались на мощности от нескольких десятков до сотен киловатт. Ниже приведены усредненные данные для ряда типоразмеров.

Типоразмер (пример)	Мощность, кВт	Напряжение, В	Синхронная частота, об/мин	КПД, %	cos φ	Пусковой момент, % от ном.	Макс. момент, % от ном.
ДСОР-21-41-6	17	380/660	1000	86.5	0.83	120	220
ДСОР-22-41-8	13	380/660	750	85.0	0.78	130	220
ДСОР-31-61-10	40	380/660	600	89.0	0.78	110	200

Обозначение в типе: Первая цифра после ДСОР — габарит (условный размер корпуса и сердечника). Вторая цифра — длина сердечника (обычно 1, 2, 3). Третья цифра — число полюсов: 2, 4, 6, 8, 10, 12 (соответствует синхронной частоте 3000, 1500, 1000, 750, 600, 500 об/мин).

Области применения и типовые приводы

Двигатели ДСОР применяются там, где необходимы тяжелые условия пуска, требуется ограничение пусковых токов или плавная регулировка скорости в ограниченном диапазоне.

• Краново-металлургические механизмы: Приводы мостовых, козловых, башенных кранов, механизмы подъема и передвижения тележек. Режим работы — повторно-кратковременный (ПВ 40%, 60%).
• Приводы экскаваторов, шахтных подъемных машин: Требуют высокого пускового момента и регулирования скорости спуска/подъема.
• Приводы мельниц, дробилок, смесителей: Механизмы с высокой инерцией и моментом сопротивления при пуске.
• Насосные и вентиляторные установки большой мощности: Где необходимо плавное начало вращения для предотвращения гидравлических ударов.
• Оборудование лесной и деревообрабатывающей промышленности: Приводы лесопильных рам, конвейеров.

Сравнительные преимущества и недостатки двигателей ДСОР

Преимущества:

• Высокий пусковой момент при относительно низком пусковом токе (Iпуск/Iном = 1.5-2.5 против 5-7 у АИР).
• Возможность плавного пуска и ступенчатой регулировки скорости в сторону уменьшения.
• Лучшая перегрузочная способность по сравнению с некоторыми типами АИР.
• Большая надежность при частых пусках и реверсах в тяжелых условиях.

Недостатки:

• Более высокая стоимость и масса по сравнению с АИР аналогичной мощности.
• Наличие изнашивающегося щеточного аппарата, требующего периодического обслуживания (замена щеток, чистка колец).
• Сниженный КПД из-за потерь в щеточном контакте и дополнительных сопротивлениях.
• Повышенная чувствительность к окружающей среде (пыль, влага могут ухудшить контакт).
• Необходимость в дополнительном оборудовании (пуско-регулирующие резисторы, шкафы управления).

Эксплуатация, техническое обслуживание и ремонт

Эксплуатация двигателей ДСОР требует строгого соблюдения регламента технического обслуживания (ТО).

• Ежедневное ТО: Внешний осмотр, проверка температуры и шума подшипников, контроль работы щеточного аппарата (отсутствие искрения, равномерный прижим).
• Ежемесячное ТО: Очистка от пыли, проверка состояния контактных колец (допускается легкая шлифовка при наличии борозд или эллипсности), измерение изоляции мегомметром (сопротивление изоляции обмоток должно быть не менее 1 МОм при 25°C).
• Капитальный ремонт: Включает полную разборку, замену подшипников, ремонт или перемотку статора/ротора, проточку контактных колец, замену щеткодержателей. Частота зависит от режима работы (для крановых двигателей — каждые 2-3 года при интенсивной работе).

Современные аналоги и тенденции замены

В настоящее время производство классических двигателей ДСОР в значительной мере свернуто. Их место занимают:

• Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором (АИР) в комплекте с частотными преобразователями (ЧП): Это основной современный аналог. ЧП позволяет обеспечить плавный пуск с любым законом изменения момента, широкое регулирование скорости с высоким КПД и точностью. Однако стоимость системы «АИР+ЧП» для мощных приводов может быть высокой.
• Специализированные крановые двигатели с фазным ротором (MTF, MTH): Импортные или современные отечественные аналоги, оптимизированные под повторно-кратковременный режим.
• Двигатели с глубоким пазом или двойной беличьей клеткой (АИР): Обеспечивают улучшенные пусковые характеристики, но не дают возможности регулирования скорости.

Решение о замене устаревшего ДСОР на современный привод требует технико-экономического обоснования, учитывающего стоимость нового оборудования, модернизации системы управления, ожидаемого эффекта от экономии электроэнергии и снижения затрат на обслуживание.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается двигатель ДСОР от обычного асинхронного двигателя АИР?

Ключевое отличие — конструкция ротора. У АИР ротор «беличья клетка» — короткозамкнутый, без выводов. У ДСОР ротор фазный, с трехфазной обмоткой, концы которой выведены на контактные кольца. Это позволяет подключать к ротору внешние резисторы или преобразователи для управления пуском и скоростью.

Как правильно подобрать пусковой реостат для двигателя ДСОР?

Подбор осуществляется по каталожным данным на конкретный двигатель. Основные параметры реостата: тип (пусковой или пуско-регулирующий), допустимый длительный ток (должен быть не меньше номинального тока ротора), полное сопротивление ступеней и число ступеней. Расчет ведется по заданным значениям пускового момента и переключения. Для стандартных применений используются типовые реостаты серий РТ, РР, ПР.

Почему искрят щетки на контактных кольцах двигателя ДСОР?

Искрение может быть вызвано несколькими причинами: износ щеток и их недостаточный прижим, загрязнение или окисление поверхности контактных колец, появление на кольцах борозд или эллипсности, несоосность щеткодержателей, неравномерное распределение тока между щетками. Сильное искрение требует немедленного устранения, так как ведет к ускоренному разрушению колец и щеток.

Можно ли закоротить контактные кольца двигателя ДСОР после разгона и работать как двигатель с короткозамкнутым ротором?

Да, это стандартный режим работы. После завершения пуска и вывода из цепи ротора всех сопротивлений, контактные кольца замыкаются накоротко специальным устройством — короткозамыкателем (механическим или кулачковым аппаратом). Часто щетки при этом приподнимаются, чтобы избежать их износа. Двигатель переходит в режим, аналогичный работе АИР, с минимальными потерями в роторной цепи.

Каков порядок проверки обмоток статора и ротора двигателя ДСОР мегомметром?

Перед проверкой двигатель должен быть отключен от сети, а кольца ротора разомкнуты. Измеряется сопротивление изоляции: 1) каждой фазы статора относительно корпуса и между фазами; 2) обмотки ротора относительно корпуса и между фазами (через кольца). Напряжение мегомметра — 1000 В для двигателей на напряжение 380 В и выше. Нормативное значение для обмоток в холодном состоянии — не менее 1 МОм. Фактическое значение для сухих чистых обмоток обычно составляет десятки и сотни МОм.

Что означает в обозначении двигателя ДСОР-21-41-6 цифра «6»?

Цифра «6» указывает на количество полюсов обмотки статора. Двигатель является шестиполюсным. Синхронная частота вращения такого двигателя при частоте сети 50 Гц составляет n1 = 60f / p = 6050 / 3 = 1000 об/мин, где p = 6/2 = 3 — число пар полюсов.

Экономически целесообразно ли ремонтировать старый двигатель ДСОР или лучше заменить его на современный аналог с частотником?

Решение зависит от состояния двигателя, интенсивности его использования и стоимости электроэнергии. Капитальный ремонт ДСОР оправдан, если: двигатель имеет высокий ресурс, нагрузка не требует широкого регулирования скорости, стоимость ремонта в 3-5 раз ниже покупки нового привода. Замена на «АИР+ЧП» целесообразна при необходимости точного и экономичного регулирования скорости, высоких затратах на обслуживание щеточного аппарата, а также если старый двигатель имеет неудовлетворительное состояние изоляции или активной стали. В любом случае необходим детальный расчет.