Наиболее распространенным источником энергии в промышленности является трехфазный электродвигатель переменного тока с частотой 50 или 60 Гц.
По этой теме имеется обширная литература, а также множество проспектов и каталогов, которые дают необходимые данные по электродвигателям; подробное описание электродвигателей в этом разделе не приводится.
Правильный выбор электродвигателя — сложный вопрос, требующий точных расчетов, опыта и теоретических знаний. Проблема же сводится к простому расчету требуемой мощности и вращающего момента — она включает многие взаимосвязанные параметры и характеристики конструкции, зависящие в основном от типа и показателей приводимой машины, расположения всего проектируемого приводного механизма и имеющейся площади, аспектов безопасности, характеристик обслуживания и окружающей среды, например относительная влажность воздуха (осадки) , температура среды, запыленность атмосферы и размещение снаружи и внутри помещения.
Необходимо правильно оценить ситуацию, чтобы гарантировать безопасность и избежать излишне дорогих установок. Следует использовать электродвигатели, специально приспособленные к условиям их размещения. В рабочих зонах зерновых элеваторов и зерноперерабатывающих предприятий содержатся пылевоздушные смеси, которые могут давать взрывоопасную среду при обычной эксплуатации оборудования. В этих зонах накопление легковоспламеняющейся пыли может быть достаточным, чтобы препятствовать безопасному рассеиванию теплоты от электродвигателей (эффект защитного слоя). Пыль может загораться от электрической дуги, искры или горящего материала. Используемое в таких зонах оборудование не должно способствовать загоранию пыли, его следует конструировать с таким расчетом, чтобы не допускать попадания легковоспламеняемой пыли внутрь оборудования.
Имеются различные варианты установки электродвигателей с вертикальным или горизонтальным валом, которые закрепляются на лапах или фланцах. Число полюсов может быть 2, 4, 6 или 8, что обусловливает частоту вращения вала электродвигателя на холостом ходу соответственно 3000, 1500, 1000 и 750 мин-1 при частоте тока 50 Гц и 3600, 1800, 1200 и 900 мин-1 при 60 Гц.
Так как стандартизация электродвигателей хорошо разработана и их цена обратно пропорциональна частоте вращения вала, большинство промышленных электродвигателей работает при относительно высоких скоростях.
Другим соображением, учитываемым при выборе электродвигателя, является способ пуска, который в основном осуществляется непосредственно или через соединение «звезда — треугольник» и иногда с пусковыми сопротивлениями — в зависимости от условий пуска (без нагрузки, нагрузка 50 % и полная нагрузка), пускового периода и допустимого максимального пускового тока при полной нагрузке (А).
К другим важным факторам относятся: пусковое оборудование и предохранительные устройства (как, например, контроллеры, плавкие предохранители и реле тепловой защиты), заземление электродвигателя, характеристика эксплуатации (непрерывная или периодическая), повышение температуры (наличие термисторов), вентилирование и охлаждение, расположение присоединительных коробок и вход кабеля, балансировка ротора и вала, подшипники (тип и смазка) и уровень шума. Все устройства, установленные на электродвигателе, которые в процессе обычной эксплуатации могут искрить (например, выключатели и реле), должны быть заключены в унифицированные ударопрочные корпуса. Установленные снаружи вентиляторы должны изготовляться из коррозионно-стойкого и неискрящего материала.
Предупредительное ремонтное обслуживание электродвигателей представляет собой обычную работу по контролю, очистке, сушке, окраске, регулировке, балансировке и смазке. Предупредительное ремонтное обслуживание предусматривает в периоды простоя или наименьшего использования плановое отключение для ремонта. Это гарантирует непрерывность эксплуатации и уменьшает опасность поломки при пиковых нагрузках. Потенциальные неисправности можно обнаружить на ранних стадиях и предотвратить серьезные повреждения.
Наиболее важная причина повреждения электродвигателя — нарушение изоляции. Оно происходит в результате попадания влаги, смазки и пыли в обмотку, а также вследствие избыточной теплоты, вибрации, повышенного напряжения и старения.
Изоляция, используемая в электродвигателях, не вечна. Она постепенно стареет: медленно — при низких температурах, более быстро — при повышенных. Перегрузка приводит к образованию избыточной теплоты; чем больше нагрузка, тем выше температура и короче срок службы изоляции. Повышенная теплота способствует обезвоживанию и окислению изоляции, поэтому она становится хрупкой и разрушается при вибрации и ударах.
Электрическая изоляция классифицируется по тепловой устойчивости используемых в ней материалов. Фактическое измерение температуры можно провести снаружи термометром или внутри электродвигателя с помощью встроенных температурных датчиков. Сопротивление изоляции представляет собой степень противодействия изоляционных материалов току. Она подвержена воздействию влаги и пыли, и, следовательно, эти факторы являются хорошим показателем ее повреждения.
Сопротивление изоляции можно определить методами неразрушающего контроля. При правильном проведении замеров и расчетов такие методы помогают прогнозировать возможные неисправности. Влага, поглощаемая обмотками или конденсирующаяся на поверхности изоляции, уменьшает измеренную величину сопротивления изоляции.
Правильно подобранная смазка электродвигателей увеличивает срок службы подшипников и предотвращает перегорание электродвигателей, вызываемое блокировкой вала. Излишняя смазка проникает внутрь электродвигателя, попадает на обмотки и повреждает их изоляцию. Излишняя смазка вызывает также повышенный износ подшипников, в результате чего ротор может задевать статор или вал может изнашивать подшипник и заклиниваться. Частота смазки определяется рекомендациями изготовителя.
Перегретые подшипники указывают на возможную неисправность; рабочая температура большинства подшипников при обычных условиях приблизительно на 40 °С выше окружающей температуры.
Шум асинхронного короткозамкнутого электродвигателя может быть вызван тремя факторами: магнитным полем, подшипниками и крыльчаткой вентилятора. Обычно интенсивность одного из этих трех видов шума преобладает и по возможности быстрее должна быть снижена.
Магнитный шум неприятно воздействует на слух и является результатом вибрации пластинчатого сердечника статора или его частей под влиянием сил магнитной индукции.
Шум в подшипниках наиболее распространен и вызывается небольшими неровностями и ударами металла о металл в самом подшипнике, повреждениями во время монтажа или вибрацией корпуса подшипника. Сильные «визжащие» шумы подшипника могут иметь место при пуске быстроходных электродвигателей и в основном являются результатом вибрации корпуса подшипника. Смазка способствует снижению шума, но в крайних случаях следует выбрать другие типы подшипников.
Шум от вентилятора является результатом турбулентности воздуха при движении его вдоль неровной наружной поверхности каналов охлаждения. Уровень шума находится в непосредственной зависимости от окружной скорости вентилятора. Низкий уровень шума вентилятора достигается правильным изгибом его лопаток. Это говорит о том, что вентилятор должен вращаться в одном направлении. Электродвигатели, которые должны вращаться в обоих направлениях, обычно более шумные.