Μηχανικά χαρακτηριστικά ασύγχρονων κινητήρων

Οι ασύγχρονοι κινητήρες είναι οι κύριοι κινητήρες που χρησιμοποιούνται ευρέως τόσο στη βιομηχανία όσο και στη γεωργοβιομηχανική παραγωγή. Έχουν σημαντικά πλεονεκτήματα σε σχέση με άλλους τύπους κινητήρων: είναι εύχρηστοι, αξιόπιστοι και έχουν χαμηλό κόστος.

Σε έναν τριφασικό ασύγχρονο κινητήρα, όταν η περιέλιξη του στάτορα συνδέεται με ένα τριφασικό δίκτυο εναλλασσόμενης τάσης, δημιουργείται ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο, το οποίο, διασχίζοντας τους αγωγούς της περιέλιξης του ρότορα, προκαλεί ένα EMF σε αυτούς, υπό την επίδραση ποιο ρεύμα και μαγνητική ροή εμφανίζονται στον ρότορα. Η αλληλεπίδραση των μαγνητικών ροών του στάτορα και του ρότορα δημιουργεί τη ροπή του κινητήρα. Η εμφάνιση στην περιέλιξη του ρότορα του EMF, άρα και της ροπής, είναι δυνατή μόνο εάν υπάρχει διαφορά μεταξύ των ταχυτήτων περιστροφής του μαγνητικού πεδίου του στάτορα και του ρότορα. Αυτή η διαφορά ταχύτητας ονομάζεται ολίσθηση.

Η ολίσθηση ενός επαγωγικού κινητήρα είναι ένα μέτρο του πόσο υστερεί ο ρότορας από την περιστροφή του μαγνητικού πεδίου του στάτορα στην περιστροφή του. Υποδηλώνεται με το γράμμα μικρόκαι καθορίζεται από τον τύπο

, (2.17)

όπου w 0 είναι η γωνιακή ταχύτητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου του στάτη (σύγχρονη γωνιακή ταχύτητα του κινητήρα). w είναι η γωνιακή ταχύτητα του ρότορα. ν είναι η ταχύτητα του κινητήρα μέσα σχετικές μονάδες.

Η ταχύτητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου του στάτη εξαρτάται από τη συχνότητα του ρεύματος του δικτύου φάκαι τον αριθμό των ζευγών πόλων Rκινητήρας: . (2.18)

Η εξίσωση για τα μηχανικά χαρακτηριστικά ενός κινητήρα επαγωγής μπορεί να προκύψει με βάση το απλοποιημένο ισοδύναμο κύκλωμα που φαίνεται στο Σχ. 2.11. Ο ακόλουθος συμβολισμός χρησιμοποιείται στο ισοδύναμο κύκλωμα: U f- τάση πρωτογενούς φάσης. Ι 1- ρεύμα φάσης στις περιελίξεις του στάτη. Ι 2- μειωμένο ρεύμα στις περιελίξεις του ρότορα. x1- αντίδραση της περιέλιξης του στάτορα. R1, R 1 2- ενεργές αντιστάσεις στις περιελίξεις του στάτορα και του μειωμένου ρότορα, αντίστοιχα. x2΄ - μειωμένη αντίδραση στις περιελίξεις του ρότορα. R0, x0- ενεργή και αντιδραστική αντίσταση του κυκλώματος μαγνήτισης. μικρό- συρόμενο.

Σύμφωνα με το ισοδύναμο κύκλωμα στο Σχ. 2.11, η έκφραση για το ρεύμα του ρότορα έχει τη μορφή

Ρύζι. 2.11. Ισοδύναμο κύκλωμα ασύγχρονου κινητήρα

Η ροπή ενός επαγωγικού κινητήρα μπορεί να προσδιοριστεί από την έκφραση Мw 0 S=3(I 2 ΄) 2 R 2σύμφωνα με τον τύπο

Αντικατάσταση της τιμής του ρεύματος Ι 2 ΄από τον τύπο (2.19) στον τύπο (2.20), προσδιορίζουμε τη ροπή του κινητήρα ανάλογα με την ολίσθηση, δηλ. η αναλυτική έκφραση για τα μηχανικά χαρακτηριστικά ενός κινητήρα επαγωγής έχει τη μορφή

γράφημα εξάρτησης Μ=φά (ΜΙΚΡΟ)για τη λειτουργία κινητήρα φαίνεται στο Σχ. 2.12. Κατά την επιτάχυνση, η ροπή του κινητήρα αλλάζει από την εκκίνηση M nμέχρι τη μέγιστη στιγμή, η οποία καλείται κρίσιμη στιγμή Μ να. Η ολίσθηση και οι στροφές του κινητήρα που αντιστοιχούν στη μεγαλύτερη (μέγιστη) ροπή ονομάζονται κρίσιμες και ορίζονται ανάλογα S να, w να. Εξισώνοντας την παράγωγο με το μηδέν στην έκφραση (2.21), παίρνουμε την τιμή της κρίσιμης ολίσθησης S k, στην οποία ο κινητήρας αναπτύσσει μέγιστη ροπή:

όπου X k \u003d (X 1 + X 2 ΄) -αντίσταση κινητήρα.

Εικ.2.12. Φυσικό μηχανικό χαρακτηριστικό ασύγχρονος κινητήρας Εικ.2.13. Μηχανικά χαρακτηριστικά ενός ασύγχρονου ηλεκτροκινητήρα όταν αλλάζει η τάση του δικτύου

Για λειτουργία οδήγησης S ναλαμβάνεται με σύμβολο συν, για υπερσύγχρονο - με αρνητικό πρόσημο.

Αντικατάσταση της τιμής S να(2.22) στην έκφραση (2.21), λαμβάνουμε τους τύπους για τη μέγιστη ροπή:

α) για λειτουργία κινητήρα

β) για υπερσύγχρονο φρενάρισμα

(2.24)

Το σύμβολο «συν» στις ισότητες (2.22) και (2.23) αναφέρεται στη λειτουργία κινητήρα και στο φρενάρισμα με αντίθετη καλωδίωση. το σύμβολο μείον στους τύπους (2.21), (2.22) και (2.24) - στην υπερσύγχρονη λειτουργία του κινητήρα που λειτουργεί παράλληλα με το δίκτυο (με w>w0).

Όπως φαίνεται από τα (2.23) και (2.24), η μέγιστη ροπή του κινητήρα που λειτουργεί στη λειτουργία υπερσύγχρονης πέδησης θα είναι μεγαλύτερη σε σύγκριση με τη λειτουργία κινητήρα λόγω της πτώσης τάσης. R1(Εικ. 2.11).

Εάν η έκφραση (2.21) διαιρεθεί με (2.23) και πραγματοποιηθεί ένας αριθμός μετασχηματισμών λαμβάνοντας υπόψη την εξίσωση (2.22), μπορεί να ληφθεί μια απλούστερη έκφραση για την εξάρτηση Μ=φά (ΜΙΚΡΟ):

όπου – συντελεστής.

Παραβλέποντας την ενεργή αντίσταση της περιέλιξης του στάτορα R1, επειδή για ασύγχρονους κινητήρες με ισχύ μεγαλύτερη από 10 kW, η αντίσταση R 1 είναι πολύ μικρότερη Χ κ, μπορεί να εξισωθεί a ≈ 0, λαμβάνουμε έναν πιο βολικό και εύκολο στον υπολογισμό τύπο για τον προσδιορισμό της ροπής του κινητήρα από την ολίσθησή του (τύπος Kloss):

. (2.26) Αν στην παράσταση (2.25) αντί για τις τρέχουσες τιμές ΜΚαι μικρόαντικαταστήστε τις ονομαστικές τιμές και προσδιορίστε την πολλαπλότητα των ροπών M έως / M nαπέναντι kmax, λαμβάνουμε έναν απλοποιημένο τύπο για τον προσδιορισμό της κρίσιμης ολίσθησης:

Στην (2.27), οποιοδήποτε αποτέλεσμα της λύσης κάτω από τη ρίζα λαμβάνεται με το πρόσημο «+», γιατί με το πρόσημο «-» η λύση αυτής της εξίσωσης δεν έχει νόημα. Οι εξισώσεις (2.21), (2.23), (2.24), (2.25) και (2.26) είναι εκφράσεις που περιγράφουν τα μηχανικά χαρακτηριστικά ενός κινητήρα επαγωγής (Εικ. 2.12).

Τα τεχνητά μηχανικά χαρακτηριστικά ενός επαγωγικού κινητήρα μπορούν να ληφθούν αλλάζοντας την τάση ή τη συχνότητα του ρεύματος στο δίκτυο τροφοδοσίας ή με την εισαγωγή πρόσθετων αντιστάσεων στο κύκλωμα του στάτη ή του ρότορα.

Εξετάστε την επίδραση καθεμιάς από αυτές τις παραμέτρους ( U, f, R e)σχετικά με τα μηχανικά χαρακτηριστικά ενός ασύγχρονου κινητήρα.

Επίδραση της τάσης του δικτύου.Μια ανάλυση των εξισώσεων (2.21) και (2.23) δείχνει ότι μια αλλαγή στην τάση του δικτύου επηρεάζει τη ροπή του κινητήρα και δεν επηρεάζει την κρίσιμη ολίσθησή του. Σε αυτήν την περίπτωση, η ροπή που αναπτύσσεται από τον κινητήρα ποικίλλει ανάλογα με το τετράγωνο της τάσης:

M≡ kU 2, (2.28)

όπου κ- συντελεστής ανάλογα με τις παραμέτρους του κινητήρα και ολίσθηση.

Τα μηχανικά χαρακτηριστικά ενός επαγωγικού κινητήρα όταν αλλάζει η τάση του δικτύου φαίνονται στο Σχήμα 2.13. Σε αυτήν την περίπτωση U n= U 1 > U 2 > U 3.

Επιρροή πρόσθετης εξωτερικής ενεργής αντίστασης που περιλαμβάνεται στο κύκλωμα του στάτη.Πρόσθετες αντιστάσεις εισάγονται στο κύκλωμα του στάτη για να μειωθούν οι τιμές εκκίνησης του ρεύματος και της ροπής (Εικ. 2.14a). Η πτώση τάσης στην εξωτερική αντίσταση είναι σε αυτή την περίπτωση συνάρτηση του ρεύματος του κινητήρα. Κατά την εκκίνηση του κινητήρα, όταν το ρεύμα είναι μεγάλο, η τάση στις περιελίξεις του στάτη μειώνεται.

Εικ.2.14. Το κύκλωμα μεταγωγής (α) και τα μηχανικά χαρακτηριστικά (β) ενός ασύγχρονου κινητήρα όταν η ενεργή αντίσταση περιλαμβάνεται στο κύκλωμα του στάτορα

Στην περίπτωση αυτή, σύμφωνα με τις εξισώσεις (2.21), (2.22) και (2.23), η ροπή εκκίνησης αλλάζει Μ σελ, κρίσιμη στιγμή Μ προςκαι γωνιακή ταχύτητα ω προς την. Τα μηχανικά χαρακτηριστικά για διάφορες πρόσθετες αντιστάσεις στο κύκλωμα του στάτη φαίνονται στο Σχ. 2.14β, όπου Rρε 2 >Rρε 1 .

Επιρροή πρόσθετης εξωτερικής αντίστασης που περιλαμβάνεται στο κύκλωμα του ρότορα. Όταν περιλαμβάνεται πρόσθετη αντίσταση στο κύκλωμα ρότορα ενός κινητήρα με ρότορα φάσης (Εικ. 2.15a), η κρίσιμη ολίσθησή του αυξάνεται, κάτι που εξηγείται από την έκφραση.

Εικ.2.15. Το κύκλωμα μεταγωγής (α) και τα μηχανικά χαρακτηριστικά (β) ενός ασύγχρονου κινητήρα με ρότορα φάσης όταν περιλαμβάνεται πρόσθετη αντίσταση στο κύκλωμα του δρομέα

Η έκφραση (2.23) δεν περιλαμβάνει την ποσότητα R / 2, καθώς αυτή η ποσότητα δεν επηρεάζει το MK, επομένως η κρίσιμη στιγμή παραμένει αμετάβλητη για οποιοδήποτε R / 2 . Τα μηχανικά χαρακτηριστικά ενός ασύγχρονου κινητήρα με ρότορα φάσης σε διάφορες πρόσθετες αντιστάσεις στο κύκλωμα του δρομέα φαίνονται στο Σχ. 2.15β.

Επιρροή συχνότητας δικτύου. Η αλλαγή της συχνότητας του ρεύματος επηρεάζει την τιμή της επαγωγικής αντίδρασης Χ προςκινητήρας επαγωγής και, όπως φαίνεται από τις εξισώσεις (2.18), (2.22), (2.23) και (2.24), επηρεάζει τη σύγχρονη γωνιακή ταχύτητα w 0 , την κρίσιμη ολίσθηση S νακαι την κρίσιμη στιγμή Μ προς. Και ; ; w 0 ºf, όπου C 1 , C 2- συντελεστές που καθορίζονται από παραμέτρους κινητήρα ανεξάρτητα από τη συχνότητα ρεύματος φά.

Μηχανικά χαρακτηριστικά του κινητήρα κατά την αλλαγή της συχνότητας του ρεύματος φάπαρουσιάζεται στο Σχήμα 2.16.

0 ω K1 ω K2 ω K3 ω f H > f 1
Εικ.2.16. Μηχανικά χαρακτηριστικά ενός ασύγχρονου κινητήρα όταν αλλάζει η συχνότητα του ρεύματος του δικτύου

Ομοσπονδιακή Υπηρεσία για την Εκπαίδευση

Κρατικό εκπαιδευτικό ίδρυμα τριτοβάθμιας επαγγελματικής εκπαίδευσης

Κρατικό Πανεπιστήμιο Petrozavodsk

υποκατάστημα Κόλα

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Υψηλής Τάσης

Πειθαρχία «_Ηλεκτρομηχανική_»

Συσκευή ασύγχρονη μηχανή.

Δοκιμή

μαθητής __2___ μάθημα

(Ομάδα ΑΒΕΕ - /06/3.5)

τμήμα αλληλογραφίας

Σχολή Φυσικής και Ενέργειας

ειδικότητα: 140201 - "Βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας υψηλής τάσης και ηλεκτρολογία"

Vakhovsky Vladimir Alexandrovich

δάσκαλος -

καθ., έγγρ. τεχν. Επιστήμες ΟΛΑ ΣΥΜΠΕΡΙΛΑΜΒΑΝΟΝΤΑΙ. Ρακάεφ

Απατιότητα

Μηχανικά χαρακτηριστικά κινητήρα επαγωγής (IM).

1. Εισαγωγή.

2. Ασύγχρονες μηχανές.

3. Η εξίσωση του μηχανικού χαρακτηριστικού ενός ασύγχρονου κινητήρα.

4. Γραμμικοποίηση των μηχανικών χαρακτηριστικών ενός ασύγχρονου κινητήρα.

5. Μηχανικά χαρακτηριστικά ασύγχρονων κινητήρων σε συμμετρικούς τρόπους λειτουργίας

8. Συσκευή ασύγχρονη μηχανή.

9. Λειτουργική αρχήασύγχρονες μηχανές.

10. Βιβλιογραφία

Μηχανικά χαρακτηριστικά κινητήρα επαγωγής (IM).

1. Εισαγωγή.

Οι ηλεκτροκινητήρες AC χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία, τις μεταφορές, τη βιομηχανία κατασκευών και άλλους τομείς της οικονομίας. Η κυρίαρχη κατανομή τους οφείλεται σε: υψηλή αξιοπιστία του μηχανήματος AC λόγω απουσίας συλλέκτη, ευκολία ελέγχου των μη ρυθμιζόμενων ηλεκτροκινητήρων, καθώς τα περισσότερα από αυτά συνδέονται απευθείας στο δίκτυο, χαμηλό κόστος ηλεκτρικών μηχανών και απλές απαιτήσεις για τη συντήρησή τους και κανόνες λειτουργίας.

Ανάλογα με τον τύπο του κινητήρα που χρησιμοποιείται, δεν διακρίνονται μόνο οι ηλεκτροκινητήρες AC και DC, αλλά και οι ασύγχρονοι, οι σύγχρονοι, οι βαθμιαίοι και άλλοι τύποι ηλεκτροκινητήρων. Ωστόσο, δεν πρέπει να πιστεύουμε ότι οι μονάδες AC μπορούν να χρησιμοποιηθούν παντού αντί για μονάδες DC. Για κάθε τύπο κίνησης, υπάρχουν καθιερωμένοι τομείς πολλά υποσχόμενης χρήσης. Επιπλέον, είναι δύσκολο να απαριθμηθούν ξεκάθαρα και σίγουρα εκ των προτέρων όλοι οι παράγοντες που καθορίζουν την επιλογή του τύπου ρεύματος για τη μονάδα δίσκου. Μαζί με τους παραδοσιακούς κινητήρες που κατασκευάζονται με βάση ασύγχρονες και σύγχρονες μηχανές, τις τελευταίες δεκαετίες έχουν χρησιμοποιηθεί μονάδες AC με γενικούς και βηματικούς κινητήρες, κινητήρες διπλής τροφοδοσίας και ηλεκτρομαγνητική μείωση ταχύτητας.

2. Ασύγχρονες μηχανές.

Η αρχή λειτουργίας μιας ασύγχρονης μηχανής στην πιο γενική της μορφή είναι η εξής: ένα από τα στοιχεία της μηχανής, ο στάτορας, χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ενός μαγνητικού πεδίου που κινείται με μια ορισμένη ταχύτητα και τα EMF προκαλούνται σε κλειστά αγώγιμα παθητικά κυκλώματα ενός άλλου στοιχείου ρότορα, που προκαλεί τη ροή των ρευμάτων και το σχηματισμό δυνάμεων (ροπές) όταν αλληλεπιδρούν με ένα μαγνητικό πεδίο. Όλα αυτά τα φαινόμενα λαμβάνουν χώρα κατά τη διάρκεια της μη σύγχρονης-ασύγχρονης κίνησης του ρότορα σε σχέση με το πεδίο, που έδωσε το όνομα σε μηχανές αυτού του τύπου - ασύγχρονες.

Ο στάτορας κατασκευάζεται συνήθως με τη μορφή πολλών πηνίων που βρίσκονται στις αυλακώσεις και ο ρότορας έχει τη μορφή "κλουβιού σκίουρου" (ρότορας κλωβού σκίουρου) ή με τη μορφή πολλών πηνίων (ρότορας φάσης), τα οποία συνδέονται μεταξύ τους , φέρονται σε δακτυλίους που βρίσκονται στον άξονα και με τη βοήθεια ολίσθησης μέσα από αυτούς, οι βούρτσες μπορούν να κλείσουν σε εξωτερικές αντιστάσεις ή άλλα κυκλώματα.

Παρά την απλότητα των φυσικών φαινομένων και τις κατασκευές που τα υλοποιούν, μια πλήρης μαθηματική περιγραφή των διαδικασιών σε μια ασύγχρονη μηχανή είναι πολύ δύσκολη:

πρώτον, όλες οι τάσεις, τα ρεύματα, οι σύνδεσμοι ροής είναι μεταβλητές, δηλ. χαρακτηρίζεται από συχνότητα, πλάτος, φάση ή αντίστοιχες διανυσματικές ποσότητες.

Δεύτερον, τα κινούμενα περιγράμματα αλληλεπιδρούν, η σχετική θέση των οποίων αλλάζει στο χώρο.

Τρίτον, η μαγνητική ροή σχετίζεται μη γραμμικά με το ρεύμα μαγνήτισης (εμφανίζεται ο κορεσμός του μαγνητικού κυκλώματος), οι ενεργές αντιστάσεις του κυκλώματος του ρότορα εξαρτώνται από τη συχνότητα (φαινόμενο μετατόπισης ρεύματος), οι αντιστάσεις όλων των κυκλωμάτων εξαρτώνται από τη θερμοκρασία κ.λπ.

Εξετάστε το απλούστερο μοντέλο μιας ασύγχρονης μηχανής, κατάλληλο για να εξηγήσει τα κύρια φαινόμενα σε μια ασύγχρονη ηλεκτρική κίνηση.

Τα μηχανικά χαρακτηριστικά του κινητήρα καθορίζουν πλήρως την ποιότητα του ηλεκτρομηχανολογικού συστήματος σε σταθερή κατάσταση και την απόδοσή του. Επηρεάζουν επίσης τις δυναμικές λειτουργίες της ηλεκτροκίνησης, χαρακτηρίζοντας την υπερβολική δυναμική ροπή που καθορίζει την επιτάχυνση ή την επιβράδυνση του κινητήρα.

3. Η εξίσωση των μηχανικών χαρακτηριστικών ενός επαγωγικού κινητήρα

Στη σύγχρονη σχεδιαστική πρακτική, χρησιμοποιούνται προγράμματα που λαμβάνουν υπόψη τη μαγνήτιση του μαγνητικού συστήματος της μηχανής κατά τον υπολογισμό των μηχανικών χαρακτηριστικών, αλλά ταυτόχρονα χάνεται η σαφήνεια στη μελέτη τους. Επομένως, όλες οι περαιτέρω εξαρτήσεις θα βρεθούν κάτω από αυτή τη βασική υπόθεση.

Η ηλεκτρική ισχύς που παρέχεται στον κινητήρα από το δίκτυο χρησιμοποιείται για την κάλυψη των απωλειών στο κύκλωμα μαγνήτισης Π μ , σε χάλκινο στάτορα Π M 1 , και το υπόλοιπο του μετατρέπεται σε ηλεκτρομαγνητική ισχύ. Με αυτόν τον τρόπο,

(4-12)

Με τη σειρά του,

όπου ω 0 = 2π φά 1 /Π- τον αριθμό των ζευγών πόλων στάτορα της μηχανής.

Μετά από μικρές μεταμορφώσεις, βρίσκουμε

(4-14)

Επομένως, η εξάρτηση Μ = φά(μικρό) είναι μια σύνθετη συνάρτηση της ολίσθησης. Το εξετάζουμε για ακρότατο παίρνοντας την παράγωγο

(4-15)

Εξισώνοντας τον αριθμητή της έκφρασης (4-15) με μηδέν, βρίσκουμε την τιμή της κρίσιμης ολίσθησης μικρό K , στο οποίο η εξάρτηση Μ =φά(μικρό) έχει μέγιστο:

(4-16)

Φυσική μείωση Μ στο μικρό s K Και μικρό > μικρόκ εξηγείται ως εξής. Στο μικρό s Η μείωση της ολίσθησης K σχετίζεται με μείωση του ρεύματος και της ροπής του κινητήρα, και στο μικρό > μικρό K , αν και υπάρχει αύξηση στο ρεύμα του κινητήρα, αλλά το ενεργό συστατικό του, το οποίο καθορίζει την ηλεκτρομαγνητική ροπή, δεν αυξάνεται, αλλά μειώνεται, γεγονός που οδηγεί επίσης σε μείωση της ροπής που αναπτύσσεται από τον κινητήρα.

θετικό πρόσημο μικρόΤο K αντιστοιχεί στον κινητήρα και το αρνητικό - στον τρόπο λειτουργίας της γεννήτριας του μηχανήματος.

Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι, όπως μια μηχανή DC, η σχετική τιμή r 1 μειώνεται με την αύξηση της ισχύος των μηχανών και ήδη για κινητήρες με ισχύ 100 kW είναι 10-15% της τιμής Χ 1 + Χ 2 ". Επομένως, ο τύπος (4-16) μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε απλοποιημένη μορφή, παραμελώντας r 1

όπου Χ K.Z - επαγωγική μειωμένη αντίσταση βραχυκυκλώματος.

Αυτό δεν μπορεί να γίνει για μηχανές μέσης και ιδιαίτερα χαμηλής ισχύος, στις οποίες η αντίσταση r 1 ανάλογη με ΧΟ Κ.Ζ.

Χρησιμοποιώντας τους τύπους (4-14) και (4-16), μπορείτε να λάβετε μια διαφορετική καταγραφή των μηχανικών χαρακτηριστικών ενός κινητήρα επαγωγής εάν βρείτε τις τιμές των κρίσιμων στιγμών του μοτέρ ΜΚ.Δ και γεννήτρια ΜΚΙΛΟ τρόποι λειτουργίας:

(4-18)

Λόγος κρίσιμης ροπής

(4-19)

Εδώ είναι ο συνήθως χρησιμοποιούμενος συμβολισμός:

(4-20)

Ο τύπος (4-19) δείχνει ότι η τιμή της κρίσιμης ροπής του μηχανήματος στη λειτουργία γεννήτριας μπορεί να είναι σημαντικά μεγαλύτερη από ό,τι στη λειτουργία κινητήρα (βλ. Εικ. 4-8).

Για πρακτική χρήση, είναι πιο βολικό από τον τύπο (4-14), η έκφραση των μηχανικών χαρακτηριστικών ενός κινητήρα επαγωγής. Ας το βρούμε χρησιμοποιώντας τους τύπους (4-14), (4-17) και (4-20):

(4-21)

Αν παραμελήσουμε την επίδραση της ενεργού αντίστασης του στάτορα, τότε ε = 0 και ο τύπος (4-21) παίρνει την ακόλουθη μορφή (όταν ΜΚ.Δ = ΜΚ.Γ = ΜΠΡΟΣ ΤΗΝ):

(4-22)

Για πρώτη φορά, η έκφραση (4-22) ελήφθη από τον M. Kloss, επομένως ονομάζεται τύπος Kloss.

Οι τύποι (4-21) ή (4-22) είναι πιο βολικοί για υπολογισμούς από τον (4-14), καθώς δεν απαιτούν γνώση των παραμέτρων του κινητήρα. Στην περίπτωση αυτή, όλοι οι υπολογισμοί γίνονται σύμφωνα με τα δεδομένα του καταλόγου. Δεδομένου ότι η αξία μικρόκ δεν προσδιορίζεται στους καταλόγους, πρέπει να καθοριστεί με βάση άλλες πληροφορίες, για παράδειγμα, το μέγεθος της ικανότητας υπερφόρτωσης του μηχανήματος ΜΠΡΟΣ ΤΗΝ / Μ NOM = λ M. Τότε από τον τύπο (4-21) παίρνουμε:

(4-23)

από όπου, λύνοντας την δευτεροβάθμια εξίσωση, βρίσκουμε

όπου γ = λ M + (1 - λ M)ε.

Στην έκφραση (4-24), θα πρέπει να λαμβάνεται ένα σύμβολο συν πριν από τη ρίζα, αφού μια άλλη τιμή μικρόΤο Κ έρχεται σε αντίθεση με τη φυσική έννοια.

Μια κατά προσέγγιση λύση της εξίσωσης (4-24) μπορεί να ληφθεί με τον συντελεστή ε = 0, αλλά είναι καλύτερο να προσδιοριστεί η τιμή του. Τα πιο αξιόπιστα αποτελέσματα θα ληφθούν εάν, έχοντας τις παραμέτρους της μηχανής, η τιμή του ε προσδιορίζεται από τον τύπο (4-20), α μικρόΚ - από έκφραση (4-16). Για ασύγχρονους κινητήρες με ρότορα φάσης, οι εκφράσεις (4-14) και (4-21) δίνουν πιο αξιόπιστα αποτελέσματα, καθώς σε αυτές τις μηχανές οι επιπτώσεις του κορεσμού του χάλυβα και της μετατόπισης του ρεύματος στις περιελίξεις του ρότορα (φαινόμενο δέρματος) είναι λιγότερο αισθητές.

4. Γραμμικοποίηση των μηχανικών χαρακτηριστικών ενός επαγωγικού κινητήρα

Στο τμήμα εργασίας του μηχανικού χαρακτηριστικού, η τιμή ολίσθησης μικρόπολύ λιγότερο επικριτικό μικρόΚ. Επομένως, στην εξίσωση (4-21), παραμελούμε τον όρο σσ K -1 και ορίζουμε ε = 0. Τότε παίρνουμε

(4-25)

Έτσι, η έκφραση (4-25) είναι το γραμμικό μέρος του μηχανικού χαρακτηριστικού του κινητήρα. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για παραλλαγές ολίσθησης εντός 0 δευτερολέπτων μικρόΝΟΜ.

Ρύζι. 4-5. Γραμμικοποιημένα μηχανικά χαρακτηριστικά επαγωγικών κινητήρων

Για να ληφθούν τεχνητά χαρακτηριστικά, αρκεί να γράψουμε δύο εξισώσεις γραμμών για τις ίδιες τιμές ολίσθησης μικρόΕγώ (Εικ. 4-5):

όπου οι δείκτες "i" και "e" σημειώνουν τεχνητά και φυσικά χαρακτηριστικά, από όπου είναι εύκολο να βρεθούν

(4-26)

Σύμφωνα με τον τύπο (4-26), είναι δυνατή η κατασκευή των αρχικών τομών οποιουδήποτε μηχανικού χαρακτηριστικού. Σε αυτή την περίπτωση, η ολίσθηση δεν πρέπει να υπερβαίνει τα καθορισμένα όρια.

Εάν η συνολική αντίσταση εισαχθεί στο κύκλωμα του δρομέα R 2 NOM, μετά στο μικρό= 1 το ρεύμα που αντιστοιχεί στην ονομαστική ροπή θα ρέει στον ρότορα ΜΝΟΜ . Τότε η έκφραση (4-26) θα πάρει τη μορφή

Η τελευταία έκφραση μας επιτρέπει να γράψουμε την ακόλουθη σχέση για οποιοδήποτε τεχνητό ή φυσικό χαρακτηριστικό:

όπου ρ P είναι η σχετική τιμή της σύνθετης αντίστασης που περιλαμβάνεται στο κύκλωμα του δρομέα της μηχανής ρ P = ρ 2 + ρ DOB. μικρό - ολίσθηση πάνω στο αντίστοιχο μηχανικό χαρακτηριστικό.

Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι όταν R 2 = R 2 ΝΟΜ ονομαστική τιμή ολίσθησης μικρό H NOM =1 σε αυτό το τεχνητό χαρακτηριστικό .

5 Μηχανικά χαρακτηριστικά ασύγχρονων κινητήρων σε συμμετρικούς τρόπους λειτουργίας

Χαρακτηριστικά κινητήρα όταν αλλάζει η τάση δικτύου ή η αντίσταση στο κύκλωμα του στάτορα .

Ονομάζονται συμμετρικοί τρόποι λειτουργίας των επαγωγικών κινητήρων (IM), στους οποίους το δίκτυο τροφοδοσίας είναι συμμετρικό σε τιμή και μετατόπιση φάσης των τάσεων, οι ενεργές ή αντιδραστικές αντιστάσεις που εισάγονται στα ηλεκτρικά κυκλώματα όλων των φάσεων είναι ίδιες και οι εσωτερικές τους παράμετροι συμμετρικές (ο αριθμός στροφών στις φάσεις, γωνιακές μετατοπίσεις των αυλακώσεων και άλλοι παράγοντες).

Πρώτα απ 'όλα, εξετάστε τις αλλαγές στο δίκτυο. Από τη σχέση (4-9) προκύπτει ότι το ρεύμα Εγώ 2 "είναι ανάλογη με την εφαρμοζόμενη τάση και η ροπή είναι [βλ. έκφραση (4-14)] το τετράγωνό της. Αυτό σας επιτρέπει να δημιουργήσετε τα μηχανικά χαρακτηριστικά του κινητήρα σε οποιαδήποτε τάση (Εικ. 4-6). Προφανώς, ο τύπος (4-16) επιβεβαιώνει τη σταθερότητα της κρίσιμης ολίσθησης μικρόΚ. Ακόμα και όταν η τάση πέσει στο 0,7 UΝΟΜ είναι κρίσιμη στιγμή

Ρύζι. 4-6. Μηχανικά χαρακτηριστικά ασύγχρονου κινητήρα σε διάφορες τάσεις τροφοδοσίας.

μόνο 49% Μ K ονομαστική λειτουργία. Στην πράξη, η πτώση τάσης είναι ακόμη μεγαλύτερη κατά την εκκίνηση του κινητήρα λόγω του μεγάλου ρεύματος εκκίνησης. Όλα αυτά οδηγούν στο γεγονός ότι με μεγάλες γραμμές ανεφοδιασμού ή για μεγάλες μηχανέςμε τις ικανότητές τους ανάλογες με την ισχύ των υποσταθμών μετασχηματιστών, είναι απαραίτητο να πραγματοποιηθούν ειδικοί υπολογισμοί που επιβεβαιώνουν τη δυνατότητα κανονικής εκκίνησης του IM και τη λειτουργία του με μειωμένη τάση.

Για τους ίδιους λόγους, δημιουργήθηκε ένα ειδικό GOST 13109-87 για την ποιότητα της ηλεκτρικής ενέργειας, το οποίο προβλέπει αλλαγή τάσης μετά από ατύχημα σε βιομηχανικό δίκτυο μόνο εντός ± 10% της ονομαστικής του τιμής.

Η μείωση της τάσης είναι ιδιαίτερα επικίνδυνη για μηχανισμούς κίνησης που, σύμφωνα με τις συνθήκες λειτουργίας, πρέπει να εκκινούνται υπό φορτίο (κινητήρες μεταφορέων, συσκευές ανύψωσης, μετατροπείς και πολλοί άλλοι μηχανισμοί). Για παράδειγμα, κατά την εκκίνηση χωρίς φορτίο (ρελαντί), η στατική ροπή του μεταφορέα δεν υπερβαίνει το (0,2-0,3) ΜΝΟΜ. Ωστόσο, εάν η μονάδα μεταφοράς απενεργοποιήθηκε κατά τη λειτουργία πλήρους φόρτωσης, θα πρέπει να ξεπεράσει το πρόβλημα Μ C ≈ ΜΝΟΜ .

Για τον περιορισμό των ρευμάτων εκκίνησης μεγάλων ασύγχρονων μηχανών ή για την επίτευξη ομαλής εκκίνησης μιας ασύγχρονης μετάδοσης κίνησης, χρησιμοποιούνται ενεργές ή επαγωγικές αντιστάσεις στο κύκλωμα του στάτη, οι οποίες εξέρχονται στο τέλος της εκκίνησης (Εικ. 4-7). Ένα χαρακτηριστικό τέτοιων κυκλωμάτων είναι η εξάρτηση της τάσης στους ακροδέκτες του κινητήρα από το μέγεθος του ρεύματος.

Η συμπερίληψη της ενεργής αντίστασης, αν και αυξάνει κάπως τον συντελεστή ισχύος του ηλεκτροκινητήρα στις λειτουργίες εκκίνησης, αλλά ταυτόχρονα αυξάνει τις απώλειες ενέργειας, σε σύγκριση με την εκκίνηση του "αντιδραστήρα".

Ρύζι. 4-7. Μηχανικά χαρακτηριστικά ενός ασύγχρονου κινητήρα σε ονομαστική και μειωμένη τάση ή ενεργό ( r DOB) και αντιδραστική ( Χ DOB) πρόσθετες αντιστάσεις στον στάτορα.

Τις τελευταίες δεκαετίες, για κινητήρες υψηλής ισχύος που ενεργοποιούνται και απενεργοποιούνται συχνά, χρησιμοποιείται εκκίνηση «συχνότητας», η οποία είναι πιο οικονομική. Για το σκοπό αυτό, εγκαθίσταται ένας ειδικός μετατροπέας, ο οποίος αλλάζει ομαλά τη συχνότητα της τροφοδοσίας του κινητήρα κατά την εκκίνηση, δηλαδή την τιμή του ω 0. Ταυτόχρονα, η τάση μειώνεται, γεγονός που περιορίζει επίσης το ρεύμα εκκίνησης.

Χαρακτηριστικά ενός ασύγχρονου κινητήρα όταν περιλαμβάνονται ενεργές αντιστάσεις στο κύκλωμα του δρομέα.

Οι ασύγχρονοι κινητήρες με ρότορα φάσης χρησιμοποιούνται ευρέως σε κινητήρες ανύψωσης και μεταφοράς και μεταλλουργικές εγκαταστάσεις, ισχυροί κινητήρες χρησιμοποιούνται σε κινήσεις ανεμιστήρων, αεροσήραγγα και αντλίες. Λόγω της συμπερίληψης ενεργών αντιστάσεων στο κύκλωμα του ρότορα, είναι δυνατή η αλλαγή της κρίσιμης ολίσθησης ενός τέτοιου επαγωγικού κινητήρα, του τύπου των μηχανικών χαρακτηριστικών του, του ρεύματος εκκίνησης και της ροπής.

Η χρήση κινητήρων με ρότορα φάσης σε κινητήρες αντλιών και ανεμιστήρα καθιστά δυνατή την οικονομική ρύθμιση της απόδοσής τους, γεγονός που έχει μεγάλο οικονομικό αποτέλεσμα. Θυμηθείτε ότι η κρίσιμη στιγμή δεν εξαρτάται από την ενεργό αντίσταση που εισάγεται στο κύκλωμα του δρομέα, επομένως, επιλέγοντας r DOB είναι δυνατή η αλλαγή των μηχανικών χαρακτηριστικών του AM με τέτοιο τρόπο ώστε ο ηλεκτροκινητήρας να έχει τη μέγιστη ροπή κατά την εκκίνηση (ω = 0), ή ακόμα και στη λειτουργία αντίθεσης μικρόκ > 1 (Εικ. 4-8).

Αυξάνουν rΤο DOB οδηγεί σε αύξηση της ενεργού συνιστώσας του ρεύματος του ρότορα Εγώ 2α "= Εγώ 2 "cosψ 2, αφού

(4-30)

όπου R 2 " = r 2 " + r" DOB - συνολική μειωμένη ενεργή αντίσταση του δευτερεύοντος κυκλώματος της μηχανής.

Για τον ίδιο λόγο, οι κινητήρες με ρότορα φάσης, σε αντίθεση με τους κινητήρες με κλωβό σκίουρου, έχουν μεγάλες ροπές εκκίνησης σε χαμηλότερα ρεύματα. Αυτή η ιδιότητα τέτοιων μηχανών είναι η κύρια προϋπόθεση για την κυρίαρχη χρήση τους σε κινητήρες με βαριές λειτουργίες εκκίνησης (γερανοί, μεταλλουργικές εγκαταστάσεις, περιστροφικές μηχανές και άλλοι ενεργοβόροι μηχανισμοί). Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι μια υπερβολική αύξηση r DOB οδηγεί σε απότομη μείωση του ενεργού συστατικού του ρεύματος Εγώ 2 ". Στη συνέχεια η ροπή εκκίνησης του κινητήρα ΜΠ γίνεται μικρότερη από τη στατική ροπή κατά την εκκίνηση Μ TR . Ως αποτέλεσμα, η μονάδα δίσκου δεν θα μπορεί να ξεκινήσει.

Το τεχνητό μηχανικό χαρακτηριστικό μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο (4-14) ή (4-18), (4-20), (4-24) και (4-27). Η μέθοδος για τον υπολογισμό των τεχνητών χαρακτηριστικών του IM με ρότορα φάσης μπορεί να απλοποιηθεί με βάση τις ακόλουθες σχέσεις. Ας γράψουμε εκφράσεις για ίσες τιμές των στιγμών ΜΕγώ σε ένα φυσικό και οποιοδήποτε τεχνητό χαρακτηριστικό με βάση τον τύπο (4-21):

Η τιμή του ε δεν εξαρτάται από την τιμή του ενεργού συστατικού της αντίστασης στο δευτερεύον κύκλωμα της μηχανής, επομένως παραμένει αμετάβλητη για φυσικά και τεχνητά μηχανικά χαρακτηριστικά. Επομένως, από τον τύπο (4-31) έχουμε

Οι δεδομένες τιμές μπορούν να θεωρηθούν: κρίσιμα ολισθήματα σε τεχνητά και φυσικά χαρακτηριστικά μικρό K .I Και μικρό K .E και ολίσθηση σε φυσικό χαρακτηριστικό μικρό ei. Τότε από την έκφραση (4-32) παίρνουμε

(4-33)

Έτσι, η βάση του απλοποιημένου υπολογισμού είναι το φυσικό μηχανικό χαρακτηριστικό του κινητήρα. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως για μηχανές με ρότορα φάσης, μπορεί να ληφθεί περίπου από την έκφραση (4-22) και με μεγαλύτερη ακρίβεια από την (4-21). Ορισμένες από τις παραμέτρους του μηχανήματος που απαιτούνται για αυτούς τους υπολογισμούς υποδεικνύονται σε καταλόγους ή βιβλία αναφοράς και ορισμένες μπορούν να προσδιοριστούν από τους παραπάνω τύπους.

Ρύζι. 4-8. Μηχανικά χαρακτηριστικά κινητήρα τυλιγμένου ρότορα

6. Τρόποι πέδησης ασύγχρονων κινητήρων

Οι τρόποι πέδησης για πολλούς μηχανισμούς κίνησης με ασύγχρονα μηχανήματα είναι πιο σημαντικοί από τους τρόπους εκκίνησης σε σχέση με τις απαιτήσεις αξιοπιστίας και αξιοπιστίας κατά την υλοποίηση. Συχνά απαιτείται να σταματήσετε ακριβώς σε μια δεδομένη θέση ή να φρενάρετε τον κινητήρα για ορισμένο χρόνο.

Για τους ασύγχρονους κινητήρες, χρησιμοποιούνται οι ακόλουθες λειτουργίες: αναγεννητική πέδηση με απόδοση ενέργειας στο δίκτυο. αντιθέσεις? δυναμική πέδηση με διάφορα συστήματα διέγερσης στάτη με συνεχές (ανορθωμένο) ρεύμα, όταν το μηχάνημα λειτουργεί ως γεννήτρια, διαχέοντας ενέργεια στο δευτερεύον κύκλωμα. δυναμικός πυκνωτής ή μαγνητικό φρενάρισμα με αυτοδιέγερση. Επομένως, οι τρόποι πέδησης μπορούν να χωριστούν σε δύο ομάδες σύμφωνα με τη μέθοδο διέγερσης του μαγνητικού πεδίου του στάτη: ανεξάρτητη διέγερση, που πραγματοποιείται από δίκτυο εναλλασσόμενου ή συνεχούς ρεύματος (αναγεννητική, αντίθετη και δυναμική πέδηση) και αυτοδιέγερση, που πραγματοποιείται ως αποτέλεσμα ανταλλαγής ενέργειας με μπαταρία πυκνωτή ή όταν ο στάτορας του κινητήρα βραχυκυκλώνεται όταν η μαγνητική ροή δημιουργείται από το EMF αυτοεπαγωγής. Εξ ορισμού L.P. Petrov, ο τελευταίος τύπος θα ονομάζεται μαγνητικό φρενάρισμα.

Όλοι αυτοί οι τρόποι λειτουργίας χρησιμοποιούνται για μηχανές με ρότορα τόσο φάσης όσο και με ρότορα κλωβού σκίουρου.

Σε σχέση με τη χρήση ισχυρών συσκευών ημιαγωγών ισχύος (θυρίστορ και τρανζίστορ), εμφανίστηκαν νέα σχήματα για την εφαρμογή τυπικών τρόπων πέδησης ασύγχρονων ηλεκτροκινητήρων.

Αύξηση της αποτελεσματικότητας πέδησης μπορεί να επιτευχθεί με τη χρήση συνδυασμένων μεθόδων εφαρμογής του. Πρέπει να τονιστεί ότι τα περισσότερα συνδυασμένα φρένα είναι πλήρως ελεγχόμενα. Αυτό ενισχύει περαιτέρω την αποτελεσματικότητά τους.

Τα πιο αποτελεσματικά είναι η αντίθεση και η δυναμική πέδηση με πυκνωτή (CDT). Η τελευταία μέθοδος έχει πολλές λύσεις κυκλώματος. Συνιστάται η χρήση του για κινητήρες με μεγάλες μειωμένες ροπές αδρανείας, για παράδειγμα, που υπερβαίνουν το διπλάσιο της ροπής αδρανείας του κινητήρα.

Για κινητήρες χαμηλής αδράνειας, μπορεί να χρησιμοποιηθεί πυκνωτή-μαγνητική πέδηση (CMB). Το μαγνητικό δυναμικό φρενάρισμα (MDB) δεν θα είναι λιγότερο αποτελεσματικό. Λογικό για μεμονωμένες κινήσεις και άλλα συνδυασμένους τύπουςπέδηση δύο και ακόμη και τριών σταδίων: αντίθεση - δυναμική πέδηση (PDT), πέδηση πυκνωτή και αντίθεση (CTP) κ.λπ.

Έτσι, η εφαρμογή σύγχρονων μεθόδων πέδησης IM εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την εμπειρία και τις γνώσεις του κατασκευαστή ηλεκτροκίνησης. Επομένως, ας εξετάσουμε λεπτομερώς τους τρόπους πέδησης.

Φρενάρισμα με επιστροφή ενέργειας στο δίκτυο. Η αναστρεψιμότητα ενός επαγωγικού κινητήρα, όπως και άλλων μηχανών που χρησιμοποιούν την αρχή της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής (τύπου Maxwellian), του επιτρέπει να λειτουργεί σε λειτουργία γεννήτριας. Εάν δεν υπάρχει φορτίο στον άξονα του κινητήρα, τότε η ενέργεια που καταναλώνεται από το δίκτυο δαπανάται για την κάλυψη απωλειών στον στάτορα, καθώς και απωλειών σε χάλυβα και μηχανικές απώλειες στον ρότορα. Εφαρμόζοντας μια εξωτερική ροπή στον άξονα της μηχανής προς την κατεύθυνση περιστροφής του ρότορα, μπορεί να επιτευχθεί σύγχρονη ταχύτητα. Σε αυτή την περίπτωση, οι απώλειες στον ρότορα καλύπτονται ήδη από μια εξωτερική πηγή ενέργειας και μόνο η ενέργεια που πρόκειται να καλύψει τις απώλειες στον στάτορα θα καταναλωθεί από το δίκτυο. Μια περαιτέρω αύξηση της ταχύτητας πάνω από τη σύγχρονη οδηγεί στο γεγονός ότι η ασύγχρονη μηχανή μεταβαίνει σε λειτουργία γεννήτριας.

Όταν λειτουργούν σε αυτόν τον τρόπο λειτουργίας, οι αγωγοί του στάτορα διασχίζονται από το μαγνητικό πεδίο στην ίδια κατεύθυνση και οι αγωγοί του ρότορα διασταυρώνονται προς την αντίθετη κατεύθυνση, επομένως το EMF του ρότορα μι 2 αλλάζει πρόσημο, δηλ. μι 2 "μικρό = (- μικρό)μι 2 " ≈ - μι 2 "μικρό. Το ρεύμα στον ρότορα, αντίστοιχα, θα είναι ίσο με

(4-34)

Ρύζι. 4-13. Διανυσματικό διάγραμμα ενός επαγωγικού κινητήρα που λειτουργεί σε λειτουργία γεννήτριας

Μπορεί να φανεί από την έκφραση (4-34) ότι κατά τη μετάβαση του AM στη λειτουργία γεννήτριας, μόνο το ενεργό στοιχείο του ρεύματος του ρότορα αλλάζει κατεύθυνση, καθώς η ροπή στον άξονα έχει αλλάξει την κατεύθυνση σε σύγκριση με αυτή που έλαβε χώρα στη λειτουργία κινητήρα. Αυτό φαίνεται από το διανυσματικό διάγραμμα στο Σχ. 4-13. Εδώ η γωνία φ 1 > π / 2, που επιβεβαιώνει την αλλαγή στην αιτία του ρεύματος Εγώ 1 με τη μορφή EMF μι 1 (όχι τάση δικτύου U 1 , όπως και στη λειτουργία οδήγησης), αν και η κατεύθυνση του ρεύματος μαγνήτισης Εγώ μ παρέμεινε η ίδια. Αντιστροφή του πρόσημου της ενεργού συνιστώσας του ρεύματος Εγώ" 2α οδηγεί στο γεγονός ότι η ηλεκτρομαγνητική ισχύς γίνεται αρνητική, δηλ. δίνεται στο δίκτυο, αφού μικρό 0:

Το πρόσημο της άεργου ισχύος του δευτερεύοντος κυκλώματος παραμένει αμετάβλητο ανεξάρτητα από τον τρόπο λειτουργίας του μηχανήματος, ο οποίος προκύπτει από την έκφραση

Λόγω της παρουσίας ενεργών στατικών ροπών, η πέδηση χρησιμοποιείται σε εγκαταστάσεις ανύψωσης (Εικ. 4-14, α), σε μηχανισμούς μεταφοράς (Εικ. 4-14, β). Η διαφορά σε αυτούς τους τρόπους πέδησης έγκειται στο γεγονός ότι στην πρώτη περίπτωση (Εικ. 4-14, α), ο κινητήρας, όταν χαμηλώνει ένα μεγάλο φορτίο, μεταβαίνει στην κάθοδό του (ω 3 στο τέταρτο τεταρτημόριο για |ω| > |ω 0 |). Όριο στιγμής φόρτωσης ΜΑΠΟ δεν πρέπει να υπερβαίνει ΜΝΟΜ. Όταν το όχημα κινείται «καθοδικά», η δυναμική ενέργεια του μεταφερόμενου φορτίου αρχίζει να συμβάλλει στην κίνηση και δημιουργεί μια εξωτερική ροπή οδήγησης που εφαρμόζεται στον άξονα του κινητήρα. Έτσι, σε αυτή την περίπτωση, λόγω αύξησης της ταχύτητας κίνησης (ω > ω 0) και αλλαγής του πρόσημου του EMF μι 2, ο κινητήρας απευθείας, χωρίς να αλλάξει τις περιελίξεις του στάτη, μπαίνει σε λειτουργία γεννήτριας με έξοδο ενέργειας στο δίκτυο (σημείο 2 στο σχ. 4-14β).

Ρύζι. 4-14. Μηχανικά χαρακτηριστικά ασύγχρονου κινητήρα με ενεργή στατική ροπή: α - κάθοδος μεγάλου φορτίου. β - εργασία όχημα"κατηφορικός"

Παρουσία αντιδραστικής στατικής ροπής, αναγεννητική πέδηση με ανάκτηση ενέργειας στο δίκτυο μπορεί να επιτευχθεί σε ασύγχρονους κινητήρες με μεταγωγή του αριθμού των πόλων ή σε κινητήρες με συχνότητα, συχνότητα-ρεύμα και διανυσματικό έλεγχο της ταχύτητας περιστροφής του ΔΥ.

Στην πρώτη περίπτωση (Εικ. 4-15, α), μεταβάλλοντας τον στάτορα της μηχανής από μικρότερο αριθμό πόλων σε μεγαλύτερο, η σύγχρονη ταχύτητα ω 02 μειώνεται

Με ρύθμιση συχνότητας της ταχύτητας, μειώνοντας τη συχνότητα τροφοδοσίας του στάτορα από το κεντρικό φά 1 έως φά 2 f 1 και φά 3 f 2 , αλλάξτε σταδιακά τον κινητήρα από το ένα μηχανικό χαρακτηριστικό στο άλλο (Εικ. 4-15, β). Ο ηλεκτροκινητήρας λειτουργεί σε λειτουργία πέδησης με έξοδο ενέργειας στο δίκτυο ενώ το σημείο λειτουργίας του κινείται κατά μήκος των τμημάτων των μηχανικών χαρακτηριστικών που βρίσκονται στο δεύτερο τεταρτημόριο. Με την ομαλή και αυτόματη αλλαγή της συχνότητας της τροφοδοσίας του κινητήρα, είναι δυνατό να επιτευχθεί ένας τρόπος πέδησης του κινητήρα με μικρή μεταβαλλόμενη ροπή πέδησης. Ωστόσο, σε αυτή την περίπτωση, η τάση τροφοδοσίας πρέπει επίσης να ρυθμιστεί με συγκεκριμένο τρόπο.

Ρύζι. 4-15. Μηχανικά χαρακτηριστικά ενός ασύγχρονου κινητήρα σε λειτουργία αναγεννητικής πέδησης με στατική ροπή αντιδράσεως: α - αλλαγή του αριθμού των ζευγών πόλων. β - ρύθμιση συχνότητας της ταχύτητας

Αντίστροφη πέδηση. Αυτός ο τύπος πέδησης συμβαίνει όταν ο ρότορας του κινητήρα περιστρέφεται υπό τη δράση μιας στατικής ροπής προς την αντίθετη κατεύθυνση από την περιστροφή του πεδίου του στάτορα. Παρουσία αντιδραστικής ροπής, η διάρκεια του φρεναρίσματος είναι σύντομη, μετά την οποία το μηχάνημα μεταβαίνει ξανά από τη λειτουργία πέδησης στη λειτουργία κινητήρα, (Εικ. 4-16, α). Αρχικά στο σημείο λειτουργούσε ο κινητήρας 1 λειτουργία κινητήρα και, στη συνέχεια, μετά την αλλαγή των δύο φάσεων της περιέλιξης του στάτορα, την κατεύθυνση περιστροφής του μαγνητικού πεδίου της μηχανής και την ηλεκτρομαγνητική ροπή της (σημείο 2 ). Η κίνηση οδήγησης επιβραδύνεται στο σημείο ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ, και στη συνέχεια ο ρότορας αντιστρέφεται και ο κινητήρας επιταχύνεται προς την αντίθετη κατεύθυνση προς μια σταθερή κίνηση στο σημείο 3 .

Για κινητήρες με ρότορα φάσης, παρουσία μεγάλης πρόσθετης αντίστασης, είναι δυνατή η πλήρης διακοπή της μετάδοσης κίνησης με ροπή πέδησης Μ TR (τελεία 5 στο σχ. 4-16α).

Παρουσία ενεργού ροπής (Εικ. 4-16, β), εάν αλλάξει η φορά περιστροφής του μαγνητικού πεδίου, όπως στην προηγούμενη περίπτωση, ο κινητήρας αλλάζει και τον τρόπο λειτουργίας, δηλαδή το φρενάρισμα με αντίθετη εναλλαγή χρειάζεται θέση - το δεύτερο τεταρτημόριο, λειτουργία κινητήρα με αντίστροφη φορά περιστροφής ρότορα - το τρίτο τεταρτημόριο και ένας νέος τρόπος - γεννήτρια με έξοδο ενέργειας στο δίκτυο - το τέταρτο τεταρτημόριο, όπου βρίσκεται το σημείο της σταθερής μακροπρόθεσμης κίνησης 3 .

Για κινητήρες με ρότορα φάσης με ενεργή στατική ροπή, η λειτουργία αντίθεσης μπορεί να επιτευχθεί χωρίς εναλλαγή των φάσεων του στάτη, μόνο με την εισαγωγή μεγάλων πρόσθετων αντιστάσεων στον ρότορα (Εικ. 4-16, β). Τότε το μηχάνημα βρίσκεται σε λειτουργία κινητήρα από το σημείο 1 μεταφράζεται σε σημείο 4 με την εισαγωγή πρόσθετης αντίστασης rΡΕ, και μετά αλλάζει την κίνησή του κατά μήκος ενός τεχνητού μηχανικού χαρακτηριστικού, περνώντας στο τέταρτο τεταρτημόριο. Τελεία 5 αντιστοιχεί σε μια μακροχρόνια κίνηση σταθερής κατάστασης ενός ασύγχρονου κινητήρα σε λειτουργία αντίθεσης.

Ρύζι. 4-16. Το κύκλωμα μεταγωγής και τα μηχανικά χαρακτηριστικά ενός ασύγχρονου κινητήρα: α - σε κατάσταση αντίθεσης με στατική ροπή αντιδράσεως. β - το ίδιο, με ενεργή στατική ροπή

Η λειτουργία πέδησης με αντίστροφο ρεύμα χρησιμοποιείται συχνά σε εγκαταστάσεις ανύψωσης και μεταφοράς. Η εναλλαγή των φάσεων του στάτορα χωρίς την εισαγωγή πρόσθετης αντίστασης χρησιμοποιείται μόνο σε ασύγχρονους κινητήρες με ρότορα κλωβού σκίουρου λόγω του γεγονότος ότι οι αρχικές τιμές των ρευμάτων στο σημείο 2 (εικ. 4-16) λίγο περισσότερο από το αρχικό, που είναι (5-6) ΕγώΝΟΜ. Για κινητήρες με ρότορα φάσης, τέτοιες κορυφές ρεύματος είναι γενικά απαράδεκτες. Το μειονέκτημα των χαρακτηριστικών πέδησης της αντίθεσης είναι η υψηλή κλίση τους και οι σημαντικές απώλειες ενέργειας, οι οποίες μετατρέπονται πλήρως σε θερμότητα που διαχέεται στο δευτερεύον κύκλωμα του κινητήρα. Λόγω της κλίσης των μηχανικών χαρακτηριστικών, είναι δυνατές μεγάλες διακυμάνσεις στην ταχύτητα κίνησης με μικρές αλλαγές φορτίου.

Αν η στιγμή είναι γνωστή Μ C, στο οποίο είναι απαραίτητο να πραγματοποιηθεί πέδηση, δεν είναι δύσκολο να υπολογίσετε την τιμή ολίσθησης σε αυτό το σημείο χρησιμοποιώντας τον τύπο (4-25) και στη συνέχεια χρησιμοποιώντας τον τύπο (4-29) για να προσδιορίσετε την πρόσθετη αντίσταση.

Ηλεκτροδυναμική (δυναμική) πέδηση. Εάν ο στάτης IM αποσυνδεθεί από το δίκτυο, τότε η μαγνητική ροή της υπολειπόμενης μαγνήτισης σχηματίζει ένα ασήμαντο EMF και ρεύμα στο στροφείο.

Με ανεξάρτητη διέγερση, λαμβάνεται μια σταθερή ροή στάτη, η οποία προκαλεί EMF και ρεύμα στις περιελίξεις του περιστρεφόμενου ρότορα.

Ρύζι. 4-17. Σχέδια για τη σύνδεση των περιελίξεων του στάτη ενός ασύγχρονου κινητήρα σε ένα δίκτυο συνεχούς τάσης (ανορθωμένη)

Για τη σύνδεση των περιελίξεων του στάτορα στο δίκτυο συνεχούς ρεύματος (ανορθωμένο), χρησιμοποιούνται διάφορα σχήματα για τη σύνδεσή τους, μερικά από τα οποία φαίνονται στο Σχ. 4-17.

Για να αναλύσετε τη λειτουργία δυναμικής πέδησης, είναι πιο βολικό να αντικαταστήσετε το MDS φά P, που δημιουργείται από συνεχές ρεύμα, μεταβλητό ισοδύναμο MDS φά~ , που σχηματίζονται από κοινού από τις περιελίξεις του στάτορα και του ρότορα, όπως σε έναν συμβατικό ασύγχρονο κινητήρα. Στη συνέχεια, η λειτουργία σύγχρονης γεννήτριας αντικαθίσταται από την ισοδύναμη λειτουργία της ασύγχρονης μηχανής. Με μια τέτοια αντικατάσταση, πρέπει να τηρείται η ισότητα: φάΠ = φά ~ .

Ρύζι. 4-18. Διαγράμματα σύνδεσης της αρχής (Η) και του τέλους (Κ) των περιελίξεων του στάτη "σε αστέρι" (α), προσδιορισμός των κατευθύνσεων του MMF των περιελίξεων του στάτη (β), γεωμετρική προσθήκη του MMF (γ)

Η αλληλεπίδραση μικρών ποσοτήτων μαγνητικής ροής και ρεύματος στον ρότορα δεν είναι ικανή να δημιουργήσει μεγάλη ηλεκτρομαγνητική ροπή. Επομένως, είναι απαραίτητο να βρεθούν τρόποι για να αυξηθεί σημαντικά η μαγνητική ροή. Αυτό μπορεί να γίνει συνδέοντας τον στάτορα της μηχανής σε λειτουργία δυναμικής πέδησης σε πηγή συνεχούς ρεύματος ή ανορθωμένης τάσης. Μπορείτε επίσης να δημιουργήσετε ένα κύκλωμα αυτοδιέγερσης κινητήρα συνδέοντας πυκνωτές στην περιέλιξη του στάτορα. Ως αποτέλεσμα, λαμβάνουμε τους τρόπους δυναμικής πέδησης μιας ασύγχρονης μηχανής με ανεξάρτητη διέγερση και αυτοδιέγερση

Προσδιορισμός του DC MMF για το κύκλωμα στο σχ. 4-17, α εξηγεί το Σχ. 4-18.

Με μια τριφασική σύνδεση της περιέλιξης του στάτορα στο δίκτυο AC, είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί το μέγιστο MMF του μηχανήματος, ίσο με:

(4-36)

όπου Εγώ 1 - πραγματική τιμή εναλλασσόμενου ρεύματος. ω είναι ο αριθμός των στροφών περιέλιξης μιας φάσης του στάτορα.

Αρχικά, εξετάστε την παροχή ρεύματος της περιέλιξης του στάτορα με συνεχές ρεύμα. Εάν κατά τη λειτουργία του μηχανήματος στη λειτουργία κινητήρα, η ολίσθησή του και το ρεύμα μαγνήτισης αλλάζουν ελάχιστα, τότε στη λειτουργία δυναμικής πέδησης, η ολίσθηση του ρότορα ποικίλλει σε μεγάλο εύρος. Κατά συνέπεια, με μια αλλαγή στην ταχύτητα, αλλάζει το EMF του ρότορα, το ρεύμα στον ρότορα και το MMF που δημιουργείται από αυτόν, το οποίο έχει σημαντική επίδραση στο MMF που προκύπτει.

Ρύζι. 4-19. Διανυσματικό διάγραμμα επαγωγικής μηχανής σε λειτουργία δυναμικής πέδησης

Προφανώς, το προκύπτον ρεύμα μαγνήτισης, που δίνεται στον στάτορα, θα είναι ίσο με

Χρησιμοποιώντας το διανυσματικό διάγραμμα (Εικ. 4-19), γράφουμε τις ακόλουθες σχέσεις για τα ρεύματα:

(4-37)

Λαμβάνοντας την τιμή του EMF στον ρότορα της μηχανής, όπως και πριν, ίση με μι 2 στη γωνιακή ταχύτητα περιστροφής του ρότορα ω 0 , σε άλλες ταχύτητες έχουμε

Αντίστοιχα, η επαγωγική αντίσταση του ρότορα

όπου Χ 2 - επαγωγική αντίσταση του ρότορα σε συχνότητα ω 0 .

Τώρα για το δευτερεύον κύκλωμα της μηχανής, μπορούμε να γράψουμε

Αφού φέρεις το EMF μι 2 στις παραμέτρους του πρωτεύοντος κυκλώματος που θα έχουμε μι 1 = μι 2" και μετά

Αντικαθιστώντας τις εκφράσεις (4-38) στον τύπο (4-37), λαμβάνουμε:

(4-39)

Επίλυση της εξίσωσης (4-39) για το ρεύμα Εγώ 2», βρίσκουμε

(4-40)

Η τιμή της ηλεκτρομαγνητικής ροπής της μηχανής προσδιορίζεται από τις απώλειες στο δευτερεύον κύκλωμά της, και συγκεκριμένα:

(4-41)

Διερευνώντας αυτήν την έκφραση για ένα άκρο, είναι εύκολο να ληφθεί η κρίσιμη σχετική ταχύτητα ρότορα ν KP , στην οποία υπάρχει μια μέγιστη ροπή:

(4-42)

(4-43)

Με βάση τους τύπους (4-41) - (4-43), μπορεί να ληφθεί η ακόλουθη έκφραση για τα μηχανικά χαρακτηριστικά του IM:

(4-44)

Η έκφραση (4-44) είναι παρόμοια με τη φόρμουλα Kloss, η οποία καθιστά ευκολότερη την κατανόηση. Η ανάλυση των τύπων (4-40) - (4-44) και των φυσικών φαινομένων χαρακτηριστικών της δυναμικής πέδησης της αρτηριακής πίεσης μας επιτρέπει να βγάλουμε τα ακόλουθα συμπεράσματα.

1. Στη λειτουργία δυναμικής πέδησης, οι ιδιότητες των μηχανικών χαρακτηριστικών μιας ασύγχρονης μηχανής είναι παρόμοιες με τις ιδιότητες παρόμοιων χαρακτηριστικών της λειτουργίας κινητήρα, δηλαδή, η κρίσιμη στιγμή δεν εξαρτάται από την ενεργή αντίσταση του δευτερεύοντος κυκλώματος και κρίσιμη ταχύτητα ν KP είναι ίδια με μικρό KP σε λειτουργία κινητήρα, αναλογικό r 2 ".

2. Παράμετρος Χμ και ρεύμα Εγώ 1 μπορεί να διαφέρουν σημαντικά από παρόμοιες τιμές της λειτουργίας κινητήρα, καθώς εξαρτώνται από τον κορεσμό του μαγνητικού κυκλώματος του στάτη.

3. Το ρεύμα στάτορα του μηχανήματος στη λειτουργία κίνησης είναι συνάρτηση της ολίσθησης του ρότορα και κατά τη δυναμική πέδηση είναι σταθερό.

4. Η προκύπτουσα μαγνητική ροή κατά τη δυναμική πέδηση και τη χαμηλή ταχύτητα του ρότορα αυξάνεται, αφού μειώνεται το αποτέλεσμα απομαγνητισμού της αντίδρασης του ρότορα και στη λειτουργία κινητήρα παραμένει περίπου σταθερό.

Ρύζι. 4-20. Μηχανικά χαρακτηριστικά ασύγχρονου κινητήρα με δυναμική πέδηση και διάφορες τιμές του ρεύματος διέγερσης ή πρόσθετες αντιστάσεις στο κύκλωμα του ρότορα

Στο σχ. 4-20 δείχνει τα χαρακτηριστικά, των οποίων 1 Και 2 που λαμβάνεται σε δύο τιμές ρεύματος στον στάτορα Εγώ 11 I 12 και σταθερή αντίσταση r 21 και χαρακτηριστικά 3 Και 4 βρέθηκαν στα ίδια ρεύματα, αλλά με διαφορετική τιμή r 22 > r 21 . Για σύγκριση, παρουσιάζονται τα μηχανικά χαρακτηριστικά του μηχανήματος που λειτουργεί σε λειτουργία κινητήρα. Εάν είναι δυνατή η αλλαγή της αντίστασης στο κύκλωμα του ρότορα, τότε είναι δυνατό να ληφθούν χαρακτηριστικά με περίπου σταθερή ροπή σε ένα ευρύ φάσμα μεταβολών της ταχύτητας κίνησης.

Αντίδραση του κυκλώματος μαγνήτισης Χ μ καθορίζεται από το καθολικό χαρακτηριστικό του ρελαντί της μηχανής ή τα πειραματικά δεδομένα. Στην τελευταία περίπτωση, χωρίς να λαμβάνεται υπόψη ο κορεσμός του μαγνητικού κυκλώματος, η τιμή Χ μ βρίσκεται σύμφωνα με τον τύπο:

όπου U 0 , Εγώ 0 - τάση και ρεύμα φάσης όταν το μηχάνημα βρίσκεται στο ρελαντί.

Πιο συγκεκριμένα, η εξάρτηση Χ μ = φά(Εγώμ) μπορεί να βρεθεί ως εξής. Εάν ένα ασύγχρονο μηχάνημα, ο ρότορας του οποίου περιστρέφεται από έναν εξωτερικό κινητήρα με σύγχρονη ταχύτητα, τροφοδοτείται με μια τάση φάσης που ποικίλλει σε μέγεθος, τότε αντιστοιχεί στο EMF μιένας . Επομένως, μετρώντας το ρεύμα Εγώμ , είναι εύκολο να υπολογιστεί η εξάρτηση Χ μ = μι 1 Εγώμ -1 , που θα λαμβάνει υπόψη τον κορεσμό του μαγνητικού συστήματος της μηχανής. Η κατασκευή του μηχανικού χαρακτηριστικού σε αυτή την περίπτωση πραγματοποιείται σημείο προς σημείο. Αυτό ορίζει τις τιμές ΜΚ.Π., ν ΚΠ και υπολογίστε με τους τύπους (4-42) και (4-43) την τιμή r 2 " και ρεύμα Εγώένας . Στη συνέχεια βρείτε το ν i αλλάζοντας Εγώμi μηδέν έως Εγώ 1 στις κατάλληλες τιμές Χμi , σύμφωνα με τον τύπο:

(4-45)

Η έκφραση (4-45) λαμβάνεται μετά από πράξεις με τους τύπους (4-37) - (4-38). Σύμφωνα με τον τύπο (4-41), το μηχανικό χαρακτηριστικό μπορεί να υπολογιστεί λαμβάνοντας υπόψη την επίδραση του κορεσμού του μαγνητικού κυκλώματος της μηχανής.

Αυτός ο τύπος πέδησης χρησιμοποιείται στην ανύψωση και τη μεταφορά και σε μηχανές μετάδοσης κίνησης, που τροφοδοτείται από ένα μη ρυθμισμένο δίκτυο εναλλασσόμενου ρεύματος σε συστήματα μετάδοσης κίνησης ελεγχόμενης συχνότητας.

Η πέδηση με πυκνωτή ασύγχρονων κινητήρων έχει χρησιμοποιηθεί σε μηχανές κίνησης τις τελευταίες δεκαετίες. Η πιθανότητα ενός τέτοιου καθεστώτος καθιερώθηκε το 1895 από τον M. Leblanc, αλλά στη δεκαετία του 20-40 του XX αιώνα αυτό το είδος πέδησης θεωρήθηκε παράλογο. Μόνο το 1944 ο Α.Τ. Golovan και Ι.Ν. Το Barbash έδειξε την υπόσχεση της χρήσης του. Ωστόσο, μόνο στα τέλη της δεκαετίας του '50, χάρη στα έργα του L.P. Petrov, επιτεύχθηκαν πρακτικά αποτελέσματα στη χρήση τόσο του πυκνωτή όσο και άλλων τύπων συνδυασμένης πέδησης. Αυτό κατέστη δυνατό λόγω της μείωσης του κόστους και των διαστάσεων των πυκνωτών και της ανάπτυξης νέων κυκλωμάτων που παρέχουν εντατική αυτοδιέγερση ασύγχρονων μηχανών σε ένα ευρύ φάσμα αλλαγών στην ταχύτητα περιστροφής τους. Επί του παρόντος, χρησιμοποιούνται διάφορα σχήματα για την εφαρμογή της πέδησης πυκνωτή.

Ρύζι. 4-21. Εξάρτηση αυτοδιέγερσης ασύγχρονης μηχανής κατά την πέδηση πυκνωτή

Η αρχή της αυτοδιέγερσης της αρτηριακής πίεσης απεικονίζεται από τις εικόνες που φαίνονται στο σχ. 4-21. Κατά την απενεργοποίηση μηχανημάτων με περιστρεφόμενο ρότορα από το δίκτυο και τη σύνδεση μιας συστοιχίας πυκνωτών στον στάτορα (Εικ. 4-26, α) λόγω υπολειπόμενου EMF μι 0 Οι πυκνωτές αρχίζουν να φορτίζονται με ρεύμα Εγώ μ 0 (Εικόνα 4-21). Αυτό το ρεύμα ανεβάζει το emf του μηχανήματος στο μι 1 i , το οποίο, με τη σειρά του, αυξάνει το ρεύμα φόρτισης του πυκνωτή στην τιμή Εγώμi , και στη συνέχεια η διαδικασία θα συνεχιστεί όπως φαίνεται στο σχήμα μέχρι το σημείο 1 (σε σταθερή ταχύτητα περιστροφής του πεδίου κινητήρα), όπου μι 1 i = μι 1 και Εγώμi = Εγώ μ .

Σύμφωνα με το ισοδύναμο κύκλωμα (Εικ. 4-22) EMF μι 1 θα είναι ίσο με

όπου φ = φάΧ φά 0-1 και φά 0 - ονομαστική συχνότητα στο κύκλωμα.

Υποθέτοντας ότι στην αρχή της αυτοδιέγερσης το ρεύμα στον ρότορα είναι ίσο με μηδέν και Εγώ 1 ≈ Εγώμ , μπορείτε να βρείτε την αρχική σχετική συχνότητα αυτοδιέγερσης φ ΑΡΧΗ. Στη συνέχεια από τον τύπο (4-46) βρίσκουμε

Και Χ μ , Χ 1 , Χ C - αντιδρώντα στοιχεία της αντίστασης του ισοδύναμου κυκλώματος (Εικ. 4-22) στη συχνότητα δικτύου (50 Hz).

Ρύζι. 4-22. Ισοδύναμο κύκλωμα ασύγχρονης μηχανής με διέγερση πυκνωτή

Αγνοώντας τις αξίες ΣΕ Και Χ 1 2 σε σύγκριση με το Χμ 2 και λύνοντας τη διτετραγωνική εξίσωση (4-47), παίρνουμε:

Ή (4-48)

Ρύζι. 4-23. Στατικά χαρακτηριστικά του τρόπου αυτοδιέγερσης του πυκνωτή μιας ασύγχρονης μηχανής Ф - μαγνητική ροή. Εγώ 1 , Εγώ 2 " , Εγώμ - ρεύμα στον στάτορα, ρεύμα στον ρότορα (μειωμένη τιμή), ρεύμα μαγνήτισης, αντίστοιχα. φ - συχνότητα ταλαντώσεων ελεύθερου ρεύματος στον στάτορα. ω - γωνιακή ταχύτητα του ρότορα. s - ολίσθηση? Μ- ηλεκτρομαγνητική ροπή

Έτσι, η αρχική συχνότητα της διαδικασίας αυτοδιέγερσης μιας ασύγχρονης γεννήτριας είναι περίπου ίση με τη φυσική συχνότητα του κυκλώματος ταλάντωσης μιας ακόρεστης μηχανής. Αυτό φαίνεται επίσης από τις καμπύλες στο Σχ. 4-23 (σε σχετικές μονάδες). Μας επιτρέπουν να βγάλουμε τα ακόλουθα συμπεράσματα.

1. Ο τρόπος λειτουργίας περιορίζεται ως προς τη γωνιακή ταχύτητα του ρότορα από τις τιμές ω BEGINNING, όπου αρχίζει η αυτοδιέγερση του μηχανήματος και ω K, όπου τελειώνει αυτή η διαδικασία, και ω K > ω 0 .

2. Σε ένα σημαντικό εύρος αλλαγών στην ταχύτητα του ρότορα, το μαγνητικό κύκλωμα του μηχανήματος παραμένει κορεσμένο και η ροή διατηρεί μια περίπου σταθερή τιμή (1,5-2,0) F NOM.

3. Οι τιμές των ρευμάτων του ρότορα και του στάτορα υπερβαίνουν σημαντικά τις ονομαστικές τιμές.

Λαμβάνοντας υπόψη τις φυσικές διεργασίες που συμβαίνουν στο μηχάνημα, μπορούμε να καθορίσουμε τα ακόλουθα. Εάν η ταχύτητα περιστροφής του ρότορα υπερβαίνει το ω START, τότε η συχνότητα της ελεύθερης συνιστώσας του ρεύματος του στάτη αυξάνεται λόγω του κορεσμού του μαγνητικού συστήματος της μηχανής (βλ. Εικ. 4-23) και το φ θα είναι μεγαλύτερο από το φ START. Το διάνυσμα ρεύματος στάτορα περιστρέφεται δεξιόστροφα (Εικόνα 4-24), αλλά το πλάτος του αυξάνεται. Ταυτόχρονα, η αύξηση του ρεύματος στον ρότορα Εγώ 2 οδηγεί στην εμφάνιση ενός απομαγνητιστικού στοιχείου της μαγνητικής ροής στο διάκενο αέρα. Στην ταχύτητα περιστροφής του ρότορα ω K, οι δραστικές συνιστώσες των ρευμάτων είναι ίσες Εγώ 1 και Εγώ 2" και η διαδικασία αυτοδιέγερσης του μηχανήματος σταματά.

Θεωρώντας ίσο Εγώ 1 και Εγώ 2 "λόγω της μικρότητας των ενεργών συστατικών τους και χρησιμοποιώντας την έκφραση (4-49), βρίσκουμε:

όπου φ K είναι η κρίσιμη τιμή της σχετικής συχνότητας του πεδίου του στάτορα.

Ρύζι. 4-24. Διανυσματικό διάγραμμα αυτοδιέγερσης μιας ασύγχρονης γεννήτριας

Το κύκλωμα αντικατάστασης φάσης κινητήρα και το διανυσματικό του διάγραμμα σάς επιτρέπουν να βρείτε εξαρτήσεις για την ηλεκτρομαγνητική ισχύ και τη ροπή, η τελευταία καθορίζεται από θερμικές απώλειες στον στάτορα και τον ρότορα της μηχανής. Ωστόσο, αυτοί οι υπολογισμοί σχετίζονται με πολύ περίπλοκους και δυσκίνητους υπολογισμούς όλων των εξαρτήσεων που φαίνονται στο Σχήμα. 4-23. Επομένως, χρησιμοποιούμε μια απλοποιημένη μέθοδο για τον υπολογισμό των μηχανικών χαρακτηριστικών, η οποία καθορίζεται από την ακόλουθη σχέση:

όπου Μ 0 - αρχική (υπολογισμένη) ροπή πέδησης στην ταχύτητα ω 0 .

αξία Μ 0 λαμβάνεται πειραματικά ως προϊόν ΜΝΟΜ kC° , όπου κ - συντελεστής ανάλογα με τον τύπο ενός συγκεκριμένου κινητήρα. Μπορεί να ληφθεί ίσο με 0,7 για τετραπολικές και εξαπολικές μηχανές και 0,5 για διπολικές μηχανές, ° - χωρητικότητα φάσης πυκνωτών σε σχετικές μονάδες από ντοΝΟΜ. Ορίζοντας την τιμή του φ BEGIN μπορεί κανείς να υπολογίσει ° σύμφωνα με τον τύπο

Ονομαστική χωρητικότητα της συστοιχίας πυκνωτών (φάση)

όπου Εγώμ NOM - ρεύμα μαγνήτισης μηχανής στην ονομαστική (φάση) τάση στάτη. ω 0 - σύγχρονη ταχύτητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου σε συχνότητα δικτύου 50 Hz.

Ρύζι. 4-25. Στατικά μηχανικά χαρακτηριστικά ασύγχρονης μηχανής με πέδηση πυκνωτή: με χωρητικότητα σε φάση ΑΠΟ 1 (καμπύλη 1), με χωρητικότητα σε φάση ΑΠΟ 2 (καμπύλη 2 και 3) και διάφορες τιμές του ρεύματος μαγνήτισης Εγώμ 2 » Εγώμ 3

Τα μηχανικά χαρακτηριστικά (Εικ. 4-25) δείχνουν ότι η αύξηση της χωρητικότητας των πυκνωτών μειώνει την τιμή των γωνιακών ταχυτήτων ω START και ω K, καθώς και τη μέγιστη ροπή πέδησης. Με αύξηση του ρεύματος μαγνήτισης (καμπύλη 3 ) ο κορεσμός του μαγνητικού κυκλώματος αυξάνεται, γεγονός που οδηγεί σε μείωση της επαγωγικής αντίστασης του μηχανήματος και αύξηση της μέγιστης ροπής πέδησης και της γωνιακής ταχύτητας ω K.

Ρύζι. 4-26. Συνδυασμένη πέδηση πυκνωτή-δυναμική: α - σχηματικό διάγραμμα. β - μηχανικά χαρακτηριστικά

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, οι συνδυασμένες μέθοδοι πέδησης είναι αποτελεσματικές για την πλήρη διακοπή της κίνησης. Ανάλογα με τους χρόνους κλεισίματος των επαφών του επαφέα του φρένου CTσε ένα τέτοιο σύστημα είναι δυνατό να ληφθούν ακόμη και τρεις διαδοχικές αλλαγές τρόπων πέδησης (Εικ. 4-26, β): πυκνωτής (καμπύλη 1 ), μαγνητική (καμπύλη 2 ) και δυναμική (καμπύλη 3 ) ή μόνο το πρώτο και το τελευταίο. Η μετάβαση της μετάδοσης κίνησης από τη λειτουργία κινητήρα στη λειτουργία πέδησης και η εναλλαγή διαφόρων τρόπων πέδησης υποδεικνύεται στο σχήμα με βέλη. Για παράδειγμα, εάν το κλείσιμο επαφής CTσυμβαίνει τη στιγμή που αντιστοιχεί στο σημείο από, τότε υφίσταται μια μετάβαση από τον πυκνωτή στη μαγνητική πέδηση, η οποία τελειώνει στο σημείο ρε, τότε σχεδόν μέχρι να σταματήσει η κίνηση, εμφανίζεται δυναμικό φρενάρισμα.

7. Τεχνικές υλοποιήσεις. Εφαρμογές

Ένας ασύγχρονος κινητήρας με ρότορα κλωβού σκίουρου χρησιμοποιείται εδώ και περίπου 100 χρόνια και θα χρησιμοποιηθεί πρακτικά ως η μόνη εφαρμογή μιας μαζικής μη ρυθμιζόμενης ηλεκτρικής κίνησης, η οποία εξακολουθεί να αποτελεί περισσότερο από το 90% όλων των βιομηχανικών ηλεκτροκινητήρων. Τα τελευταία 10-20 χρόνια, πολλές εταιρείες στην Αμερική και την Ευρώπη προσπαθούν να αναπτύξουν και να διαθέσουν στην αγορά τους λεγόμενους ενεργειακά αποδοτικούς κινητήρες, στους οποίους, λόγω της αύξησης της μάζας των ενεργών υλικών κατά 30%, η ονομαστική απόδοση είναι αυξήθηκε κατά 1-5% με αντίστοιχη αύξηση του κόστους. Τα τελευταία χρόνια υπήρξε ένα μεγάλο έργο στο Ηνωμένο Βασίλειο για την κατασκευή ενεργειακά αποδοτικών κινητήρων χωρίς αύξηση του κόστους.

Την τελευταία δεκαετία, χάρη στις προόδους στα ηλεκτρονικά (FC), ο επαγωγικός κινητήρας με κλωβό σκίουρου έχει γίνει η βάση της μονάδας μεταβλητής συχνότητας, αντικαθιστώντας με επιτυχία την προηγούμενη κυρίαρχη μονάδα DC σε πολλούς τομείς. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η χρήση μιας τέτοιας ηλεκτρικής κίνησης σε παραδοσιακά μη ρυθμιζόμενες αντλίες, ανεμιστήρες και συμπιεστές. Όπως δείχνει η εμπειρία, αυτή η τεχνική λύση εξοικονομεί έως και 50% ηλεκτρική ενέργεια, έως 20% νερό και περισσότερο από 10% θερμότητα.

Η μετάβαση από μια μη ρυθμιζόμενη ηλεκτρική κίνηση σε μια ελεγχόμενη θεωρείται σε πολλές τεχνολογίες ως η κύρια κατεύθυνση στην ανάπτυξη μιας ηλεκτρικής κίνησης, καθώς αυτό βελτιώνει σημαντικά την ποιότητα τεχνολογικές διαδικασίεςκαι εξοικονομήστε έως και 30% ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτό καθορίζει τις προοπτικές για την ανάπτυξη μιας ηλεκτρικής κίνησης ελεγχόμενης συχνότητας.

Μια ηλεκτρική κίνηση με κινητήρες με ρότορα φάσης με ρεοστατικό έλεγχο χρησιμοποιείται παραδοσιακά στη βιομηχανία γερανών και χρησιμοποιείται σε άλλες τεχνολογίες. Κυκλώματα καταρράκτη και μηχανές διπλής τροφοδοσίας μπορούν να βρεθούν σε ισχυρούς ηλεκτρικούς κινητήρες αντλιοστασίων βενζίνης με μικρή εμβέλεια ελέγχου, σε συσκευές ηλεκτρικής πρόωσης πλοίων.

Η συσκευή των ασύγχρονων μηχανών

Η αρχή της λειτουργίας μιας ασύγχρονης μηχανής βασίζεται στη χρήση ενός περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου, το οποίο προκαλεί ηλεκτροκινητική δύναμη (EMF) στην περιέλιξη του ρότορα. Όταν το ρεύμα "του ρότορα αλληλεπιδρά με ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο, δημιουργείται μια ηλεκτρομαγνητική ροπή που αναγκάζει τον ρότορα να περιστρέφεται (στη λειτουργία κινητήρα) ή να τον φρενάρει (στις λειτουργίες πέδησης)

8-Η αρχή λειτουργίας μιας ασύγχρονης μηχανής

Η αρχή της λειτουργίας μιας ασύγχρονης μηχανής βασίζεται στον νόμο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, που ανακαλύφθηκε

M. Faraday, και τα έργα των D. Maxwell και E. Lenz.

Σε μια ασύγχρονη μηχανή, μία από τις περιελίξεις τοποθετείται στον στάτορα 1 (Εικ. 1.1 α) και η δεύτερη στον ρότορα 5. Υπάρχει ένα διάκενο αέρα μεταξύ του ρότορα και του στάτορα, το οποίο είναι όσο το δυνατόν μικρότερο για βελτιώστε τη μαγνητική σύνδεση μεταξύ των περιελίξεων. Περιέλιξη στάτορα 2 είναι μια πολυφασική (ή σε μια συγκεκριμένη περίπτωση τριφασική) περιέλιξη, τα πηνία της οποίας τοποθετούνται ομοιόμορφα γύρω από την περιφέρεια του στάτορα. Φάσεις περιέλιξης στάτορα Ω,ΜΕ Και cz συνδέεται σύμφωνα με το σχήμα Y ή A και συνδέεται σε τριφασικό δίκτυο ρεύματος. Περιέλιξη ρότορα 4 εκτελέστε πολυφασικό βραχυκύκλωμα ή τριφασικό και τοποθετημένο ομοιόμορφα κατά μήκος της περιφέρειας του ρότορα.

Από την πορεία των θεωρητικών θεμελίων της ηλεκτρικής μηχανικής, είναι γνωστό ότι όταν τροφοδοτείται ένα τριφασικό ημιτονοειδές ρεύμα σε μια τριφασική περιέλιξη στάτορα, προκύπτει ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο, η ταχύτητα περιστροφής (rpm) του οποίου

П1=60f1|р Όπου f 1- συχνότητα δικτύου. R-. αριθμός ζευγών πόλων

Το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο προκαλεί EMF E 2 στους αγωγούς του βραχυκυκλωμένου τυλίγματος του ρότορα και το ρεύμα 1 2 διέρχεται από αυτούς.

Το σχήμα 1.1, a δείχνει (σύμφωνα με τον κανόνα του δεξιού χεριού) την κατεύθυνση του EMF που προκαλείται στους αγωγούς του ρότορα κατά την περιστροφή της μαγνητικής ροής Ф δεξιόστροφα (σε αυτή την περίπτωση, οι αγωγοί του ρότορα κινούνται αριστερόστροφα σε σχέση με τη ροή Ф). Εάν ο ρότορας είναι ακίνητος ή η συχνότητα περιστροφής του είναι μικρότερη από τη συχνότητα n1, τότε η ενεργή συνιστώσα του ρεύματος του ρότορα είναι σε φάση με το επαγόμενο EMF. Εδώ τα σύμβολα (σταυροί και τελείες) στο σχ. 1.1 δείχνουν ταυτόχρονα την κατεύθυνση της ενεργού συνιστώσας του ρεύματος.

Ρύζι. 1.1. Το ηλεκτρομαγνητικό κύκλωμα μιας ασύγχρονης μηχανής και η κατεύθυνση του ηλεκτρικού τηςτρομαγνητική ροπή όταν το μηχάνημα λειτουργεί με τους ακόλουθους τρόπους λειτουργίας: κινητήρας(αλλά), γονίδιοορθολογικός(σι) και ηλεκτρ. φρενάρισμα(σε)

Οι ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις δρουν σε αγωγούς που μεταφέρουν ρεύμα που βρίσκονται σε ένα μαγνητικό πεδίο, η κατεύθυνση του οποίου καθορίζεται από τον κανόνα του αριστερού χεριού. Η συνολική δύναμη F pe 3 που εφαρμόζεται σε όλους τους αγωγούς του ρότορα, σχηματίζει μια ηλεκτρομαγνητική ροπή Μ, παρασύροντας τον ρότορα πίσω από το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο.

Η ηλεκτρομαγνητική ροπή που προκύπτει από την αλληλεπίδραση της μαγνητικής ροής Phi του ρεύματος του ρότορα I2

M=sFI2sosf2

όπου c είναι ο συντελεστής αναλογικότητας. I2cosph2 - ενεργό συστατικό του ρεύματος του ρότορα. f2 - γωνία φάσης μεταξύ ρεύματος I2 και EMF μι 2 στην περιέλιξη του ρότορα.

Εάν η ηλεκτρομαγνητική ροπή M είναι αρκετά μεγάλη, τότε ο ρότορας αρχίζει να περιστρέφεται και η σταθερή συχνότητα περιστροφής n 2 αντιστοιχεί στην ισότητα της ηλεκτρομαγνητικής ροπής με τη ροπή πέδησης που δημιουργείται από τον μηχανισμό που οδηγείται σε δυνάμεις περιστροφής και εσωτερικής τριβής. Αυτός ο τρόπος λειτουργίας μιας ασύγχρονης μηχανής είναι κινητήρας.

Η συχνότητα περιστροφής του ρότορα P2 διαφέρει πάντα από τη συχνότητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου P1, αφού εάν αυτές οι συχνότητες συμπίπτουν, το περιστρεφόμενο πεδίο δεν διασχίζει την περιέλιξη του ρότορα και δεν προκαλείται EMF σε αυτό και επομένως δεν δημιουργείται ροπή .

Η σχετική διαφορά μεταξύ των συχνοτήτων περιστροφής του μαγνητικού πεδίου και του δρομέα ονομάζεται ολίσθηση:

S=(P1- P1) | P1

Εκφράζεται σε σχετικές μονάδες ή ποσοστά σε σχέση με K P1 Η ταχύτητα του ρότορα, λαμβάνοντας υπόψη

Έτσι, ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα μιας ασύγχρονης μηχανής είναι η παρουσία ολίσθησης, δηλ. ανισότητα συχνοτήτων περιστροφής P1 και P1 Επομένως, η μηχανή ονομάζεται ασύγχρονη (ο ρότορας του περιστρέφεται εκτός συγχρονισμού με το πεδίο).

Όταν μια ασύγχρονη μηχανή λειτουργεί σε λειτουργία κινητήρα, η ταχύτητα του ρότορα είναι μικρότερη από την ταχύτητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου P1 Στο μηχάνημα, η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε μηχανική ενέργεια.

Εάν ο ρότορας είναι καθυστερημένος (S=1), πρόκειται για λειτουργία βραχυκυκλώματος. Εάν η ταχύτητα περιστροφής του ρότορα συμπίπτει με τη συχνότητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου (σύγχρονη συχνότητα), δηλαδή S = 0, τότε δεν εμφανίζεται ροπή.

Εάν ο ρότορας μιας ασύγχρονης μηχανής επιταχύνεται με τη βοήθεια μιας εξωτερικής ροπής (για παράδειγμα, από κάποιον κινητήρα) σε μια συχνότητα P2, μια υψηλότερη συχνότητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου P1, τότε η κατεύθυνση του EMF στους αγωγούς του ο ρότορας και το ενεργό στοιχείο του ρεύματος του ρότορα θα αλλάξουν. Ταυτόχρονα, η ηλεκτρομαγνητική ροπή M θα αλλάξει επίσης την κατεύθυνσή της, η οποία θα γίνει πέδηση, δηλαδή, η ασύγχρονη μηχανή θα μεταβεί στη λειτουργία γεννήτριας (Εικ. 1.1, β). Στη λειτουργία γεννήτριας, το ασύγχρονο μηχάνημα λαμβάνει μηχανική ενέργεια από τον κύριο κινητήρα, τη μετατρέπει σε ηλεκτρική ενέργεια και τη δίνει στο δίκτυο, ενώ 0>S> - ∞.

Εάν περιστρέψετε τον ρότορα από έναν εξωτερικό κινητήρα προς την αντίθετη κατεύθυνση από την περιστροφή του μαγνητικού πεδίου (Εικ. 1.1, γ), τότε το EMF και το ενεργό στοιχείο του ρεύματος στους αγωγούς του ρότορα κατευθύνονται με τον ίδιο τρόπο όπως στη λειτουργία κινητήρα, δηλαδή το μηχάνημα λαμβάνει ηλεκτρική ενέργεια από το δίκτυο. Ωστόσο, σε αυτόν τον τρόπο λειτουργίας, η ηλεκτρομαγνητική ροπή M στρέφεται ενάντια στην περιστροφή του ρότορα, δηλαδή φρενάρει. Αυτός ο τρόπος λειτουργίας μιας ασύγχρονης μηχανής είναι ο τρόπος ηλεκτρομαγνητικής πέδησης. Σε αυτή τη λειτουργία, ο ρότορας περιστρέφεται προς την αντίθετη κατεύθυνση (σε σχέση με την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου), οπότε P2

9-Σχεδιασμός ασύγχρονων μηχανών

Οι κύριοι τύποι κινητήρων.Οι επαγωγικοί κινητήρες χωρίζονται σε δύο κύριους τύπους: κινητήρες squirrel-cage και slip ring (οι τελευταίοι ονομάζονται κινητήρες δακτυλίου ολίσθησης). Οι υπό εξέταση κινητήρες έχουν τον ίδιο σχεδιασμό στάτορα και διαφέρουν μόνο ως προς τη σχεδίαση του ρότορα.

Κινητήρες σκίουρου-κλουβιού είναι τα περισσότερα

κοινός; η ηλεκτρική βιομηχανία παράγει δεκάδες εκατομμύρια από αυτά ετησίως.

Στο σχ. 1.2 αλλάαπεικονίζεται γενική μορφήο πιο συνηθισμένος ασύγχρονος κινητήρας με ρότορα σκίουρου κλωβού κλειστής έκδοσης. Ο στάτορας έχει τριφασική περιέλιξη. Η περιέλιξη του ρότορα γίνεται με τη μορφή κλωβού σκίουρου, δηλαδή βραχυκυκλώνεται.

Ο σχεδιασμός του κελύφους (γάστρα, ασπίδες κ.λπ.) εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον σχεδιασμό του μηχανήματος ως προς τον βαθμό προστασίας και από το επιλεγμένο σύστημα ψύξης. Στο σχέδιο που εξετάζουμε, το σώμα του μηχανήματος είναι εξοπλισμένο με νευρώσεις για καλύτερη ψύξη. Ένας φυγοκεντρικός ανεμιστήρας, που βρίσκεται στον άξονα του κινητήρα έξω από το κέλυφος του μηχανήματος, φυσά πάνω από το περίβλημα του κινητήρα με ραβδώσεις. Ο ανεμιστήρας είναι κλειστός με περίβλημα οδηγού αέρα.

Μέσα στο μηχάνημα, ο αέρας αναδεύεται από πτερύγια εξαερισμού που σχηματίζονται μαζί με δακτυλίους βραχυκυκλώματος. Ένα κουτί ακροδεκτών είναι προσαρτημένο στο σώμα, στο οποίο είναι τοποθετημένος ένας πίνακας ακροδεκτών με τα άκρα της περιέλιξης του στάτη προς τα έξω.

Σε πιο ισχυρούς κινητήρες, για να αυξηθεί η ένταση ψύξης, ο αέρας διοχετεύεται μέσω των αξονικών καναλιών του ρότορα από έναν ξεχωριστό ανεμιστήρα ή τον ίδιο ανεμιστήρα που φυσά πάνω από την εξωτερική επιφάνεια του μηχανήματος. Για το σκοπό αυτό, όταν χρησιμοποιείται ένας κοινός ανεμιστήρας, εισάγονται αγωγοί αέρα στις αξονικές οπές του ρότορα, στερεωμένοι στις οπές των δίσκων στήριξης που είναι τοποθετημένοι στον άξονα του ρότορα (Εικ. 1.2, β). Αυτό εμποδίζει τον εξωτερικό αέρα, ο οποίος περιέχει υγρασία, να εισέλθει στις περιελίξεις του μηχανήματος. Οι ακραίες ασπίδες έχουν περσίδες για τη διέλευση και την έξοδο του αέρα.

Ο πυρήνας του στάτορα (μαγνητικό κύκλωμα) συναρμολογείται από σφραγισμένα δακτυλιοειδή φύλλα ηλεκτρικού χάλυβα με πάχος 0,35 ... 0,5 mm. Τα φύλλα σφραγίζονται με αυλακώσεις για την τοποθέτηση της περιέλιξης (Εικ. 1.3). Σε μεγάλες μηχανές, ο στάτορας συναρμολογείται από φύλλα με τη μορφή τμημάτων. Εφαρμόζεται μόνωση στα φύλλα και από τις δύο πλευρές (φίλμ οξειδίου, βερνίκι κ.λπ.). Τα φύλλα στη συσκευασία πυρήνα στερεώνονται με συνδετήρες, με συγκόλληση ή σε μεγάλες μηχανές με καρφίτσες. Σε μηχανήματα άνω των 400 kW, οι πυρήνες έχουν συνήθως ακτινωτά κανάλια για καλύτερη ψύξη. Σχηματίζονται με διαίρεση του πυρήνα κατά μήκος σε έναν αριθμό συσκευασιών και τοποθέτηση χαλύβδινων αποστατών μεταξύ τους, οι οποίοι συγκολλούνται στα εξωτερικά φύλλα της συσκευασίας.

Ρύζι. 1.2. Ασύγχρονοι κινητήρες σκίουρου-κλωβού: 1-δακτύλιοι περιέλιξης ρότορα βραχείας αιώρησης. 2, 10-φέρουσες ασπίδες. 3 - λεπίδες εξαερισμού. 4 - περιέλιξη στάτορα.

5 - κιβώτιο ακροδεκτών. β - σώμα (κρεβάτι)? 7 - πυρήνας στάτορα. Πυρήνας 8 ρότορα. 9-άξονας? Περίβλημα 11 ανεμιστήρα. 12 - ανεμιστήρας; Δίσκος 13 βάσεων. 14 - σωλήνας παροχής αέρα

Στις αυλακώσεις του μαγνητικού κυκλώματος του στάτορα τοποθετείται περιέλιξη από ορθογώνιο ή στρογγυλό σύρμα. Οι περιελίξεις ενός ορθογώνιου σύρματος γίνονται με τη μορφή άκαμπτων τμημάτων και τοποθετούνται σε ανοιχτές ή ημι-ανοιχτές αυλακώσεις (Εικ. 1.4, α. σι). Οι περιελίξεις στρογγυλού σύρματος συνήθως χύνονται σε ημίκλειστες αυλακώσεις μέσω μιας σχισμής στο αυλάκι (Εικ. 1.5) χρησιμοποιώντας ειδικές μηχανές περιέλιξης στάτορα. Στις μηχανές υψηλής τάσης, η μόνωση του σώματος των πηνίων γίνεται συνήθως με τη μορφή συμπιεσμένου χιτωνίου (βλ. Εικόνα 1.4).

Εικόνα 1.3 Πυρήνας στάτορα και σφραγισμένο φύλλο

Στις σύγχρονες ασύγχρονες μηχανές χρησιμοποιούνται ηλεκτρικά μονωτικά υλικά κλάσεων θερμοαντοχής Β και ΣΤ και για ειδικές μηχανές που λειτουργούν σε δύσκολες συνθήκες υλικά της κατηγορίας Η

Στα μηχανήματα διακρίνεται η μόνωση ενδιάμεσης στροφής και θήκης. Η μόνωση ενδιάμεσων στροφών (μεταξύ στροφών περιέλιξης) παρέχεται από τη μόνωση του ίδιου του αγωγού, που εφαρμόζεται σε αυτόν κατά τη διαδικασία κατασκευής σε εργοστάσια καλωδίων ή κατά την κατασκευή ηλεκτρικής μηχανής. Η μόνωση θήκης διαχωρίζει τους αγωγούς περιελίξεων από το σώμα της ηλεκτρικής μηχανής. Χρησιμοποιεί διάφορα παρεμβύσματα, μανίκια ή μια σειρά στρώσεων μόνωσης που εφαρμόζονται στο κατάλληλο πηνίο πριν το εγκαταστήσει στο μηχάνημα

Εικ. 1.4Ανοιξε(αλλά)και μισάνοιχτες (β) υποδοχές στάτη για περιέλιξη από άκαμπτα τμήματα -

1.4.5-μονωτικά μαξιλαράκια 2 αγωγοί Μόνωση 3 σερπαντίνας (περίβλημα) 6 σφηνών Ο ρότορας της μηχανής αποτελείται από μια συσκευασία ηλεκτρικών φύλλων χάλυβα με σταμπωτά αυλάκια. Στα βραχυκυκλωμένα περιστροφικά, οι αυλακώσεις γεμίζουν με αλουμίνιο. Σε αυτή την περίπτωση, σχηματίζονται οι ράβδοι ενός κλουβιού σκίουρου (Εικ. 1.6 α) Ταυτόχρονα, χυτεύονται ακραίοι δακτύλιοι βραχυκυκλώματος και λεπίδες εξαερισμού, μια γενική άποψη ενός τέτοιου ρότορα φαίνεται στο Σχ. 1.6, β. Σε μεγαλύτερα και ειδικά μηχανήματα, εισάγονται χάλκινες (μπρούτζινες, ορειχάλκινες) ράβδοι στις αυλακώσεις του ρότορα, τα άκρα των οποίων συγκολλούνται (συγκολλούνται) σε χάλκινους δακτυλίους βραχυκυκλώματος (Εικ. 1.6, γ). Η συσκευασία του κλωβού αλουμινίου πιέζεται στον άξονα. Για ρότορες με χάλκινο κλουβί, τα φύλλα συναρμολογούνται

απευθείας στον άξονα και μόνο τότε εισάγονται χάλκινες ράβδοι στις αυλακώσεις της συσκευασίας .

Οι ρότορες των κινητήρων περιστρέφονται σε ρουλεμάν, κατά κανόνα χρησιμοποιούνται ρουλεμάν κύλισης, σε μηχανές άνω των 1000 kW χρησιμοποιούνται επίσης απλά ρουλεμάν. Εάν είναι απαραίτητο, τοποθετείται ανεμιστήρας στον άξονα. Τα ρουλεμάν είναι στερεωμένα σε ασπίδες ρουλεμάν, οι ασπίδες ρουλεμάν συνδέονται στο περίβλημα του στάτορα. Οι κινητήρες με ρότορα φάσης χρησιμοποιούνται πολύ λιγότερο από εκείνους με ρότορα κλωβού σκίουρου και παράγονται από τη βιομηχανία κυρίως με τη μορφή μηχανών με ισχύ άνω των 100 kW.

Εικ. 1.5 Ρύζι. 1.5. Αυλάκια στάτορα για χύμα odπολυεπίπεδη(αλλά) και δύο στρώσεων(σι) obmoρεύμα:

1 - αγωγοί? 2 - μόνωση αυλάκωσης (θήκη). 3 - κάλυμμα - σφήνα. 4 - φλάντζα

Στο σχ. Το 1.7 δείχνει μια γενική άποψη ενός κινητήρα επαγωγής με ρότορα φάσης προστατευμένου σχεδιασμού. Για καλύτερη ψύξη, τα μαγνητικά κυκλώματα στάτορα και ρότορα σε μηχανές μεγάλης και μεσαίας ισχύος χωρίζονται σε ξεχωριστές συσκευασίες, μεταξύ των οποίων υπάρχουν αγωγοί εξαερισμού. Λεπίδες εξαερισμού, ενισχυμένες

Ρύζι. 1.6. Σχέδιο κλουβιού σκίουρου:

/ - πυρήνας ρότορα. 2 - ράβδοι ενός κλουβιού σκίουρου. 3 - λεπίδες εξαερισμού

4 - δακτύλιοι βραχυκυκλώματος

στα μετωπικά (εξωτερικά) μέρη των άκαμπτων τμημάτων της περιέλιξης, αναρροφούν αέρα στο μηχάνημα μέσω των οπών στις ασπίδες και

πετάξτε το μέσα από τις τρύπες της θήκης. Ένας τέτοιος αερισμός ονομάζεται συμμετρικός ακτινωτός. Οι δακτύλιοι ολίσθησης βρίσκονται έξω από το κέλυφος του μηχανήματος.

Ρύζι. 1.7. Επαγωγικός κινητήρας με ρότορα φάσης:

7 - κιβώτιο ακροδεκτών. 2 - άξονας? 3 - λεπίδες εξαερισμού. 4 - περιέλιξη ρότορα. 5 - περιέλιξη στάτορα.

6.11 φέρουσες ασπίδες. Πυρήνας 7 στάτορα. 8- πυρήνας ρότορα. 9 - ακτινωτός αγωγός εξαερισμού. 10 - διαχύτης? 12 - τραβέρσα με βούρτσα. 13 - περίβλημα? Δακτύλιοι 14 ακίδων

Ρύζι. 1.8. Εγκοπές ρότορα φάσης με τυχαία περιέλιξη στρογγυλού σύρματος(αλλά) και με σκληρό τύλιγμα(σι):

1 - σφήνα? 2 - αγωγοί? 3- φλάντζα? 4 - μόνωση αυλακιού (θήκη)

τα άκρα εξόδου της περιέλιξης του ρότορα περνούν από την οπή στον άξονα και συνδέονται με τους δακτυλίους ολίσθησης με μπουλόνια. Οι βάσεις βούρτσας με βούρτσες στερεώνονται στην ασπίδα με τραβέρσα βούρτσας. Σε κινητήρες με ρότορα φάσης, στις αυλακώσεις του ρότορα τοποθετείται μια χαλαρή περιέλιξη στρογγυλού σύρματος (Εικ. 1.8, α) ή μια περιέλιξη που αποτελείται από άκαμπτα τμήματα τοποθετημένα στις ανοιχτές αυλακώσεις του ρότορα (Εικ. 1.8.6). , ή μια περιέλιξη ράβδων που εισάγονται σε ημίκλειστες αυλακώσεις από το άκρο. Τρία άκρα από τις περιελίξεις φάσης συνδέονται με δακτυλίους ολίσθησης που είναι τοποθετημένοι στον άξονα του κινητήρα.

10. Κατάλογος παραπομπών

1 I.P. Kopylov - "Electric Machines" - Μόσχα, 2002

κινητήραςτυλιγμένο ρότορα φυσικό χαρακτηριστικό γνώρισμα... Ομ. Εικ. 1. Μηχανικός Χαρακτηριστικά, S =. M S Ερώτηση #2 Για κινητήρας DC Parallel...

Ασύγχρονη κινητήραςμε ρότορα κλουβιού σκίουρου

Εργαστηριακή εργασία >> Φυσική

Προσδιορίστε πειραματικά μηχανικός χαρακτηριστικό γνώρισμα n(M), εξάρτηση μηχανικόςστιγμή στον άξονα κινητήραςκατά της ολίσθησης M(S), λειτουργώντας Χαρακτηριστικά ασύγχρονος κινητήρας n(P2...

1

Κατά την κατασκευή μοντέλων μιας αυτοματοποιημένης ηλεκτρικής κίνησης, είναι απαραίτητο να λαμβάνεται υπόψη η πολυπλοκότητα των ηλεκτρομηχανικών διεργασιών που συμβαίνουν στον κινητήρα κατά τη λειτουργία του. Τα αποτελέσματα που λαμβάνονται στον μαθηματικό υπολογισμό θα πρέπει να επαληθεύονται εμπειρικά. Επομένως, υπάρχει ανάγκη να προσδιοριστούν τα χαρακτηριστικά των ηλεκτρικών κινητήρων κατά τη διάρκεια ενός πειράματος πλήρους κλίμακας. Οι πληροφορίες που λαμβάνονται κατά τη διάρκεια ενός τέτοιου πειράματος καθιστούν δυνατό τον έλεγχο του κατασκευασμένου μαθηματικού μοντέλου. Το άρθρο εξετάζει μια μέθοδο για την κατασκευή των μηχανικών χαρακτηριστικών ενός ασύγχρονου κινητήρα με έναν ρότορα κλωβού σκίουρου, μια πειραματική επαλήθευση των υπολογισμένων μηχανικών χαρακτηριστικών πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός συστήματος που αποτελείται από έναν ασύγχρονο κινητήρα, στον άξονα του οποίου Ο κινητήρας συνεχούς ρεύματος ανεξάρτητης διέγερσης συνδέεται ως φορτίο, εκτιμάται το σφάλμα υπολογισμού, εξάγεται συμπέρασμα σχετικά με τη δυνατότητα χρήσης των ληφθέντων αποτελεσμάτων για περαιτέρω έρευνα. Κατά τη διάρκεια του πειράματος χρησιμοποιείται η εργαστηριακή βάση NTC-13.00.000.

ασύγχρονος κινητήρας

Μοτέρ DC

μηχανικό χαρακτηριστικό

ισοδύναμο κύκλωμα

κορεσμός του μαγνητικού συστήματος.

1. Voronin S. G. Ηλεκτρική κίνηση αεροσκαφών: Σύμπλεγμα εκπαίδευσης και μεθοδολογίας. - Έκδοση εκτός σύνδεσης 1.0. - Chelyabinsk, 1995-2011.- ill. 493, λίστα αναμ. - 26 τίτλοι

2. Moskalenko VV Electric drive: εγχειρίδιο για μαθητές. πιο ψηλά εγχειρίδιο εγκαταστάσεις. - Μ.: Εκδοτικό Κέντρο "Ακαδημία", 2007. - 368 σελ.

3. Moshinsky Yu. A., Bespalov V. Ya., Kiryakin A. A. Προσδιορισμός των παραμέτρων του ισοδύναμου κυκλώματος μιας ασύγχρονης μηχανής σύμφωνα με δεδομένα καταλόγου // Ηλεκτρισμός. - Αρ. 4/98. - 1998. - Σ. 38-42.

4. Τεχνικός κατάλογος, δεύτερη έκδοση, διορθωμένη και συμπληρωμένη / Vladimir Electric Motor Plant. - 74 σελ.

5. Austin Hughes Electric Motors and Drives Fundamentals, Types and Applications. - Τρίτη έκδοση / School of Electronic and Electrical Engineering, University of Leeds. - 2006. - 431 ρούβλια.

Εισαγωγή

Ασύγχρονος κινητήρας (IM) - ένας ηλεκτροκινητήρας που έχει βρει πολύ ευρεία εφαρμογή σε διάφορες βιομηχανίες και Γεωργία. Το HELL with a scirrel-cage rotor έχει χαρακτηριστικά που τον κάνουν να χρησιμοποιείται ευρέως: ευκολία κατασκευής, που σημαίνει χαμηλό αρχικό κόστος και υψηλή αξιοπιστία. Η υψηλή απόδοση σε συνδυασμό με το χαμηλό κόστος συντήρησης έχουν ως αποτέλεσμα χαμηλό συνολικό κόστος λειτουργίας. την ικανότητα να εργάζεστε απευθείας από το δίκτυο AC.

Τρόποι λειτουργίας ασύγχρονου ηλεκτροκινητήρα

Οι κινητήρες Squirrel-Cage είναι ασύγχρονες μηχανές των οποίων η ταχύτητα εξαρτάται από τη συχνότητα της τάσης τροφοδοσίας, τον αριθμό των ζευγών πόλων και το φορτίο στον άξονα. Κατά κανόνα, ενώ διατηρείται σταθερή η τάση και η συχνότητα τροφοδοσίας, εάν αγνοηθεί η αλλαγή θερμοκρασίας, η ροπή στον άξονα θα εξαρτάται από την ολίσθηση.

Η ροπή της αρτηριακής πίεσης μπορεί να προσδιοριστεί από τον τύπο Kloss:

όπου , - κρίσιμη στιγμή, - κρίσιμο ολίσθημα.

Εκτός από τη λειτουργία κινητήρα, ένας ασύγχρονος κινητήρας έχει τρεις ακόμη τρόπους πέδησης: α) πέδηση γεννήτριας με απόδοση ενέργειας στο δίκτυο. β) πέδηση με αντίθετη συμπερίληψη. γ) δυναμική πέδηση.

Με θετική ολίσθηση, η μηχανή σκίουρου-κλουβιού θα λειτουργεί ως κινητήρας, με αρνητική ολίσθηση, ως γεννήτρια. Από αυτό προκύπτει ότι το ρεύμα οπλισμού ενός κινητήρα κλωβού σκίουρου θα εξαρτάται μόνο από την ολίσθηση. Όταν το μηχάνημα φτάσει σε σύγχρονη ταχύτητα, το ρεύμα θα είναι ελάχιστο.

Η πέδηση της γεννήτριας του ΔΥ με μεταφορά ενέργειας στο δίκτυο πραγματοποιείται με ταχύτητα ρότορα που υπερβαίνει τη σύγχρονη. Σε αυτή τη λειτουργία, ο ηλεκτροκινητήρας δίνει ενεργή ενέργεια στο δίκτυο και η αντιδραστική ενέργεια προέρχεται από το δίκτυο στον ηλεκτρικό κινητήρα, η οποία είναι απαραίτητη για τη δημιουργία ηλεκτρομαγνητικού πεδίου.

Το μηχανικό χαρακτηριστικό για τον τρόπο λειτουργίας της γεννήτριας είναι μια συνέχεια του χαρακτηριστικού του τρόπου λειτουργίας κινητήρα στο δεύτερο τεταρτημόριο των αξόνων συντεταγμένων.

Η πέδηση με αντίστροφο ρεύμα αντιστοιχεί στη φορά περιστροφής του μαγνητικού πεδίου του στάτη, αντίθετη από την περιστροφή του ρότορα. Σε αυτόν τον τρόπο λειτουργίας, η ολίσθηση είναι μεγαλύτερη από μία και η ταχύτητα περιστροφής του ρότορα σε σχέση με τη συχνότητα περιστροφής του πεδίου του στάτορα είναι αρνητική. Το ρεύμα στον ρότορα, άρα και στον στάτορα, φτάνει σε μεγάλη τιμή. Για να περιοριστεί αυτό το ρεύμα, εισάγεται μια πρόσθετη αντίσταση στο κύκλωμα του δρομέα.

Η λειτουργία αντιανεμικής πέδησης εμφανίζεται όταν αλλάζει η φορά περιστροφής του μαγνητικού πεδίου του στάτη, ενώ ο ρότορας του ηλεκτροκινητήρα και οι μηχανισμοί που συνδέονται με αυτόν συνεχίζουν να περιστρέφονται με αδράνεια. Αυτή η λειτουργία είναι επίσης δυνατή στην περίπτωση που το πεδίο του στάτορα δεν αλλάζει την κατεύθυνση περιστροφής και ο ρότορας αλλάζει την κατεύθυνση περιστροφής υπό τη δράση μιας εξωτερικής ροπής.

Σε αυτό το άρθρο, εξετάζουμε την κατασκευή των μηχανικών χαρακτηριστικών ενός ασύγχρονου κινητήρα σε λειτουργία κινητήρα.

Κατασκευή ενός μηχανικού χαρακτηριστικού χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο

Δεδομένα διαβατηρίου AD DMT f 011-6u1: Uf =220 - ονομαστική τάση φάσης, V; p=3 - αριθμός ζευγών πόλων περιέλιξης. n=880 - ονομαστική ταχύτητα περιστροφής, σ.α.λ. Pn=1400 - ονομαστική ισχύς, W; In=5,3 - ονομαστικό ρεύμα ρότορα, A; η = 0,615 - απόδοση ονομαστική, %; cosφ = 0,65 - cos(φ) ονομαστική; J=0,021 - ροπή αδράνειας του ρότορα, kg m 2 ; Ki \u003d 5,25 - η πολλαπλότητα του ρεύματος εκκίνησης. Kp \u003d 2,36 - η πολλαπλότητα της ροπής εκκίνησης. Km = 2,68 - η πολλαπλότητα της κρίσιμης στιγμής.

Για τη μελέτη των συνθηκών λειτουργίας των ασύγχρονων κινητήρων, χρησιμοποιούνται λειτουργικά και μηχανικά χαρακτηριστικά, τα οποία προσδιορίζονται πειραματικά ή υπολογίζονται με βάση το ισοδύναμο κύκλωμα (SZ). Για να χρησιμοποιήσετε το SZ (Εικ. 1), πρέπει να γνωρίζετε τις παραμέτρους του:

• R 1 , R 2 ", R M - ενεργή αντίσταση των φάσεων του στάτορα, του ρότορα και του κλάδου μαγνήτισης.
• X 1 , X 2", X M - επαγωγικές αντιστάσεις διαρροής των φάσεων του στάτορα του ρότορα και του κλάδου μαγνήτισης.

Αυτές οι παράμετροι απαιτούνται για τον προσδιορισμό των ρευμάτων εκκίνησης κατά την επιλογή μαγνητικών εκκινητήρων και επαφών, κατά την εκτέλεση προστασίας από υπερφόρτωση, για ρύθμιση και ρύθμιση του συστήματος ελέγχου της ηλεκτρικής κίνησης, για προσομοίωση μεταβατικών φαινομένων. Επιπλέον, είναι απαραίτητες για τον υπολογισμό του τρόπου εκκίνησης της AM, για τον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών μιας ασύγχρονης γεννήτριας, καθώς και για το σχεδιασμό ασύγχρονων μηχανών προκειμένου να συγκριθούν οι αρχικές και σχεδιαστικές παραμέτρους.

Ρύζι. 1. Το ισοδύναμο κύκλωμα ενός ασύγχρονου κινητήρα

Θα χρησιμοποιήσουμε τη μέθοδο υπολογισμού των παραμέτρων του ισοδύναμου κυκλώματος για να προσδιορίσουμε τις ενεργές και αντιδρώσες αντιστάσεις των φάσεων του στάτορα και του ρότορα. Οι τιμές της απόδοσης και του συντελεστή ισχύος σε μερικά φορτία που απαιτούνται για τους υπολογισμούς δίνονται στον τεχνικό κατάλογο: pf = 0,5 - συντελεστής μερικού φορτίου, %; Ppf = Pn pf - ισχύς σε μερικό φορτίο, W; η _pf = 0,56 - απόδοση σε μερικό φορτίο, %; cosφ_pf = 0,4 - cos(φ) σε μερικό φορτίο.

Τιμές αντίστασης στο ισοδύναμο κύκλωμα: X 1 = 4,58 - αντίδραση στάτορα, Ohm; X 2 "=6,33 - αντίσταση ρότορα, Ohm; R 1 \u003d 3,32 - ενεργή αντίσταση στάτη, Ohm; R 2" \u003d 6,77 - ενεργή αντίσταση ρότορα, Ohm.

Ας κατασκευάσουμε τα μηχανικά χαρακτηριστικά ενός ασύγχρονου κινητήρα σύμφωνα με τον τύπο Kloss (1).

Το ολίσθημα καθορίζεται από μια έκφραση της μορφής:

πού είναι η ταχύτητα περιστροφής του δρομέα IM, rad/s,

Ταχύτητα σύγχρονης περιστροφής:

Κρίσιμη ταχύτητα ρότορα:

. (4)

Κρίσιμο ολίσθημα:

Το σημείο κρίσιμης στιγμής προσδιορίζεται από την έκφραση

Η ροπή εκκίνησης προσδιορίζεται από τον τύπο Kloss για s=1:

. (7)

Με βάση τους υπολογισμούς που έγιναν, κατασκευάζουμε το μηχανικό χαρακτηριστικό του IM (Εικ. 4). Για να το δοκιμάσουμε στην πράξη, θα κάνουμε ένα πείραμα.

Κατασκευή πειραματικού μηχανικού χαρακτηριστικού

Κατά τη διάρκεια του πειράματος χρησιμοποιείται η εργαστηριακή βάση NTC-13.00.000 "Electroprivod". Υπάρχει ένα σύστημα που αποτελείται από έναν επαγωγικό κινητήρα, στον άξονα του οποίου συνδέεται ως φορτίο ένας κινητήρας συνεχούς ρεύματος (κινητήρας συνεχούς ρεύματος) ανεξάρτητης διέγερσης. Είναι απαραίτητο να κατασκευαστεί ένα μηχανικό χαρακτηριστικό ενός ασύγχρονου κινητήρα χρησιμοποιώντας τα δεδομένα διαβατηρίου ασύγχρονων και σύγχρονων μηχανών και τις ενδείξεις των αισθητήρων. Έχουμε τη δυνατότητα να αλλάξουμε την τάση της περιέλιξης διέγερσης DCT, να μετρήσουμε τα ρεύματα στον οπλισμό ενός σύγχρονου και ασύγχρονου κινητήρα και την ταχύτητα του άξονα. Ας συνδέσουμε το AD στην πηγή ισχύος και ας το φορτώσουμε αλλάζοντας το ρεύμα της περιέλιξης διέγερσης DCT. Μετά τη διεξαγωγή του πειράματος, θα συντάξουμε έναν πίνακα τιμών από τις μετρήσεις των αισθητήρων:

Τραπέζι 1 Ενδείξεις αισθητήρα υπό φορτίο ασύγχρονου κινητήρα

όπου Iv είναι το ρεύμα περιέλιξης διέγερσης του κινητήρα συνεχούς ρεύματος, I i είναι το ρεύμα οπλισμού του κινητήρα συνεχούς ρεύματος, Ω είναι η ταχύτητα του ρότορα του κινητήρα επαγωγής, I 2 είναι το ρεύμα ρότορα του κινητήρα επαγωγής.

Δεδομένα διαβατηρίου της σύγχρονης μηχανής τύπου 2P H90L UHL4: Pн=0,55 - ονομαστική ισχύς, kW; Unom=220 - ονομαστική τάση, V; Uin.nom=220 - ονομαστική τάση διέγερσης, V; Iya.nom=3,32 - ονομαστικό ρεύμα οπλισμού, A; Iv.nom=400 - ονομαστικό ρεύμα διέγερσης, mA; Rya=16,4 - αντίσταση οπλισμού, Ohm; n=1500 - ονομαστική ταχύτητα περιστροφής, σ.α.λ. Jdv=0,005 - ροπή αδράνειας, kg m 2 ; 2p p =4 - ο αριθμός των ζευγών πόλων. 2a=2 - ο αριθμός των παράλληλων κλάδων της περιέλιξης του οπλισμού. N=120 - ο αριθμός των ενεργών αγωγών της περιέλιξης του οπλισμού.

Το ρεύμα εισέρχεται στον ρότορα DCT μέσω μιας βούρτσας, ρέει σε όλες τις στροφές της περιέλιξης του ρότορα και εξέρχεται από μια άλλη βούρτσα. Το σημείο επαφής της περιέλιξης του στάτορα με την περιέλιξη του ρότορα είναι μέσω της πλάκας ή των τμημάτων του μεταγωγέα που πιέζει η βούρτσα εκείνη τη στιγμή (η βούρτσα είναι συνήθως πιο φαρδιά από ένα τμήμα). Δεδομένου ότι κάθε μεμονωμένη στροφή της περιέλιξης του ρότορα είναι διασυνδεδεμένη με ένα τμήμα του συλλέκτη, το ρεύμα διέρχεται πραγματικά από όλες τις στροφές και μέσα από όλες τις πλάκες συλλέκτη στο δρόμο του μέσω του ρότορα.

Ρύζι. 2. Ρεύματα που ρέουν στον ρότορα ενός κινητήρα συνεχούς ρεύματος με δύο πόλους

Το σχήμα 2 δείχνει ότι όλοι οι αγωγοί που βρίσκονται στον Ν πόλο έχουν θετικό φορτίο, ενώ όλοι οι αγωγοί κάτω από τον πόλο S φέρουν αρνητικό φορτίο. Επομένως, όλοι οι αγωγοί κάτω από τον πόλο Ν θα λάβουν μια δύναμη προς τα κάτω (η οποία είναι ανάλογη με την ακτινική πυκνότητα ροής Β και το ρεύμα του δρομέα), ενώ όλοι οι αγωγοί κάτω από τον πόλο S θα λάβουν ίση προς τα πάνω δύναμη. Ως αποτέλεσμα, δημιουργείται μια ροπή στον ρότορα, το μέγεθος της οποίας είναι ανάλογο με το γινόμενο της πυκνότητας της μαγνητικής ροής και του ρεύματος. Στην πράξη, η πυκνότητα της μαγνητικής ροής δεν θα είναι απόλυτα ομοιόμορφη κάτω από τον πόλο, επομένως η δύναμη σε ορισμένους αγωγούς του δρομέα θα είναι μεγαλύτερη από ό,τι σε άλλους. Η συνολική ροπή που αναπτύσσεται στον άξονα θα είναι ίση με:

M = K T FI, (8)

όπου Φ είναι η συνολική μαγνητική ροή, ο συντελεστής K T είναι σταθερός για έναν δεδομένο κινητήρα.

Σύμφωνα με τον τύπο (8), η ρύθμιση (περιορισμός) της ροπής μπορεί να επιτευχθεί αλλάζοντας το ρεύμα I ή τη μαγνητική ροή F. Στην πράξη, η ρύθμιση της ροπής πραγματοποιείται συχνότερα με ρύθμιση του ρεύματος. Το ρεύμα του κινητήρα ρυθμίζεται από το σύστημα ελέγχου του (ή τον χειριστή) αλλάζοντας την τάση που παρέχεται στον κινητήρα χρησιμοποιώντας μετατροπείς ισχύος ή συμπεριλαμβάνοντας πρόσθετες αντιστάσεις στα κυκλώματά του.

Υπολογίστε τη σταθερά σχεδιασμού του κινητήρα, η οποία περιλαμβάνεται στην εξίσωση (8):

. (9)

Ας καθορίσουμε τη σχέση μεταξύ της ροής του κινητήρα και του ρεύματος περιέλιξης πεδίου. Όπως είναι γνωστό από τη θεωρία των ηλεκτρικών μηχανών, λόγω της επίδρασης του κορεσμού του μαγνητικού συστήματος, αυτή η σχέση είναι μη γραμμική και έχει τη μορφή που φαίνεται στο σχήμα 3. Για την καλύτερη χρήση του σιδήρου, η μηχανή έχει σχεδιαστεί έτσι ότι στον ονομαστικό τρόπο λειτουργίας το σημείο λειτουργίας βρίσκεται στο σημείο καμπής της καμπύλης μαγνήτισης. Ας πάρουμε το μέγεθος της μαγνητικής ροής ανάλογο με το ρεύμα διέγερσης.

Фpr.=Iв, (10)

όπου Iv είναι το ρεύμα διέγερσης.

Ф - πραγματική τιμή της ροής. Ф pr. - η τιμή της ροής που γίνεται αποδεκτή για υπολογισμούς

Ρύζι. 3. Η αναλογία των τιμών της μαγνητικής ροής, αποδεκτή και πραγματική

Δεδομένου ότι το AM και το DPT στο πείραμα έχουν έναν κοινό άξονα, μπορούμε να υπολογίσουμε τη ροπή που δημιουργείται από το DPT και, με βάση τις λαμβανόμενες τιμές και τις μετρήσεις του αισθητήρα ταχύτητας, να δημιουργήσουμε ένα πειραματικό μηχανικό χαρακτηριστικό του IM (Εικόνα 4 ).

Εικ.4. Μηχανικά χαρακτηριστικά κινητήρα επαγωγής: υπολογισμένα και πειραματικά

Το ληφθέν πειραματικό χαρακτηριστικό στην περιοχή των χαμηλών τιμών της στιγμής βρίσκεται κάτω από το χαρακτηριστικό που υπολογίζεται θεωρητικά και πάνω - στην περιοχή των υψηλών τιμών. Μια τέτοια απόκλιση σχετίζεται με τη διαφορά μεταξύ των αποδεκτών για υπολογισμούς και των πραγματικών τιμών της μαγνητικής ροής (Εικ. 3). Και τα δύο γραφήματα τέμνονται στο Фpr.=Iв. ονομ.

Εισάγουμε μια διόρθωση στους υπολογισμούς καθιερώνοντας μια μη γραμμική εξάρτηση (Εικ. 5):

Ф=а·Iв, (11)

όπου a είναι ο συντελεστής μη γραμμικότητας.

Ρύζι. 5. Λόγος μαγνητικής ροής προς ρεύμα διέγερσης

Το προκύπτον πειραματικό χαρακτηριστικό θα πάρει τη μορφή που φαίνεται στο Σχ. 6.

Εικ.6. Μηχανικά χαρακτηριστικά κινητήρα επαγωγής: υπολογισμένα και πειραματικά

Ας υπολογίσουμε το σφάλμα των πειραματικών δεδομένων που λαμβάνονται για την περίπτωση στην οποία η μαγνητική ροή εξαρτάται γραμμικά από το ρεύμα διέγερσης (10) και την περίπτωση στην οποία αυτή η εξάρτηση είναι μη γραμμική (11). Στην πρώτη περίπτωση, το συνολικό σφάλμα είναι 3,81%, στη δεύτερη 1,62%.

Παραγωγή

Το μηχανικό χαρακτηριστικό που κατασκευάστηκε σύμφωνα με πειραματικά δεδομένα διαφέρει από το χαρακτηριστικό που κατασκευάστηκε χρησιμοποιώντας τον τύπο Kloss (1) λόγω της αποδεκτής υπόθεσης Фpr.=Iв, η απόκλιση είναι 3,81%, με Iв=Iв.nom.=0,4 (А) αυτές τις προδιαγραφές αγώνας. Όταν το Ib φτάσει στην ονομαστική τιμή, εμφανίζεται κορεσμός του μαγνητικού συστήματος DCT, ως αποτέλεσμα, μια περαιτέρω αύξηση του ρεύματος διέγερσης έχει όλο και μικρότερη επίδραση στην τιμή της μαγνητικής ροής. Επομένως, για να ληφθούν πιο ακριβείς τιμές ροπής, είναι απαραίτητο να εισαχθεί ένας παράγοντας κορεσμού, ο οποίος καθιστά δυνατή την αύξηση της ακρίβειας του υπολογισμού κατά 2,3 φορές. Το μηχανικό χαρακτηριστικό, που κατασκευάζεται με μοντελοποίηση, αντικατοπτρίζει επαρκώς τη λειτουργία ενός πραγματικού κινητήρα, μπορεί να ληφθεί ως βάση για περαιτέρω έρευνα.

Αναθεωρητές:

• Pyukke Georgy Alexandrovich, Διδάκτωρ Τεχνικών Επιστημών, Καθηγητής του Τμήματος Συστημάτων Ελέγχου του KamchatSTU, Petropavlovsk-Kamchatsky.
• Potapov Vadim Vadimovich, Διδάκτωρ Τεχνικών Επιστημών, Καθηγητής του κλάδου του Ομοσπονδιακού Πανεπιστημίου Άπω Ανατολής, Petropavlovsk-Kamchatsky.

Βιβλιογραφικός σύνδεσμος

Likhodedov A.D. ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΟΥ ΑΣΥΓΧΡΟΝΟΥ ΚΙΝΗΤΗΡΑ ΚΑΙ Η ΕΓΚΡΙΣΗ ΤΟΥ // Σύγχρονα θέματαεπιστήμη και εκπαίδευση. - 2012. - Νο. 5.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=6988 (ημερομηνία πρόσβασης: 01.02.2020). Εφιστούμε στην προσοχή σας τα περιοδικά που εκδίδονται από τον εκδοτικό οίκο "Academy of Natural History"

Δυναμικό μηχανικό χαρακτηριστικόεπαγωγικός κινητήρας ονομάζεται η σχέση μεταξύ των στιγμιαίων τιμών της ταχύτητας (ολίσθηση) και της ροπής της ηλεκτρικής μηχανής για την ίδια στιγμή στο χρόνο του μεταβατικού τρόπου λειτουργίας.

Η γραφική παράσταση των δυναμικών μηχανικών χαρακτηριστικών ενός κινητήρα επαγωγής μπορεί να ληφθεί από την κοινή λύση του συστήματος διαφορικών εξισώσεων ηλεκτρικής ισορροπίας στα κυκλώματα στάτορα και ρότορα του κινητήρα και μία από τις εξισώσεις της ηλεκτρομαγνητικής ροπής του, που δίνονται χωρίς η παράγωγή τους:

Το σύστημα των εξισώσεων (5.35) χρησιμοποιεί τον ακόλουθο συμβολισμό:

αλλά

- συστατικό του διανύσματος τάσης περιέλιξης στάτορα, προσανατολισμένο κατά μήκος του άξονα σισταθερό σύστημα συντεταγμένων·

- ισοδύναμη επαγωγική αντίσταση της περιέλιξης του στάτη, ίση με την επαγωγική αντίσταση της διαρροής της περιέλιξης του στάτορα και την επαγωγική αντίσταση από το κύριο πεδίο.

- ισοδύναμη επαγωγική αντίσταση της περιέλιξης του ρότορα, μειωμένη στην περιέλιξη του στάτορα, ίση με την επαγωγική αντίσταση της διαρροής της περιέλιξης του ρότορα και την επαγωγική αντίσταση από το κύριο πεδίο.

- επαγωγική αντίσταση από το κύριο πεδίο (κύκλωμα μαγνήτισης), που δημιουργείται από τη συνολική δράση των ρευμάτων του στάτη.

αλλάσταθερό σύστημα συντεταγμένων·

- συστατικό του διανύσματος σύνδεσης ροής περιέλιξης στάτορα, προσανατολισμένο κατά μήκος του άξονα σισταθερό σύστημα συντεταγμένων·

αλλάσταθερό σύστημα συντεταγμένων·

είναι η συνιστώσα του διανύσματος σύνδεσης ροής περιελίξεως ρότορα, προσανατολισμένη κατά μήκος του άξονα σισταθερό σύστημα συντεταγμένων·

αλλάσταθερό σύστημα συντεταγμένων·

- στοιχείο του διανύσματος ρεύματος περιέλιξης ρότορα, προσανατολισμένο κατά μήκος του άξονα σισταθερό σύστημα συντεταγμένων.

Οι ηλεκτρομηχανικές διεργασίες σε μια ασύγχρονη ηλεκτρική κίνηση περιγράφονται με την εξίσωση της κίνησης. Για την περίσταση

πού μειώνεται η στιγμή της αντίστασης φορτίου στον άξονα του κινητήρα. - η συνολική ροπή αδράνειας της ηλεκτροκίνησης μειώνεται στον άξονα του κινητήρα.

Η ανάλυση των δυναμικών διεργασιών μετατροπής ενέργειας σε έναν επαγωγικό κινητήρα είναι μια δύσκολη εργασία λόγω της σημαντικής μη γραμμικότητας των εξισώσεων που περιγράφουν τον επαγωγικό κινητήρα, λόγω του γινομένου των μεταβλητών. Επομένως, είναι σκόπιμο να μελετηθούν τα δυναμικά χαρακτηριστικά ενός επαγωγικού κινητήρα χρησιμοποιώντας τεχνολογία υπολογιστών.

Η κοινή λύση του συστήματος των εξισώσεων (5.62) και (5.63) στο περιβάλλον λογισμικού MathCAD σας επιτρέπει να υπολογίσετε τα γραφήματα των μεταβατικών διεργασιών της ταχύτητας ω και της ροπής Μμε αριθμητικές τιμές των παραμέτρων του ισοδύναμου κυκλώματος ενός ασύγχρονου κινητήρα, που ορίζονται στο παράδειγμα 5.3.

Δεδομένου ότι τα δυναμικά μηχανικά χαρακτηριστικά ενός ασύγχρονου κινητήρα μπορούν να ληφθούν μόνο από τα αποτελέσματα των υπολογισμών μεταβατικών διεργασιών, αρχικά παρουσιάζουμε γραφήματα μεταβατικών διεργασιών ταχύτητας (Εικ. 5.9) και ροπής (Εικ. 5.10) κατά την εκκίνηση ενός ασύγχρονου κινητήρα απευθείας σύνδεση στο δίκτυο.

Ρύζι. 5.9.

Ρύζι. 5.10.

Ρύζι. 5.11.

Τα γραφήματα και τα μεταβατικά σάς επιτρέπουν να δημιουργήσετε ένα δυναμικό μηχανικό χαρακτηριστικό ενός ασύγχρονου κινητήρα (Εικ. 5.1 I, καμπύλη I) κατά την εκκίνηση με απευθείας σύνδεση στο δίκτυο. Για σύγκριση, το ίδιο σχήμα δείχνει το στατικό μηχανικό χαρακτηριστικό - 2, που υπολογίζεται με την έκφραση (5.7) για τις ίδιες παραμέτρους του ισοδύναμου κυκλώματος ενός ασύγχρονου κινητήρα.

Μια ανάλυση των δυναμικών μηχανικών χαρακτηριστικών ενός κινητήρα επαγωγής δείχνει ότι οι μέγιστες ροπές στρέψης κατά την εκκίνηση υπερβαίνουν την ονομαστική ροπή στρέψης L/n του στατικού μηχανικού χαρακτηριστικού περισσότερο από 4,5 φορές και μπορούν να φτάσουν σε απαράδεκτα μεγάλες τιμές από άποψη μηχανικής δύναμη. Οι ροπές κρούσης κατά την εκκίνηση, και ειδικά κατά την αναστροφή ενός ασύγχρονου κινητήρα, οδηγούν σε αστοχία της κινηματικής των μηχανισμών παραγωγής και του ίδιου του ασύγχρονου κινητήρα.

Η μοντελοποίηση στο περιβάλλον λογισμικού MathCAD καθιστά αρκετά εύκολη τη μελέτη των δυναμικών μηχανικών χαρακτηριστικών ενός κινητήρα επαγωγής. Έχει διαπιστωθεί ότι το δυναμικό χαρακτηριστικό καθορίζεται όχι μόνο από τις παραμέτρους του ισοδύναμου κυκλώματος ενός ασύγχρονου κινητήρα, αλλά και από τις παραμέτρους της ηλεκτρικής κίνησης, όπως η ισοδύναμη ροπή αδράνειας, η ροπή αντίστασης στον άξονα του κινητήρα . Κατά συνέπεια, ένας ασύγχρονος κινητήρας με δεδομένες παραμέτρους του δικτύου τροφοδοσίας και του ισοδύναμου κυκλώματος έχει ένα στατικό και πολλά δυναμικά μηχανικά χαρακτηριστικά.

Όπως προκύπτει από την ανάλυση των δυναμικών χαρακτηριστικών του Σχ. 5.9-5.10, η μεταβατική διαδικασία εκκίνησης ενός κινητήρα επαγωγής με κλωβό σκίουρου μπορεί να είναι ταλαντευτική όχι μόνο στο αρχικό, αλλά και στο τελικό τμήμα, και η ταχύτητα του κινητήρα υπερβαίνει τη σύγχρονη ω0. Στην πράξη, δεν παρατηρούνται πάντα διακυμάνσεις στη γωνιακή ταχύτητα και τη ροπή του κινητήρα στο τελικό τμήμα της μεταβατικής διαδικασίας. Επιπλέον, υπάρχει μεγάλος αριθμόςμηχανισμούς παραγωγής για τους οποίους πρέπει να αποκλειστούν τέτοιες διακυμάνσεις. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι οι μηχανισμοί των βαρούλκων και η κίνηση των γερανών. Για τέτοιους μηχανισμούς παράγονται ασύγχρονοι κινητήρες με μαλακά μηχανικά χαρακτηριστικά ή με αυξημένη ολίσθηση. Έχει διαπιστωθεί ότι όσο πιο μαλακό είναι το τμήμα εργασίας του μηχανικού χαρακτηριστικού ενός ασύγχρονου κινητήρα και όσο μεγαλύτερη είναι η ισοδύναμη ροπή αδράνειας της ηλεκτρικής κίνησης, τόσο μικρότερο είναι το πλάτος των ταλαντώσεων κατά την επίτευξη σταθερής ταχύτητας και τόσο πιο γρήγορα αποσυντίθενται.

Οι μελέτες δυναμικών μηχανικών χαρακτηριστικών είναι θεωρητικής και πρακτικής σημασίας, καθώς, όπως φαίνεται στην Ενότητα 5.1.1, η συνεκτίμηση μόνο στατικών μηχανικών χαρακτηριστικών μπορεί να οδηγήσει σε όχι απόλυτα σωστά συμπεράσματα και σε παραμόρφωση της φύσης των δυναμικών φορτίων κατά την εκκίνηση των ασύγχρονων κινητήρων. Μελέτες δείχνουν ότι οι μέγιστες τιμές της δυναμικής ροπής μπορούν να υπερβούν την ονομαστική ροπή του κινητήρα κατά την εκκίνηση με απευθείας σύνδεση στο δίκτυο κατά 2-5 φορές και κατά 4-10 φορές όταν ο κινητήρας αντιστρέφεται, κάτι που πρέπει να ληφθεί υπόψη λαμβάνεται υπόψη κατά την ανάπτυξη και την κατασκευή ηλεκτροκινητήρων.

Διάλεξη 3

Οι ασύγχρονοι κινητήρες έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως στη βιομηχανία λόγω μιας σειράς σημαντικών πλεονεκτημάτων σε σχέση με άλλους τύπους κινητήρων. Ο ασύγχρονος κινητήρας είναι απλός και αξιόπιστος στη λειτουργία του, καθώς δεν διαθέτει συλλέκτη. Οι ασύγχρονοι κινητήρες είναι φθηνότεροι και πολύ ελαφρύτεροι από τους κινητήρες συνεχούς ρεύματος.

Για να εξαγάγετε την εξίσωση για τα μηχανικά χαρακτηριστικά ενός κινητήρα επαγωγής, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το απλοποιημένο ισοδύναμο κύκλωμα που φαίνεται στο Σχ. 3.1, όπου γίνονται δεκτοί οι ακόλουθοι χαρακτηρισμοί:

Uph - τάση πρωτογενούς φάσης; I 1 - ρεύμα φάσης του στάτορα. I / 2 - μειωμένο ρεύμα ρότορα. Χ 1 και Χ" 2 - πρωτογενείς και δευτερογενείς μειωμένες αντιδράσεις σκέδασης. Ro και X 0 - ενεργή και αντιδραστική αντίσταση του κυκλώματος μαγνήτισης. s == (w 0 - w) / w 0 - ολίσθηση κινητήρα. w 0 = 2 pn 0 /60 - σύγχρονη γωνιακή ταχύτητα του κινητήρα. w 0 = 2pf 1 /p; R1 και R/2 - πρωτογενείς και δευτερογενείς μειωμένες ενεργές αντιστάσεις. f 1 - συχνότητα δικτύου. R -αριθμός ζευγών πόλων.

Ρύζι. 3.1 Απλοποιημένο ισοδύναμο κύκλωμα ασύγχρονου κινητήρα.

Σύμφωνα με το παραπάνω ισοδύναμο κύκλωμα, είναι δυνατό να ληφθεί μια έκφραση για το δευτερεύον ρεύμα

(2.1)

Η ροπή ενός επαγωγικού κινητήρα μπορεί να προσδιοριστεί από την έκφραση απώλειας Mw 0 s = 3 (I / 2) 2 R / 2 , από όπου

(2.2)

Αντικαθιστώντας την τιμή του ρεύματος I / 2 στο (2.1), λαμβάνουμε:

(2.3)

Καμπύλη στιγμής M = f(s)έχει δύο μέγιστα: το ένα - στη λειτουργία γεννήτριας, το άλλο - στη λειτουργία κινητήρα 1 .

Εξισώνοντας dM/ds= 0, προσδιορίζουμε την τιμή της κρίσιμης ολίσθησης Sg, στην οποία ο κινητήρας αναπτύσσει τη μέγιστη (κρίσιμη) ροπή

(2.4)

Με σημαντική αντίσταση του κυκλώματος του ρότορα, η μέγιστη ροπή μπορεί να είναι στη λειτουργία πέδησης με αντίστροφη εναλλαγή.

Αντικαθιστώντας την τιμή του Sk στο (3.3), βρίσκουμε την έκφραση για τη μέγιστη στιγμή

(2.5)

Το σύμβολο "+" στις ισότητες (2.4) και (2.5) αναφέρεται στη λειτουργία κινητήρα (ή πέδηση με αντίθετη συμπερίληψη), το σύμβολο "-" - στον τρόπο λειτουργίας της γεννήτριας παράλληλα με το δίκτυο (w>w 0 )

Αν η παράσταση (2.3) διαιρεθεί με (2.5) και γίνουν οι αντίστοιχοι μετασχηματισμοί,

Ρύζι. 3.2 Μηχανικά χαρακτηριστικά ασύγχρονου κινητήρα.

τότε μπορείτε να πάρετε:

(2.6)

όπου ο Μκ - μέγιστη ροπή κινητήρα. S K - κρίσιμη ολίσθηση που αντιστοιχεί στη μέγιστη ροπή. αλλά= R 1 / R / 2 .

Εδώ είναι απαραίτητο να τονίσουμε μια περίσταση που είναι πολύ σημαντική για την πρακτική - την επίδραση της αλλαγής της τάσης δικτύου στα μηχανικά χαρακτηριστικά ενός κινητήρα επαγωγής. Όπως φαίνεται από το (3.3), για μια δεδομένη ολίσθηση, η ροπή του κινητήρα είναι ανάλογη του τετραγώνου της τάσης, επομένως αυτός ο τύπος κινητήρα είναι ευαίσθητος στις διακυμάνσεις της τάσης του δικτύου.

Η κρίσιμη ολίσθηση και η γωνιακή ταχύτητα ενός ιδανικού ρελαντί είναι ανεξάρτητες από την τάση.

Στο σχ. Το 3.2 δείχνει τα μηχανικά χαρακτηριστικά ενός ασύγχρονου κινητήρα. Τα χαρακτηριστικά της σημεία:

1) s = 0; M = 0, ενώ η ταχύτητα του κινητήρα είναι ίση με τη σύγχρονη.

2) s = s NOM; M = M nom που αντιστοιχεί στην ονομαστική ταχύτητα και την ονομαστική ροπή.

3) s == sk; Μ == M max -μέγιστη ροπή σε λειτουργία κινητήρα.

Αρχική ροπή εκκίνησης.

5) s = - s K ; Μ=Μ Κ.Γ. - τη μέγιστη ροπή στον τρόπο λειτουργίας της γεννήτριας παράλληλα με το δίκτυο.

Με s> 1.0, ο κινητήρας λειτουργεί σε λειτουργία κατά της πέδησης, με s< 0 имеет место генераторный режим работы параллельно с сетью.

Πρέπει να τονιστεί ότι οι απόλυτες τιμές του S k στις λειτουργίες κινητήρα και γεννήτριας παράλληλα με το δίκτυο είναι οι ίδιες

Ωστόσο, από το (2.6) προκύπτει ότι οι μέγιστες ροπές στις λειτουργίες κινητήρα και γεννήτριας είναι διαφορετικές. Στον τρόπο λειτουργίας της γεννήτριας παράλληλα με το δίκτυο, η μέγιστη ροπή είναι μεγαλύτερη σε απόλυτη τιμή, η οποία προκύπτει από τη σχέση

Εάν στην εξίσωση (2.6) παραμελήσουμε την ενεργή αντίσταση του στάτορα, τότε παίρνουμε έναν τύπο που είναι πιο βολικός για υπολογισμούς:

(2.7)

Αντικαθιστώντας στην έκφραση (2.7) αντί για τις τρέχουσες τιμές του M και του s τις ονομαστικές τους τιμές και δηλώνοντας την πολλαπλότητα της μέγιστης ροπής M K / M NOM, έως το l, παίρνουμε:

Στην τελευταία έκφραση, το σύμβολο "+" πρέπει να λαμβάνεται πριν από τη ρίζα.

Μια ανάλυση του τύπου (2.6) δείχνει ότι για το s>sk (το μη λειτουργικό μέρος του χαρακτηριστικού), θα ληφθεί μια εξίσωση υπερβολής εάν, σε αυτήν την περίπτωση, αγνοηθούν οι δεύτεροι όροι του παρονομαστή στις εξισώσεις (3.6). δηλ

Αυτό το μέρος του χαρακτηριστικού αντιστοιχεί πρακτικά μόνο σε λειτουργίες εκκίνησης και πέδησης.

Για μικρές τιμές ολίσθησης (σ< s k) для Μ=f (s) παίρνουμε την εξίσωση μιας ευθείας αν παραμελήσουμε τον πρώτο όρο στον παρονομαστή (3.6):

Αυτό το γραμμικό τμήμα του χαρακτηριστικού είναι το τμήμα εργασίας του, στο οποίο ο κινητήρας λειτουργεί συνήθως σε σταθερή κατάσταση. Στο ίδιο τμήμα του χαρακτηριστικού υπάρχουν σημεία που αντιστοιχούν στα ονομαστικά δεδομένα του κινητήρα: M NOM, I NOM, n NOM, s NOM.

Η στατική πτώση (διαφορά) της ταχύτητας σε σχετικές μονάδες στο φυσικό μηχανικό χαρακτηριστικό ενός ασύγχρονου κινητήρα με ονομαστική ροπή προσδιορίζεται από την ονομαστική ολίσθησή του.

Η ονομαστική ολίσθηση εξαρτάται από την αντίσταση του ρότορα. Οι κινητήρες με ρότορα κανονικού σχεδιασμού με κλωβό σκίουρου έχουν συνήθως τη μικρότερη ονομαστική ολίσθηση για την ίδια ισχύ και αριθμό πόλων. Για αυτούς τους κινητήρες, λόγω των σχεδιαστικών τους χαρακτηριστικών, η αντίσταση του ρότορα έχει σχετικά μικρή τιμή, η οποία οδηγεί σε μείωση των τιμών της κρίσιμης ολίσθησης s k (3.4) και της ονομαστικής ολίσθησης s NOM. Για τους ίδιους λόγους, με την αύξηση της ισχύος του κινητήρα, η ονομαστική ολίσθησή του μειώνεται και η ακαμψία του φυσικού χαρακτηριστικού αυξάνεται. Το τελευταίο απεικονίζεται από την καμπύλη στο Σχ. 11, χτισμένο με μέσο όρο δεδομένων για κινητήρες διαφορετικής ισχύος.

Η μέγιστη ροπή, όπως φαίνεται από το (3.5), δεν εξαρτάται από την ενεργή αντίσταση του ρότορα R 2 , η κρίσιμη ολίσθηση, σύμφωνα με το (3.4), αυξάνεται όσο αυξάνεται η αντίσταση του ρότορα. Ως αποτέλεσμα, σε κινητήρες με ρότορα φάσης, όταν εισάγονται αντιστάσεις στο κύκλωμα του δρομέα, το μέγιστο της καμπύλης ροπής μετατοπίζεται προς μεγάλες ολισθήσεις.

Η τιμή αντίστασης R 2 , απαραίτητη για την κατασκευή των φυσικών και ρεοστατικών χαρακτηριστικών ενός κινητήρα με ρότορα φάσης, προσδιορίζεται από την έκφραση

όπου E 2k, I 2NOM - γραμμική τάση με ακίνητο ρότορα και το ονομαστικό ρεύμα του ρότορα.

Στο σχ. Το σχήμα 12 δείχνει την οικογένεια των ρεοστατικών χαρακτηριστικών στον τρόπο λειτουργίας κινητήρα στους άξονες συντεταγμένων Μκαι με για διαφορετικές τιμές της αντίστασης του κυκλώματος του δρομέα. Με μια γνωστή προσέγγιση, τα ρεοστατικά χαρακτηριστικά στο τμήμα εργασίας τους μπορούν να ληφθούν ως γραμμικά. Αυτό καθιστά δυνατή, κατά τον υπολογισμό της αντίστασης των αντιστάσεων που περιλαμβάνονται στο κύκλωμα του δρομέα ενός ασύγχρονου κινητήρα, να χρησιμοποιηθούν μέθοδοι παρόμοιες με αυτές που χρησιμοποιούνται

Ρύζι. 11. Καμπύλη της ονομαστικής Εικ. 12 Φυσικό και ρεοστατικό μηχανικό

ολίσθηση για ασύγχρονα χαρακτηριστικά επαγωγικού κινητήρα με φάση-

κινητήρες διαφορετικής ισχύος. στροφείο

για τον υπολογισμό της αντίστασης κυκλώματος οπλισμού ενός κινητήρα συνεχούς ρεύματος ανεξάρτητης διέγερσης. Σε αυτή την περίπτωση εισάγεται κάποια ανακρίβεια στον προσδιορισμό της αντίστασης της αντίστασης λόγω του γεγονότος ότι το χαρακτηριστικό του ασύγχρονου κινητήρα στο τμήμα του γραφήματος από M = 0 έως τη μέγιστη ροπή κατά την εκκίνηση θεωρείται γραμμικό.

Μια πιο ακριβής μέθοδος είναι όταν τα χαρακτηριστικά ευθυγραμμίζονται σε μικρότερη περιοχή. Η πολλαπλότητα της μέγιστης ροπής l \u003d M K.D. Το /M nom πρέπει να είναι τουλάχιστον 1,8 για κινητήρες κανονικού σχεδιασμού με ρότορα φάσης και τουλάχιστον 1,7 για κινητήρες με ρότορα κλωβού σκίουρου. Οι κινητήρες γερανού χαρακτηρίζονται από υψηλότερο λόγο μέγιστης ροπής. Για παράδειγμα, για κινητήρες με ρότορα κλωβού σκίουρου της σειράς MTK l=2,3¸3,4.

Οι κινητήρες με ρότορα φάσης της αναφερόμενης σειράς έχουν περίπου τις ίδιες τιμές l .

Για κινητήρες με ρότορα κλωβού σκίουρου, η πολλαπλότητα της αρχικής ροπής εκκίνησης και του αρχικού ρεύματος εκκίνησης είναι απαραίτητα από την άποψη της ηλεκτρικής κίνησης.

Στο σχ. Το σχήμα 13 δείχνει τα κατά προσέγγιση φυσικά χαρακτηριστικά ενός κινητήρα με έναν κανονικό ρότορα κλωβού σκίουρου που έχει κυκλικές σχισμές. Αυτά τα χαρακτηριστικά δείχνουν ότι ένας κινητήρας κλωβού σκίουρου, που καταναλώνει πολύ μεγάλο ρεύμα από το δίκτυο, έχει σχετικά

Ρύζι. 13. Χαρακτηριστικά συν = = f(M)και u == D (/) για επαγωγικό μοτέρ με ρότορα σκίουρου με στρογγυλές υποδοχές.

χαμηλή ροπή εκκίνησης. Η πολλαπλότητα της αρχικής ροπής εκκίνησης των κινητήρων

και για κινητήρες γερανών

Λόγος ρεύματος εκκίνησης

Η έλλειψη αναλογικότητας μεταξύ της ροπής του κινητήρα και του ρεύματος του στάτη κατά την εκκίνηση (Εικ. 13) οφείλεται σε σημαντική μείωση της μαγνητικής ροής του κινητήρα, καθώς και σε μείωση του συντελεστή ισχύος του δευτερεύοντος κυκλώματος κατά την εκκίνηση .

Η ροπή ενός επαγωγικού κινητήρα, όπως κάθε ηλεκτρική μηχανή, είναι ανάλογη με τη μαγνητική ροή Ф και την ενεργή συνιστώσα του δευτερεύοντος ρεύματος

(2.8)

Με την αύξηση της ολίσθησης, το EMF του ρότορα αυξάνεται E 2 \u003d E 2K s , το ρεύμα του ρότορα I / 2 αυξάνεται σύμφωνα με το (3.1), τείνει ασυμπτωτικά σε μια ορισμένη οριακή τιμή και το cos y 2 μειώνεται με την αύξηση του s (πολύ λίγο στο τμήμα εργασίας του χαρακτηριστικού), τείνει ασυμπτωτικά στο μηδέν στο s ®¥ . Η ροή του κινητήρα επίσης δεν παραμένει σταθερή, μειώνεται καθώς αυξάνεται το ρεύμα λόγω της πτώσης τάσης στις αντιστάσεις περιέλιξης του στάτη. Όλα αυτά προκαλούν την έλλειψη αναλογικότητας μεταξύ του ρεύματος και της ροπής του κινητήρα.

Για να αυξηθεί η αρχική ροπή εκκίνησης και να μειωθεί το ρεύμα εκκίνησης, χρησιμοποιούνται κινητήρες με ρότορα κλωβού σκίουρου ειδικών σχεδίων. Οι ρότορες των ηλεκτροκινητήρων έχουν δύο ομόκεντρους κλωβούς ή βαθιές επιφάνειες με ψηλούς και στενούς άξονες. Η αντίσταση του ρότορα αυτών των κινητήρων στην εκκίνηση

Ρύζι. 14. Μηχανικά χαρακτηριστικά ασύγχρονου κινητήρα με ρότορα κλωβού σκίουρου με βύθιση σε χαμηλές γωνιακές ταχύτητες.

η περίοδος είναι πολύ μεγαλύτερη από την ονομαστική ταχύτητα, λόγω του φαινομένου του δέρματος λόγω της αυξημένης συχνότητας του ρεύματος στον ρότορα σε μεγάλες ολισθήσεις. Επομένως, κατά τη μετάβαση σε κινητήρες με βαθύ αυλάκι ή διπλή περιέλιξη του ρότορα, η πολλαπλότητα της ροπής εκκίνησης αυξάνεται σημαντικά (αυξάνεται η ροή cos y 2) και η πολλαπλότητα του ρεύματος εκκίνησης μειώνεται. Είναι αλήθεια ότι σε αυτή την περίπτωση, ο συντελεστής ισχύος και η απόδοση που αντιστοιχούν στο ονομαστικό φορτίο μειώνονται κάπως.

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι για κινητήρες με ρότορα κλωβού σκίουρου, η ροπή εκκίνησης δεν είναι πρακτικά πάντα η μικρότερη τιμή της ροπής στην περιοχή της λειτουργίας κινητήρα. Όπως φαίνεται από το σχ. 14, το μηχανικό χαρακτηριστικό ενός κινητήρα με ρότορα κλωβού σκίουρου έχει μερικές φορές μια βύθιση σε χαμηλές γωνιακές ταχύτητες, που προκαλείται από την επίδραση υψηλότερων αρμονικών των πεδίων των δοντιών. Αυτή η περίσταση πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά την εκκίνηση του κινητήρα υπό φορτίο.

Για κινητήρες με ρότορα φάσης, η αρχική ροπή εκκίνησης αυξάνεται καθώς αυξάνεται στα γνωστά όρια αντίστασης της αντίστασης (Εικ. 12) και το ρεύμα εκκίνησης μειώνεται με την αύξηση της αντίστασης. Η αρχική ροπή εκκίνησης μπορεί να ρυθμιστεί στη μέγιστη ροπή. Με μια περαιτέρω αύξηση στην αντίσταση του κυκλώματος του ρότορα, μια αύξηση στο cos y 2 αντισταθμίζει τη μείωση του ρεύματος του ρότορα και η ροπή εκκίνησης μειώνεται.

Μηχανικά χαρακτηριστικά

ασύγχρονος κινητήρας σε λειτουργίες πέδησης

Στην § 3.7, εξετάστηκαν τα μηχανικά χαρακτηριστικά μιας ασύγχρονης μηχανής που λειτουργεί σε λειτουργία κινητήρα. Ωστόσο, ένας ασύγχρονος κινητήρας μπορεί επίσης να λειτουργήσει σε λειτουργίες πέδησης: κατά την πέδηση με μεταφορά ενέργειας στο δίκτυο, κατά την πέδηση κατά του διακόπτη και κατά τη διάρκεια δυναμικής πέδησης.

1. Φρενάρισμα με επιστροφή ενέργειας στο δίκτυο(τρόπος λειτουργίας γεννήτριας

Ρύζι. 15. Μηχανικά χαρακτηριστικά ασύγχρονου κινητήρα για διάφορους τρόπους λειτουργίας.

παράλληλα με το δίκτυο) είναι δυνατή σε ταχύτητες μεγαλύτερες από τις σύγχρονες. Τα μηχανικά χαρακτηριστικά ενός ασύγχρονου κινητήρα στις συντεταγμένες M και w) φαίνονται στο σχ. 15. Στο τεταρτημόριο 1 υπάρχουν τμήματα των χαρακτηριστικών του τρόπου λειτουργίας κινητήρα για τρεις διαφορετικές αντιστάσεις του κυκλώματος του ρότορα. Καθώς οι στροφές του κινητήρα πλησιάζουν τις ιδανικές στροφές ρελαντί ή τις σύγχρονες στροφές, η ροπή του κινητήρα πλησιάζει το μηδέν.

Με περαιτέρω αύξηση της γωνιακής ταχύτητας υπό την επίδραση εξωτερικής ροπής, όταν w>w 0 , ο κινητήρας λειτουργεί σε λειτουργία γεννήτριας παράλληλα με το δίκτυο, στο οποίο μπορεί να παρέχει ηλεκτρική ενέργεια, ενώ καταναλώνει άεργο ισχύ για διέγερση. Η πέδηση με μεταφορά ενέργειας στο δίκτυο αντιστοιχεί στα τμήματα χαρακτηριστικών που βρίσκονται στο πάνω μέρος του τεταρτημορίου 2. Σε αυτόν τον τρόπο λειτουργίας, όπως φαίνεται από το (3.5), η μέγιστη ροπή είναι μεγαλύτερη από ό,τι στον τρόπο λειτουργίας κινητήρα. Η λειτουργία πέδησης με μεταφορά ενέργειας στο δίκτυο χρησιμοποιείται πρακτικά για κινητήρες αλλαγής πόλων, καθώς και για κινήσεις ανυψωτικών μηχανημάτων (ανυψωτικά, εκσκαφείς κ.λπ.) και σε ορισμένες άλλες περιπτώσεις.

2. Φρενάρισμα με αντίστροφο ρεύμαέχει πολύ πιο πρακτική εφαρμογή. Η λειτουργία πέδησης αντίστροφου ρεύματος μπορεί να επιτευχθεί, με τον ίδιο τρόπο όπως για έναν κινητήρα συνεχούς ρεύματος, με ροπή κίνησης φορτίου Ms > Μ Ρ (Εικ. 15). Για να περιοριστεί το ρεύμα και να ληφθεί η αντίστοιχη ροπή, είναι απαραίτητο, όταν χρησιμοποιείτε κινητήρα με ρότορα φάσης, να συμπεριλάβετε μια πρόσθετη αντίσταση στο κύκλωμα του ρότορα. Η λειτουργία σταθερής κατάστασης κατά το φρενάρισμα με αντίθετη καλωδίωση αντιστοιχεί, για παράδειγμα, στο σημείο - w SET, M C στο χαρακτηριστικό (Εικ. 15).

Το μηχανικό χαρακτηριστικό για το Rp 1 στη λειτουργία πέδησης κατά του ρεύματος και το M C == const δεν παρέχει σταθερή λειτουργία. Η αντίστροφη πέδηση μπορεί επίσης να επιτευχθεί με εναλλαγή δύο φάσεων της περιέλιξης του στάτη εν κινήσει, η οποία οδηγεί σε αλλαγή της κατεύθυνσης περιστροφής του μαγνητικού πεδίου (μετάβαση από το σημείο ΑΛΛΑακριβώς ΣΕστο σχ. 16). Στη συνέχεια, ο ρότορας περιστρέφεται ενάντια στην κατεύθυνση του πεδίου και σταδιακά επιβραδύνεται. Όταν η γωνιακή ταχύτητα πέσει στο μηδέν (σημείο C στο Σχ. 16), ο κινητήρας πρέπει να αποσυνδεθεί από το δίκτυο, διαφορετικά μπορεί να μεταβεί ξανά σε λειτουργία κινητήρα και ο ρότοράς του θα περιστραφεί προς την αντίθετη κατεύθυνση από την προηγούμενη (σημείο D ).

3. Δυναμική πέδηση ασύγχρονου κινητήρα συνήθως πραγματοποιείται με την ενεργοποίηση της περιέλιξης του στάτορα στο δίκτυο DC. η περιέλιξη του ρότορα στη συνέχεια κλείνει σε εξωτερικές αντιστάσεις. Για μετάβαση από τη λειτουργία κινητήρα σε λειτουργία δυναμικής πέδησης, επαφές K1 (Εικ. 17) αποσυνδέει τον στάτορα από το δίκτυο AC και ο επαφέας K2 συνδέει την περιέλιξη του στάτη στο δίκτυο DC. Στο κύκλωμα του ρότορα παρέχονται εξωτερικές αντιστάσεις για τον περιορισμό του ρεύματος και την απόκτηση διαφόρων χαρακτηριστικών πέδησης.

Περνώντας μέσα από την περιέλιξη του στάτορα, το συνεχές ρεύμα σχηματίζει ένα σταθερό πεδίο, το κύριο κύμα του οποίου δίνει μια ημιτονοειδή κατανομή της επαγωγής. Ένα εναλλασσόμενο ρεύμα προκύπτει σε έναν περιστρεφόμενο ρότορα, ο οποίος δημιουργεί το δικό του πεδίο, το οποίο

επίσης ακίνητο σε σχέση με τον στάτορα. Ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης της συνολικής μαγνητικής ροής με το ρεύμα του ρότορα, προκύπτει μια ροπή πέδησης, η οποία εξαρτάται από το MMF του στάτορα, την αντίσταση του ρότορα και τη γωνιακή ταχύτητα του κινητήρα. Τα μηχανικά χαρακτηριστικά αυτού του τρόπου λειτουργίας δίνονται στο κάτω μέρος του τεταρτημορίου 2 (βλ. Εικ. 15). Διέρχονται από την αρχή των συντεταγμένων, αφού με γωνιακή ταχύτητα ίση με μηδέν, η ροπή πέδησης σε αυτόν τον τρόπο λειτουργίας είναι επίσης ίση με μηδέν. Η μέγιστη ροπή είναι ανάλογη με το τετράγωνο της τάσης που εφαρμόζεται στον στάτορα 1 και αυξάνεται με την αύξηση της τάσης. Η κρίσιμη ολίσθηση εξαρτάται από

Εικ. 16. Μηχανικά χαρακτηριστικά 17 Διάγραμμα καλωδίωσης