Aszinkron motorok mechanikai jellemzői

Az aszinkron motorok a legszélesebb körben használt motorok mind az iparban, mind az agráripari termelésben. Jelentős előnyeik vannak más típusú motorokkal szemben: könnyen kezelhetők, megbízhatóak és alacsonyak.

Háromfázisú aszinkron motorban, ha az állórész tekercsét háromfázisú váltakozó feszültségű hálózatra csatlakoztatjuk, forgó mágneses tér jön létre, amely a forgórész tekercsének vezetőin keresztezve EMF-et indukál bennük, a feszültség hatására. mely áram és mágneses fluxus jelenik meg a forgórészben. Az állórész és a forgórész mágneses fluxusainak kölcsönhatása hozza létre a motor nyomatékát. Az EMF, és így a nyomaték megjelenése a forgórész tekercsében csak akkor lehetséges, ha különbség van az állórész és a forgórész mágneses mezőjének forgási sebessége között. Ezt a sebességkülönbséget csúszásnak nevezzük.

Az indukciós motor csúszása annak mértéke, hogy a forgórész mennyivel marad el az állórész mágneses mezőjének forgásától. A betűvel van jelölve Sés a képlet határozza meg

, (2.17)

ahol w 0 az állórész mágneses mezőjének forgási szögsebessége (a motor szinkron szögsebessége); w a forgórész szögsebessége; ν a motor fordulatszáma relatív egységek.

Az állórész mágneses mezőjének forgási sebessége a hálózati áram frekvenciájától függ fés a póluspárok száma R motor: . (2.18)

Az indukciós motor mechanikai jellemzőinek egyenlete a 2.11. ábrán látható egyszerűsített ekvivalens áramkör alapján származtatható. A következő jelölést használják az egyenértékű áramkörben: U f- primer fázis feszültség; én 1- fázisáram az állórész tekercseiben; én 2- csökkentett áramerősség a rotor tekercseiben; x1- az állórész tekercsének reaktanciája; R1, R 1 2- aktív ellenállások az állórész és a redukált forgórész tekercsében; x2΄ - csökkentett reaktancia a rotor tekercseiben; R0, x0- a mágnesező áramkör aktív és reaktív ellenállása; S- csúszó.

A 2.11. ábrán látható ekvivalens áramkörnek megfelelően a forgórész áramának kifejezése a következő formában van

Rizs. 2.11. Egy aszinkron motor egyenértékű áramköre

Az indukciós motor nyomatéka meghatározható a kifejezésből Мw 0 S=3(I 2 ΄) 2 R 2 képlet szerint

Az áram értékének helyettesítése I 2 ΄ a (2.19) képlettől a (2.20) képletig meghatározzuk a motor forgatónyomatékát a szliptől függően, azaz. az indukciós motor mechanikai jellemzőinek analitikai kifejezésének van egy formája

függőségi grafikon M= f (S) a motoros üzemmódhoz a 2.12. Gyorsítás közben a motor nyomatéka az indítástól kezdve változik M n maximum pillanatig, amit ún kritikus pillanat M-ig. A legnagyobb (maximális) nyomatéknak megfelelő motor csúszását és fordulatszámát kritikusnak nevezzük, és ennek megfelelően jelöljük. S to, w to. Ha a deriváltot nullával egyenlővé tesszük a (2.21) kifejezésben, megkapjuk a kritikus csúszás értékét S k, amelynél a motor maximális nyomatékot fejleszt ki:

ahol X k \u003d (X 1 + X 2 ΄) - motor reaktancia.

2.12. ábra. Természetes mechanikai jellemzők aszinkron motor 2.13. ábra. Az aszinkron villanymotor mechanikai jellemzői a hálózati feszültség megváltozásakor

Vezetési módhoz S to pluszjellel, szuperszinkronnál - mínuszjellel veszik.

Az érték helyettesítése S to(2.22) a (2.21) kifejezésbe, megkapjuk a maximális nyomaték képleteit:

a) motoros üzemmódhoz

b) túlszinkron fékezésre

(2.24)

A (2.22) és (2.23) egyenlőségben lévő „plusz” jel a motor üzemmódra és az ellenhuzalozással történő fékezésre vonatkozik; a mínusz jel a (2.21), (2.22) és (2.24) képletekben - a hálózattal párhuzamosan működő motor szuperszinkron üzemmódjára w>w0).

Amint az a (2.23) és (2.24)-ből látható, a szuperszinkron fékezési üzemmódban működő motor maximális nyomatéka nagyobb lesz a motor üzemmódhoz képest a keresztirányú feszültségesés miatt. R1(2.11. ábra).

Ha a (2.21) kifejezést elosztjuk (2.23)-mal, és számos transzformációt hajtunk végre a (2.22) egyenlet figyelembevételével, egyszerűbb kifejezést kaphatunk a függőségre M= f (S):

ahol – együttható.

Az állórész tekercsének aktív ellenállásának figyelmen kívül hagyása R1, mert a 10 kW-nál nagyobb teljesítményű aszinkron motoroknál az R 1 ellenállás sokkal kisebb X k, egyenlővé tehető a ≈ 0, egy kényelmesebb és könnyebben kiszámítható képletet kapunk a motor nyomatékának a csúszása alapján történő meghatározására (Kloss-képlet):

. (2.26) If a (2.25) kifejezésben az aktuális értékek helyett Més S helyettesítse a névleges értékeket, és jelölje ki a nyomatékok sokaságát M to / M n keresztül kmax, egy egyszerűsített képletet kapunk a kritikus csúszás meghatározására:

A (2.27)-ben a gyök alatti megoldás bármely eredményét a „+” jellel vesszük, mert a „-” jellel ennek az egyenletnek nincs értelme. A (2.21), (2.23), (2.24), (2.25) és (2.26) egyenletek az indukciós motor mechanikai jellemzőit leíró kifejezések (2.12. ábra).

Az indukciós motor mesterséges mechanikai jellemzői a táphálózatban lévő áram feszültségének vagy frekvenciájának megváltoztatásával, vagy további ellenállások beiktatásával az állórész vagy a forgórész áramkörébe érhetők el.

Tekintsük ezen paraméterek hatását ( U, f, R e) az aszinkron motor mechanikai jellemzőiről.

A hálózati feszültség hatása. A (2.21) és (2.23) egyenletek elemzése azt mutatja, hogy a hálózati feszültség változása befolyásolja a motor nyomatékát, és nem befolyásolja annak kritikus csúszását. Ebben az esetben a motor által kifejlesztett nyomaték a feszültség négyzetével arányosan változik:

M≡ kU 2, (2.28)

ahol k- együttható a motor és a csúszás paramétereitől függően.

Az indukciós motor mechanikai jellemzői a hálózati feszültség változása esetén a 2.13. ábrán láthatók. Ebben az esetben U n= U 1 > U 2 > U 3.

Az állórész áramkörében lévő további külső aktív ellenállás hatása. További ellenállásokat vezetnek be az állórész áramkörébe, hogy csökkentsék az áram és a nyomaték kezdőértékeit (2.14a ábra). A feszültségesés a külső ellenálláson ebben az esetben a motoráram függvénye. A motor indításakor, amikor az áram nagy, az állórész tekercseinek feszültsége csökken.

2.14. ábra. Az aszinkron motor kapcsolóáramköre (a) és mechanikai jellemzői (b), ha az állórész áramköre aktív ellenállást tartalmaz

Ebben az esetben a (2.21), (2.22) és (2.23) egyenletek szerint az indítónyomaték megváltozik M p, kritikus pillanat M toés ω szögsebessége nak nek. Az állórész áramkör különböző járulékos ellenállásainak mechanikai jellemzői a 2.14b ábrán láthatók, ahol R d 2 >R d 1 .

A forgórész áramkörében lévő további külső ellenállás hatása. Ha egy fázisrotoros motor forgórészáramkörébe további ellenállás kerül be (2.15a. ábra), akkor annak kritikus szlipje megnő, amit a kifejezés magyaráz.

2.15. A fázisrotoros aszinkron motor kapcsolóáramköre (a) és mechanikai jellemzői (b), ha a forgórész áramköre további ellenállást tartalmaz

A (2.23) kifejezés nem tartalmazza az R / 2 mennyiséget, mivel ez a mennyiség nem befolyásolja az MK-t, így a kritikus momentum változatlan marad bármely R / 2 esetén. A fázisrotoros aszinkron motor mechanikai jellemzőit a forgórész áramkör különböző járulékos ellenállásainál a 2.15b ábra mutatja.

A hálózati frekvencia befolyása. Az áram frekvenciájának megváltoztatása befolyásolja az induktív reaktancia értékét X k indukciós motor, és ahogy a (2.18), (2.22), (2.23) és (2.24) egyenletekből látható, befolyásolja a szinkron szögsebességet w 0, kritikus szlip S toés a kritikus pillanat M to. És ; ; w 0 ºf, ahol C 1 , C 2- az áramfrekvenciától független motorparaméterek által meghatározott együtthatók f.

A motor mechanikai jellemzői az áram frekvenciájának megváltoztatásakor fábra mutatja be a 2.16.

0 ω K1 ω K2 ω K3 ω f H > f 1
2.16. ábra. Az aszinkron motor mechanikai jellemzői a hálózati áram frekvenciájának megváltozásakor

Szövetségi Oktatási Ügynökség

Állami szakmai felsőoktatási intézmény

Petrozavodszki Állami Egyetem

Kola ág

Nagyfeszültségű Energetikai és Villamosmérnöki Tanszék

„_Elektromechanika_” tudományág

Készülék aszinkron gép.

Teszt

tanuló __2___ tanfolyam

(Csoport AVEE - /06/3.5)

levelező osztály

Fizikai és Energetikai Kar

különlegesség: 140201 - "Nagyfeszültségű energiaipar és elektrotechnika"

Vakhovsky Vlagyimir Alekszandrovics

tanár -

prof., doc. tech. Tudományok A.I. Rakaev

Apátitás

Indukciós motor (IM) mechanikai jellemzői.

1. Bemutatkozás.

2. Aszinkron gépek.

3. Aszinkron motor mechanikai jellemzőinek egyenlete.

4. Aszinkron motor mechanikai karakterisztikájának linearizálása.

5. Aszinkron motorok mechanikai jellemzői szimmetrikus üzemmódokban

8. Készülék aszinkron gép.

9. Működési elveaszinkron gépek.

10. Bibliográfia

Indukciós motor (IM) mechanikai jellemzői.

1. Bemutatkozás.

Az AC elektromos hajtásokat széles körben használják az iparban, a közlekedésben, az építőiparban és a gazdaság más ágazataiban. Elterjedtségük a következőknek köszönhető: a váltakozó áramú gép nagy megbízhatósága a kollektor hiánya miatt, a szabályozatlan hajtások könnyű vezérlése, mivel legtöbbjük közvetlenül kapcsolódik a hálózathoz, az elektromos gépek alacsony költsége és egyszerű karbantartási követelmények és működési szabályokat.

A használt motor típusától függően nemcsak AC és DC hajtásokat különböztetünk meg, hanem aszinkron, szinkron, léptető és egyéb hajtásokat is. Nem szabad azonban azt gondolni, hogy az egyenáramú meghajtók helyett mindenhol AC meghajtókat lehet használni. Minden egyes meghajtótípushoz vannak ígéretes felhasználási területek. Ezenkívül nehéz egyértelműen és határozottan előre felsorolni mindazokat a tényezőket, amelyek meghatározzák a meghajtó áramtípusának megválasztását. A hagyományos, aszinkron és szinkron gépekre épülő hajtások mellett az elmúlt évtizedekben az univerzális és léptetőmotoros váltóáramú hajtások, a kettős előtolású motorok, valamint az elektromágneses fordulatszám-csökkentő hajtások kerültek alkalmazásra.

2. Aszinkron gépek.

Az aszinkron gép működési elve legáltalánosabb formájában a következő: a gép egyik eleme, az állórész egy bizonyos sebességgel mozgó mágneses mező létrehozására szolgál, és zárt vezető passzív áramkörökben EMF-eket indukálnak. egy másik rotorelem, amely áramok áramlását és erők (nyomatékok) kialakulását idézi elő, amikor mágneses térrel kölcsönhatásba lép. Mindezek a jelenségek a forgórész nem szinkron-aszinkron mozgása során mennek végbe a mezőhöz képest, ami az ilyen típusú gépek nevét adta - aszinkron.

Az állórész általában több tekercs formájában készül, amelyek a hornyokban helyezkednek el, a forgórész pedig "mókusketrec" (mókusketrec rotor) vagy több tekercs (fázisrotor), amelyek egymással összekapcsolódnak. , a tengelyen elhelyezett gyűrűkhöz hozzuk, és azokon átcsúsztatva a kefék külső ellenállásokhoz vagy egyéb áramkörökhöz zárhatók.

A fizikai jelenségek és az azokat megvalósító konstrukciók egyszerűsége ellenére az aszinkron gépben zajló folyamatok teljes matematikai leírása nagyon nehéz:

először is, minden feszültség, áram, fluxus link változó, pl. frekvencia, amplitúdó, fázis vagy megfelelő vektormennyiség jellemzi;

másodszor a mozgó kontúrok kölcsönhatásba lépnek, amelyek egymáshoz viszonyított helyzete megváltozik a térben;

harmadrészt a mágneses fluxus nemlineárisan kapcsolódik a mágnesező áramhoz (a mágneses kör telítettsége jelenik meg), a forgórész áramkör aktív ellenállásai a frekvenciától függenek (áram eltolási hatás), az összes áramkör ellenállása a hőmérséklettől stb.

Tekintsük az aszinkron gép legegyszerűbb modelljét, amely alkalmas az aszinkron elektromos hajtás főbb jelenségeinek magyarázatára.

A motor mechanikai jellemzői teljes mértékben meghatározzák az elektromechanikus rendszer állandósult állapotú minőségét és teljesítményét. Az elektromos hajtás dinamikus üzemmódjaira is hatással vannak, jellemzik a túlzott dinamikus nyomatékot, amely meghatározza a motor gyorsulását vagy lassulását.

3. Aszinkronmotor mechanikai jellemzőinek egyenlete

A modern tervezési gyakorlatban olyan programokat használnak, amelyek figyelembe veszik a gép mágneses rendszerének mágnesezettségét a mechanikai jellemzők kiszámításakor, ugyanakkor a tanulmányozás egyértelműsége elvész. Ezért az összes további függőséget ezen az alapfeltevés alatt találjuk meg.

A motort a hálózatról betáplált elektromos áram a mágnesezési áramkör veszteségeinek fedezésére szolgál p μ , réz állórészben p M 1 , a többi pedig elektromágneses energiává alakul. És így,

(4-12)

viszont

ahol ω 0 = 2π f 1 /p- a gép állórész póluspárjainak száma.

Kisebb átalakítások után azt találjuk

(4-14)

Ezért a függőség M = f(s) a csúszás összetett függvénye. Megvizsgáljuk a végletet a derivált felvételével

(4-15)

A (4-15) kifejezés számlálóját nullával egyenlővé téve megkapjuk a kritikus csúszás értékét s K , amelynél a függőség M =f(s) maximuma van:

(4-16)

Fizikai redukció M nál nél s s K és s > s K a következőképpen magyarázzuk. Nál nél s s A K csúszás csökkentése a motoráram és a nyomaték csökkenésével jár, és at s > s K , bár a motoráram növekszik, de az elektromágneses nyomatékot meghatározó aktív komponense nem növekszik, hanem csökken, ami a motor által kifejlesztett nyomaték csökkenéséhez is vezet.

pozitív előjel s K megfelel a motornak, és negatív - a gép generátor üzemmódjának.

Szem előtt kell tartani, hogy a DC géphez hasonlóan a relatív érték r 1 csökken a gépek teljesítményének növekedésével és már 100 kW teljesítményű motoroknál az érték 10-15%-a x 1 + x 2 ". Ezért a (4-16) képlet leegyszerűsített formában, figyelmen kívül hagyva használható r 1

ahol x K.Z - induktív csökkentett rövidzárlati ellenállás.

Ez nem tehető meg közepes és különösen kis teljesítményű gépeknél, amelyekben az ellenállás r 1 arányos x K.Z.

A (4-14) és (4-16) képletekkel eltérő rekordot kaphat az indukciós motor mechanikai jellemzőiről, ha megtalálja a kritikus pillanatok értékeit motor M K.D és generátor M K.G működési módok:

(4-18)

Kritikus nyomaték aránya

(4-19)

Íme a gyakran használt jelölés:

(4-20)

A (4-19) képlet azt mutatja, hogy a gép kritikus pillanatának értéke generátor üzemmódban lényegesen nagyobb lehet, mint motoros üzemmódban (lásd 4-8. ábra).

Gyakorlatilag kényelmesebb, mint a (4-14) képletben, az aszinkronmotor mechanikai jellemzőinek kifejezésében. Keressük meg a (4-14), (4-17) és (4-20) képletekkel:

(4-21)

Ha figyelmen kívül hagyjuk az állórész aktív ellenállásának befolyását, akkor ε = 0, és a (4-21) képlet a következő alakot veszi fel (amikor M K.D = M K.G = M NAK NEK):

(4-22)

A (4-22) kifejezést először M. Kloss kapta, ezért Kloss-képletnek nevezik.

A (4-21) vagy (4-22) képletek kényelmesebbek a számításokhoz, mint a (4-14), mivel nem igénylik a motorparaméterek ismeretét. Ebben az esetben minden számítás a katalógus adatai szerint történik. Mivel az érték s K a katalógusokban nincs megadva, azt egyéb információk, például a gép túlterhelhetőségének nagysága alapján kell meghatározni. M NAK NEK / M NOM = λ M. Ekkor a (4-21) képletből kapjuk:

(4-23)

ahonnan a másodfokú egyenletet megoldva azt találjuk

ahol γ = λ M + (1 - λ M)ε.

A (4-24) kifejezésben a gyökér elé pluszjelet kell venni, mivel egy másik érték s K ellentmond a fizikai jelentésnek.

A (4-24) egyenlet közelítő megoldása megkapható ε = 0 együtthatóval, de célszerűbb meghatározni az értékét. A legmegbízhatóbb eredményeket akkor kapjuk, ha a gép paraméterei birtokában ε értékét a (4-20) képletből határozzuk meg, a s K - a (4-16) kifejezésből. Fázisrotoros aszinkron motoroknál a (4-14) és (4-21) kifejezések megbízhatóbb eredményeket adnak, mivel ezeknél a gépeknél az acél telítettség és a forgórész tekercsekben az áramelmozdulás hatása (skin-effektus) kevésbé észrevehető.

4. Indukciós motor mechanikai karakterisztikájának linearizálása

A mechanikai karakterisztika munkaszakaszon a csúszási érték s sokkal kevésbé kritikus s K. Ezért a (4-21) egyenletben figyelmen kívül hagyjuk a kifejezést ss K -1 és ε = 0. Ekkor azt kapjuk

(4-25)

Így a (4-25) kifejezés a motor mechanikai karakterisztikájának linearizált része. 0 s-on belüli csúszásváltozásokhoz használható s NOM.

Rizs. 4-5. Aszinkronmotorok linearizált mechanikai jellemzői

A mesterséges karakterisztikák megszerzéséhez elegendő két egyenes egyenletet felírni azonos csúszási értékekhez sén (4-5. ábra):

ahol az "i" és "e" indexek mesterséges és természetes jellemzőket jelölnek, ahonnan könnyű megtalálni

(4-26)

A (4-26) képlet szerint bármilyen mechanikai jellemző kezdeti szakaszai megszerkeszthetők. Ebben az esetben a csúszás nem haladhatja meg a megadott határokat.

Ha a teljes ellenállást bevezetjük a forgórész áramkörébe R 2 NOM, majd at s= 1 a névleges nyomatéknak megfelelő áram folyik a rotorban M NOM . Ekkor a (4-26) kifejezés felveszi a formát

Az utolsó kifejezés lehetővé teszi, hogy bármilyen mesterséges vagy természetes jellemzőre a következő összefüggést írjuk fel:

ahol ρ P a gép forgórészáramkörében szereplő impedancia relatív értéke ρ P = ρ 2 + ρ DOB; s - csúszás a megfelelő mechanikai jellemzőn.

Szem előtt kell tartani, hogy mikor R 2 = R 2 NOM névleges csúszási érték s H NOM =1 ezen a mesterséges jellemzőn .

5 Aszinkron motorok mechanikai jellemzői szimmetrikus üzemmódokban

A motor jellemzői, amikor a hálózati feszültség vagy ellenállás megváltozik az állórész áramkörében .

Az aszinkron motorok (AM) szimmetrikus működési módjainak nevezzük, amelyeknél a táphálózat értéke és a feszültségek fáziseltolása szimmetrikus, az összes fázis elektromos áramkörébe bevezetett aktív vagy reaktív ellenállások azonosak, belső paramétereik pedig szimmetrikusak. (a fázisok fordulatszáma, a hornyok szögeltolódása és egyéb tényezők).

Először is vegye figyelembe a hálózat változásait. A (4-9) relációból az következik, hogy a jelenlegi én 2" arányos az alkalmazott feszültséggel, a nyomaték pedig [lásd a (4-14) kifejezést] a négyzete. Ez lehetővé teszi a motor mechanikai jellemzőinek felépítését bármilyen feszültség mellett (4-6. ábra). Nyilvánvaló, hogy a képlet (4-16) megerősíti a kritikus csúszás állandóságát s K. Még akkor is, ha a feszültség 0,7-re csökken U A NOM kritikus pillanat

Rizs. 4-6. Aszinkron motor mechanikai jellemzői különböző tápfeszültségeken.

csak 49% M K névleges mód. A gyakorlatban a feszültségesés még nagyobb a motor indításakor a nagy indítóáram miatt. Mindez ahhoz a tényhez vezet, hogy hosszú tápvezetékeknél vagy a nagy gépek a transzformátor alállomások teljesítményével arányos kapacitásukkal speciális számításokat kell végezni, amelyek megerősítik az IM normál indításának lehetőségét és csökkentett feszültségű működését.

Ugyanezen okok miatt az elektromos energia minőségére vonatkozóan speciális GOST 13109-87-et hoztak létre, amely az ipari hálózatban csak a névleges érték ± 10% -án belül biztosítja a baleset utáni feszültségváltozást.

A feszültségcsökkentés különösen veszélyes azoknál a hajtásoknál, amelyeket az üzemi feltételeknek megfelelően terhelés alatt kell elindítani (szállítószalagok, emelőberendezések, átalakítók és sok más mechanizmus hajtásai). Például terhelés nélkül (üresjárat) induláskor a szállítószalag statikus nyomatéka nem haladja meg (0,2-0,3) M NOM. Ha azonban a szállítószalag hajtás teljes terhelés alatt le volt tiltva, akkor le kell küzdenie a M C ≈ M NOM .

A nagy aszinkron gépek indítóáramának korlátozására vagy az aszinkron hajtás lágy indítása érdekében az állórész áramkörében aktív vagy induktív ellenállásokat használnak, amelyek az indítás végén kerülnek kiadásra (4-7. ábra). Az ilyen áramkörök jellemzője a motorkapcsokon lévő feszültség függése az áram nagyságától.

Az aktív ellenállás beépítése, bár némileg növeli a hajtás teljesítménytényezőjét indítási módokban, ugyanakkor növeli az energiaveszteséget a "reaktor" indításához képest.

Rizs. 4-7. Az aszinkron motor mechanikai jellemzői névleges és csökkentett feszültségen vagy aktív ( r DOB) és reaktív ( x DOB) további ellenállások az állórészben.

Az elmúlt évtizedekben a gyakran be- és kikapcsolt nagy teljesítményű motoroknál a "frekvenciás" indítást alkalmazták, ami gazdaságosabb. Erre a célra egy speciális konverter van felszerelve, amely zökkenőmentesen változtatja a motor tápellátásának frekvenciáját indításkor, azaz ω 0 értékét. Ezzel párhuzamosan a feszültség csökken, ami az indítóáramot is korlátozza.

Az aszinkron motor jellemzői, ha aktív ellenállások vannak a forgórész áramkörében.

A fázisrotoros aszinkron motorokat széles körben használják emelő- és szállító- és kohászati ​​berendezések hajtásaiban, erős motorokat pedig ventilátorok, szélcsatornák és szivattyúk hajtásaiban. Az aktív ellenállások beépítése miatt a forgórész áramkörébe lehetővé válik egy ilyen indukciós motor kritikus csúszása, mechanikai jellemzőinek típusa, indítási árama és nyomatéka.

A fázisrotoros motorok alkalmazása a szivattyú- és ventilátorhajtásokban lehetővé teszi azok teljesítményének gazdaságos szabályozását, ami nagy gazdasági hatást hoz. Emlékezzünk arra, hogy a kritikus pillanat nem függ a forgórész áramkörébe bevezetett aktív ellenállástól, ezért válassza ki r DOB-ban lehetőség van az AM mechanikai jellemzőinek megváltoztatására oly módon, hogy a hajtás indításkor (ω = 0), vagy akár oppozíciós üzemmódban is a legnagyobb nyomatékkal rendelkezzen. s K > 1 (4-8. ábra).

Növekedés r A DOB a forgórészáram aktív komponensének növekedéséhez vezet én 2a "= én 2 "cosψ 2, mivel

(4-30)

ahol R 2 " = r 2 " + r" DOB - a gép szekunder áramkörének teljes csökkentett aktív ellenállása.

Ugyanebből az okból kifolyólag a fázisrotoros motorok, a mókuskalitkás motorokkal ellentétben, nagy indítónyomatékkal rendelkeznek alacsonyabb áramerősség mellett. Az ilyen gépek ezen tulajdonsága a fő feltétele annak, hogy túlnyomórészt nehéz indítási módokkal rendelkező hajtásokban (daruk, kohászati ​​üzemek, forgógépek és egyéb energiaigényes mechanizmusok) használják őket. Szem előtt kell tartani, hogy a túlzott növekedés r DOB az áram aktív komponensének éles csökkenéséhez vezet én 2 ". Ezután a motor indítónyomatéka M P kisebb lesz, mint a statikus pillanat az induláskor M TR . Ennek eredményeként a meghajtó nem tud elindulni.

A mesterséges mechanikai karakterisztikát a (4-14) vagy (4-18), (4-20), (4-24) és (4-27) képlet segítségével számíthatjuk ki. A fázisrotoros IM mesterséges jellemzőinek kiszámításának módszere az alábbi összefüggések alapján egyszerűsíthető. Írjunk kifejezéseket a pillanatok egyenlő értékeire Mén a (4-21) képlet alapján természetes vagy mesterséges tulajdonságon:

ε értéke nem függ a gép szekunder körében lévő ellenállás aktív komponensének értékétől, így természetes és mesterséges mechanikai jellemzők esetén változatlan marad. Ezért a (4-31) képletből megkaptuk

A megadott értékeknek tekinthetők: kritikus csúszások a mesterséges és természetes tulajdonságokon s K .I és s K .E és csúsztatás a természetes jellemzőn s ei. Ekkor a (4-32) kifejezésből azt kapjuk

(4-33)

Így az egyszerűsített számítás alapja a motor természetes mechanikai jellemzői. Mint korábban említettük a fázisrotoros gépeknél, megközelítőleg a (4-22) kifejezésből, pontosabban a (4-21) kifejezésből kaphatjuk meg. Az ezekhez a számításokhoz szükséges gépparaméterek egy része katalógusokban vagy referenciakönyvekben van feltüntetve, néhány pedig a fenti képletekkel határozható meg.

Rizs. 4-8. A tekercses forgórészes motor mechanikai jellemzői

6. Aszinkron motorok fékezési módjai

Sok aszinkron géppel rendelkező hajtás fékezési módjai fontosabbak, mint az indítási módok a megvalósítás megbízhatóságára és megbízhatóságára vonatkozó követelmények szempontjából. Gyakran meg kell állni pontosan egy adott pozícióban, vagy le kell fékezni a hajtást egy bizonyos ideig.

Az aszinkron motorok esetében a következő üzemmódok használatosak: regeneratív fékezés a hálózatba történő energiakimenettel; ellentétek; dinamikus fékezés különböző állórész-gerjesztő rendszerekkel egyenáramú (egyenirányított) árammal, amikor a gép generátorként működik, és energiát disszipál a szekunder körben; dinamikus kondenzátor vagy mágneses fékezés öngerjesztéssel. Ezért a fékezési módok két csoportra oszthatók az állórész mágneses mezőjének gerjesztésének módja szerint: független gerjesztésre, amelyet váltakozó vagy egyenáramú hálózatról hajtanak végre (regeneratív, oppozíciós és dinamikus fékezés) és öngerjesztésre, amelyet úgy hajtanak végre. kondenzátor akkumulátorral történő energiacsere eredménye, vagy ha a motor állórésze rövidre záródik, amikor a mágneses fluxust az önindukciós EMF hozza létre. Definíció szerint L.P. Petrov szerint az utóbbi típust mágneses fékezésnek fogják hívni.

Mindezek az üzemmódok mind a fázis-, mind a mókusketreces rotorral rendelkező gépeknél használatosak.

A nagy teljesítményű félvezető eszközök (tirisztorok és tranzisztorok) használatával kapcsolatban új sémák jelentek meg az aszinkron hajtások tipikus fékezési módjainak megvalósítására.

A fékezés hatékonyságának növelése kombinált megvalósítási módok alkalmazásával érhető el. Hangsúlyozni kell, hogy a legtöbb kombinált fékezés teljesen szabályozott. Ez tovább növeli a hatékonyságukat.

A leghatékonyabb az oppozíciós és a kondenzátor-dinamikus fékezés (CDT). Az utolsó módszer számos áramköri megoldást tartalmaz. Használata nagy csökkentett tehetetlenségi nyomatékú hajtásokhoz javasolt, például a motor tehetetlenségi nyomatékának kétszeresét meghaladóan.

Kis tehetetlenségi nyomatékú hajtásokhoz kondenzátor-mágneses fékezés (CMB) használható. A mágneses dinamikus fékezés (MDB) nem lesz kevésbé hatékony. Racionális az egyéni meghajtókhoz és másokhoz kombinált típusok két, sőt három fokozatú fékezés: oppozíció - dinamikus fékezés (PDT), kondenzátoros fékezés és oppozíció (CTP) stb.

Így az IM fékezés modern módszereinek megvalósítása nagyban függ az elektromos hajtás fejlesztőjének tapasztalatától és tudásától. Ezért nézzük meg részletesen a fékezési módokat.

Fékezés energia visszatéréssel a hálózatba. Az indukciós motor megfordíthatósága, más elektromágneses indukció elvét alkalmazó gépekhez (Maxwell-típus), lehetővé teszi, hogy generátor üzemmódban működjön. Ha nincs terhelés a motor tengelyén, akkor a hálózatból elfogyasztott energiát az állórész veszteségeinek, valamint a forgórész acélveszteségének és mechanikai veszteségének fedezésére fordítják. A gép tengelyére a forgórész forgásirányában külső forgatónyomatékot alkalmazva szinkron fordulatszám érhető el. Ebben az esetben a forgórész veszteségeit már külső energiaforrás fedezi, és csak az állórészben keletkező veszteségek fedezésére szolgáló energia kerül felhasználásra a hálózatból. A szinkron feletti sebesség további növekedése azt eredményezi, hogy az aszinkron gép generátor üzemmódba lép.

Ebben az üzemmódban az állórész vezetőit a mágneses tér ugyanabban az irányban, a forgórész vezetőit pedig ellenkező irányban keresztezi, ezért a rotor EMF E 2 változás előjel, i.e. E 2 "s = (- s)E 2 " ≈ - E 2 "s. A rotor árama egyenlő lesz

(4-34)

Rizs. 4-13. Generátor üzemmódban működő indukciós motor vektor diagramja

A (4-34) kifejezésből látható, hogy az AM generátor üzemmódba való átállása során a forgórész áramának csak az aktív összetevője változtat irányt, mivel a tengelyen lévő nyomaték irányt változott a lezajlotthoz képest. motoros üzemmódban. Ezt szemlélteti az ábra vektordiagramja. 4-13. Itt a φ 1 > π / 2 szög, amely megerősíti az áram okának változását én 1 EMF formájában E 1 (nem hálózati feszültség U 1 , mint motoros üzemmódban), bár a mágnesező áram iránya én μ ugyanaz maradt. Az áram aktív összetevőjének előjelének megfordítása én" 2a ahhoz vezet, hogy az elektromágneses teljesítmény negatívvá válik, azaz a hálózathoz kerül, mivel s 0:

A szekunder kör meddőteljesítményének előjele a gép üzemmódjától függetlenül változatlan marad, ami a kifejezésből következik.

Az aktív statikus nyomatékok jelenléte miatt a fékezést emelőberendezésekben (4-14. ábra, a), szállítóhajtásokban (4-14. ábra, b) alkalmazzák. A különbség ezekben a fékezési módokban abban rejlik, hogy az első esetben (4-14. ábra, a) a motor nagy terhelés leengedésekor süllyedésbe kapcsol (ω 3). a negyedik kvadránsban |ω|-re > |ω 0 |). Betöltési pillanathatár M Val vel nem haladhatja meg M NOM. Amikor a jármű „lefelé” mozog, a szállított rakomány potenciális energiája elkezd részt venni a mozgásban, és külső hajtónyomatékot hoz létre a motor tengelyére. Tehát ebben az esetben a hajtási sebesség növekedése (ω > ω 0) és az EMF előjelének változása miatt E 2, a motor közvetlenül, az állórész tekercseinek átkapcsolása nélkül generátor üzemmódba lép, energiával a hálózatba (pont 2 ábrán. 4-14b).

Rizs. 4-14. Aktív statikus nyomatékkal rendelkező aszinkron motor mechanikai jellemzői: a - nagy terhelés süllyedése; b - munka jármű"lesiklás"

Reaktív statikus nyomaték jelenlétében regeneratív fékezés energia-visszanyeréssel a hálózatba érhető el az aszinkron motorokban a pólusszám kapcsolásával vagy a frekvencia-, frekvenciaáram- és az IM forgási sebességének vektorvezérlésű hajtásaiban.

Az első esetben (4-15. ábra, a) a gép állórészét kisebb számú pólusról nagyobbra kapcsolva az ω 02 szinkron fordulatszám csökken.

A fordulatszám frekvenciaszabályozásával, csökkentve az állórész tápellátásának frekvenciáját a fő hálózatról f 1-től f 2 f 1 és f 3 f 2, fokozatosan kapcsolja át a motort egyik mechanikai jellemzőről a másikra (4-15. ábra, b). A hajtás fékezési üzemmódban működik, energiát ad ki a hálózatra, miközben működési pontja a második negyedben található mechanikai jellemzők szakaszai mentén mozog. A motor betáplálási frekvenciájának zökkenőmentes és automatikus változtatásával lehetőség nyílik a hajtás fékezési módjára kismértékben változó fékezőnyomatékkal. Ebben az esetben azonban a tápfeszültséget is bizonyos módon szabályozni kell.

Rizs. 4-15. Az aszinkron motor mechanikai jellemzői regeneratív fékezési üzemmódban reaktív statikus nyomatékkal: a - a póluspárok számának kapcsolása; b - sebesség frekvenciaszabályozása

Hátrameneti fékezés. Ez a fajta fékezés akkor következik be, amikor a motor forgórésze egy statikus nyomaték hatására az állórészmező forgásával ellentétes irányba forog. Reaktív nyomaték esetén a fékezés időtartama rövid, ezután a gép ismét fékezési üzemmódból motoros üzemmódba kapcsol (4-16. ábra, a). Kezdetben a motor járt a ponton 1 motor üzemmód, majd az állórész tekercselés két fázisának átkapcsolása után a gép mágneses terének forgásiránya és elektromágneses nyomatéka (pont 2 ). A meghajtó mozgása a pontig lelassul O, majd a forgórészt megfordítják, és a motort az ellentétes irányban felgyorsítják a ponton egyenletes mozgással 3 .

Fázisrotoros motorok esetén nagy járulékos ellenállás jelenlétében lehetséges a hajtás teljes leállítása fékezőnyomatékkal M TR (pont 5 ábrán. 4-16a).

Aktív nyomaték (4-16. ábra, b) esetén, ha a mágneses tér forgásiránya megváltozik, mint az előző esetben, a motor is megváltoztatja az üzemmódot, azaz az ellenkapcsolással történő fékezés hely - a második kvadráns, motoros üzemmód fordított forgásirányú rotorral - a harmadik kvadráns és egy új üzemmód - generátor a hálózatba leadott energiával - a negyedik kvadráns, ahol az állandó, hosszú távú mozgás pontja van 3 .

Aktív statikus nyomatékú fázisrotorral rendelkező motoroknál az oppozíciós mód az állórész fázisok váltása nélkül, csak nagy járulékos ellenállások forgórészbe történő bevezetésével érhető el (4-16. ábra, b). Ekkor a gép a ponttól motoros üzemmódban van 1 pontnak fordítja 4 további ellenállás bevezetésével r D, majd egy mesterséges mechanikai jellemző mentén megváltoztatja mozgását, átmegy a negyedik kvadránsba. Pont 5 egy aszinkron motor hosszú távú állandósult mozgásának felel meg oppozíciós üzemmódban.

Rizs. 4-16. Az aszinkron motor kapcsolási áramköre és mechanikai jellemzői: a - oppozíciós üzemmódban reaktív statikus nyomatékkal; b - ugyanaz, aktív statikus nyomatékkal

A fordított áramú fékezési módot gyakran használják emelő- és szállítóberendezésekben. Az állórész fázisok kapcsolása további ellenállás bevezetése nélkül csak mókuskalitkás rotorral rendelkező aszinkron motorokban használatos, mivel a ponton az áramok kezdeti értékei 2 (4-16. ábra) valamivel több, mint a kezdő, ami (5-6) én NOM. A fázisrotoros motorok esetében az ilyen áramcsúcsok általában elfogadhatatlanok. Az ellenzék fékezési jellemzőinek hátránya a nagy meredekség és a jelentős energiaveszteség, amely teljesen átalakul a motor másodlagos körében leadott hővé. A mechanikai jellemzők meredeksége miatt kis terhelésváltozás mellett nagy ingadozások lehetségesek a hajtási sebességben.

Ha ismert a pillanat M C, amelynél fékezést kell végezni, ezen a ponton nem nehéz a (4-25) képlettel kiszámítani a csúszási értéket, majd a (4-29) képlet segítségével meghatározni a járulékos ellenállást.

Elektrodinamikus (dinamikus) fékezés. Ha az IM állórész le van választva a hálózatról, akkor a maradék mágnesezettség mágneses fluxusa jelentéktelen EMF-et és áramot képez forgórész.

Független gerjesztéssel álló állórész-fluxust kapunk, amely EMF-et és áramot indukál a forgó rotor tekercseiben.

Rizs. 4-17. Sémák egy aszinkron motor állórész tekercseinek egyenfeszültségű (egyenirányított) hálózathoz történő csatlakoztatására

Az állórész tekercseinek az egyenáramú (egyenirányított) áramhálózathoz való csatlakoztatásához különféle csatlakozási sémákat használnak, amelyek közül néhányat az 1. ábrán mutatunk be. 4-17.

A dinamikus fékezési mód elemzéséhez kényelmesebb az MDS cseréje F P, egyenárammal létrehozott, változó ekvivalens MDS F~ , amelyet az állórész és a forgórész tekercselése együttesen alkot, mint egy hagyományos aszinkron motornál. Ekkor a szinkron generátor üzemmódot az aszinkron gép ekvivalens üzemmódja váltja fel. Az ilyen cserével az egyenlőséget be kell tartani: F P = F ~ .

Rizs. 4-18. Az állórész tekercsek kezdetének (H) és végének (K) bekötési rajza "csillagban" (a), az állórész tekercsek MMF irányainak meghatározása (b), az MMF geometriai összeadása (c)

Kis mennyiségű mágneses fluxus és áram kölcsönhatása a rotorban nem képes nagy elektromágneses momentumot létrehozni. Ezért meg kell találni a módszereket a mágneses fluxus jelentős növelésére. Ez úgy tehető meg, hogy a gép állórészét dinamikus fékezési üzemmódban egy egyen- vagy egyenirányított feszültségforráshoz csatlakoztatja. Motor öngerjesztő áramkört is létrehozhat, ha kondenzátorokat csatlakoztat az állórész tekercséhez. Ennek eredményeként megkapjuk az aszinkron gép dinamikus fékezési módjait független gerjesztéssel és öngerjesztéssel

ábra szerinti áramkör DC MMF-jének meghatározása. 4-17,a magyarázza az ábra. 4-18.

Az állórész tekercsének a váltakozó áramú hálózathoz való háromfázisú csatlakoztatásával meg kell határozni a gép maximális MMF-jét, amely egyenlő:

(4-36)

ahol én 1 - a váltakozó áram effektív értéke; ω az állórész egy fázisának tekercsmeneteinek száma.

Először vegye figyelembe az állórész tekercsének egyenáramú tápellátását. Ha a gép motoros üzemmódban történő működése során a csúszása és a mágnesező áram keveset változik, akkor dinamikus fékezési üzemmódban a forgórész csúszása széles tartományban változik. Következésképpen a fordulatszám változásával megváltozik a forgórész EMF-je, a forgórészben lévő áram és az általa létrehozott MMF, ami jelentős hatással van a keletkező MMF-re.

Rizs. 4-19. Egy indukciós gép vektor diagramja dinamikus fékezési üzemmódban

Nyilvánvaló, hogy a kapott mágnesező áram, amelyet az állórésznek adnak, egyenlő lesz

A vektordiagram segítségével (4-19. ábra) a következő összefüggéseket írjuk fel az áramokra:

(4-37)

Az EMF értékét a gép forgórészében, mint korábban, egyenlőnek tekintjük E 2 a forgórész forgási szögsebessége mellett ω 0, más fordulatszámoknál

Ennek megfelelően a forgórész induktív ellenállása

ahol x 2 - a forgórész induktív ellenállása ω 0 frekvencián.

Most a gép másodlagos áramköréhez írhatunk

Miután elhozta az EMF-et E 2 a primer áramkör paramétereihez E 1 = E 2", majd

A (4-38) kifejezéseket a (4-37) képletbe behelyettesítve kapjuk:

(4-39)

A (4-39) egyenlet megoldása áramra én 2", találjuk

(4-40)

A gép elektromágneses nyomatékának értékét a másodlagos áramkör veszteségei határozzák meg, nevezetesen:

(4-41)

Ezt a kifejezést extrémumra vizsgálva könnyen megkaphatjuk azt a kritikus relatív rotorfordulatszámot ν KP , amelynél a maximális nyomaték van:

(4-42)

(4-43)

A (4-41) - (4-43) képletek alapján az IM mechanikai jellemzőire a következő kifejezést kaphatjuk:

(4-44)

A (4-44) kifejezés hasonló a Kloss-képlethez, ami megkönnyíti a megértést. A (4-40) - (4-44) képletek és a vérnyomás dinamikus fékezésére jellemző fizikai jelenségek elemzése lehetővé teszi a következő következtetések levonását.

1. Dinamikus fékezési üzemmódban az aszinkron gép mechanikai jellemzői hasonlóak a motoros üzemmód hasonló jellemzőinek tulajdonságaihoz, azaz a kritikus momentum nem függ a szekunder kör aktív ellenállásától, és a kritikus sebesség ν KP megegyezik s KP motoros üzemmódban, arányos r 2 ".

2. Paraméter xμ és áram én 1 jelentősen eltérhetnek a motor üzemmód hasonló értékeitől, mivel az állórész mágneses áramkörének telítettségétől függenek.

3. A gép állórészárama motoros üzemmódban a rotor szlip függvénye, dinamikus fékezéskor pedig állandó.

4. A keletkező mágneses fluxus dinamikus fékezés és alacsony forgórész fordulatszám esetén növekszik, mivel a rotor reakciójának demagnetizáló hatása csökken, motor üzemmódban pedig megközelítőleg állandó marad.

Rizs. 4-20. Az aszinkron motor mechanikai jellemzői dinamikus fékezéssel és a gerjesztőáram különböző értékeivel vagy további ellenállásokkal a forgórész áramkörében

ábrán A 4-20 1 és 2 az állórészben lévő áram két értékénél kapott én 11 I 12 és állandó ellenállás r 21 , és jellemzői 3 és 4 azonos áramoknál, de eltérő értéknél található r 22 > r 21 . Összehasonlításképpen bemutatjuk a motoros üzemmódban működő gép mechanikai jellemzőit. Ha lehetséges megváltoztatni az ellenállást a forgórész áramkörében, akkor a hajtási fordulatszám-változások széles tartományában megközelítőleg állandó nyomatékú karakterisztika érhető el.

A mágnesező áramkör reaktanciája x μ a gép alapjáratának univerzális jellemzője vagy a kísérleti adatok határozzák meg. Ez utóbbi esetben a mágneses áramkör telítettségének figyelembe vétele nélkül az érték x μ a következő képlet szerint található:

ahol U 0 , én 0 - fázisfeszültség és áram, amikor a gép alapjáraton van.

Pontosabban a függőség x μ = f(énμ) a következőképpen találhatók meg. Ha egy aszinkron gépet, amelynek forgórészét egy külső motor forgatja szinkron fordulatszámmal, változó nagyságú fázisfeszültséggel látjuk el, akkor ez megfelel az EMF-nek. E egy . Ezért az áramerősség mérésével énμ , könnyen kiszámítható a függés x μ = E 1 énμ -1 , amely figyelembe veszi a gép mágneses rendszerének telítettségét. A mechanikai jellemzők kialakítása ebben az esetben pontról pontra történik. Ez beállítja az értékeket M K.P., ν KP és számítsa ki a (4-42) és (4-43) képletekkel az értéket r 2 " és aktuális én egy . Ezután keresse meg ν i-t változtatással énμi nullától én 1 megfelelő értékek mellett xμi , képlet szerint:

(4-45)

A (4-45) kifejezést a (4-37) - (4-38) képletekkel végzett műveletek után kapjuk meg. A (4-41) képlet szerint a mechanikai karakterisztikát a gép mágneses áramkörének telítési hatásának figyelembevételével lehet kiszámítani.

Ezt a fékezési módot az emelésben és szállításban, valamint a frekvencia-vezérelt hajtásokban szabályozatlan váltakozó áramú hálózatról táplált géphajtásokban használják.

Az aszinkron motorok kondenzátoros fékezését az elmúlt évtizedekben a géphajtásokban alkalmazzák. Egy ilyen rendszer lehetőségét még 1895-ben M. Leblanc állapította meg, de a XX. század 20-40-es éveiben ezt a fékezési módot irracionálisnak tartották. Csak 1944-ben A.T. Golovan és I.N. Barbash ígéretet tett a használatára. Azonban csak az 50-es évek végén, L.P munkáinak köszönhetően. Petrov, gyakorlati eredményeket értek el mind a kondenzátoros, mind a más típusú kombinált fékezések használatával. Ez a kondenzátorok költségének és méreteinek csökkenése és új áramkörök kifejlesztése miatt vált lehetővé, amelyek az aszinkron gépek intenzív öngerjesztését biztosítják a forgási sebességük széles tartományában. Jelenleg különféle sémákat használnak a kondenzátoros fékezés végrehajtására.

Rizs. 4-21. Aszinkron gép öngerjesztésének függése kondenzátoros fékezéskor

A vérnyomás öngerjesztésének elvét az ábrán látható képek illusztrálják. 4-21. Amikor a forgó rotorral rendelkező gépeket kikapcsolja a hálózatról, és kondenzátortelepet csatlakoztat az állórészhez (4-26. ábra, a) maradék emf miatt E 0 a kondenzátorok elkezdenek tölteni árammal én μ 0 (4-21. ábra). Ez az áram megemeli a gép emf-jét E 1 i , ami viszont a kondenzátor töltőáramát az értékre növeli énμi , majd a folyamat az ábrán látható módon folytatódna egészen a pontig 1 (a motortér állandó forgási sebességénél), ahol E 1 i = E 1 és énμi = én μ .

Az egyenértékű áramkör szerint (4-22. ábra) EMF E 1 egyenlő lesz

ahol φ = f x f 0 -1 és f 0 - névleges frekvencia az áramkörben.

Feltéve, hogy az öngerjesztés kezdetén a forgórész árama nullával egyenlő, és én 1 ≈ énμ , megtalálhatja az öngerjesztés kezdeti relatív frekvenciáját φ KEZDÉS. Ekkor a (4-46) képletből azt találjuk

és x μ , x 1 , x C - az egyenértékű áramkör ellenállásának reaktív összetevői (4-22. ábra) a hálózati frekvencián (50 Hz).

Rizs. 4-22. Kondenzátor gerjesztésű aszinkron gép egyenértékű áramköre

Az értékek figyelmen kívül hagyása NÁL NÉL és x 1 2 összehasonlítva xμ 2 és a (4-47) bikvadratikus egyenlet megoldásával kapjuk:

vagy (4-48)

Rizs. 4-23. Az aszinkron gép kondenzátor öngerjesztésének módjának statikus jellemzői Ф - mágneses fluxus; én 1 , én 2 " , énμ - áram az állórészben, áram a forgórészben (csökkentett érték), mágnesezési áram; φ - a szabad áram rezgésének gyakorisága az állórészben; ω - a forgórész szögsebessége; s - csúszás; M- elektromágneses momentum

Így az aszinkron generátor öngerjesztési folyamatának kezdeti frekvenciája megközelítőleg megegyezik egy telítetlen gép rezgőkörének természetes frekvenciájával. ábra görbéi is ezt mutatják. 4-23 (relatív mértékegységben). Ezek alapján a következő következtetéseket vonhatjuk le.

1. A módot a forgórész szögsebessége szempontjából korlátozzák az ω BEGINNING értékek, ahol a gép öngerjesztése kezdődik és ω K, ahol ez a folyamat véget ér, és ω K > ω 0 .

2. A rotor fordulatszámának jelentős változásainál a gép mágneses köre telített marad, és az áramlás megközelítőleg állandó értéket (1,5-2,0) F NOM megtart.

3. A forgórész és az állórész áramának értékei jelentősen meghaladják a névleges értékeket.

A gépben végbemenő fizikai folyamatokat figyelembe véve a következőket állapíthatjuk meg. Ha a forgórész forgási sebessége meghaladja az ω START értéket, akkor az állórész áram szabad komponensének frekvenciája megnő a gép mágneses rendszerének telítettsége miatt (lásd 4-23. ábra), és φ nagyobb lesz, mint φ START. Az állórész áramvektora az óramutató járásával megegyező irányban forog (4-24. ábra), de az amplitúdója nő. Ugyanakkor a forgórész áramának növekedése én A 2. ábra a mágneses fluxus demagnetizáló komponensének megjelenéséhez vezet a légrésben. A forgórész ω K forgási sebességénél az áramok reaktív összetevői egyenlőek én 1 és én 2", és a gép öngerjesztésének folyamata leáll.

Egyenlőnek tekintve én 1 és én 2" aktív komponenseik kicsinysége miatt és a (4-49) kifejezést használva a következőket találjuk:

ahol φ K az állórészmező relatív frekvenciájának kritikus értéke.

Rizs. 4-24. Egy aszinkron generátor vektoros öngerjesztő diagramja

A motor fáziscsere áramköre és vektordiagramja lehetővé teszi az elektromágneses teljesítmény és a nyomaték függőségének megtalálását, ez utóbbit a gép állórészében és forgórészében lévő hőveszteségek határozzák meg. Ezek a számítások azonban nagyon bonyolult és körülményes számításokhoz kapcsolódnak az ábrán látható összes függőséget illetően. 4-23. Ezért a mechanikai jellemzők kiszámításához egy egyszerűsített módszert használunk, amelyet a következő összefüggés határoz meg:

ahol M 0 - kezdeti (számított) fékezőnyomaték ω 0 sebességnél.

Érték M 0 kísérleti úton termékként nyert M NOM kC° , ahol k - együttható az adott motor típusától függően. Négy- és hatpólusú gépeknél 0,7-nek, kétpólusú gépeknél 0,5-nek vehetjük, С° - a kondenzátorok fáziskapacitása relatív egységekben C NOM. A φ BEGIN értékének beállításával lehet számolni С° képlet szerint

A kondenzátortelep névleges kapacitása (fázis)

ahol énμ NOM - gépi mágnesező áram névleges (fázisú) állórészfeszültségen; ω 0 - a mágneses mező szinkron forgási sebessége 50 Hz hálózati frekvencián.

Rizs. 4-25. Kondenzátorfékes aszinkron gép statikus mechanikai jellemzői: fázisban lévő kapacitással Val vel 1 (1. görbe), fázisban lévő kapacitással Val vel 2 (2. görbe és 3) és a mágnesező áram különböző értékei énμ 2 » énμ 3

A mechanikai jellemzők (4-25. ábra) azt mutatják, hogy a kondenzátorok kapacitásának növekedése csökkenti az ω START és ω K szögsebességek értékét, valamint a maximális fékezőnyomatékot. A mágnesező áram növekedésével (görbe 3 ) a mágneses áramkör telítettsége nő, ami a gép induktív ellenállásának csökkenéséhez, valamint a maximális fékezőnyomaték és a ω K szögsebesség növekedéséhez vezet.

Rizs. 4-26. Kombinált kondenzátor-dinamikus fékezés: a - sematikus diagram; b - mechanikai jellemzők

Mint fentebb említettük, a kombinált fékezési módszerek hatékonyak a hajtás teljes leállításában. A fékkontaktor érintkezőinek zárási idejétől függően CT egy ilyen rendszerben akár három egymást követő fékezési mód is elérhető (4-26. ábra, b): kondenzátor (görbe) 1 ), mágneses (görbe 2 ) és dinamikus (görbe 3 ) vagy csak az első és az utolsó. A hajtás motoros üzemmódból fék üzemmódba való átállását, illetve a különböző fékezési módok váltását az ábrán nyilak jelzik. Például, ha az érintkező zárása CT pontnak megfelelő pillanatban következik be val vel, akkor kondenzátorról mágneses fékezésre megy át, ami a ponton ér véget d, majd szinte a hajtás leállásáig dinamikus fékezés következik be.

7. Műszaki megvalósítások. Alkalmazások

Körülbelül 100 éve használnak mókuskalitkás forgórészes aszinkron motort, és gyakorlatilag a tömeges, szabályozatlan elektromos hajtás egyetlen megvalósítása lesz, amely még mindig az összes ipari elektromos hajtás több mint 90%-át teszi ki. Az elmúlt 10-20 évben Amerikában és Európában számos cég próbált úgynevezett energiahatékony motorokat fejleszteni és forgalomba hozni, amelyeknél az aktív anyagok tömegének 30%-os növekedése miatt a névleges hatásfok 2005-ben 2008-ban 2008-ban 2008-ban 2005-ben 2008-ban növekszik. 1-5%-kal nőtt, ennek megfelelő költségnövekedés mellett. Az elmúlt években az Egyesült Királyságban egy nagy projekt indult energiahatékony motorok gyártása érdekében a költségek növelése nélkül.

Az elmúlt évtizedben az elektronika (FC) fejlődésének köszönhetően a mókuskalitkás indukciós motor a változtatható frekvenciájú hajtás alapjává vált, és számos területen sikeresen felváltotta a korábban uralkodó egyenáramú hajtást. Külön érdekesség az ilyen elektromos hajtás alkalmazása a hagyományosan szabályozatlan szivattyúkban, ventilátorokban és kompresszorokban. Amint a tapasztalatok azt mutatják, ez a műszaki megoldás akár 50%-os villamos energiát, akár 20%-ot vizet és több mint 10%-ot hőt takarít meg.

A szabályozatlan elektromos hajtásról a szabályozottra való átállást számos technológia tekinti az elektromos hajtás fejlesztésének fő irányának, mivel ez jelentősen javítja a minőséget. technológiai folyamatokés akár 30%-ot takaríthat meg az áramból. Ez határozza meg a frekvenciavezérelt elektromos hajtás fejlesztésének kilátásait.

A daruiparban hagyományosan és más technológiákban is használják a reosztatikus vezérlésű fázisrotoros motoros elektromos hajtást. Kaszkád körök és kettős betáplálású gépek találhatók a kis vezérlési tartományú gázszivattyúállomások nagy teljesítményű elektromos hajtásaiban, a hajók elektromos hajtóműveiben.

Az aszinkron gépek eszköze

Az aszinkron gép működési elve egy forgó mágneses tér alkalmazásán alapul, amely elektromotoros erőt (EMF) indukál a rotor tekercsében. Amikor a forgórész árama kölcsönhatásba lép egy forgó mágneses mezővel, elektromágneses nyomaték jön létre, amely a forgórész forgását (motoros üzemmódban) vagy lefékezi (fékezési üzemmódban)

8-Az aszinkron gép működési elve

Az aszinkron gép működési elve az elektromágneses indukció törvényén alapul, felfedezték

M. Faraday, valamint D. Maxwell és E. Lenz művei.

Egy aszinkron gépben az egyik tekercs az 1. állórészre (1.1 a. ábra), a második az 5. forgórészre kerül. A forgórész és az állórész között légrés van, amelyet a lehető legkisebbre alakítanak ki, hogy javítja a tekercsek közötti mágneses kapcsolatot. Állórész tekercselés 2 egy többfázisú (vagy adott esetben háromfázisú) tekercs, amelynek tekercsei egyenletesen helyezkednek el az állórész kerülete mentén. Az állórész tekercselési fázisai Ó,ÁLTAL és cz az Y vagy A séma szerint csatlakozik és háromfázisú áramhálózatra csatlakozik. Rotor tekercselés 4 hajtson végre többfázisú rövidzárlatot vagy háromfázisú, és egyenletesen helyezze el a rotor kerülete mentén.

Az elektrotechnika elméleti alapjainak menetéből ismert, hogy ha háromfázisú szinuszos áramot vezetünk egy háromfázisú állórész tekercsbe, akkor forgó mágneses tér keletkezik, amelynek forgási sebessége (rpm)

П1=60f1|р Ahol f 1- hálózati frekvencia. R-. póluspárok száma

A forgó mágneses tér EMF E 2-t indukál a forgórész rövidre zárt tekercsének vezetőiben, és az 1 2 áram áthalad rajtuk.

Az 1.1 ábra a mutatja (a jobbkéz szabály szerint) a Ф mágneses fluxus óramutató járásával megegyező forgása során a forgórész vezetőiben indukált EMF irányát (ebben az esetben a forgórész vezetői az óramutató járásával ellentétes irányba mozognak a Ф fluxushoz képest). Ha a forgórész álló helyzetben van, vagy forgási frekvenciája kisebb, mint az n1 frekvencia, akkor a forgórészáram aktív komponense fázisban van az indukált EMF-fel; Itt a szimbólumok (keresztek és pontok) az ábrán. 1.1 mutatják egyidejűleg az áram aktív összetevőjének irányát.

Rizs. 1.1. Az aszinkron gép elektromágneses áramköre és elektromosságának irányatromágneses momentum, amikor a gép a következő üzemmódokban működik: motor(a), génratiális(b) és elektr. fékezés(ban ben)

Az elektromágneses erők a mágneses térben elhelyezkedő áramvezető vezetőkre hatnak, amelyek irányát a bal kéz szabálya határozza meg. A forgórész összes vezetőjére kifejtett összerő F pe 3 egy M elektromágneses nyomatékot képez, amely magával ragadja a forgórészt a forgó mágneses tér mögé.

Az I2 forgórész áramának Phi mágneses fluxusának kölcsönhatásából származó elektromágneses momentum

M=sFI2sosf2

ahol c az arányossági együttható; I2cosph2 - a rotor áramának aktív összetevője; f2 - fázisszög az I2 áram és az EMF között E 2 a forgórész tekercsében.

Ha az M elektromágneses nyomaték elég nagy, akkor a forgórész forogni kezd, és állandó forgási frekvenciája n 2 megfelel az elektromágneses nyomaték és a forgási és belső súrlódási erőkbe hajtott mechanizmus által létrehozott fékezőnyomaték egyenlőségének. Az aszinkron gépnek ez a működési módja a motor.

A P2 forgórész forgási frekvenciája mindig eltér a P1 mágneses tér forgási frekvenciájától, mivel ha ezek a frekvenciák egybeesnek, a forgótér nem keresztezi a rotor tekercsét, és nem indukálódik benne EMF, így nem keletkezik nyomaték .

A mágneses tér és a forgórész forgási frekvenciái közötti relatív különbséget csúszásnak nevezzük:

S=(P1-P1) | P1

Relatív egységekben vagy százalékokban van kifejezve a K P1-hez viszonyítva. A forgórész fordulatszáma, figyelembe véve

Így az aszinkron gép jellegzetessége a csúszás jelenléte, i.e. a P1 és P1 forgási frekvenciák egyenlőtlensége Ezért a gépet aszinkronnak nevezik (rotorja nem szinkronban forog a mezővel).

Amikor egy aszinkron gép motoros üzemmódban működik, a forgórész fordulatszáma kisebb, mint a P1 mágneses tér forgási sebessége A gépben az elektromos energia mechanikai energiává alakul.

Ha a forgórész késleltetett (S=1), ez rövidzárlati mód. Ha a forgórész forgási sebessége egybeesik a mágneses tér forgási frekvenciájával (szinkronfrekvencia), azaz S = 0, akkor nem lép fel nyomaték.

Ha egy aszinkron gép forgórészét külső nyomaték segítségével (például valamilyen motorral) P2 frekvenciára, a P1 mágneses tér magasabb forgási frekvenciájára gyorsítják, akkor az EMF irányát a rotor vezetőiben és a forgórész áramának aktív összetevője megváltozik. Ezzel egyidejűleg az M elektromágneses nyomaték is megváltoztatja irányát, ami fékezéssé válik, azaz az aszinkron gép generátor üzemmódba kapcsol (1.1. ábra, b). Generátor üzemmódban az aszinkron gép mechanikai energiát kap az indítómotortól, elektromos energiává alakítja és a hálózatba adja, míg 0>S> - ∞.

Ha a forgórészt egy külső motorról a mágneses tér forgásával ellentétes irányba forgatja (1.1. ábra, c), akkor az EMF és az áram aktív összetevője a forgórész vezetőiben azonos módon irányul. mint motoros üzemmódban, azaz a gép a hálózatról kap elektromos energiát . Ebben az üzemmódban azonban az M elektromágneses nyomaték a forgórész forgása ellen irányul, azaz fékezés. Az aszinkron gép ezen üzemmódja az elektromágneses fékezés módja. Ebben az üzemmódban a rotor ellenkező irányba forog (a mágneses tér irányához képest), így P2

9-Aszinkron gépek tervezése

A motorok fő típusai. Az indukciós motorokat két fő típusra osztják: mókuskalitkás és csúszógyűrűs motorokra (ez utóbbiakat csúszógyűrűs motoroknak nevezik). A szóban forgó motorok állórész-kialakítása megegyezik, és csak a forgórész kialakításában különböznek egymástól.

Mókuskalitkás motorok vannak a legtöbben

gyakori; az elektromos ipar évente több tízmilliót gyárt belőlük.

ábrán 1.2 a Látható általános forma a legelterjedtebb aszinkron motor zárt fúvott változat mókuskalickás rotorral. Az állórész háromfázisú tekercseléssel rendelkezik. A forgórész tekercselése mókusketrec formájú, azaz rövidre van zárva.

A héj kialakítása (törzs, pajzsok stb.) nagymértékben függ a gép védelmi fokozatú kialakításától és a kiválasztott hűtőrendszertől. A vizsgált kialakításnál a géptestet bordákkal látták el a jobb hűtés érdekében. Egy centrifugális ventilátor, amely a motor tengelyén található a gépházon kívül, átfújja a bordás motorházat. A ventilátor légterelő burkolattal van lezárva.

A gép belsejében a levegőt rövidzárlati gyűrűkkel összeöntött szellőzőlapátok kavarják fel. A testhez egy kapocsdoboz van rögzítve, melybe az állórész tekercselés végeit kihúzva egy sorkapocs van beépítve.

Erősebb motoroknál a hűtési intenzitás növelése érdekében a levegőt a forgórész axiális csatornáin keresztül egy külön ventilátor vagy ugyanaz a ventilátor vezeti át, amely a gép külső felületén fújja át. Ebből a célból egy közös ventilátor használatakor a forgórész tengelyirányú furataiba légvezető csöveket helyeznek, amelyeket a forgórész tengelyére szerelt tartótárcsák furataiba rögzítenek (1.2. ábra, b). Ez megakadályozza, hogy a nedvességet tartalmazó külső levegő bejusson a gép tekercselésébe. A végpajzsokon zsaluk találhatók a levegő áthaladásához és kilépéséhez.

Az állórész mag (mágneses áramkör) 0,35 ... 0,5 mm vastagságú, sajtolt gyűrű alakú elektromos acéllemezekből van összeállítva. A lapok hornyokkal vannak bélyegezve a tekercs elhelyezéséhez (1.3. ábra). A nagy gépekben az állórészt lapokból szegmensek formájában állítják össze. A lapokat mindkét oldalon szigeteléssel látják el (oxidfilm, lakk stb.). A magcsomagban lévő lapokat kapcsokkal, hegesztéssel vagy nagy gépekben csapokkal rögzítik. A 400 kW feletti gépeknél a magok általában radiális csatornákkal rendelkeznek a jobb hűtés érdekében. Ezeket úgy alakítják ki, hogy a magot hosszában több csomagra osztják, és közéjük acél távtartókat szerelnek fel, amelyeket a csomag külső lapjaihoz hegesztenek.

Rizs. 1.2. Aszinkron mókuskalitkás motorok: 1-rövid lengő forgórész tekercsgyűrűk; 2, 10 csapágyas pajzsok; 3 - szellőzőlapátok; 4 - állórész tekercselés;

5 - kapocsdoboz; b - test (ágy); 7 - állórész mag; 8 rotoros mag; 9 tengelyes; 11 ventilátorház; 12 - ventilátor; 13 bázisú lemez; 14 - levegőellátó cső

Az állórész mágneses áramkörének hornyaiba téglalap alakú vagy kerek huzalból készült tekercset helyeznek el A négyszögletes huzal tekercseit merev szakaszok formájában készítik el és nyitott vagy félig nyitott hornyokba helyezik (1.4. ábra, a, b). A kerek huzaltekercseket általában félig zárt hornyokba öntik a horonyban lévő résen keresztül (1.5. ábra) speciális állórész-tekercselő gépekkel. A nagyfeszültségű gépeknél a tekercsek testszigetelése általában préselt hüvely formájában készül (lásd 1.4. ábra) A modern aszinkron gépeknél B és F hőállósági osztályú elektromos szigetelő anyagokat használnak, speciális gépeknél pedig üzemelnek. nehéz körülmények között H osztályú anyagok

1.3. ábra Állórész mag és bélyegzett lap

A modern aszinkron gépekben B és F hőállósági osztályú elektromos szigetelő anyagokat, nehéz körülmények között üzemelő speciális gépeknél pedig H osztályú anyagokat használnak.

A gépeknél megkülönböztetik a fordulatközi és tokos szigetelést. A menetek közötti szigetelést (tekercselési menetek között) magának a vezetéknek a szigetelése biztosítja, amelyet a kábelgyárakban a gyártási folyamat során vagy egy elektromos gép gyártása során alkalmaznak rá. A tokszigetelés elválasztja a tekercsvezetőket az elektromos gép testétől. Különféle tömítéseket, hüvelyeket vagy egy sor szigetelőréteget használ a megfelelő tekercsre, mielőtt beszereli a gépbe.

1.4. ábraNyisd ki(a)és félig nyitott (b) állórész nyílások a merev szakaszokból történő tekercseléshez -

1.4.5-szigetelő betétek 2-vezetős 3-tekercses szigetelés (ház) 6-ék A gép forgórésze egy elektromos acéllemez csomagból áll, préselt hornyokkal. A rövidre zárt forgórészeknél a hornyok alumíniummal vannak kitöltve. Ebben az esetben egy mókusketrec rúdjait alakítják ki (1.6. ábra a) Ezzel egyidejűleg rövidre záró véggyűrűket és szellőzőlapátokat öntenek, egy ilyen forgórész általános nézetét a ábra mutatja. 1.6, b. A nagyobb és speciális gépekben a forgórész hornyaiba réz (bronz, sárgaréz) rudakat helyeznek, amelyek végeit rövidre záró rézgyűrűkbe forrasztják (hegesztik) (1.6. ábra, c). A tengelyre rányomják az alumínium kosárcsomagot A rézkosáros rotoroknál a lemezek össze vannak szerelve

közvetlenül a tengelyre, és csak ezután helyezzük a rézrudakat a csomag hornyaiba .

A motorok forgórészei csapágyakban forognak, általában gördülőcsapágyakat használnak, az 1000 kW feletti gépeknél siklócsapágyakat is használnak. Szükség esetén ventilátort kell felszerelni a tengelyre. A csapágyak csapágypajzsokban vannak rögzítve, a csapágypajzsok az állórész házára vannak rögzítve. A fázisrotoros motorokat jóval kevésbé használják, mint a mókuskalitkás forgórészeseket, az ipar főként 100 kW feletti teljesítményű gépek formájában gyártja őket.

1.5. ábra Rizs. 1.5. Állórész hornyok ömlesztett odrétegzett(a) és kétrétegű(b) obmojelenlegi:

1 - vezetők; 2 - horonyszigetelés (tok); 3 - fedél - ék; 4 - tömítés

ábrán Az 1.7. ábra egy védett kivitelű fázisrotorral rendelkező aszinkronmotor általános nézetét mutatja. A jobb hűtés érdekében a nagy és közepes teljesítményű gépekben az állórész és a forgórész mágneses áramkörei külön csomagokra vannak osztva, amelyek között szellőzőcsatornák vannak. Szellőztető lapátok, megerősítve

Rizs. 1.6. Mókusketrec kialakítása:

/ - rotormag; 2 - mókusketrec rúdja; 3 - szellőzőlapátok

4 - rövidzárlati gyűrűk

a tekercselés merev szakaszainak elülső (külső) részein a pajzsok nyílásain keresztül levegőt szívnak a gépbe, ill.

dobja ki a tokon lévő lyukakon keresztül. Az ilyen szellőzést szimmetrikus radiálisnak nevezik. A csúszógyűrűk a gép burkolatán kívül találhatók.

Rizs. 1.7. Indukciós motor fázisrotorral:

7 - kapocsdoboz; 2 - tengely; 3 - szellőzőlapátok; 4 - rotor tekercselés; 5 - állórész tekercselés;

6.11-es csapágypajzsok; 7 állórészes mag; 8- rotormag; 9 - radiális szellőzőcsatorna; 10 - diffúzor; 12 - kefe átmenet; 13 - burkolat; 14 tűs gyűrűk

Rizs. 1.8. Fázisrotor rései, kerek huzal véletlenszerű tekercselésével(a) és kemény tekercseléssel(b):

1 - ék; 2 - vezetők; 3- tömítés; 4 - horonyszigetelés (tok)

a forgórész tekercsének kimeneti végei átmennek a tengelyen lévő lyukon, és csavarokkal vannak a csúszógyűrűkkel összekötve. A kefetartók kefékkel vannak a pajzshoz rögzítve egy kefe travers segítségével. Fázisrotoros motoroknál a forgórész hornyaiba körhuzal laza tekercset (1.8. ábra, a) vagy a forgórész nyitott hornyaiban elhelyezett merev szakaszokból álló tekercset (1.8.6. ábra) helyeznek el. , vagy a végéről félig zárt hornyokba szúrt rudak tekercselése. A fázistekercsek három vége a motor tengelyére szerelt csúszógyűrűkkel van összekötve.

10. Irodalomjegyzék

1 I. P. Kopylov - "Elektromos gépek" - Moszkva, 2002

motor seb rotor természetes jellegzetes... Om. 1. ábra. Mechanikai jellemzők, S =. M S 2. kérdés For motor DC párhuzamos...

Aszinkron motor mókuskalitkás rotorral

Laboratóriumi munka >> Fizika

Kísérletileg határozza meg mechanikai jellegzetes n(M), függőség mechanikai pillanat a tengelyen motor csúszás ellen M(S), működő jellemzők aszinkron motor n(P2...

1

Az automatizált elektromos hajtás modelljeinek építésénél figyelembe kell venni a motorban a működése során fellépő elektromechanikus folyamatok összetettségét. A matematikai számítás során kapott eredményeket empirikusan kell ellenőrizni. Így egy teljes körű kísérlet során szükség van a villanymotorok jellemzőinek meghatározására. Az ilyen kísérlet során nyert információk lehetővé teszik a megszerkesztett matematikai modell tesztelését. A cikk egy mókuskalitkás forgórészes aszinkron motor mechanikai jellemzőinek megalkotásának módszerét vizsgálja, a számított mechanikai jellemzők kísérleti ellenőrzését egy aszinkron motorból álló rendszer példáján végezzük el, amelynek tengelyéhez egy A független gerjesztésű egyenáramú motort terhelésként csatlakoztatjuk, megbecsüljük a számítási hibát, következtetést vonunk le a kapott eredmények további kutatásra való felhasználásának lehetőségéről. A kísérlet során az NTC-13.00.000 laboratóriumi állványt használjuk.

aszinkron motor

DC motor

mechanikai jellemzők

egyenértékű áramkör

a mágneses rendszer telítettsége.

1. Voronin S. G. Repülőgép elektromos hajtása: Képzési és módszertani komplexum. - Offline verzió 1.0. - Cseljabinszk, 1995-2011.- ill. 493, lista lit. - 26 cím

2. Moskalenko VV Elektromos hajtás: tankönyv diákoknak. magasabb tankönyv létesítmények. - M.: "Akadémia" Kiadói Központ, 2007. - 368 p.

3. Moshinsky Yu. A., Bespalov V. Ya., Kiryakin A. A. Egy aszinkron gép ekvivalens áramkörének paramétereinek meghatározása a katalógus adatai szerint // Villamosság. - 4/98. - 1998. - S. 38-42.

4. Műszaki katalógus, második kiadás, javítva és kiegészítve / Vladimir Electric Motor Plant. - 74 p.

5. Austin Hughes elektromos motorok és hajtások alapjai, típusai és alkalmazásai. - Harmadik kiadás / School of Electronic and Electrical Engineering, University of Leeds. - 2006. - 431 rubel.

Bevezetés

Aszinkron motor (IM) - egy elektromos motor, amely nagyon széles körű alkalmazást talált a különböző iparágakban és Mezőgazdaság. A mókuskalitkás rotorral rendelkező HELL jellemzői széles körben használják: könnyű gyártás, ami alacsony kezdeti költséget és nagy megbízhatóságot jelent; a nagy hatékonyság és az alacsony karbantartási költségek alacsony általános működési költségeket eredményeznek; közvetlenül a váltakozó áramú hálózatról történő munkavégzés lehetősége.

Az aszinkron villanymotor működési módjai

A mókuskalitkás motorok aszinkron gépek, amelyek fordulatszáma a tápfeszültség frekvenciájától, a póluspárok számától és a tengely terhelésétől függ. Általános szabály, hogy az állandó tápfeszültség és frekvencia fenntartása mellett, ha figyelmen kívül hagyjuk a hőmérséklet-változást, a tengely nyomatéka a szliptől függ.

A vérnyomás forgatónyomatéka a Kloss-képlettel határozható meg:

ahol , - kritikus pillanat, - kritikus csúszás.

Az aszinkron motornak a motoros üzemmódon kívül további három fékezési módja van: a) generátoros fékezés a hálózatba történő energiakimenettel; b) fékezés ellenzárással; c) dinamikus fékezés.

Pozitív szlip esetén a mókusketreces gép motorként, negatív szlip esetén generátorként működik. Ebből az következik, hogy a mókuskalitkás motor armatúraárama csak a szliptől fog függni. Amikor a gép eléri a szinkron sebességet, az áram minimális lesz.

Az IM generátoros fékezése energiaátvitellel a hálózatba a szinkron sebességet meghaladó forgórész fordulatszámon történik. Ebben az üzemmódban a villanymotor aktív energiát ad a hálózatnak, az elektromágneses tér létrehozásához szükséges meddőenergia pedig a hálózatból érkezik az elektromos motorba.

A generátor üzemmód mechanikai karakterisztikája a motor üzemmód karakterisztikája folytatása a koordinátatengelyek második negyedében.

A fordított áramú fékezés az állórész mágneses mezőjének forgásirányának felel meg, ellentétes a forgórész forgásával. Ebben az üzemmódban a szlip egynél nagyobb, és a forgórész forgási sebessége az állórészmező forgási frekvenciájához viszonyítva negatív. A forgórészben és így az állórészben az áram nagy értéket ér el. Ennek az áramnak a korlátozása érdekében további ellenállást vezetnek be a rotor áramkörébe.

A fordított fékezési mód az állórész mágneses mezejének forgásirányának változása esetén lép fel, miközben a villanymotor forgórésze és a hozzá kapcsolódó mechanizmusok tehetetlenségi nyomatékkal tovább forognak. Ez az üzemmód akkor is lehetséges, ha az állórész mező nem változtatja meg a forgásirányt, és a forgórész megváltoztatja a forgásirányt külső nyomaték hatására.

Ebben a cikkben megvizsgáljuk az aszinkron motor mechanikai jellemzőinek felépítését motoros üzemmódban.

Mechanikai jellemző felépítése modell segítségével

Útlevéladatok AD DMT f 011-6u1: Uf =220 - névleges fázisfeszültség, V; p=3 - tekercspóluspárok száma; n=880 - névleges fordulatszám, ford./perc; Pн=1400 - névleges teljesítmény, W; In=5,3 - névleges forgórészáram, A; η = 0,615 - hatásfok névleges, %; cosφ = 0,65 - cos(φ) névleges; J=0,021 - a forgórész tehetetlenségi nyomatéka, kg m 2; Ki \u003d 5,25 - az indítóáram többszöröse; Kp \u003d 2,36 - az indítónyomaték többszöröse; Km = 2,68 - a kritikus pillanat többszöröse.

Az aszinkron motorok működési feltételeinek tanulmányozására üzemi és mechanikai jellemzőket használnak, amelyeket kísérleti úton határoznak meg, vagy az egyenértékű áramkör (SZ) alapján számítanak ki. Az SZ (1. ábra) használatához ismernie kell a paramétereit:

• R 1 , R 2 ", R M - az állórész, a forgórész és a mágnesezési ág fázisainak aktív ellenállása;
• X 1 , X 2", X M - a forgórész és a mágnesezési ág állórészfázisainak szivárgási induktív ellenállásai.

Ezek a paraméterek szükségesek az indítóáramok meghatározásához a mágneses indítók és mágneskapcsolók kiválasztásakor, a túlterhelés elleni védelem végrehajtása során, az elektromos hajtás vezérlőrendszerének szabályozásához, beállításához, a tranziensek szimulálásához. Ezenkívül szükségesek az IM indítási módjának kiszámításához, az aszinkron generátor jellemzőinek meghatározásához, valamint az aszinkron gépek tervezésekor a kezdeti és a tervezési paraméterek összehasonlítása érdekében.

Rizs. 1. Egy aszinkron motor ekvivalens áramköre

Az állórész és a forgórész fázisainak aktív és meddő ellenállásának meghatározásához az egyenértékű áramkör paramétereinek számítási módszerét fogjuk alkalmazni. A számításokhoz szükséges részterhelési hatásfok és teljesítménytényező értékeit a műszaki katalógus tartalmazza: pf = 0,5 - részterhelési tényező, %; Ppf = Pn pf - teljesítmény részterhelésnél, W; η _pf = 0,56 - hatásfok részterhelésnél, %; cosφ_pf = 0,4 - cos(φ) részterhelésnél.

Ellenállás értékek az egyenértékű áramkörben: X 1 = 4,58 - állórész reaktanciája, Ohm; X 2 "= 6,33 - rotor reaktanciája, Ohm; R 1 \u003d 3,32 - állórész aktív ellenállása, Ohm; R 2" \u003d 6,77 - rotor aktív ellenállása, Ohm.

Szerkesszük meg egy aszinkron motor mechanikai karakterisztikáját az (1) Kloss-képlet szerint.

A csúszást a következő űrlap kifejezése alapján határozzuk meg:

ahol az IM forgórész forgási sebessége, rad/s,

szinkron forgási sebesség:

Kritikus forgórész fordulatszám:

. (4)

Kritikus csúszás:

A kritikus pillanatpontot a kifejezés határozza meg

Az indítónyomatékot a Kloss-képlet határozza meg s=1 esetén:

. (7)

Az elvégzett számítások alapján megszerkesztjük az IM mechanikai jellemzőit (4. ábra). A gyakorlati teszteléshez kísérletet végzünk.

Kísérleti mechanikai karakterisztika felépítése

A kísérlet során az NTC-13.00.000 "Electroprivod" laboratóriumi állványt használjuk. Létezik egy indukciós motorból álló rendszer, melynek tengelyére terhelésként független gerjesztésű egyenáramú motor (DC motor) van csatlakoztatva. Egy aszinkron motor mechanikai karakterisztikáját kell felépíteni az aszinkron és szinkron gépek útlevéladataiból és az érzékelők leolvasásából. Lehetőségünk van a DCT gerjesztő tekercs feszültségének változtatására, szinkron és aszinkron motor armatúrájánál mért áramok, tengelyfordulatszám mérésére. Csatlakoztassuk az AD-t az áramforráshoz, és a DCT gerjesztő tekercs áramának változtatásával terheljük. A kísérlet elvégzése után az érzékelők leolvasásaiból összeállítunk egy értéktáblázatot:

Asztal 1 Az érzékelő leolvasása aszinkron motor terhelése alatt

ahol Iv az egyenáramú motor gerjesztő tekercsének árama, I i az egyenáramú motor armatúra árama, Ω az aszinkronmotor forgórész-fordulatszáma, I 2 az aszinkronmotor forgórészárama.

A 2P H90L UHL4 típusú szinkrongép útlevéladatai: Pn=0,55 - névleges teljesítmény, kW; Unom=220 - névleges feszültség, V; Uin.nom=220 - névleges gerjesztési feszültség, V; Iya.nom=3,32 - névleges armatúraáram, A; Iv.nom=400 - névleges gerjesztési áram, mA; Rya=16,4 - armatúra ellenállás, Ohm; nн=1500 - névleges fordulatszám, ford./perc; Jdv=0,005 - tehetetlenségi nyomaték, kg m 2; 2p p =4 - a póluspárok száma; 2a=2 - az armatúra tekercselés párhuzamos ágainak száma; N=120 - az armatúra tekercs aktív vezetőinek száma.

Az áram az egyik kefén keresztül belép a DCT forgórészbe, átfolyik a rotor tekercsének összes fordulaton, és egy másik kefén keresztül távozik. Az állórész tekercsének érintkezési pontja a forgórész tekercselésével a kommutátorlapon vagy szegmenseken keresztül történik, amelyeket a kefe ekkor megnyom (a kefe általában egy szegmensnél szélesebb). Mivel a forgórész tekercsének minden egyes menete össze van kötve a kollektor egy-egy szegmensével, az áram tulajdonképpen az összes meneten és az összes kollektorlemezen áthalad a forgórészen.

Rizs. 2. Kétpólusú egyenáramú motor forgórészében folyó áramok

A 2. ábra azt mutatja, hogy az összes N póluson fekvő vezeték rendelkezik pozitív töltés, míg az S pólus alatti összes vezető negatív töltést hordoz. Ezért az N pólus alatti összes vezető lefelé irányuló erőt kap (amely arányos a B radiális fluxussűrűséggel és a forgórész áramával), míg az S pólus alatti összes vezető egyenlő felfelé irányuló erőt kap. Ennek eredményeként a forgórészen forgatónyomaték jön létre, amelynek nagysága arányos a mágneses fluxussűrűség és az áram szorzatával. A gyakorlatban a mágneses fluxussűrűség nem lesz tökéletesen egyenletes a pólus alatt, így egyes rotorvezetőkre ható erő nagyobb lesz, mint másokon. A tengelyen kialakuló teljes nyomaték egyenlő lesz:

M = K T FI, (8)

ahol Ф a teljes mágneses fluxus, a K T együttható egy adott motorra állandó.

A (8) képlet szerint a nyomaték szabályozása (korlátozása) az I áram vagy az F mágneses fluxus változtatásával érhető el. A gyakorlatban a nyomaték szabályozása leggyakrabban az áram szabályozásával történik. A motor áramát a vezérlőrendszere (vagy kezelője) szabályozza a motorra táplált feszültség változtatásával teljesítmény-átalakítók segítségével vagy további ellenállások beépítésével az áramköreibe.

Számítsa ki a motor tervezési állandóját, amelyet a (8) egyenlet tartalmaz:

. (9)

Határozzuk meg a kapcsolatot a motor fluxusa és a terepi tekercsáram között. Amint az az elektromos gépek elméletéből ismeretes, a mágneses rendszer telítettségének hatása miatt ez az összefüggés nem lineáris, és a 3. ábrán látható formát mutatja. A vas jobb kihasználása érdekében a gépet úgy tervezték, hogy hogy névleges üzemmódban a működési pont a mágnesezési görbe inflexiós pontján van. Vegyük a gerjesztőárammal arányos mágneses fluxus nagyságát.

Фpr.=Iв, (10)

ahol Iv a gerjesztőáram.

Ф - az áramlás valós értéke; Ф pr. - a számításokhoz elfogadott áramlás értéke

Rizs. 3. Az elfogadott és a valós mágneses fluxus értékeinek aránya

Mivel a kísérletben az AM-nek és a DPT-nek egy közös tengelye van, ki tudjuk számítani a DPT által létrehozott nyomatékot, és a kapott értékek és a sebességérzékelő leolvasásai alapján elkészítjük az IM kísérleti mechanikai karakterisztikáját (4. ).

4. ábra. Aszinkronmotor mechanikai jellemzői: számított és kísérleti

A kapott kísérleti jellemző a pillanatnyi alacsony értékek tartományában az elméletileg számított karakterisztika alatt, a felett pedig a magas értékek tartományában található. Az ilyen eltérés a számításokhoz elfogadott és a mágneses fluxus valós értékei közötti különbséggel jár (3. ábra). Mindkét grafikon metszi egymást Фpr.=Iв. nom.

Nemlineáris függés megállapításával korrekciót vezetünk be a számításokba (5. ábra):

Ф=а·Iв, (11)

ahol a a nemlinearitási együttható.

Rizs. 5. A mágneses fluxus és a gerjesztőáram aránya

Az eredményül kapott kísérleti jellemző az ábrán látható formát ölti. 6.

6. ábra. Aszinkronmotor mechanikai jellemzői: számított és kísérleti

Számítsuk ki a kapott kísérleti adatok hibáját arra az esetre, amikor a mágneses fluxus lineárisan függ a gerjesztőáramtól (10), illetve arra az esetre, amikor ez a függés nemlineáris (11). Az első esetben a teljes hiba 3,81%, a másodikban 1,62%.

Következtetés

A kísérleti adatok alapján felépített mechanikai jellemző az elfogadott Фpr.=Iв feltevés miatt eltér az (1) Kloss-formulával épített karakterisztikától, az eltérés 3,81%, Iв=Iв.nom.=0,4 (А) ezek a specifikációk mérkőzés. Amikor Iv eléri a névleges értéket, a DCT mágneses rendszer telítődése következik be, ennek következtében a gerjesztőáram további növekedése egyre kevésbé befolyásolja a mágneses fluxus értékét. Ezért a pontosabb nyomatékértékek elérése érdekében telítési tényezőt kell bevezetni, amely lehetővé teszi a számítás pontosságának 2,3-szoros növelését. A modellezéssel megszerkesztett mechanikai jellemzők megfelelően tükrözik egy valós motor működését, további kutatások alapjául vehetők.

Recenzensek:

• Pyukke Georgij Alekszandrovics, a műszaki tudományok doktora, a KamcsatSTU Vezérlőrendszerek Tanszékének professzora, Petropavlovsk-Kamchatsky.
• Potapov Vadim Vadimovich, a műszaki tudományok doktora, a Távol-Kelet Szövetségi Egyetem, Petropavlovsk-Kamchatsky ágának professzora.

Bibliográfiai link

Likhodedov A.D. AZ ASZINKRON MOTOR MECHANIKAI JELLEMZŐINEK FELÉPÍTÉSE ÉS JÓVÁHAGYÁSA Kortárs kérdések tudomány és oktatás. - 2012. - 5. sz.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=6988 (hozzáférés dátuma: 2020.02.01.). Felhívjuk figyelmüket a Természettudományi Akadémia kiadója által kiadott folyóiratokra.

Dinamikus mechanikai jellemzők Az aszinkron motor a sebesség (csúszás) pillanatnyi értékei és az elektromos gép pillanata közötti kapcsolat az átmeneti üzemmód azonos időpillanatában.

Az indukciós motor dinamikus mechanikai karakterisztikájának grafikonja a motor állórész- és forgórészáramkörében az elektromos egyensúly differenciálegyenlet-rendszerének és az elektromágneses nyomatékának egyik egyenletének együttes megoldásából nyerhető, amelyeket a nélkül adunk meg. származtatásuk:

Az (5.35) egyenletrendszer a következő jelölést használja:

a

- az állórész tekercselés feszültségvektorának komponense, a tengely mentén orientálva b rögzített koordinátarendszer;

- az állórész tekercsének egyenértékű induktív ellenállása, amely megegyezik az állórész tekercs szivárgásának induktív ellenállásával és a fő mező induktív ellenállásával;

- a forgórész tekercsének egyenértékű induktív ellenállása, az állórész tekercsére csökkentve, megegyezik a forgórész tekercs szivárgásának induktív ellenállásával és a fő mező induktív ellenállásával;

- induktív ellenállás a fő mezőből (mágnesezési áramkör), amelyet az állórész áramainak teljes hatása hoz létre;

a rögzített koordinátarendszer;

- az állórész tekercselés fluxus kapcsolódási vektorának komponense, a tengely mentén orientálva b rögzített koordinátarendszer;

a rögzített koordinátarendszer;

a forgórész tekercselés fluxus kapcsolódási vektorának a tengely mentén orientált összetevője b rögzített koordinátarendszer;

a rögzített koordinátarendszer;

- a rotor tekercselés áramvektorának komponense, a tengely mentén orientálva b rögzített koordinátarendszer.

Az aszinkron elektromos hajtásban zajló elektromechanikus folyamatokat a mozgásegyenlet írja le. Az alkalomra

ahol a motor tengelyére csökkentett terhelési ellenállás pillanata; - az elektromos hajtás teljes tehetetlenségi nyomatéka a motor tengelyére csökkentve.

Az indukciós motorban zajló energiaátalakítás dinamikus folyamatainak elemzése nehéz feladat az aszinkronmotort leíró egyenletek jelentős nemlinearitása miatt, a változók szorzata miatt. Ezért célszerű az indukciós motor dinamikus jellemzőit számítástechnika segítségével tanulmányozni.

Az (5.62) és (5.63) egyenletrendszer együttes megoldása a MathCAD szoftverkörnyezetben lehetővé teszi az ω fordulatszám és nyomaték tranziens folyamatainak grafikonjainak kiszámítását M az 5.3. példában meghatározott aszinkron motor egyenértékű áramkörének paramétereinek számértékeivel.

Mivel az aszinkron motor dinamikus mechanikai karakterisztikája csak a tranziens folyamatok számítási eredményeiből nyerhető, ezért először a fordulatszám (5.9. ábra) és a nyomaték (5.10. ábra) tranziens folyamatainak grafikonjait mutatjuk be az aszinkron motor közvetlen indításakor. kapcsolat a hálózattal.

Rizs. 5.9.

Rizs. 5.10.

Rizs. 5.11.

A grafikonok és tranziensek lehetővé teszik egy aszinkron motor dinamikus mechanikai karakterisztikájának felépítését (5.1 I. ábra, I. görbe), amikor a hálózathoz való közvetlen csatlakozással indítjuk. Összehasonlításképpen, ugyanazon az ábrán látható az (5.7) kifejezéssel kiszámított statikus mechanikai jellemző - 2 egy aszinkron motor ekvivalens áramkörének azonos paramétereire.

Az aszinkron motor dinamikus mechanikai jellemzőinek elemzése azt mutatja, hogy a maximális ütési nyomatékok az indításkor több mint 4,5-szer meghaladják a statikus mechanikai jellemző névleges nyomatékát L / n, és elérhetik azokat az értékeket, amelyek elfogadhatatlanul nagyok. a mechanikai szilárdság. Az indításkor és különösen az aszinkron motor megfordítása során fellépő ütőnyomatékok a gyártási mechanizmusok és magának az aszinkron motornak a kinematikájának meghibásodásához vezetnek.

A MathCAD szoftverkörnyezetben végzett modellezés meglehetősen egyszerűvé teszi az indukciós motorok dinamikus mechanikai jellemzőinek tanulmányozását. Megállapítást nyert, hogy a dinamikus karakterisztikát nem csak az aszinkron motor ekvivalens áramkörének paraméterei határozzák meg, hanem az elektromos hajtás paraméterei is, mint például az egyenértékű tehetetlenségi nyomaték, a motor tengelyén lévő ellenállási nyomaték. . Következésképpen egy aszinkron motornak adott paraméterekkel az ellátó hálózat és az egyenértékű áramkör egy statikus és sok dinamikus mechanikai jellemzővel rendelkezik.

ábra dinamikus jellemzőinek elemzéséből következik. Az 5.9-5.10. ábrán látható, hogy a rövidre zárt aszinkron motor indításának tranziens folyamata nemcsak a kezdeti, hanem a befejező szakaszban is rezgő jellegű lehet, és a motor fordulatszáma meghaladja a szinkron ω0 értéket. A gyakorlatban nem mindig figyelhető meg a motor szögsebességének és nyomatékának ingadozása az átmeneti folyamat utolsó szakaszában. Ezen kívül van nagy szám olyan termelési mechanizmusok, amelyeknél az ilyen ingadozásokat ki kell zárni. Tipikus példa erre a csörlők mechanizmusai és a daruk mozgása. Az ilyen mechanizmusokhoz lágy mechanikai jellemzőkkel vagy megnövelt csúszással rendelkező aszinkron motorokat gyártanak. Megállapítást nyert, hogy minél lágyabb az aszinkron motor mechanikai karakterisztikájának munkaszakasza és minél nagyobb az elektromos hajtás ekvivalens tehetetlenségi nyomatéka, annál kisebb a rezgések amplitúdója az állandó fordulatszám elérésekor, és annál gyorsabban csillapodnak.

A dinamikus mechanikai jellemzők tanulmányozása elméleti és gyakorlati jelentőséggel bír, mivel az 5.1.1. szakaszban bemutatott módon csak a statikus mechanikai jellemzők figyelembevétele nem teljesen helyes következtetésekhez vezethet, és az indítás során jelentkező dinamikus terhelések természetének torzulásához vezethet. aszinkron motorok. Tanulmányok azt mutatják, hogy a dinamikus nyomaték maximális értékei a motor névleges nyomatékát közvetlen hálózatra kapcsolással 2-5-ször, irányváltáskor 4-10-szeresen haladhatják meg a motor névleges nyomatékát, amit figyelembe kell venni. figyelembe kell venni az elektromos hajtások fejlesztése és gyártása során.

3. előadás

Az aszinkron motorokat széles körben használják az iparban, mivel számos jelentős előnyük van a többi motortípushoz képest. Az aszinkron motor egyszerű és megbízható működésű, mivel nincs kollektora; Az aszinkron motorok olcsóbbak és sokkal könnyebbek, mint az egyenáramú motorok.

Az indukciós motor mechanikai jellemzőinek egyenletének levezetéséhez használhatja az 1. ábrán látható egyszerűsített ekvivalens áramkört. 3.1, ahol a következő megnevezéseket fogadják el:

Uf - primer fázis feszültség; I 1 - az állórész fázisárama; I / 2 - csökkentett forgórészáram; X 1 és X" 2 - primer és szekunder redukált szórási reaktancia; Ro és X 0 - a mágnesező áramkör aktív és reaktív ellenállása; s == (w 0 - w) / w 0 - motor csúszása; w 0 = 2pn 0 /60 - a motor szinkron szögsebessége; w 0 = 2pf1/p; R1 és R/2 - elsődleges és másodlagos csökkentett aktív ellenállások; f 1 - hálózati frekvencia; R - póluspárok száma.

Rizs. 3.1 Aszinkron motor egyszerűsített ekvivalens áramköre.

A fenti ekvivalens áramkörnek megfelelően lehetséges a szekunder áram kifejezése

(2.1)

Az indukciós motor nyomatéka az Mw 0 s = 3 (I / 2) 2 R / 2 veszteségkifejezésből határozható meg, ahonnan

(2.2)

Ha behelyettesítjük az áram I / 2 értékét a (2.1) pontban, a következőt kapjuk:

(2.3)

Pillanat görbe M = f(s) két maximuma van: az egyik - generátor üzemmódban, a másik - motoros üzemmódban 1 .

Egyenlítés dM/ds= 0, meghatározzuk az Sg kritikus szlip értékét, amelynél a motor a maximális (kritikus) nyomatékot fejleszti

(2.4)

A forgórész áramkör jelentős ellenállása esetén a maximális nyomaték az ellenkapcsolással történő fékezés üzemmódjában lehet.

A Sk értékét (3.3) behelyettesítve megtaláljuk a maximális pillanat kifejezését

(2.5)

A (2.4) és (2.5) egyenlőségben lévő "+" jel a motor üzemmódra (vagy ellenbezárással történő fékezésre), a "-" jel pedig a generátor hálózattal párhuzamos működési módjára vonatkozik (w>w 0 )

Ha a (2.3) kifejezést elosztjuk (2.5)-tel, és végrehajtjuk a megfelelő transzformációkat,

Rizs. 3.2 Az aszinkron motor mechanikai jellemzői.

akkor megkaphatod:

(2.6)

ahol Mk - maximális motornyomaték; S K - a maximális nyomatéknak megfelelő kritikus csúszás; a= R 1 / R / 2 .

Itt kell hangsúlyozni egy, a gyakorlat szempontjából nagyon fontos körülményt - a hálózati feszültség változásának hatását az aszinkronmotor mechanikai jellemzőire. A (3.3)-ból látható, hogy adott szlip esetén a motor nyomatéka arányos a feszültség négyzetével, így ez a motortípus érzékeny a hálózati feszültség ingadozására.

Az ideális üresjárat kritikus szlipje és szögsebessége független a feszültségtől.

ábrán A 3.2 egy aszinkron motor mechanikai jellemzőit mutatja be. Jellemző pontjai:

1) s = 0; M = 0, miközben a motor fordulatszáma egyenlő a szinkronnal;

2) s = s NOM; M = M nom, amely megfelel a névleges fordulatszámnak és névleges nyomatéknak;

3) s == sk; M == M max - maximális nyomaték motor üzemmódban;

Kezdeti indítónyomaték;

5) s = - s K; M=M K.G. - a legnagyobb nyomaték a generátor üzemmódban a hálózattal párhuzamos működésben.

s> 1.0 esetén a motor kapcsolásgátló fék üzemmódban működik, s-vel< 0 имеет место генераторный режим работы параллельно с сетью.

Hangsúlyozni kell, hogy az S k abszolút értékei a hálózattal párhuzamos motor és generátor üzemmódban megegyeznek

A (2.6)-ból azonban az következik, hogy a motor és a generátor üzemmódban a maximális nyomatékok eltérőek. A hálózattal párhuzamos generátor üzemmódban a maximális nyomaték abszolút értékben nagyobb, ami az összefüggésből következik.

Ha a (2.6) egyenletben figyelmen kívül hagyjuk az állórész aktív ellenállását, akkor a számításokhoz kényelmesebb képletet kapunk:

(2.7)

Ha a (2.7) kifejezésben behelyettesítjük az M és s aktuális értékeit a névleges értékük helyett, és jelöljük az M K / M NOM maximális nyomaték többszörösét l-ig, a következőt kapjuk:

Az utolsó kifejezésben a „+” jelet a gyökér elé kell venni.

A (2.6) képlet elemzése azt mutatja, hogy s>s k (a karakterisztika nem működő része) esetén hiperbolikus egyenletet kapunk, ha ebben az esetben a (3.6) egyenletekben a nevező második tagját figyelmen kívül hagyjuk, azaz

A karakterisztika ezen része gyakorlatilag csak az indítási és fékezési módoknak felel meg.

Kis értékű csúszás esetén (s< s k) для M=f (s) akkor kapjuk meg az egyenes egyenletét, ha figyelmen kívül hagyjuk a (3.6) nevező első tagját:

A karakterisztikának ez a lineáris része a munkarész, amelyen a motor általában állandósult állapotban működik. A karakterisztika ugyanazon a részén a motor névleges adatainak megfelelő pontok találhatók: M NOM, I NOM, n NOM, s NOM.

A fordulatszám statikus esését (különbségét) relatív egységekben az aszinkron motor természetes mechanikai karakterisztikáján névleges nyomaték mellett a névleges szlipje határozza meg.

A névleges csúszás a forgórész ellenállásától függ. A normál kialakítású, mókuskeretes rotorral rendelkező motorok általában a legkisebb névleges csúszással rendelkeznek azonos teljesítmény és pólusszám mellett. Ezeknél a motoroknál a tervezési jellemzőik miatt a forgórész ellenállása viszonylag kis értékű, ami a kritikus s k (3,4) és a névleges s NOM csúszás értékének csökkenéséhez vezet. Ugyanezen okok miatt a motorteljesítmény növekedésével csökken a névleges szlipje, és nő a természetes karakterisztika merevsége. Ez utóbbit az ábra görbéje illusztrálja. 11, különböző teljesítményű motorok átlagos adataira építve.

A maximális nyomaték, amint az a (3.5) pontból látható, nem függ az R 2 forgórész aktív ellenállásától , a kritikus csúszás a (3.4) szerint a rotor ellenállásának növekedésével nő. Ennek eredményeként a fázisrotoros motorokban, amikor ellenállásokat vezetnek be a forgórész áramkörébe, a nyomatékgörbe maximuma a nagy csúszások felé tolódik el.

A fázisrotoros motor természetes és reosztatikus jellemzőinek kialakításához szükséges R 2 ellenállásértéket a kifejezésből határozzuk meg.

ahol E 2k, I 2NOM - lineáris feszültség álló rotorral és a forgórész névleges árama.

ábrán A 12. ábra a motoros üzemmód reosztatikus jellemzőinek családját mutatja a koordinátatengelyeken Més a forgórész áramkör ellenállásának különböző értékeivel. Ismert közelítéssel a munkarészükben a reosztatikus jellemzők lineárisnak tekinthetők. Ez lehetővé teszi, hogy az aszinkron motor rotoráramkörébe tartozó ellenállások ellenállásának kiszámításakor az alkalmazottakhoz hasonló módszereket alkalmazzanak.

Rizs. 11. A névleges görbe Fig. 12 Természetes és reosztatikus mechanikus

csúszás fázisú indukciós motor aszinkron karakterisztikájához

különböző teljesítményű motorok. forgórész

független gerjesztésű egyenáramú motor armatúraköri ellenállásának kiszámításához. Ebben az esetben az ellenállás ellenállásának meghatározásában némi pontatlanság adódik, mivel az aszinkron motor karakterisztikája a grafikon M = 0-tól az indításkori maximális nyomatékig terjedő szakaszában lineárisnak tekinthető.

Pontosabb módszer, ha a karakterisztikát kisebb területen kiegyenesítjük. A maximális nyomaték l \u003d M K.D. A normál kivitelű, fázisrotoros motorok esetében az /M nom értéke legalább 1,8, a mókuskeretes rotorral rendelkező motorok esetében pedig legalább 1,7. A darumotorokat a maximális nyomaték nagyobb aránya jellemzi. Például az MTK sorozatú mókuskalickás forgórészű motorokhoz l=2,3¸3,4.

Az említett sorozat fázisrotorral rendelkező motorjai megközelítőleg azonos l értékekkel rendelkeznek .

A mókuskalitkás forgórészes motoroknál a kezdeti indítónyomaték és a kezdeti indítóáram többszöröse elengedhetetlen az elektromos hajtás szempontjából.

ábrán A 13. ábra egy körkörös hornyokkal rendelkező, normál mókuskalitkás rotorral rendelkező motor hozzávetőleges természetes jellemzőit mutatja. Ezek a jellemzők azt mutatják, hogy egy mókuskalitkás motor, amely nagyon nagy áramot vesz fel a hálózatból, viszonylag

Rizs. 13. Jellemzők co = = f(M)és u == D (/) kerek hornyokkal rendelkező, mókuskalickás rotorral rendelkező aszinkronmotorhoz.

alacsony indítónyomaték. A motorok kezdeti indítónyomatékának többszöröse

és darumotorokhoz

Indítóáram aránya

A motor forgatónyomatéka és az állórész árama közötti arányosság hiánya indításkor (13. ábra) a motor mágneses fluxusának jelentős csökkenéséből, valamint a szekunder kör teljesítménytényezőjének csökkenéséből adódik indításkor. .

Az indukciós motor nyomatéka, mint minden elektromos gép, arányos a Ф mágneses fluxussal és a szekunder áram aktív összetevőjével

(2.8)

A növekvő csúszással a rotor EMF-je növekszik E 2 \u003d E 2K s , az I / 2 forgórész áram a (3.1) szerint növekszik, aszimptotikusan egy bizonyos határértékre, és cos y 2 csökken s növekedésével (a karakterisztika munkaszakaszában nagyon kicsi), aszimptotikusan nullára hajlik s ®¥ . A motor fluxusa szintén nem marad állandó, csökken az áram növekedésével az állórész tekercsellenállásain bekövetkező feszültségesés miatt. Mindez az áramerősség és a motor nyomatéka közötti arányosság hiányát okozza.

A kezdeti indítónyomaték növelésére és az indítóáram csökkentésére speciális kialakítású, mókuskeretes rotorral rendelkező motorokat használnak. Az elektromos motorok forgórészei két koncentrikus kalitkával vagy mély felülettel rendelkeznek, magas és keskeny tengelyekkel. Ezeknek a motoroknak a rotor ellenállása az indításkor

Rizs. 14. Aszinkron motor mechanikai jellemzői kis szögsebességnél, mókuskalickás rotorral, süllyesztéssel.

a periódus sokkal hosszabb, mint a névleges fordulatszámon, a nagy csúszásoknál a rotor áramának megnövekedett frekvenciája miatti bőrhatás miatt. Ezért a mély hornyú vagy a forgórész kettős tekercsű motorjaira való váltáskor az indítónyomaték többszöröse jelentősen megnő (növekszik a cos y 2 fluxus), és csökken az indítóáram többszöröse. Igaz, ebben az esetben a névleges terhelésnek megfelelő teljesítménytényező és hatásfok valamelyest csökken.

Meg kell jegyezni, hogy a mókuskeretes rotorral rendelkező motoroknál az indítónyomaték gyakorlatilag nem mindig a legkisebb nyomatékérték a motor üzemmód tartományában. ábrából látható. A 14. ábrán látható, hogy a mókuskalitkás rotorral rendelkező motorok mechanikai jellemzői kis szögsebességeknél időnként lecsökkennek, amit a fogmezők magasabb harmonikusainak hatása okoz. Ezt a körülményt figyelembe kell venni a motor terhelés alatti indításakor.

A fázisrotoros motoroknál a kezdeti indítási nyomaték az ellenállás ismert ellenállási határértékeiig nő, az indítási áram pedig csökken az ellenállás növekedésével. A kezdeti indítónyomaték a maximális nyomatékra állítható. A forgórész áramkör ellenállásának további növekedésével a cos y 2 növekedése kompenzálja a forgórész áramának csökkenését, és az indítónyomaték csökken.

Mechanikai jellemzők

aszinkron motor fékezési üzemmódokban

A 3.7 §-ban egy motoros üzemmódban működő aszinkron gép mechanikai jellemzőit vették figyelembe. Az aszinkron motor azonban fékezési üzemmódban is működhet: fékezéskor a hálózatba történő energiaátvitellel, kapcsolásgátló fékezéskor és dinamikus fékezéskor.

1. Fékezés energia-visszatéréssel a hálózatba(generátor üzemmód

Rizs. 15. Aszinkron motor mechanikai jellemzői különböző üzemmódokhoz.

a hálózattal párhuzamosan) a szinkronnál nagyobb fordulatszámon lehetséges. Az aszinkron motor mechanikai jellemzőit az M és w) koordinátákban az ábra mutatja. 15. Az 1. kvadránsban a motor üzemmód jellemzőinek szakaszai találhatók a forgórész áramkör három különböző ellenállásához. Amikor a motor fordulatszáma megközelíti az ideális alapjárati fordulatszámot vagy a szinkron fordulatszámot, a motor nyomatéka megközelíti a nullát.

Külső nyomaték hatására a szögsebesség további növekedésével, amikor w>w 0, a motor generátor üzemmódban működik párhuzamosan a hálózattal, amelyre villamos energiát tud ellátni, miközben a gerjesztéshez meddőteljesítményt fogyaszt. A fékezés energiaátvitellel a hálózatba megfelel a 2. kvadráns felső részében található karakterisztika szakaszoknak. Ebben az üzemmódban, amint az a (3.5) pontból látható, a maximális nyomaték nagyobb, mint a motoros üzemmódban. A hálózatba történő energiaátvitellel járó fékezési módot gyakorlatilag pólusváltó motoroknál, valamint emelőgépek (liftek, kotrógépek stb.) meghajtásánál és néhány egyéb esetben alkalmazzák.

2. Fordított áramú fékezés sokkal gyakorlatiasabb alkalmazása van. A fordított áramú fékezési mód ugyanúgy elérhető, mint egy egyenáramú motornál, Ms terhelési nyomatékkal > M P (15. ábra). Az áram korlátozása és a megfelelő nyomaték elérése érdekében fázisrotoros motor használatakor egy további ellenállást kell beépíteni a forgórész áramkörébe. Az ellenhuzalozással végzett fékezés közbeni steady-state üzemmód például megfelel a karakterisztika - w SET, M C pontjának (15. ábra).

Az Rp 1 mechanikai karakterisztikája árammentes fékezési üzemmódban és M C == const nem biztosít stabil működést. A fordított fékezés az állórész tekercs két fázisának menet közbeni átkapcsolásával is elérhető, ami a mágneses tér forgásirányának megváltozásához vezet (átmenet a pontból DE pontosan NÁL NÉLábrán. tizenhat). A rotor ekkor a mező irányával ellentétes irányban forog, és fokozatosan lelassul. Amikor a szögsebesség nullára csökken (C pont a 16. ábrán), a motort le kell választani a hálózatról, ellenkező esetben ismét motoros üzemmódba kapcsolhat, és a forgórésze az előzővel ellentétes irányba forog (D pont) ).

3. Aszinkron motor dinamikus fékezése általában az állórész tekercsének bekapcsolásával történik az egyenáramú hálózaton; a forgórész tekercsét ezután lezárják a külső ellenállások előtt. Motoros üzemmódról dinamikus fékezési üzemmódra váltáshoz a K1 kontaktort (17. ábra) leválasztja az állórészt a váltakozó áramú hálózatról, a K2 mágneskapcsoló pedig az állórész tekercsét az egyenáramú hálózatra. A forgórész áramkörében külső ellenállások vannak az áram korlátozására és a különböző fékezési jellemzők elérésére.

Az állórész tekercsén áthaladva az egyenáram rögzített mezőt képez, amelynek fő hulláma az indukció szinuszos eloszlását adja. A forgó rotorban váltakozó áram keletkezik, amely saját mezőt hoz létre, amely

állórészhez képest is álló helyzetben. A teljes mágneses fluxus és a forgórész áramának kölcsönhatása következtében fékezőnyomaték keletkezik, amely függ az állórész MMF-étől, a forgórész ellenállásától és a motor szögsebességétől. Ennek az üzemmódnak a mechanikai jellemzői a 2. kvadráns alsó részében találhatók (lásd a 15. ábrát). Áthaladnak a koordináták origóján, mivel nullával egyenlő szögsebességnél a fékezőnyomaték ebben az üzemmódban is nulla. A maximális nyomaték arányos az 1 állórészre adott feszültség négyzetével, és a feszültség növekedésével növekszik. A kritikus csúszás attól függ

16. ábra Mechanikai jellemzők 17 Bekötési rajz