ลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส

มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสเป็นมอเตอร์หลักที่ใช้กันอย่างแพร่หลายทั้งในอุตสาหกรรมและการผลิตทางอุตสาหกรรมเกษตร มีข้อได้เปรียบที่สำคัญกว่าเครื่องยนต์ประเภทอื่นๆ: ใช้งานง่าย เชื่อถือได้และมีต้นทุนต่ำ

ในมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสสามเฟสเมื่อขดลวดสเตเตอร์เชื่อมต่อกับเครือข่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟสจะมีการสร้างสนามแม่เหล็กหมุนขึ้นซึ่งข้ามตัวนำของขดลวดโรเตอร์ทำให้เกิด EMF ภายใต้อิทธิพลของ ซึ่งกระแสและฟลักซ์แม่เหล็กปรากฏในโรเตอร์ ปฏิกิริยาของฟลักซ์แม่เหล็กของสเตเตอร์และโรเตอร์ทำให้เกิดแรงบิดของมอเตอร์ ลักษณะที่ปรากฏในการม้วนตัวของโรเตอร์ของ EMF และด้วยเหตุนี้ของแรงบิด จะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อมีความแตกต่างระหว่างความเร็วของการหมุนของสนามแม่เหล็กของสเตเตอร์และโรเตอร์ ความแตกต่างของความเร็วนี้เรียกว่าสลิป

การลื่นของมอเตอร์เหนี่ยวนำคือการวัดว่าโรเตอร์ล่าช้าหลังการหมุนของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์ในการหมุนมากเพียงใด มันเขียนแทนด้วยตัวอักษร สและถูกกำหนดโดยสูตร

, (2.17)

โดยที่ w 0 คือความเร็วเชิงมุมของการหมุนของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์ (ความเร็วเชิงมุมซิงโครนัสของมอเตอร์) w คือความเร็วเชิงมุมของโรเตอร์ ν คือความเร็วของเครื่องยนต์ใน หน่วยสัมพัทธ์.

ความเร็วในการหมุนของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์ขึ้นอยู่กับความถี่ของกระแสไฟหลัก ฉและจำนวนเสาคู่ Rเครื่องยนต์: . (2.18)

สมการสำหรับคุณสมบัติทางกลของมอเตอร์เหนี่ยวนำสามารถหาได้จากวงจรสมมูลแบบง่ายที่แสดงในรูปที่ 2.11 สัญกรณ์ต่อไปนี้ใช้ในวงจรสมมูล: คุณ f- แรงดันเฟสหลัก ฉัน 1- กระแสเฟสในขดลวดสเตเตอร์ ฉัน2- กระแสไฟลดลงในขดลวดของโรเตอร์ x1- ค่ารีแอกแตนซ์ของขดลวดสเตเตอร์ R1, R 1 2- ความต้านทานแบบแอคทีฟในขดลวดของสเตเตอร์และโรเตอร์ลดลงตามลำดับ x2΄ - ลดค่ารีแอกแตนซ์ในขดลวดของโรเตอร์ R0, x0- ความต้านทานเชิงแอคทีฟและปฏิกิริยาของวงจรการทำให้เป็นแม่เหล็ก ส- เลื่อน.

ตามวงจรสมมูลในรูปที่ 2.11 นิพจน์สำหรับกระแสโรเตอร์มีรูปแบบ

ข้าว. 2.11. วงจรสมมูลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส

แรงบิดของมอเตอร์เหนี่ยวนำสามารถกำหนดได้จากนิพจน์ MW 0 S=3(I 2 ΄) 2 R 2ตามสูตร

แทนค่าของกระแส ฉัน 2 ΄จากสูตร (2.19) ถึงสูตร (2.20) เรากำหนดแรงบิดของมอเตอร์ตามสลิปนั่นคือ นิพจน์เชิงวิเคราะห์สำหรับคุณสมบัติทางกลของมอเตอร์เหนี่ยวนำมีรูปแบบ

กราฟการพึ่งพา ม=ฉ (ส)สำหรับโหมดมอเตอร์จะแสดงในรูปที่ 2.12 ในระหว่างการเร่งความเร็ว แรงบิดของเครื่องยนต์จะเปลี่ยนจากการสตาร์ท ม นจนถึงโมเมนต์สูงสุดซึ่งเรียกว่า ช่วงเวลาวิกฤต M ถึง. สลิปและความเร็วของเครื่องยนต์ที่สอดคล้องกับช่วงเวลาที่ใหญ่ที่สุด (สูงสุด) เรียกว่าวิกฤตและถูกกำหนดตามลำดับ S ถึง w ถึง. ให้อนุพันธ์เท่ากับศูนย์ในนิพจน์ (2.21) เราได้รับค่าของสลิปวิกฤต Skที่เครื่องยนต์พัฒนาแรงบิดสูงสุด:

ที่ไหน X k \u003d (X 1 + X 2 ΄) -ปฏิกิริยาของมอเตอร์

รูปที่ 2.12 ลักษณะทางกลตามธรรมชาติ มอเตอร์แบบอะซิงโครนัส รูปที่ 2.13 ลักษณะทางกลของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสเมื่อแรงดันไฟหลักเปลี่ยนแปลง

สำหรับโหมดการขับขี่ S ถึงถูกถ่ายด้วยเครื่องหมายบวก สำหรับซูเปอร์ซิงโครนัส - ด้วยเครื่องหมายลบ

แทนค่า S ถึง(2.22) ในนิพจน์ (2.21) เราได้รับสูตรสำหรับช่วงเวลาสูงสุด:

ก) สำหรับโหมดมอเตอร์

b) สำหรับการเบรกแบบโอเวอร์ซิงโครนัส

(2.24)

เครื่องหมาย "บวก" ในความเท่าเทียมกัน (2.22) และ (2.23) หมายถึงโหมดมอเตอร์และการเบรกโดยการเดินสายสวนกลับ เครื่องหมายลบในสูตร (2.21), (2.22) และ (2.24) - ไปยังโหมดซูเปอร์ซิงโครนัสของมอเตอร์ที่ทำงานควบคู่ไปกับเครือข่าย (ด้วย w>w0).

ดังจะเห็นได้จาก (2.23) และ (2.24) แรงบิดสูงสุดของมอเตอร์ที่ทำงานในโหมดเบรกแบบซูเปอร์ซิงโครนัสจะมากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับโหมดมอเตอร์เนื่องจากแรงดันตกคร่อม R1(รูปที่ 2.11).

ถ้านิพจน์ (2.21) ถูกหารด้วย (2.23) และแปลงจำนวนหนึ่งโดยพิจารณาจากสมการ (2.22) จะได้นิพจน์ที่ง่ายกว่าสำหรับการพึ่งพา ม=ฉ (ส):

ที่ไหน – ค่าสัมประสิทธิ์

ละเลยความต้านทานที่ใช้งานของขดลวดสเตเตอร์ R1, เพราะ สำหรับมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่มีกำลังมากกว่า 10 กิโลวัตต์ ความต้านทาน R 1 จะน้อยกว่ามาก X k, สามารถเทียบได้ a 0เราได้รับสูตรที่สะดวกและง่ายต่อการคำนวณสำหรับการกำหนดแรงบิดของเครื่องยนต์โดยการลื่นของมัน (สูตร Kloss):

. (2.26) ถ้าอยู่ในนิพจน์ (2.25) แทนค่าปัจจุบัน เอ็มและ สแทนที่ค่าเล็กน้อยและกำหนดช่วงเวลาหลายหลาก M ถึง / M nผ่าน กมแม็กซ์เราได้รับสูตรอย่างง่ายสำหรับการพิจารณาสลิปวิกฤต:

ใน (2.27) ผลลัพธ์ใดๆ ของการแก้ปัญหาภายใต้รูทจะมีเครื่องหมาย "+" เพราะด้วยเครื่องหมาย "-" การแก้สมการนี้ไม่สมเหตุสมผล สมการ (2.21), (2.23), (2.24), (2.25) และ (2.26) เป็นนิพจน์ที่อธิบายลักษณะทางกลของมอเตอร์เหนี่ยวนำ (รูปที่ 2.12)

ลักษณะทางกลประดิษฐ์ของมอเตอร์เหนี่ยวนำสามารถหาได้โดยการเปลี่ยนแรงดันไฟหรือความถี่ของกระแสในเครือข่ายอุปทานหรือโดยการเพิ่มความต้านทานเข้าไปในวงจรสเตเตอร์หรือโรเตอร์

พิจารณาอิทธิพลของแต่ละพารามิเตอร์เหล่านี้ ( คุณ, ฉ, R จ)เกี่ยวกับคุณสมบัติทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส

อิทธิพลของแรงดันไฟหลักการวิเคราะห์สมการ (2.21) และ (2.23) แสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟหลักส่งผลกระทบต่อแรงบิดของมอเตอร์และไม่ส่งผลต่อการลื่นวิกฤต ในกรณีนี้ แรงบิดที่พัฒนาโดยเครื่องยนต์จะแปรผันตามสัดส่วนของกำลังสองของแรงดันไฟ:

M≡ kU 2, (2.28)

ที่ไหน k- ค่าสัมประสิทธิ์ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ของเครื่องยนต์และสลิป

ลักษณะทางกลของมอเตอร์เหนี่ยวนำเมื่อแรงดันไฟหลักเปลี่ยนแปลงดังแสดงในรูปที่ 2.13 ในกรณีนี้ คุณหนู= คุณ 1 > คุณ 2 > คุณ 3.

อิทธิพลของความต้านทานแอคทีฟภายนอกเพิ่มเติมที่รวมอยู่ในวงจรสเตเตอร์มีการแนะนำความต้านทานเพิ่มเติมในวงจรสเตเตอร์เพื่อลดค่าเริ่มต้นของกระแสและแรงบิด (รูปที่ 2.14a) แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมความต้านทานภายนอกในกรณีนี้เป็นหน้าที่ของกระแสมอเตอร์ เมื่อสตาร์ทเครื่องยนต์ เมื่อกระแสไฟมาก แรงดันบนขดลวดสเตเตอร์จะลดลง

รูปที่ 2.14 วงจรสวิตชิ่ง (a) และลักษณะทางกล (b) ของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสเมื่อมีความต้านทานแบบแอคทีฟรวมอยู่ในวงจรสเตเตอร์

ในกรณีนี้ ตามสมการ (2.21) (2.22) และ (2.23) แรงบิดเริ่มต้นจะเปลี่ยนไป เอ็มพี, ช่วงเวลาวิกฤติ M ถึงและความเร็วเชิงมุม ω ถึง. ลักษณะทางกลสำหรับความต้านทานเพิ่มเติมต่างๆ ในวงจรสเตเตอร์แสดงในรูปที่ 2.14b โดยที่ R d 2 >ร d 1 .

อิทธิพลของความต้านทานภายนอกเพิ่มเติมรวมอยู่ในวงจรโรเตอร์. เมื่อความต้านทานเพิ่มเติมรวมอยู่ในวงจรโรเตอร์ของมอเตอร์ที่มีเฟสโรเตอร์ (รูปที่ 2.15a) สลิปวิกฤตจะเพิ่มขึ้น ซึ่งอธิบายได้จากนิพจน์

รูปที่ 2.15 วงจรสวิตชิ่ง (a) และลักษณะทางกล (b) ของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่มีเฟสโรเตอร์เมื่อรวมความต้านทานเพิ่มเติมในวงจรโรเตอร์

นิพจน์ (2.23) ไม่รวมปริมาณ R / 2 เนื่องจากปริมาณนี้ไม่ส่งผลกระทบต่อ MK ดังนั้นช่วงเวลาวิกฤติยังคงไม่เปลี่ยนแปลงสำหรับ R / 2 ใดๆ ลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่มีเฟสโรเตอร์ที่ความต้านทานเพิ่มเติมต่างๆ ในวงจรโรเตอร์แสดงในรูปที่ 2.15b

อิทธิพลของความถี่ไฟหลัก. การเปลี่ยนความถี่ของกระแสจะส่งผลต่อค่าของรีแอกแตนซ์อุปนัย X ถึงมอเตอร์เหนี่ยวนำและดังที่เห็นได้จากสมการ (2.18) (2.22), (2.23) และ (2.24) ส่งผลต่อความเร็วเชิงมุมซิงโครนัส w 0 , การลื่นวิกฤต S ถึงและช่วงเวลาวิกฤติ M ถึง. และ ; ; w 0 ºf, ที่ไหน C 1 , C 2- ค่าสัมประสิทธิ์ที่กำหนดโดยพารามิเตอร์มอเตอร์ที่ไม่ขึ้นกับความถี่ปัจจุบัน ฉ.

ลักษณะทางกลของมอเตอร์เมื่อเปลี่ยนความถี่ของกระแส ฉนำเสนอในรูปที่ 2.16

0 ω K1 ω K2 ω K3 ω ฉ H > f 1
รูปที่ 2.16 ลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสเมื่อความถี่ของกระแสไฟหลักเปลี่ยนแปลง

หน่วยงานกลางเพื่อการศึกษา

สถาบันการศึกษาระดับอุดมศึกษาของรัฐ

มหาวิทยาลัยแห่งรัฐ Petrozavodsk

สาขาโกลา

ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้าแรงสูงและวิศวกรรมไฟฟ้า

วินัย “_ไฟฟ้า_”

อุปกรณ์เครื่องซิงโครนัส

ทดสอบ

นักเรียน ___2___ หลักสูตร

(กลุ่ม AVEE - /06/3.5)

แผนกจดหมาย

คณะฟิสิกส์และพลังงาน

พิเศษ: 140201 - "อุตสาหกรรมไฟฟ้าแรงสูงและวิศวกรรมไฟฟ้า"

วาคอฟสกี วลาดีมีร์ อเล็กซานโดรวิช

ครู -

ศ.ดร. เทคโนโลยี วิทยาศาสตร์ AI. ราแกฟ

ความไม่แยแส

ลักษณะทางกลของมอเตอร์เหนี่ยวนำ (IM)

1. บทนำ.

2. เครื่องอะซิงโครนัส

3. สมการคุณสมบัติทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส

4. การทำให้เป็นเส้นตรงของลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส

5. ลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสในโหมดสมมาตร

8. อุปกรณ์เครื่องซิงโครนัส

9. หลักการทำงานเครื่องอะซิงโครนัส

10. บรรณานุกรม

ลักษณะทางกลของมอเตอร์เหนี่ยวนำ (IM)

1. บทนำ.

ไดรฟ์ไฟฟ้ากระแสสลับใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม การขนส่ง อุตสาหกรรมการก่อสร้าง และภาคอื่นๆ ของเศรษฐกิจ การกระจายที่โดดเด่นนั้นเกิดจาก: ความน่าเชื่อถือสูงของเครื่อง AC เนื่องจากไม่มีตัวรวบรวม ความง่ายในการควบคุมไดรฟ์ที่ไม่ได้ควบคุม เนื่องจากส่วนใหญ่เชื่อมต่อโดยตรงกับเครือข่าย เครื่องจักรไฟฟ้าราคาถูก และข้อกำหนดง่ายๆ สำหรับการบำรุงรักษา และกฎการดำเนินงาน

ขึ้นอยู่กับประเภทของมอเตอร์ที่ใช้ ไม่เพียงแต่ไดรฟ์ AC และ DC เท่านั้นที่มีความแตกต่าง แต่ยังรวมถึงไดรฟ์แบบอะซิงโครนัส ซิงโครนัส สเต็ปปิ้ง และไดรฟ์ประเภทอื่นๆ อย่างไรก็ตาม เราไม่ควรคิดว่าสามารถใช้ไดรฟ์ AC ได้ทุกที่แทนไดรฟ์ DC สำหรับไดรฟ์แต่ละประเภทมีขอบเขตการใช้งานที่น่าพึงพอใจ ยิ่งไปกว่านั้น เป็นการยากที่จะระบุปัจจัยทั้งหมดที่กำหนดทางเลือกของกระแสไฟสำหรับไดรฟ์อย่างชัดเจนและแน่นอนล่วงหน้าอย่างแน่นอน นอกจากไดรฟ์แบบเดิมที่สร้างจากเครื่องจักรแบบอะซิงโครนัสและซิงโครนัสแล้ว ในทศวรรษที่ผ่านมา ไดรฟ์ AC ที่มีมอเตอร์แบบสากลและแบบสเต็ป มอเตอร์แบบป้อนคู่ และการลดความเร็วด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ถูกนำมาใช้

2. เครื่องอะซิงโครนัส

หลักการทำงานของเครื่องอะซิงโครนัสในรูปแบบทั่วไปมากที่สุดมีดังนี้: หนึ่งในองค์ประกอบของเครื่องคือสเตเตอร์ใช้เพื่อสร้างสนามแม่เหล็กที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่แน่นอนและ EMF จะถูกเหนี่ยวนำในวงจรพาสซีฟที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าแบบปิด ขององค์ประกอบโรเตอร์อื่นทำให้เกิดกระแสและการก่อตัวของแรง (แรงบิด) เมื่อทำปฏิกิริยากับสนามแม่เหล็ก ปรากฏการณ์ทั้งหมดเหล่านี้เกิดขึ้นระหว่างการเคลื่อนที่ของโรเตอร์แบบไม่ซิงโครนัสแบบอะซิงโครนัสที่สัมพันธ์กับสนามซึ่งทำให้ชื่อเครื่องจักรประเภทนี้เป็นแบบอะซิงโครนัส

สเตเตอร์มักจะทำในรูปแบบของขดลวดหลาย ๆ อันที่อยู่ในร่องและโรเตอร์จะอยู่ในรูปของ "กรงกระรอก" (โรเตอร์กรงกระรอก) หรือในรูปแบบของขดลวดหลาย ๆ (เฟสโรเตอร์) ซึ่งเชื่อมต่อกัน นำมาเป็นวงแหวนที่อยู่บนเพลาและด้วยการเลื่อนผ่านเข้าไป แปรงสามารถปิดเข้ากับตัวต้านทานภายนอกหรือวงจรอื่นๆ ได้

แม้จะมีความเรียบง่ายของปรากฏการณ์ทางกายภาพและโครงสร้างที่เป็นรูปธรรม แต่คำอธิบายทางคณิตศาสตร์ที่สมบูรณ์ของกระบวนการในเครื่องอะซิงโครนัสนั้นยากมาก:

ประการแรก แรงดัน กระแส ฟลักซ์ลิงค์ทั้งหมดเป็นตัวแปร กล่าวคือ กำหนดลักษณะโดยความถี่ แอมพลิจูด เฟส หรือปริมาณเวกเตอร์ที่สอดคล้องกัน

ประการที่สอง รูปทรงที่เคลื่อนไหวโต้ตอบกัน ตำแหน่งสัมพัทธ์ที่เปลี่ยนแปลงในอวกาศ

ประการที่สามฟลักซ์แม่เหล็กไม่สัมพันธ์กับกระแสแม่เหล็ก (ความอิ่มตัวของวงจรแม่เหล็กปรากฏขึ้น) ความต้านทานเชิงแอคทีฟของวงจรโรเตอร์ขึ้นอยู่กับความถี่ (เอฟเฟกต์การกระจัดปัจจุบัน) ความต้านทานของวงจรทั้งหมดขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ฯลฯ

พิจารณาโมเดลที่ง่ายที่สุดของเครื่องอะซิงโครนัส ซึ่งเหมาะสำหรับการอธิบายปรากฏการณ์หลักในไดรฟ์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัส

ลักษณะทางกลของเครื่องยนต์จะกำหนดคุณภาพของระบบไฟฟ้าเครื่องกลไฟฟ้าอย่างสมบูรณ์ในสถานะคงตัวและประสิทธิภาพการทำงาน นอกจากนี้ยังส่งผลต่อโหมดไดนามิกของไดรฟ์ไฟฟ้า โดยแสดงลักษณะแรงบิดไดนามิกที่มากเกินไปซึ่งกำหนดความเร่งหรือลดความเร็วของมอเตอร์

3. สมการคุณสมบัติทางกลของมอเตอร์เหนี่ยวนำ

ในการออกแบบที่ทันสมัยนั้นมีการใช้โปรแกรมที่คำนึงถึงการสะกดจิตของระบบแม่เหล็กของเครื่องเมื่อคำนวณลักษณะทางกล แต่ในขณะเดียวกัน ความชัดเจนในการศึกษาก็หายไป ดังนั้น จะพบการพึ่งพาเพิ่มเติมทั้งหมดภายใต้สมมติฐานพื้นฐานนี้

พลังงานไฟฟ้าที่จ่ายให้กับมอเตอร์จากเครือข่ายถูกใช้เพื่อปกปิดความสูญเสียในวงจรการทำให้เป็นแม่เหล็ก พี μ , ในสเตเตอร์ทองแดง พี M 1 และส่วนที่เหลือจะถูกแปลงเป็นพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า ดังนั้น,

(4-12)

ในทางกลับกัน

โดยที่ ω 0 = 2π ฉ 1 /พี- จำนวนคู่เสาสเตเตอร์ของเครื่อง

หลังจากการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย เราพบว่า

(4-14)

ดังนั้นการพึ่งพา เอ็ม = ฉ(ส) เป็นฟังก์ชันที่ซับซ้อนของสลิป เราตรวจสอบมันเพื่อหาส่วนปลายโดยหาอนุพันธ์

(4-15)

เท่ากับตัวเศษของนิพจน์ (4-15) ถึงศูนย์ เราจะหาค่าของสลิปวิกฤต ส K ที่การพึ่งพา ม =ฉ(ส) มีสูงสุด:

(4-16)

ลดทางกายภาพ เอ็ม ที่ ส s K และ ส > ส K อธิบายได้ดังนี้ ที่ ส s K สลิปสัมพันธ์กับการลดลงของกระแสมอเตอร์และแรงบิด และที่ ส > ส K แม้ว่าจะมีการเพิ่มขึ้นของกระแสมอเตอร์ แต่ส่วนประกอบที่ใช้งานซึ่งกำหนดแรงบิดแม่เหล็กไฟฟ้าไม่เพิ่มขึ้น แต่ลดลงซึ่งนำไปสู่การลดลงของแรงบิดที่พัฒนาโดยมอเตอร์

สัญญาณบวก ส K สอดคล้องกับมอเตอร์และค่าลบ - กับโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าของการทำงานของเครื่อง

มันควรจะเป็นพาหะในใจว่าเช่นเดียวกับเครื่อง DC ค่าสัมพัทธ์ r 1 ลดลงเมื่อเพิ่มกำลังของเครื่องจักรและสำหรับเครื่องยนต์ที่มีกำลัง 100 กิโลวัตต์อยู่ที่ 10-15% ของมูลค่า x 1 + x 2 ". ดังนั้นสูตร (4-16) สามารถใช้ในรูปแบบง่ายละเลย r 1

ที่ไหน x KZ - อุปนัยลดความต้านทานไฟฟ้าลัดวงจร

สิ่งนี้ไม่สามารถทำได้สำหรับเครื่องจักรที่มีกำลังปานกลางและต่ำโดยเฉพาะซึ่งความต้านทาน r 1 สมน้ำสมเนื้อกับ xเค.ซี.

การใช้สูตร (4-14) และ (4-16) คุณสามารถรับบันทึกคุณสมบัติทางกลของมอเตอร์เหนี่ยวนำที่แตกต่างกันได้หากคุณพบค่าของช่วงเวลาวิกฤตใน เครื่องยนต์ เอ็ม KD และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เอ็มกิโลกรัม โหมดการทำงาน:

(4-18)

อัตราส่วนช่วงเวลาวิกฤติ

(4-19)

นี่คือสัญกรณ์ที่ใช้กันทั่วไป:

(4-20)

สูตร (4-19) แสดงว่าค่าของโมเมนต์วิกฤตของเครื่องในโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามารถมีค่ามากกว่าในโหมดมอเตอร์อย่างมีนัยสำคัญ (ดูรูปที่ 4-8)

สำหรับการใช้งานจริงจะสะดวกกว่าในสูตร (4-14) การแสดงลักษณะทางกลของมอเตอร์เหนี่ยวนำ ลองหาโดยใช้สูตร (4-14), (4-17) และ (4-20):

(4-21)

หากเราละเลยอิทธิพลของการต่อต้านแบบแอคทีฟของสเตเตอร์ ε = 0 และสูตร (4-21) จะอยู่ในรูปแบบต่อไปนี้ (เมื่อ เอ็ม KD = เอ็ม KG = เอ็มถึง):

(4-22)

เป็นครั้งแรกที่ได้รับนิพจน์ (4-22) โดย M. Kloss ดังนั้นจึงเรียกว่าสูตร Kloss

สูตร (4-21) หรือ (4-22) สะดวกต่อการคำนวณมากกว่า (4-14) เนื่องจากไม่ต้องการความรู้เกี่ยวกับพารามิเตอร์ของมอเตอร์ ในกรณีนี้ การคำนวณทั้งหมดเป็นไปตามข้อมูลในแค็ตตาล็อก เนื่องจากค่า ส K ไม่ได้ระบุไว้ในแค็ตตาล็อก จะต้องพิจารณาจากข้อมูลอื่นๆ เช่น ขนาดของความจุโอเวอร์โหลดของเครื่อง เอ็มถึง / เอ็ม NOM = λ M. จากสูตร (4-21) เราได้รับ:

(4-23)

ดังนั้นการแก้สมการกำลังสองเราจึงพบว่า

โดยที่ γ = λ M + (1 - λ M)ε

ในนิพจน์ (4-24) ควรใช้เครื่องหมายบวกก่อนรูท เนื่องจากมีค่าอื่น ส K ขัดแย้งกับความหมายทางกายภาพ

สามารถหาคำตอบของสมการโดยประมาณ (4-24) ได้ด้วยสัมประสิทธิ์ ε = 0 แต่ควรกำหนดค่าของมันจะดีกว่า ผลลัพธ์ที่น่าเชื่อถือที่สุดจะได้รับหากมีพารามิเตอร์ของเครื่อง ค่าของ ε ถูกกำหนดจากสูตร (4-20) และ ส K - จากนิพจน์ (4-16) สำหรับมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่มีเฟสโรเตอร์ นิพจน์ (4-14) และ (4-21) ให้ผลลัพธ์ที่เชื่อถือได้มากขึ้น เนื่องจากในเครื่องจักรเหล่านี้ ผลกระทบของความอิ่มตัวของเหล็กและการกระจัดของกระแสในขดลวดโรเตอร์ (เอฟเฟกต์ผิวหนัง) จะสังเกตเห็นได้น้อยลง

4. การทำให้เป็นเส้นตรงของลักษณะทางกลของมอเตอร์เหนี่ยวนำ

ในส่วนการทำงานของลักษณะทางกล ค่าสลิป สที่สำคัญน้อยกว่ามาก สเค ดังนั้นในสมการ (4-21) เราจึงละเลยเทอม ss K -1 และตั้งค่า ε = 0 จากนั้นเราจะได้

(4-25)

ดังนั้น นิพจน์ (4-25) จึงเป็นส่วนที่เป็นเส้นตรงของลักษณะทางกลของเครื่องยนต์ สามารถใช้สำหรับรูปแบบสลิปภายใน 0 s สน.

ข้าว. 4-5. ลักษณะทางกลเชิงเส้นของมอเตอร์เหนี่ยวนำ

เพื่อให้ได้คุณสมบัติเทียม ก็เพียงพอแล้วที่จะเขียนสมการสองบรรทัดสำหรับค่าสลิปเดียวกัน สฉัน (รูปที่ 4-5):

โดยที่ดัชนี "i" และ "e" ทำเครื่องหมายลักษณะเทียมและธรรมชาติซึ่งหาได้ง่าย

(4-26)

ตามสูตร (4-26) สามารถสร้างส่วนเริ่มต้นของลักษณะทางกลใดๆ ได้ ในกรณีนี้ สลิปไม่ควรเกินขีดจำกัดที่กำหนด

หากนำความต้านทานรวมเข้าสู่วงจรโรเตอร์ R 2 NOM จากนั้นที่ ส= 1 กระแสที่สอดคล้องกับแรงบิดที่กำหนดจะไหลในโรเตอร์ เอ็ม NOM . จากนั้นนิพจน์ (4-26) จะอยู่ในรูปแบบ

นิพจน์สุดท้ายช่วยให้เราสามารถเขียนความสัมพันธ์ต่อไปนี้สำหรับลักษณะเทียมหรือธรรมชาติใดๆ:

โดยที่ ρ P คือค่าสัมพัทธ์ของอิมพีแดนซ์ที่รวมอยู่ในวงจรโรเตอร์ของเครื่อง ρ P = ρ 2 + ρ DOB; ส - เลื่อนไปตามลักษณะทางกลที่สอดคล้องกัน

ควรระลึกไว้เสมอว่าเมื่อ R 2 = R 2 NOM ค่าเล็กน้อยของสลิป ส H NOM = 1 บนลักษณะประดิษฐ์นี้ .

5 ลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสในโหมดสมมาตร

ลักษณะมอเตอร์เมื่อแรงดันไฟหลักหรือความต้านทานในวงจรสเตเตอร์เปลี่ยนแปลง .

โหมดสมมาตรของการทำงานของมอเตอร์เหนี่ยวนำ (IM) เรียกว่าซึ่งเครือข่ายอุปทานมีความสมมาตรในค่าและการเปลี่ยนเฟสของแรงดันไฟฟ้าความต้านทานที่ใช้งานหรือปฏิกิริยาที่นำเข้าสู่วงจรไฟฟ้าของทุกเฟสจะเหมือนกันและพารามิเตอร์ภายในมีความสมมาตร (จำนวนรอบในเฟส การเลื่อนเชิงมุมของร่อง และปัจจัยอื่นๆ)

ก่อนอื่น ให้พิจารณาการเปลี่ยนแปลงในเครือข่าย จากความสัมพันธ์ (4-9) เป็นไปตามกระแส ฉัน 2 " เป็นสัดส่วนกับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ และโมเมนต์คือ [ดูนิพจน์ (4-14)] กำลังสอง วิธีนี้ช่วยให้คุณสร้างลักษณะทางกลของเครื่องยนต์ที่แรงดันไฟฟ้าใดก็ได้ (รูปที่ 4-6) แน่นอน สูตร (4-16) ยืนยันความคงตัวของสลิปวิกฤติ สเค แม้ว่าแรงดันไฟจะลดลงเหลือ 0.7 ยู NOM ช่วงเวลาวิกฤติคือ

ข้าว. 4-6. ลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่แรงดันไฟฟ้าต่างๆ

เพียง 49% เอ็มโหมดระบุ K ในทางปฏิบัติ แรงดันตกคร่อมจะยิ่งมากขึ้นเมื่อสตาร์ทมอเตอร์เนื่องจากกระแสไฟสตาร์ทขนาดใหญ่ ทั้งหมดนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าด้วยสายอุปทานที่ยาวหรือสำหรับ เครื่องจักรขนาดใหญ่ด้วยความสามารถที่เทียบเท่ากับกำลังของสถานีไฟฟ้าย่อย จึงจำเป็นต้องทำการคำนวณพิเศษเพื่อยืนยันความเป็นไปได้ในการเริ่มต้น IM ตามปกติและการทำงานด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ลดลง

ด้วยเหตุผลเดียวกัน GOST 13109-87 พิเศษจึงได้รับการจัดตั้งขึ้นเพื่อคุณภาพของพลังงานไฟฟ้าซึ่งให้การเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าหลังเกิดอุบัติเหตุในเครือข่ายอุตสาหกรรมภายใน± 10% ของค่าเล็กน้อยเท่านั้น

การลดแรงดันไฟฟ้าเป็นอันตรายอย่างยิ่งสำหรับไดรฟ์ที่ต้องเริ่มทำงานภายใต้โหลด (ไดรฟ์ของสายพานลำเลียง อุปกรณ์ยก คอนเวอร์เตอร์ และกลไกอื่นๆ อีกมากมาย) ตัวอย่างเช่น เมื่อสตาร์ทโดยไม่มีโหลด (รอบเดินเบา) โมเมนต์คงที่ของสายพานลำเลียงจะไม่เกิน (0.2-0.3) เอ็มน. อย่างไรก็ตาม หากไดรฟ์สายพานลำเลียงถูกปิดใช้งานในระหว่างการดำเนินการโหลดเต็มที่ จะต้องเอาชนะ เอ็มซี ≈ เอ็ม NOM .

เพื่อจำกัดกระแสเริ่มต้นของเครื่องอะซิงโครนัสขนาดใหญ่หรือเพื่อให้ได้การสตาร์ทแบบนุ่มนวลของไดรฟ์แบบอะซิงโครนัส วงจรสเตเตอร์จะใช้ความต้านทานแบบแอ็คทีฟหรือแบบอุปนัย ซึ่งจะส่งออกเมื่อสิ้นสุดการสตาร์ท (รูปที่ 4-7) คุณสมบัติของวงจรดังกล่าวคือการพึ่งพาแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วมอเตอร์ตามขนาดของกระแส

การรวมความต้านทานแบบแอ็คทีฟแม้ว่าจะเพิ่มปัจจัยด้านกำลังของไดรฟ์ในโหมดเริ่มต้นบ้าง แต่ในขณะเดียวกันก็เพิ่มการสูญเสียพลังงานเมื่อเทียบกับการเริ่มต้น "เครื่องปฏิกรณ์"

ข้าว. 4-7. ลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดและลดลงหรือแอ็คทีฟ ( r DOB) และปฏิกิริยา ( x DOB) ความต้านทานเพิ่มเติมในสเตเตอร์

ในช่วงไม่กี่สิบปีที่ผ่านมา สำหรับมอเตอร์กำลังสูงที่เปิดบ่อยและเปิดบ่อย ระบบได้เริ่มใช้ "ความถี่" ซึ่งประหยัดกว่า เพื่อจุดประสงค์นี้มีการติดตั้งตัวแปลงพิเศษซึ่งจะเปลี่ยนความถี่ของแหล่งจ่ายไฟมอเตอร์อย่างราบรื่นเมื่อเริ่มทำงานเช่นค่า ω 0 ในเวลาเดียวกัน แรงดันไฟจะลดลง ซึ่งจำกัดกระแสเริ่มต้นด้วย

ลักษณะของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสเมื่อความต้านทานแบบแอคทีฟรวมอยู่ในวงจรโรเตอร์.

มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่มีเฟสโรเตอร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการขับเคลื่อนของรอกและการขนส่งและการติดตั้งทางโลหะวิทยา มอเตอร์อันทรงพลังนั้นใช้ในการขับเคลื่อนของพัดลม อุโมงค์ลม และปั๊ม เนื่องจากการรวมความต้านทานแบบแอคทีฟในวงจรโรเตอร์ จึงสามารถเปลี่ยนแปลงสลิปวิกฤตของมอเตอร์เหนี่ยวนำ ประเภทของลักษณะทางกล กระแสเริ่มต้น และแรงบิดได้

การใช้มอเตอร์แบบเฟสโรเตอร์ในปั๊มและไดรฟ์พัดลมทำให้สามารถควบคุมประสิทธิภาพการทำงานได้ในเชิงเศรษฐกิจ ซึ่งให้ผลทางเศรษฐกิจที่ดี จำไว้ว่าโมเมนต์วิกฤติไม่ได้ขึ้นอยู่กับความต้านทานแอคทีฟที่ใส่เข้าไปในวงจรโรเตอร์ ดังนั้น โดยการเลือก r DOB สามารถเปลี่ยนคุณสมบัติทางกลของ AM เพื่อให้ไดรฟ์มีแรงบิดสูงสุดเมื่อเริ่มต้น (ω = 0) หรือแม้แต่ในโหมดฝ่ายตรงข้าม ส K > 1 (รูปที่ 4-8)

เพิ่ม r DOB นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของส่วนประกอบที่ใช้งานของกระแสโรเตอร์ ฉัน 2a "= ฉัน 2 "cosψ 2 ตั้งแต่

(4-30)

ที่ไหน R 2 " = r 2 " + r" DOB - ความต้านทานแอ็คทีฟที่ลดลงทั้งหมดของวงจรทุติยภูมิของเครื่อง

ด้วยเหตุผลเดียวกัน มอเตอร์ที่มีเฟสโรเตอร์ ซึ่งแตกต่างจากมอเตอร์แบบกรงกระรอก มีแรงบิดเริ่มต้นขนาดใหญ่ที่กระแสต่ำ คุณสมบัติของเครื่องจักรดังกล่าวเป็นเงื่อนไขหลักสำหรับการใช้งานที่โดดเด่นในไดรฟ์ที่มีโหมดการเริ่มต้นใช้งานหนัก (เครน โรงงานโลหะ เครื่องโรตารี่ และกลไกอื่นๆ ที่ใช้พลังงานมาก) ควรระลึกไว้เสมอว่าการเพิ่มขึ้นมากเกินไป r DOB นำไปสู่การลดลงอย่างมากในองค์ประกอบที่ใช้งานของกระแส ฉัน 2 ". จากนั้นแรงบิดเริ่มต้นของเครื่องยนต์ เอ็มพี กลายเป็นน้อยกว่าช่วงเวลาคงที่เมื่อเริ่มต้น เอ็ม TR . ส่งผลให้ไดรฟ์ไม่สามารถสตาร์ทได้

ลักษณะทางกลเทียมสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร (4-14) หรือ (4-18), (4-20), (4-24) และ (4-27) วิธีการคำนวณคุณลักษณะประดิษฐ์ของ IM ด้วยเฟสโรเตอร์สามารถทำให้ง่ายขึ้นได้โดยอิงตามความสัมพันธ์ต่อไปนี้ มาเขียนนิพจน์สำหรับค่าที่เท่ากันของช่วงเวลา เอ็มฉัน ตามลักษณะธรรมชาติและประดิษฐ์ใดๆ ตามสูตร (4-21):

ค่าของ ε ไม่ได้ขึ้นอยู่กับค่าขององค์ประกอบแอคทีฟของความต้านทานในวงจรทุติยภูมิของเครื่อง ดังนั้นจึงยังคงไม่เปลี่ยนแปลงสำหรับลักษณะทางกลตามธรรมชาติและประดิษฐ์ ดังนั้น จากสูตร (4-31) เราได้

ค่าที่กำหนดสามารถพิจารณาได้: ข้อผิดพลาดที่สำคัญเกี่ยวกับลักษณะเทียมและธรรมชาติ ส K .I และ ส K .E และเลื่อนบนลักษณะธรรมชาติ สอี้ จากนิพจน์ (4-32) เราจะได้

(4-33)

ดังนั้น พื้นฐานของการคำนวณอย่างง่ายจึงเป็นลักษณะทางกลตามธรรมชาติของเครื่องยนต์ ดังที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้สำหรับเครื่องจักรที่มีเฟสโรเตอร์ สามารถรับได้โดยประมาณจากนิพจน์ (4-22) และแม่นยำยิ่งขึ้นจาก (4-21) พารามิเตอร์เครื่องจักรบางส่วนที่จำเป็นสำหรับการคำนวณเหล่านี้ระบุไว้ในแคตตาล็อกหรือหนังสืออ้างอิง และบางส่วนสามารถกำหนดได้โดยใช้สูตรข้างต้น

ข้าว. 4-8. ลักษณะทางกลของมอเตอร์โรเตอร์แผล

6. โหมดเบรกของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส

โหมดเบรกสำหรับไดรฟ์หลายตัวที่มีเครื่องจักรแบบอะซิงโครนัสมีความสำคัญมากกว่าโหมดการสตาร์ทที่สัมพันธ์กับข้อกำหนดด้านความน่าเชื่อถือและความน่าเชื่อถือในการใช้งาน บ่อยครั้งจำเป็นต้องหยุดตรงตำแหน่งที่กำหนดหรือเบรกไดรฟ์ในช่วงเวลาหนึ่ง

สำหรับมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสจะใช้โหมดต่อไปนี้: การเบรกแบบสร้างใหม่พร้อมเอาต์พุตพลังงานไปยังเครือข่าย ฝ่ายค้าน; การเบรกแบบไดนามิกพร้อมระบบกระตุ้นสเตเตอร์ที่หลากหลายด้วยกระแสตรง (แก้ไข) เมื่อเครื่องทำงานเป็นเครื่องกำเนิดพลังงานกระจายในวงจรทุติยภูมิ ตัวเก็บประจุแบบไดนามิกหรือการเบรกด้วยแม่เหล็กพร้อมการกระตุ้นตัวเอง ดังนั้นโหมดการเบรกสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มตามวิธีการกระตุ้นของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์: การกระตุ้นอิสระที่ดำเนินการจากเครือข่ายกระแสสลับหรือกระแสตรง (การสร้างใหม่, ความขัดแย้งและการเบรกแบบไดนามิก) และการกระตุ้นตนเอง ผลจากการแลกเปลี่ยนพลังงานกับแบตเตอรี่คาปาซิเตอร์หรือเมื่อมอเตอร์สเตเตอร์ลัดวงจรเมื่อ EMF ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าสร้างฟลักซ์แม่เหล็ก ตามคำจำกัดความ ล.พ. เปตรอฟประเภทหลังจะเรียกว่าเบรกแม่เหล็ก

โหมดทั้งหมดนี้ใช้สำหรับเครื่องจักรที่มีทั้งเฟสและโรเตอร์กรงกระรอก

ในการเชื่อมต่อกับการใช้อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูง (ไทริสเตอร์และทรานซิสเตอร์) ได้ปรากฏขึ้นรูปแบบใหม่สำหรับการใช้โหมดเบรกทั่วไปของไดรฟ์แบบอะซิงโครนัส

การเพิ่มประสิทธิภาพการเบรกสามารถทำได้โดยใช้วิธีการแบบผสมผสาน ควรเน้นว่าการเบรกแบบรวมส่วนใหญ่จะควบคุมได้เต็มที่ สิ่งนี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพเพิ่มเติม

มีประสิทธิภาพมากที่สุดคือการเบรกแบบตรงกันข้ามและตัวเก็บประจุแบบไดนามิก (CDT) วิธีสุดท้ายมีวิธีแก้ปัญหาวงจรมากมาย ขอแนะนำให้ใช้สำหรับไดรฟ์ที่มีโมเมนต์ความเฉื่อยลดลงมาก เช่น มากกว่าโมเมนต์ความเฉื่อยของมอเตอร์มากกว่าสองเท่า

สำหรับไดรฟ์ที่มีความเฉื่อยต่ำ สามารถใช้การเบรกแบบแม่เหล็กด้วยตัวเก็บประจุ (CMB) ได้ ระบบเบรกแม่เหล็กไดนามิก (MDB) จะมีประสิทธิภาพไม่น้อย มีเหตุผลสำหรับไดรฟ์ส่วนบุคคลและอื่น ๆ รวมประเภทการเบรกสองหรือสามขั้นตอน: ฝ่ายค้าน - การเบรกแบบไดนามิก (PDT), การเบรกด้วยตัวเก็บประจุและการต่อต้าน (CTP) เป็นต้น

ดังนั้นการใช้วิธีการเบรก IM ที่ทันสมัยจึงขึ้นอยู่กับประสบการณ์และความรู้ของผู้พัฒนาไดรฟ์ไฟฟ้าเป็นหลัก ดังนั้นให้เราพิจารณารายละเอียดโหมดการเบรก

เบรกด้วยพลังงานกลับสู่เครือข่าย. การย้อนกลับของมอเตอร์เหนี่ยวนำ เช่นเดียวกับเครื่องจักรอื่นๆ ที่ใช้หลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า (ประเภท Maxwellian) ทำให้มอเตอร์ทำงานในโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้ หากไม่มีภาระบนเพลามอเตอร์ พลังงานที่ใช้จากเครือข่ายจะถูกใช้เพื่อครอบคลุมความสูญเสียในสเตเตอร์ เช่นเดียวกับการสูญเสียเหล็กและการสูญเสียทางกลในโรเตอร์ ด้วยการใช้แรงบิดภายนอกกับเพลาเครื่องจักรในทิศทางของการหมุนของโรเตอร์ ทำให้สามารถบรรลุความเร็วแบบซิงโครนัสได้ ในกรณีนี้ การสูญเสียในโรเตอร์จะถูกครอบคลุมโดยแหล่งพลังงานภายนอก และเฉพาะพลังงานที่จะครอบคลุมการสูญเสียในสเตเตอร์เท่านั้นที่จะถูกใช้จากเครือข่าย ความเร็วที่เพิ่มขึ้นเหนือซิงโครนัสนำไปสู่ความจริงที่ว่าเครื่องอะซิงโครนัสเข้าสู่โหมดเครื่องกำเนิด

เมื่อใช้งานในโหมดนี้ ตัวนำสเตเตอร์จะถูกตัดขวางโดยสนามแม่เหล็กไปในทิศทางเดียวกัน และตัวนำของโรเตอร์จะถูกข้ามไปในทิศทางตรงกันข้าม ดังนั้น EMF ของโรเตอร์ อี 2 เครื่องหมายการเปลี่ยนแปลงคือ อี 2 "ส = (- ส)อี 2 " ≈ - อี 2 "ส. กระแสในโรเตอร์ตามลำดับจะเท่ากับ

(4-34)

ข้าว. 4-13. แผนภาพเวกเตอร์ของมอเตอร์เหนี่ยวนำที่ทำงานในโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

จากการแสดงออก (4-34) จะเห็นได้ว่าระหว่างการเปลี่ยน AM เป็นโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เฉพาะส่วนประกอบที่ทำงานอยู่ของกระแสโรเตอร์เท่านั้นที่เปลี่ยนทิศทาง เนื่องจากแรงบิดบนเพลาได้เปลี่ยนทิศทางเมื่อเทียบกับสิ่งที่เกิดขึ้น ในโหมดมอเตอร์ แสดงโดยแผนภาพเวกเตอร์ในรูปที่ 4-13. ที่นี่มุม φ 1 > π / 2 ซึ่งยืนยันการเปลี่ยนแปลงในสาเหตุของกระแส ฉัน 1 ในรูปแบบของ EMF อี 1 (ไม่ใช่แรงดันไฟหลัก ยู 1 , เช่นเดียวกับในโหมดการขับขี่) แม้ว่าทิศทางของกระแสแม่เหล็ก ฉัน μ ยังคงเหมือนเดิม การกลับรายการของสัญญาณขององค์ประกอบที่ใช้งานอยู่ในปัจจุบัน ฉัน" 2a นำไปสู่ความจริงที่ว่าพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้ากลายเป็นลบนั่นคือ มันถูกมอบให้กับเครือข่ายตั้งแต่ ส 0:

สัญญาณของกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟของวงจรทุติยภูมิยังคงไม่เปลี่ยนแปลงโดยไม่คำนึงถึงโหมดการทำงานของเครื่องซึ่งตามมาจากนิพจน์

เนื่องจากการมีอยู่ของโมเมนต์คงที่แบบแอคทีฟ การเบรกจึงถูกใช้ในการติดตั้งการยก (รูปที่ 4-14, a) ในไดรฟ์สำหรับการขนส่ง (รูปที่ 4-14, b) ความแตกต่างในโหมดเบรกเหล่านี้อยู่ในความจริงที่ว่าในกรณีแรก (รูปที่ 4-14, a) เครื่องยนต์เมื่อลดภาระจำนวนมากจะสลับไปที่การโคตร (ω 3 ในจตุภาคที่สี่ของ |ω| > |ω 0 |). Load Moment Limit เอ็มกับ ไม่ควรเกิน เอ็มน. เมื่อการขนย้ายเคลื่อนที่ "ลงเนิน" พลังงานศักย์ของน้ำหนักบรรทุกที่ขนส่งเริ่มมีส่วนในการเคลื่อนไหว และสร้างโมเมนต์การขับภายนอกที่นำไปใช้กับเพลามอเตอร์ ดังนั้น ในกรณีนี้ เนื่องจากการเพิ่มความเร็วของไดรฟ์ (ω > ω 0) และการเปลี่ยนแปลงในเครื่องหมาย EMF อี 2 มอเตอร์โดยตรงโดยไม่ต้องเปลี่ยนขดลวดสเตเตอร์จะเข้าสู่โหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีพลังงานส่งออกไปยังเครือข่าย (จุด 2 ในรูป 4-14b)

ข้าว. 4-14. ลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่มีโมเมนต์คงที่แบบแอคทีฟ: a - โหลดหนัก; ข - ทำงาน ยานพาหนะ"ตกต่ำ"

เมื่อมีแรงบิดคงที่แบบรีแอกทีฟ การเบรกแบบสร้างใหม่พร้อมการกู้คืนพลังงานไปยังเครือข่ายสามารถทำได้ในมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสด้วยการสลับจำนวนขั้วหรือในไดรฟ์ที่มีการควบคุมความถี่ กระแสความถี่ และเวกเตอร์ของความเร็วการหมุนของ IM

ในกรณีแรก (รูปที่ 4-15, a) การเปลี่ยนสเตเตอร์ของเครื่องจากเสาจำนวนน้อยเป็นเสาที่ใหญ่กว่า ความเร็วซิงโครนัส ω 02 จะลดลง

ด้วยการควบคุมความถี่ของความเร็ว ลดความถี่ของแหล่งจ่ายไฟสเตเตอร์จากหลัก ฉ 1 ถึง ฉ 2 f 1 และ ฉ 3 f 2 ค่อย ๆ เปลี่ยนเครื่องยนต์จากลักษณะทางกลหนึ่งไปเป็นอีกลักษณะหนึ่ง (รูปที่ 4-15, b). ไดรฟ์ทำงานในโหมดเบรกโดยส่งพลังงานไปยังเครือข่าย ขณะที่จุดทำงานเคลื่อนไปตามส่วนต่างๆ ของลักษณะทางกลที่อยู่ในจตุภาคที่สอง ด้วยการเปลี่ยนความถี่ของการจ่ายมอเตอร์อย่างราบรื่นและอัตโนมัติ ทำให้สามารถรับโหมดเบรกของไดรฟ์ด้วยแรงบิดเบรกที่เปลี่ยนแปลงเล็กน้อยได้ อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้ แรงดันไฟของแหล่งจ่ายจะต้องถูกควบคุมด้วยวิธีใดวิธีหนึ่ง

ข้าว. 4-15. ลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสในโหมดเบรกแบบสร้างใหม่พร้อมโมเมนต์สถิตแบบรีแอกทีฟ: a - การสลับจำนวนขั้วคู่; b - การควบคุมความถี่ของความเร็ว

เบรกถอยหลัง. การเบรกประเภทนี้เกิดขึ้นเมื่อโรเตอร์ของมอเตอร์หมุนภายใต้การกระทำของช่วงเวลาคงที่ในทิศทางตรงกันข้ามกับการหมุนของสนามสเตเตอร์ เมื่อมีแรงบิดปฏิกิริยา ระยะเวลาการเบรกสั้น หลังจากนั้นเครื่องจะเปลี่ยนจากโหมดเบรกเป็นโหมดมอเตอร์อีกครั้ง (รูปที่ 4-16, a) ตอนแรกเครื่องก็วิ่งตรงจุด 1 โหมดมอเตอร์ และหลังจากสลับขดลวดสเตเตอร์ทั้งสองเฟสแล้ว ทิศทางการหมุนของสนามแม่เหล็กของเครื่องและโมเมนต์แม่เหล็กไฟฟ้า (จุด 2 ). ขับเคลื่อนการเคลื่อนที่ช้าลงถึงจุด อู๋จากนั้นโรเตอร์จะกลับด้านและเร่งเครื่องยนต์ไปในทิศทางตรงกันข้ามกับการเคลื่อนที่คงที่ที่จุด 3 .

สำหรับมอเตอร์ที่มีเฟสโรเตอร์ เมื่อมีแรงต้านเพิ่มเติมมาก ก็สามารถหยุดการขับเคลื่อนโดยสมบูรณ์ด้วยแรงบิดในการเบรกได้ เอ็ม TR (จุด 5 ในรูป 4-16ก)

ในที่ที่มีแรงบิดแบบแอคทีฟ (รูปที่ 4-16, b) หากทิศทางการหมุนของสนามแม่เหล็กเปลี่ยนไปดังเช่นในกรณีก่อนหน้านี้ มอเตอร์ก็เปลี่ยนโหมดการทำงานเช่นกัน เช่น การเบรกโดยการสลับตัวนับ สถานที่ - จตุภาคที่สอง, โหมดมอเตอร์ที่มีทิศทางย้อนกลับของโรเตอร์หมุน - จตุภาคที่สามและโหมดใหม่ - เครื่องกำเนิดที่มีพลังงานส่งออกไปยังเครือข่าย - จตุภาคที่สี่ซึ่งมีจุดของการเคลื่อนไหวระยะยาวที่มั่นคง 3 .

สำหรับมอเตอร์ที่มีเฟสโรเตอร์ที่มีแรงบิดคงที่แบบแอ็คทีฟสามารถรับโหมดตรงกันข้ามได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนเฟสสเตเตอร์โดยแนะนำความต้านทานเพิ่มเติมจำนวนมากในโรเตอร์ (รูปที่ 4-16, b) จากนั้นเครื่องจะอยู่ในโหมดมอเตอร์จากจุด 1 แปลว่า จุด 4 ด้วยการแนะนำการต่อต้านเพิ่มเติม rดี, แล้วมันก็เปลี่ยนการเคลื่อนที่ไปตามลักษณะทางกลเทียม ผ่านเข้าไปในจตุภาคที่สี่ Dot 5 สอดคล้องกับการเคลื่อนที่ในสภาวะคงตัวในระยะยาวของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสในโหมดฝ่ายตรงข้าม

ข้าว. 4-16. วงจรสวิตชิ่งและลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส: a - ในโหมดตรงข้ามกับโมเมนต์คงที่ปฏิกิริยา; b - เหมือนกันด้วยโมเมนต์คงที่

โหมดเบรกกระแสย้อนกลับมักใช้ในการยกและเคลื่อนย้ายการติดตั้ง การเปลี่ยนเฟสสเตเตอร์โดยไม่เพิ่มความต้านทานจะใช้เฉพาะในมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่มีโรเตอร์กรงกระรอกเนื่องจากค่าเริ่มต้นของกระแสที่จุด 2 (รูปที่ 4-16) มากกว่าตัวตั้งต้นเล็กน้อย ซึ่งก็คือ (5-6) ฉันน. สำหรับมอเตอร์ที่มีเฟสโรเตอร์ พีคกระแสดังกล่าวมักไม่เป็นที่ยอมรับ ข้อเสียของลักษณะการเบรกของฝ่ายตรงข้ามคือความชันสูงและการสูญเสียพลังงานที่สำคัญซึ่งจะถูกแปลงเป็นความร้อนที่กระจายไปอย่างสมบูรณ์ในวงจรทุติยภูมิของเครื่องยนต์ เนื่องจากความชันของลักษณะทางกล การผันผวนอย่างมากในความเร็วของไดรฟ์จึงเป็นไปได้โดยมีการเปลี่ยนแปลงโหลดเพียงเล็กน้อย

หากรู้ชั่วขณะ เอ็ม C ซึ่งมีความจำเป็นในการเบรก การคำนวณค่าสลิป ณ จุดนี้โดยใช้สูตร (4-25) นั้นไม่ยาก แล้วจึงใช้สูตร (4-29) เพื่อกำหนดความต้านทานเพิ่มเติม

การเบรกด้วยไฟฟ้า (ไดนามิก) หาก IM stator ถูกตัดการเชื่อมต่อจากเครือข่าย ฟลักซ์แม่เหล็กของการทำให้เป็นแม่เหล็กที่เหลือจะสร้าง EMF และกระแสไฟที่ไม่มีนัยสำคัญใน โรเตอร์

ด้วยแรงกระตุ้นที่เป็นอิสระ จะได้ฟลักซ์ของสเตเตอร์ที่อยู่กับที่ ซึ่งเหนี่ยวนำ EMF และกระแสในขดลวดของโรเตอร์ที่หมุนอยู่

ข้าว. 4-17. แบบแผนสำหรับการเชื่อมต่อขดลวดสเตเตอร์ของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสกับเครือข่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง (แก้ไข)

ในการเชื่อมต่อขดลวดสเตเตอร์กับเครือข่ายกระแสตรง (แก้ไข) จะใช้รูปแบบต่างๆสำหรับการเชื่อมต่อซึ่งบางส่วนแสดงในรูปที่ 4-17.

ในการวิเคราะห์โหมดการเบรกแบบไดนามิก การเปลี่ยน MDS . จะสะดวกกว่า F P สร้างโดยกระแสตรง ตัวแปรเทียบเท่า MDS F~ เกิดขึ้นจากขดลวดสเตเตอร์และโรเตอร์ร่วมกัน เช่นเดียวกับมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสทั่วไป จากนั้นโหมดตัวสร้างซิงโครนัสจะถูกแทนที่ด้วยโหมดที่เทียบเท่าของเครื่องอะซิงโครนัส ต้องสังเกตความเท่าเทียมกันด้วยการแทนที่ดังกล่าว: Fพี = F ~ .

ข้าว. 4-18. แผนภาพการเชื่อมต่อของจุดเริ่มต้น (H) และจุดสิ้นสุด (K) ของขดลวดสเตเตอร์ "ในดาว" (a) การกำหนดทิศทางของ MMF ของขดลวดสเตเตอร์ (b) การเพิ่มทางเรขาคณิตของ MMF (c)

ปฏิกิริยาของฟลักซ์แม่เหล็กและกระแสแม่เหล็กจำนวนเล็กน้อยในโรเตอร์ไม่สามารถสร้างโมเมนต์แม่เหล็กไฟฟ้าขนาดใหญ่ได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องหาวิธีเพิ่มฟลักซ์แม่เหล็กอย่างมาก ซึ่งสามารถทำได้โดยเชื่อมต่อสเตเตอร์ของเครื่องในโหมดเบรกแบบไดนามิกกับ DC หรือแหล่งจ่ายแรงดันไฟที่แก้ไข คุณยังสามารถสร้างวงจรกระตุ้นตัวเองของมอเตอร์ได้ด้วยการเชื่อมต่อตัวเก็บประจุเข้ากับขดลวดสเตเตอร์ เป็นผลให้เราได้รับโหมดการเบรกแบบไดนามิกของเครื่องอะซิงโครนัสพร้อมการกระตุ้นอิสระและการกระตุ้นตนเอง

การหา DC MMF สำหรับวงจรในรูปที่ 4-17,a อธิบายรูป 4-18.

ด้วยการเชื่อมต่อสามเฟสของขดลวดสเตเตอร์กับเครือข่าย AC จำเป็นต้องกำหนด MMF สูงสุดของเครื่องเท่ากับ:

(4-36)

ที่ไหน ฉัน 1 - ค่าประสิทธิผลของกระแสสลับ ω คือจำนวนรอบที่คดเคี้ยวของเฟสเดียวของสเตเตอร์

ขั้นแรกให้พิจารณาแหล่งจ่ายไฟของสเตเตอร์ที่คดเคี้ยวด้วยกระแสตรง หากในระหว่างการทำงานของเครื่องในโหมดมอเตอร์ สลิปและกระแสแม่เหล็กเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อย จากนั้นในโหมดเบรกแบบไดนามิก สลิปของโรเตอร์จะแตกต่างกันไปตามช่วงกว้าง ดังนั้น ด้วยการเปลี่ยนแปลงความเร็ว EMF ของโรเตอร์จึงเปลี่ยนไป กระแสในโรเตอร์และ MMF ที่สร้างขึ้นโดยโรเตอร์นั้น ซึ่งมีผลอย่างมากต่อ MMF ที่เป็นผลลัพธ์

ข้าว. 4-19. แผนภาพเวกเตอร์ของเครื่องเหนี่ยวนำในโหมดเบรกแบบไดนามิก

เห็นได้ชัดว่ากระแสแม่เหล็กที่เกิดขึ้นซึ่งมอบให้กับสเตเตอร์จะเท่ากับ

ใช้ไดอะแกรมเวกเตอร์ (รูปที่ 4-19) เราเขียนความสัมพันธ์ต่อไปนี้สำหรับกระแส:

(4-37)

เอาค่า EMF มาที่โรเตอร์ของเครื่องเหมือนเดิมเท่ากับ อี 2 ที่ความเร็วเชิงมุมของการหมุนของโรเตอร์ ω 0 ที่ความเร็วอื่นที่เรามี

ดังนั้นความต้านทานอุปนัยของโรเตอร์

ที่ไหน X 2 - ความต้านทานอุปนัยของโรเตอร์ที่ความถี่ ω 0 .

ตอนนี้สำหรับวงจรทุติยภูมิของเครื่องเราสามารถเขียนได้

หลังจากนำ EMF . มา อี 2 ถึงพารามิเตอร์ของวงจรหลักที่เราจะมี อี 1 = อี 2" แล้วก็

แทนที่นิพจน์ (4-38) เป็นสูตร (4-37) เราได้รับ:

(4-39)

การแก้สมการ (4-39) สำหรับกระแส ฉัน 2 "เราพบว่า

(4-40)

ค่าของโมเมนต์แม่เหล็กไฟฟ้าของเครื่องถูกกำหนดโดยการสูญเสียในวงจรทุติยภูมิ กล่าวคือ:

(4-41)

จากการตรวจสอบนิพจน์นี้สำหรับสุดขั้ว เป็นการง่ายที่จะได้รับความเร็วโรเตอร์สัมพัทธ์วิกฤต ν KP ซึ่งมีแรงบิดสูงสุด:

(4-42)

(4-43)

ตามสูตร (4-41) - (4-43) สามารถรับนิพจน์ต่อไปนี้สำหรับคุณสมบัติทางกลของ IM:

(4-44)

นิพจน์ (4-44) คล้ายกับสูตร Kloss ซึ่งทำให้เข้าใจได้ง่ายขึ้น การวิเคราะห์สูตร (4-40) - (4-44) และลักษณะปรากฏการณ์ทางกายภาพของการเบรกความดันโลหิตแบบไดนามิกทำให้เราสามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้

1. ในโหมดการเบรกแบบไดนามิก คุณสมบัติของคุณสมบัติทางกลของเครื่องอะซิงโครนัสจะคล้ายกับคุณสมบัติของลักษณะที่คล้ายกันของโหมดมอเตอร์ กล่าวคือ ช่วงเวลาวิกฤติไม่ได้ขึ้นอยู่กับความต้านทานเชิงแอ็คทีฟของวงจรทุติยภูมิ และ ความเร็ววิกฤต ν KP เท่ากับ ส KP ในโหมดมอเตอร์ สัดส่วน r 2 ".

2. พารามิเตอร์ xμและกระแส ฉัน 1 สามารถแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากค่าที่คล้ายกันของโหมดมอเตอร์เนื่องจากขึ้นอยู่กับความอิ่มตัวของวงจรแม่เหล็กสเตเตอร์

3. กระแสสเตเตอร์ของเครื่องในโหมดมอเตอร์เป็นหน้าที่ของสลิปโรเตอร์ และค่าคงที่ระหว่างการเบรกแบบไดนามิกจะคงที่

4. ฟลักซ์แม่เหล็กที่เกิดขึ้นระหว่างการเบรกแบบไดนามิกและความเร็วของโรเตอร์ต่ำจะเพิ่มขึ้น เนื่องจากเอฟเฟกต์ล้างอำนาจแม่เหล็กของปฏิกิริยาโรเตอร์ลดลง และในโหมดมอเตอร์จะคงที่โดยประมาณ

ข้าว. 4-20. ลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่มีการเบรกแบบไดนามิกและกระแสกระตุ้นต่างๆ หรือความต้านทานเพิ่มเติมในวงจรโรเตอร์

ในรูป 4-20 แสดงลักษณะที่ 1 และ 2 ได้จากค่ากระแสสองค่าในสเตเตอร์ ฉัน 11 I 12 และความต้านทานคงที่ r 21 , และลักษณะ 3 และ 4 พบในกระแสน้ำเดียวกันแต่มีค่าต่างกัน r 22 > r 21 . สำหรับการเปรียบเทียบ จะนำเสนอลักษณะทางกลของเครื่องที่ทำงานในโหมดมอเตอร์ หากสามารถเปลี่ยนความต้านทานในวงจรโรเตอร์ได้ ก็จะได้รับคุณลักษณะที่มีแรงบิดคงที่โดยประมาณในช่วงการเปลี่ยนแปลงความเร็วของไดรฟ์ที่หลากหลาย

ปฏิกิริยาของวงจรแม่เหล็ก x μ ถูกกำหนดโดยลักษณะทั่วไปของรอบเดินเบาของเครื่องหรือข้อมูลการทดลอง ในกรณีหลังโดยไม่คำนึงถึงความอิ่มตัวของวงจรแม่เหล็กค่า x μ หาได้ตามสูตรดังนี้

ที่ไหน ยู 0 , ฉัน 0 - แรงดันเฟสและกระแสเมื่อเครื่องไม่ทำงาน

แม่นยำยิ่งขึ้น การพึ่งพาอาศัยกัน x μ = ฉ(ฉันμ) สามารถพบได้ดังนี้ หากเครื่องอะซิงโครนัสซึ่งโรเตอร์หมุนด้วยมอเตอร์ภายนอกด้วยความเร็วซิงโครนัสนั้นมาพร้อมกับแรงดันเฟสซึ่งมีขนาดต่างกันก็จะสอดคล้องกับ EMF อีหนึ่ง . ดังนั้น โดยการวัดกระแส ฉันμ ง่ายต่อการคำนวณการพึ่งพา x μ = อี 1 ฉันμ -1 ซึ่งจะคำนึงถึงความอิ่มตัวของระบบแม่เหล็กของเครื่อง การสร้างลักษณะทางกลในกรณีนี้จะดำเนินการทีละจุด สิ่งนี้ตั้งค่า เอ็มเค.พี. ν KP และคำนวณตามสูตร (4-42) และ (4-43) ค่า r 2 " และปัจจุบัน ฉันหนึ่ง . จากนั้นหา ν i โดยเปลี่ยน ฉันμi ศูนย์ถึง ฉัน 1 ที่ค่าที่เหมาะสม xม , ตามสูตร:

(4-45)

ได้นิพจน์ (4-45) หลังการดำเนินการด้วยสูตร (4-37) - (4-38) ตามสูตร (4-41) ลักษณะทางกลสามารถคำนวณได้โดยคำนึงถึงผลกระทบของความอิ่มตัวของวงจรแม่เหล็กของเครื่อง

การเบรกประเภทนี้ใช้ในการยกและขนส่ง และในไดรฟ์ของเครื่อง ขับเคลื่อนโดยเครือข่าย AC ที่ไม่ได้รับการควบคุมในไดรฟ์ที่ควบคุมด้วยความถี่

การเบรกของตัวเก็บประจุของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสถูกนำมาใช้ในการขับเคลื่อนเครื่องจักรในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา ความเป็นไปได้ของระบอบการปกครองดังกล่าวก่อตั้งขึ้นเมื่อปีพ. ศ. 2438 โดยเอ็มเลอบลัง แต่ในยุค 20-40 ของศตวรรษที่ XX การเบรกประเภทนี้ถือว่าไม่ลงตัว เฉพาะใน พ.ศ. 2487 เท่านั้น Golovan และ I.N. Barbash แสดงให้เห็นถึงคำมั่นสัญญาในการใช้งาน อย่างไรก็ตาม เฉพาะช่วงปลายทศวรรษที่ 50 เท่านั้น ต้องขอบคุณผลงานของ L.P. Petrov บรรลุผลในทางปฏิบัติในการใช้ทั้งตัวเก็บประจุและการเบรกแบบรวมประเภทอื่น สิ่งนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากการลดต้นทุนและขนาดของตัวเก็บประจุและการพัฒนาวงจรใหม่ที่ให้การกระตุ้นตัวเองอย่างเข้มข้นของเครื่องอะซิงโครนัสในการเปลี่ยนแปลงความเร็วในการหมุนที่หลากหลาย ปัจจุบันมีการใช้รูปแบบต่าง ๆ สำหรับการเบรกตัวเก็บประจุ

ข้าว. 4-21. การพึ่งพาการกระตุ้นตนเองของเครื่องอะซิงโครนัสระหว่างการเบรกตัวเก็บประจุ

หลักการของการกระตุ้นความดันโลหิตด้วยตนเองนั้นแสดงโดยภาพที่แสดงในรูปที่ 4-21. เมื่อปิดเครื่องด้วยโรเตอร์หมุนจากเครือข่ายและเชื่อมต่อธนาคารตัวเก็บประจุกับสเตเตอร์ (รูปที่ 4-26, a) เนื่องจากแรงเคลื่อนไฟฟ้าตกค้าง อี 0 ตัวเก็บประจุเริ่มชาร์จด้วยกระแส ฉัน μ 0 (รูปที่ 4-21). กระแสนี้เพิ่มแรงเคลื่อนไฟฟ้าของเครื่องเป็น อี 1 ผม ซึ่งในทางกลับกันเพิ่มประจุประจุกระแสไฟให้เป็นค่า ฉันμi จากนั้นกระบวนการก็จะดำเนินต่อไปดังแสดงในภาพจนถึงจุด 1 (ที่ความเร็วการหมุนคงที่ของสนามมอเตอร์) โดยที่ อี 1 ผม = อี 1 และ ฉันμi = ฉัน μ .

ตามวงจรสมมูล (รูปที่ 4-22) EMF อี 1 จะเท่ากับ

โดยที่ φ = ฉ X ฉ 0 -1 และ ฉ 0 - ความถี่เล็กน้อยในวงจร

สมมติว่าที่จุดเริ่มต้นของการกระตุ้นตัวเองกระแสในโรเตอร์มีค่าเท่ากับศูนย์และ ฉัน 1 ≈ ฉันμ คุณสามารถหาความถี่สัมพัทธ์เริ่มต้นของการกระตุ้นตัวเอง φ BEGINNING จากสูตร (4-46) เราพบว่า

และ x μ , x 1 , x C - ส่วนประกอบปฏิกิริยาของความต้านทานของวงจรสมมูล (รูปที่ 4-22) ที่ความถี่ไฟหลัก (50 Hz)

ข้าว. 4-22. วงจรสมมูลของเครื่องอะซิงโครนัสที่มีการกระตุ้นตัวเก็บประจุ

ละเลยค่านิยม ที่ และ x 1 2 เมื่อเทียบกับ xม.2 และการแก้สมการกำลังสอง (4-47) เราได้รับ:

หรือ (4-48)

ข้าว. 4-23. ลักษณะคงที่ของโหมดตัวเก็บประจุแบบกระตุ้นตัวเองของเครื่องอะซิงโครนัสФ - ฟลักซ์แม่เหล็ก ฉัน 1 , ฉัน 2 " , ฉันμ - กระแสในสเตเตอร์, กระแสในโรเตอร์ (ค่าที่ลดลง), กระแสแม่เหล็กตามลำดับ; φ - ความถี่ของการแกว่งของกระแสอิสระในสเตเตอร์ ω - ความเร็วเชิงมุมของโรเตอร์; s - ลื่น; เอ็ม- โมเมนต์แม่เหล็กไฟฟ้า

ดังนั้นความถี่เริ่มต้นของกระบวนการกระตุ้นตัวเองของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสจะเท่ากับความถี่ธรรมชาติของวงจรออสซิลเลเตอร์ของเครื่องที่ไม่อิ่มตัว สิ่งนี้แสดงให้เห็นด้วยเส้นโค้งในรูปที่ 4-23 (ในหน่วยสัมพัทธ์) พวกเขาช่วยให้เราสามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้

1. โหมดถูก จำกัด ในแง่ของความเร็วเชิงมุมของโรเตอร์ด้วยค่า ​​ω BEGINNING ซึ่งการกระตุ้นตัวเองของเครื่องเริ่มต้นและ ω K ซึ่งกระบวนการนี้สิ้นสุดลงและ ω K > ω 0 .

2. ในช่วงการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญของความเร็วของโรเตอร์ วงจรแม่เหล็กของเครื่องจะยังคงอิ่มตัวและการไหลจะคงค่าคงที่โดยประมาณ (1.5-2.0) F NOM

3. ค่ากระแสของโรเตอร์และสเตเตอร์สูงกว่าค่าเล็กน้อยอย่างมีนัยสำคัญ

เมื่อพิจารณาถึงกระบวนการทางกายภาพที่เกิดขึ้นในเครื่อง เราสามารถสร้างสิ่งต่อไปนี้ได้ หากความเร็วการหมุนของโรเตอร์เกิน ω START ความถี่ของส่วนประกอบอิสระของกระแสสเตเตอร์จะเพิ่มขึ้นเนื่องจากความอิ่มตัวของระบบแม่เหล็กของเครื่อง (ดูรูปที่ 4-23) และ φ จะมากกว่า φ START เวกเตอร์กระแสสเตเตอร์หมุนตามเข็มนาฬิกา (รูปที่ 4-24) แต่แอมพลิจูดเพิ่มขึ้น ในเวลาเดียวกันกระแสที่เพิ่มขึ้นในโรเตอร์ ฉัน 2 นำไปสู่การปรากฏตัวขององค์ประกอบล้างอำนาจแม่เหล็กของฟลักซ์แม่เหล็กในช่องว่างอากาศ ที่ความเร็วของการหมุนของโรเตอร์ ω K ส่วนประกอบปฏิกิริยาของกระแสจะเท่ากัน ฉัน 1 และ ฉัน 2" และกระบวนการกระตุ้นตัวเองของเครื่องจะหยุดลง

ถือว่าเท่าเทียมกัน ฉัน 1 และ ฉัน 2 "เนื่องจากส่วนประกอบที่ใช้งานมีขนาดเล็กและการใช้นิพจน์ (4-49) เราพบว่า:

โดยที่ φ K คือค่าวิกฤตของความถี่สัมพัทธ์ของสนามสเตเตอร์

ข้าว. 4-24. ไดอะแกรมกระตุ้นตัวเองแบบเวกเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัส

วงจรเปลี่ยนเฟสของมอเตอร์และไดอะแกรมเวกเตอร์ช่วยให้คุณค้นหาการพึ่งพาพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าและแรงบิด วงจรหลังถูกกำหนดโดยการสูญเสียความร้อนในสเตเตอร์และโรเตอร์ของเครื่อง อย่างไรก็ตาม การคำนวณเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการคำนวณการขึ้นต่อกันทั้งหมดที่ซับซ้อนและยุ่งยากมากที่แสดงในรูปที่ 4-23. ดังนั้นเราจึงใช้วิธีการแบบง่ายในการคำนวณคุณสมบัติทางกล ซึ่งกำหนดโดยความสัมพันธ์ต่อไปนี้:

ที่ไหน เอ็ม 0 - แรงบิดเบรกเริ่มต้น (คำนวณ) ที่ความเร็ว ω 0 .

ค่า เอ็ม 0 ได้รับการทดลองเป็นผลิตภัณฑ์ เอ็ม NOM kC° , ที่ไหน k - ค่าสัมประสิทธิ์ขึ้นอยู่กับชนิดของเครื่องยนต์โดยเฉพาะ สามารถถ่ายได้เท่ากับ 0.7 สำหรับเครื่องจักรสี่และหกขั้ว และ 0.5 สำหรับสองขั้ว С° - ความจุเฟสของตัวเก็บประจุในหน่วยสัมพัทธ์จาก คน. โดยการตั้งค่า φ BEGIN เราสามารถคำนวณ С° ตามสูตร

ความจุสูงสุดของธนาคารตัวเก็บประจุ (เฟส)

ที่ไหน ฉันμ NOM - กระแสแม่เหล็กของเครื่องที่แรงดันสเตเตอร์ (เฟส) ω 0 - ความเร็วซิงโครนัสของการหมุนของสนามแม่เหล็กที่ความถี่เครือข่าย 50 Hz

ข้าว. 4-25. ลักษณะทางกลสถิตของเครื่องอะซิงโครนัสที่มีการเบรกคาปาซิเตอร์: ด้วยความจุในเฟส กับ 1 (โค้ง 1) ด้วยความจุในเฟส กับ 2 (โค้ง2 และ 3) และค่าต่างๆ ของกระแสแม่เหล็ก ฉันม 2 » ฉันม.3

ลักษณะทางกล (รูปที่ 4-25) แสดงว่าการเพิ่มความจุของตัวเก็บประจุจะลดค่าของความเร็วเชิงมุม ω START และ ω K เช่นเดียวกับแรงบิดเบรกสูงสุด ด้วยการเพิ่มขึ้นของกระแสแม่เหล็ก (curve 3 ) ความอิ่มตัวของวงจรแม่เหล็กเพิ่มขึ้นซึ่งนำไปสู่การลดลงของความต้านทานอุปนัยของเครื่องและการเพิ่มขึ้นของแรงบิดเบรกสูงสุดและความเร็วเชิงมุมω K

ข้าว. 4-26. การเบรกแบบรวมตัวเก็บประจุ - ไดนามิก: a - แผนผัง; b - ลักษณะทางกล

ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น วิธีการเบรกแบบรวมจะมีประสิทธิภาพในการหยุดการขับโดยสมบูรณ์ ขึ้นอยู่กับเวลาปิดของหน้าสัมผัสเบรก CTในระบบดังกล่าว เป็นไปได้ที่จะได้รับโหมดการเบรกที่เปลี่ยนต่อเนื่องกันสามโหมด (รูปที่ 4-26, b): ตัวเก็บประจุ (ส่วนโค้ง 1 ) แม่เหล็ก (โค้ง 2 ) และไดนามิก (curve 3 ) หรือเฉพาะครั้งแรกและครั้งสุดท้าย การเปลี่ยนไดรฟ์จากโหมดมอเตอร์เป็นโหมดเบรกและการสลับโหมดเบรกต่างๆ จะแสดงในรูปด้วยลูกศร ตัวอย่างเช่น ถ้าปิดการติดต่อ CTเกิดขึ้นในขณะที่สอดคล้องกับจุด กับจากนั้นจะเปลี่ยนจากคาปาซิเตอร์ไปเป็นการเบรกแบบแม่เหล็ก ซึ่งไปสิ้นสุดที่จุด dจากนั้นเกือบจนกว่าไดรฟ์จะหยุด การเบรกแบบไดนามิกจะเกิดขึ้น

7. การใช้งานทางเทคนิค แอปพลิเคชั่น

มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่มีโรเตอร์แบบกรงกระรอกถูกใช้มาเป็นเวลาประมาณ 100 ปีแล้ว และจะนำไปใช้ในทางปฏิบัติเพียงงานเดียวของไดรฟ์ไฟฟ้าที่ไม่ได้ควบคุมจำนวนมาก ซึ่งยังคงคิดเป็นมากกว่า 90% ของไดรฟ์ไฟฟ้าอุตสาหกรรมทั้งหมด ในช่วง 10-20 ปีที่ผ่านมา หลายบริษัทในอเมริกาและยุโรปได้พยายามพัฒนาและทำการตลาดให้กับสิ่งที่เรียกว่ามอเตอร์ประหยัดพลังงาน ซึ่งเป็นผลมาจากการเพิ่มขึ้นของมวลของวัสดุที่ใช้งานได้ถึง 30% ประสิทธิภาพปกติคือ เพิ่มขึ้น 1-5% ด้วยต้นทุนที่เพิ่มขึ้น ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีโครงการสำคัญในสหราชอาณาจักรที่จะสร้างมอเตอร์ที่ประหยัดพลังงานโดยไม่เพิ่มต้นทุน

ในทศวรรษที่ผ่านมา ด้วยความก้าวหน้าทางอิเล็กทรอนิกส์ (FC) มอเตอร์เหนี่ยวนำแบบกรงกระรอกได้กลายเป็นพื้นฐานของไดรฟ์ความถี่ผันแปร ซึ่งประสบความสำเร็จในการเปลี่ยนไดรฟ์ DC ที่โดดเด่นก่อนหน้านี้ในหลายพื้นที่ สิ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษคือการใช้ไดรฟ์ไฟฟ้าดังกล่าวในปั๊ม พัดลม และคอมเพรสเซอร์ที่ไม่ได้รับการควบคุมตามประเพณี จากประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าโซลูชันทางเทคนิคนี้ช่วยประหยัดพลังงานไฟฟ้าได้มากถึง 50% น้ำมากถึง 20% และความร้อนมากกว่า 10%

การเปลี่ยนจากไดรฟ์ไฟฟ้าที่ไม่มีการควบคุมไปเป็นแบบควบคุมนั้นถือเป็นเทคโนโลยีหลายอย่างที่เป็นทิศทางหลักในการพัฒนาไดรฟ์ไฟฟ้า เนื่องจากสิ่งนี้ช่วยปรับปรุงคุณภาพได้อย่างมาก กระบวนการทางเทคโนโลยีและประหยัดพลังงานไฟฟ้าได้ถึง 30% สิ่งนี้กำหนดแนวโน้มสำหรับการพัฒนาไดรฟ์ไฟฟ้าที่ควบคุมด้วยความถี่

ไดรฟ์ไฟฟ้าพร้อมมอเตอร์ที่มีเฟสโรเตอร์ที่มีการควบคุมแบบรีโอสแตติกมักใช้ในอุตสาหกรรมเครน และใช้ในเทคโนโลยีอื่นๆ วงจรคาสเคดและเครื่องป้อนแบบคู่สามารถพบได้ในไดรฟ์ไฟฟ้าอันทรงพลังของสถานีสูบน้ำมันที่มีช่วงการควบคุมขนาดเล็กในอุปกรณ์ขับเคลื่อนไฟฟ้าของเรือ

อุปกรณ์ของเครื่องอะซิงโครนัส

หลักการทำงานของเครื่องอะซิงโครนัสขึ้นอยู่กับการใช้สนามแม่เหล็กที่หมุนอยู่ ซึ่งทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้า (EMF) ในขดลวดของโรเตอร์ เมื่อกระแส "ของโรเตอร์ทำปฏิกิริยากับสนามแม่เหล็กที่กำลังหมุน แรงบิดแม่เหล็กไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นที่ทำให้โรเตอร์หมุน (ในโหมดมอเตอร์) หรือเบรก (ในโหมดเบรก)

8- หลักการทำงานของเครื่องอะซิงโครนัส

หลักการทำงานของเครื่องอะซิงโครนัสเป็นไปตามกฎการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าที่ค้นพบ

M. Faraday และผลงานของ D. Maxwell และ E. Lenz

ในเครื่องอะซิงโครนัส ขดลวดอันหนึ่งวางอยู่บนสเตเตอร์ 1 (รูปที่ 1.1 a) และอันที่สองบนโรเตอร์ 5 มีช่องว่างอากาศระหว่างโรเตอร์กับสเตเตอร์ซึ่งทำให้เล็กที่สุด ปรับปรุงการเชื่อมต่อแม่เหล็กระหว่างขดลวด ขดลวดสเตเตอร์ 2 เป็นขดลวดแบบหลายเฟส (หรือในกรณีเฉพาะแบบสามเฟส) ซึ่งขดลวดจะถูกวางไว้รอบ ๆ เส้นรอบวงของสเตเตอร์อย่างสม่ำเสมอ สเตเตอร์คดเคี้ยวเฟส โอ้,โดย และ cz เชื่อมต่อตามรูปแบบ Y หรือ A และเชื่อมต่อกับเครือข่ายกระแสไฟสามเฟส โรเตอร์ที่คดเคี้ยว 4 ทำการลัดวงจรหลายเฟสหรือสามเฟสและวางไว้อย่างสม่ำเสมอตามเส้นรอบวงของโรเตอร์

จากหลักสูตรของพื้นฐานทางทฤษฎีของวิศวกรรมไฟฟ้าเป็นที่ทราบกันว่าเมื่อกระแสไซน์สามเฟสถูกส่งไปยังขดลวดสเตเตอร์สามเฟสจะเกิดสนามแม่เหล็กหมุนขึ้นซึ่งความเร็วในการหมุน (รอบต่อนาที)

П1=60f1|р โดยที่ f 1- ความถี่หลัก ร-. จำนวนคู่ขั้ว

สนามแม่เหล็กหมุนเหนี่ยวนำ EMF E 2 ในตัวนำของขดลวดลัดวงจรของโรเตอร์และกระแส 1 2 ไหลผ่าน

รูปที่ 1.1 แสดง (ตามกฎของมือขวา) ทิศทางของ EMF ที่เกิดขึ้นในตัวนำของโรเตอร์ระหว่างการหมุนของฟลักซ์แม่เหล็ก Ф ตามเข็มนาฬิกา (ในกรณีนี้ ตัวนำของโรเตอร์จะเคลื่อนที่ทวนเข็มนาฬิกาเมื่อเทียบกับฟลักซ์ Ф) หากโรเตอร์อยู่กับที่หรือความถี่ของการหมุนน้อยกว่าความถี่ n1 แสดงว่าส่วนประกอบที่ทำงานอยู่ของกระแสโรเตอร์จะอยู่ในเฟสที่มี EMF เหนี่ยวนำ นี่คือสัญลักษณ์ (กากบาทและจุด) ในรูปที่ 1.1 แสดงทิศทางของส่วนประกอบที่ใช้งานอยู่ของกระแสพร้อมกัน

ข้าว. 1.1. วงจรแม่เหล็กไฟฟ้าของเครื่องอะซิงโครนัสและทิศทางของไฟฟ้าโมเมนต์ tromagnetic เมื่อเครื่องทำงานในโหมดต่อไปนี้: motor(ก) ยีนเหตุผล(ข) และไฟฟ้า เบรก(ใน)

แรงแม่เหล็กไฟฟ้ากระทำต่อตัวนำกระแสไฟฟ้าที่อยู่ในสนามแม่เหล็ก ทิศทางที่กำหนดโดยกฎมือซ้าย แรงทั้งหมด F pe 3 ใช้กับตัวนำทั้งหมดของโรเตอร์ ทำให้เกิดโมเมนต์แม่เหล็กไฟฟ้า M ซึ่งกักโรเตอร์ไว้ด้านหลังสนามแม่เหล็กที่หมุนอยู่

โมเมนต์แม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากปฏิสัมพันธ์ของฟลักซ์แม่เหล็กพีของกระแสโรเตอร์I2

M=sFI2sosf2

โดยที่ c คือสัมประสิทธิ์ของสัดส่วน I2cosph2 - ส่วนประกอบที่ใช้งานของกระแสโรเตอร์ f2 - มุมเฟสระหว่างกระแส I2 และ EMF อี 2 ในขดลวดโรเตอร์

หากแรงบิดแม่เหล็กไฟฟ้า M มีขนาดใหญ่พอ โรเตอร์จะเริ่มหมุนและความถี่การหมุนคงที่ n 2 จะสอดคล้องกับแรงบิดแม่เหล็กไฟฟ้าที่เท่ากันกับแรงบิดเบรกที่สร้างขึ้นโดยกลไกที่ขับเคลื่อนไปสู่การหมุนและแรงเสียดทานภายใน โหมดการทำงานของเครื่องอะซิงโครนัสนี้คือมอเตอร์

ความถี่ของการหมุนของโรเตอร์ P2 จะแตกต่างจากความถี่ของการหมุนของสนามแม่เหล็ก P1 เสมอ เนื่องจากหากความถี่เหล่านี้ตรงกัน สนามหมุนจะไม่ข้ามขดลวดของโรเตอร์และไม่มี EMF เกิดขึ้น ดังนั้นจึงไม่มีการสร้างแรงบิด .

ความแตกต่างสัมพัทธ์ระหว่างความถี่การหมุนของสนามแม่เหล็กและโรเตอร์เรียกว่าสลิป:

S=(P1- P1) | P1

แสดงเป็นหน่วยสัมพัทธ์หรือเปอร์เซ็นต์เทียบกับ K P1 ความเร็วของโรเตอร์โดยคำนึงถึง

ดังนั้น คุณลักษณะเฉพาะของเครื่องอะซิงโครนัสคือการมีอยู่ของสลิป นั่นคือ ความถี่การหมุนไม่เท่ากัน P1 และ P1 ดังนั้นเครื่องจึงถูกเรียกว่าอะซิงโครนัส (โรเตอร์หมุนไม่ตรงกับสนาม)

เมื่อเครื่องอะซิงโครนัสทำงานในโหมดมอเตอร์ ความเร็วของโรเตอร์จะน้อยกว่าความเร็วการหมุนของสนามแม่เหล็ก P1 ในเครื่อง พลังงานไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นพลังงานกล

หากโรเตอร์เกิดปัญญาอ่อน (S=1) แสดงว่าเป็นโหมดไฟฟ้าลัดวงจร หากความเร็วในการหมุนของโรเตอร์ตรงกับความถี่การหมุนของสนามแม่เหล็ก (ความถี่ซิงโครนัส) เช่น S = 0 จะไม่มีแรงบิดเกิดขึ้น

หากโรเตอร์ของเครื่องอะซิงโครนัสถูกเร่งด้วยความช่วยเหลือของโมเมนต์ภายนอก (เช่นโดยมอเตอร์บางตัว) เป็นความถี่ P2 ซึ่งเป็นความถี่การหมุนของสนามแม่เหล็กที่สูงขึ้น P1 ดังนั้นทิศทางของ EMF ในตัวนำของ โรเตอร์และส่วนประกอบที่ทำงานอยู่ของกระแสโรเตอร์จะเปลี่ยนไป ในเวลาเดียวกัน โมเมนต์แม่เหล็กไฟฟ้า M จะเปลี่ยนทิศทางด้วย ซึ่งจะกลายเป็นเบรก กล่าวคือ เครื่องอะซิงโครนัสจะสลับไปที่โหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (รูปที่ 1.1, b) ในโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เครื่องอะซิงโครนัสจะได้รับพลังงานกลจากตัวเสนอญัตติสำคัญ แปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าและมอบให้กับเครือข่าย ขณะที่ 0>S> - ∞

หากคุณหมุนโรเตอร์จากมอเตอร์ภายนอกไปในทิศทางตรงกันข้ามกับการหมุนของสนามแม่เหล็ก (รูปที่ 1.1, c) ดังนั้น EMF และส่วนประกอบที่ทำงานอยู่ของกระแสในตัวนำของโรเตอร์จะถูกกำหนดทิศทางในลักษณะเดียวกัน เช่นเดียวกับในโหมดมอเตอร์ เช่น เครื่องรับพลังงานไฟฟ้าจากเครือข่าย อย่างไรก็ตาม ในโหมดนี้ โมเมนต์แม่เหล็กไฟฟ้า M จะพุ่งสวนทางกับการหมุนของโรเตอร์ กล่าวคือ กำลังเบรก โหมดการทำงานของเครื่องอะซิงโครนัสนี้เป็นโหมดของการเบรกแบบแม่เหล็กไฟฟ้า ในโหมดนี้ โรเตอร์จะหมุนไปในทิศทางตรงกันข้าม (เทียบกับทิศทางของสนามแม่เหล็ก) ดังนั้น P2

9-การออกแบบเครื่องอะซิงโครนัส

เครื่องยนต์ประเภทหลักมอเตอร์เหนี่ยวนำแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก: มอเตอร์แบบกรงกระรอกและแบบวงแหวนสลิป (แบบหลังเรียกว่ามอเตอร์แบบวงแหวนลื่น) มอเตอร์ที่อยู่ในการพิจารณามีการออกแบบสเตเตอร์เหมือนกันและแตกต่างกันเฉพาะในการออกแบบโรเตอร์เท่านั้น

มอเตอร์กรงกระรอก มากที่สุด

ทั่วไป; อุตสาหกรรมไฟฟ้าผลิตได้หลายสิบล้านตัวต่อปี

ในรูป 1.2, เอแสดง แบบฟอร์มทั่วไปมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่พบบ่อยที่สุดที่มีโรเตอร์กรงกระรอกของรุ่นเป่าปิด สเตเตอร์มีขดลวดสามเฟส ขดลวดโรเตอร์ทำในรูปแบบของกรงกระรอกนั่นคือ ลัดวงจร

การออกแบบเปลือก (ตัวถัง โล่ ฯลฯ) ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับการออกแบบของเครื่องในแง่ของระดับการป้องกันและระบบทำความเย็นที่เลือก ในการออกแบบภายใต้การพิจารณา ตัวเครื่องมีซี่โครงเพื่อให้ระบายความร้อนได้ดียิ่งขึ้น พัดลมแบบแรงเหวี่ยงที่อยู่บนแกนมอเตอร์ด้านนอกโครงเครื่อง พัดเหนือโครงมอเตอร์ยาง พัดลมปิดด้วยท่อนำอากาศ

ภายในเครื่อง อากาศจะถูกกวนด้วยใบพัดระบายอากาศที่หล่อขึ้นรูปพร้อมกับวงแหวนไฟฟ้าลัดวงจร กล่องขั้วต่อติดอยู่กับตัวเครื่องซึ่งมีการติดตั้งแผงขั้วต่อโดยนำปลายขดลวดสเตเตอร์ออกมา

ในเครื่องยนต์ที่ทรงพลังกว่า เพื่อเพิ่มความเข้มข้นในการทำความเย็น อากาศจะถูกขับผ่านช่องแกนของโรเตอร์โดยพัดลมแยกหรือพัดลมตัวเดียวกันที่พัดผ่านพื้นผิวด้านนอกของเครื่อง เพื่อจุดประสงค์นี้ เมื่อใช้พัดลมทั่วไปหนึ่งตัว ท่อนำอากาศจะถูกเสียบเข้าไปในรูแกนของโรเตอร์ โดยยึดไว้ในรูของจานรองซึ่งติดตั้งอยู่บนเพลาของโรเตอร์ (รูปที่ 1.2, b) เพื่อป้องกันไม่ให้อากาศภายนอกซึ่งมีความชื้นเข้าสู่ขดลวดของเครื่อง แผ่นปิดท้ายมีบานเกล็ดสำหรับทางผ่านและทางออกของอากาศ

แกนสเตเตอร์ (วงจรแม่เหล็ก) ประกอบขึ้นจากแผ่นเหล็กไฟฟ้าวงแหวนประทับตราที่มีความหนา 0.35 ... 0.5 มม. แผ่นถูกประทับตราด้วยร่องสำหรับวางม้วน (รูปที่ 1.3) ในเครื่องจักรขนาดใหญ่ สเตเตอร์ประกอบจากแผ่นงานในรูปแบบของเซ็กเมนต์ ฉนวนกันความร้อนถูกนำไปใช้กับแผ่นทั้งสองด้าน (ฟิล์มออกไซด์, วานิช, ฯลฯ ) แผ่นงานในชุดแกนกลางยึดด้วยลวดเย็บกระดาษ การเชื่อม หรือในเครื่องจักรขนาดใหญ่ที่มีหมุด ในเครื่องจักรที่มีขนาดเกิน 400 กิโลวัตต์ แกนมักจะมีช่องในแนวรัศมีเพื่อการระบายความร้อนที่ดีขึ้น พวกมันถูกสร้างขึ้นโดยการแบ่งแกนกลางตามความยาวออกเป็นแพ็คเกจจำนวนหนึ่งและติดตั้งตัวแบ่งเหล็กระหว่างพวกมันซึ่งเชื่อมกับแผ่นด้านนอกของแพ็คเกจ

ข้าว. 1.2. มอเตอร์กรงกระรอกแบบอะซิงโครนัส:วงแหวนคดเคี้ยวโรเตอร์สั้น 1 อัน; 2, 10- เกราะป้องกัน; 3 - ใบมีดระบายอากาศ; 4 - ขดลวดสเตเตอร์;

5 - กล่องขั้ว; ข - ร่างกาย (เตียง); 7 - แกนสเตเตอร์; แกนโรเตอร์ 8 ตัว; 9 เพลา; ปลอกพัดลม 11 ตัว; 12 - แฟน; ดิสก์ 13 ฐาน; 14 - ท่อจ่ายอากาศ

ขดลวดของลวดสี่เหลี่ยมหรือลวดกลมวางอยู่ในร่องของวงจรแม่เหล็ก stator ขดลวดของลวดสี่เหลี่ยมทำขึ้นในรูปแบบของส่วนที่แข็งและวางไว้ในร่องเปิดหรือกึ่งเปิด (รูปที่ 1.4, a, ข) ขดลวดลวดกลมมักจะเทลงในร่องกึ่งปิดผ่านช่องในร่อง (รูปที่ 1.5) โดยใช้เครื่องม้วนสเตเตอร์พิเศษ ในเครื่องไฟฟ้าแรงสูง ฉนวนร่างกายของขดลวดมักจะทำในรูปแบบของปลอกกด (ดูรูปที่ 1.4) ในเครื่องจักรแบบอะซิงโครนัสที่ทันสมัยจะใช้วัสดุฉนวนไฟฟ้าของคลาสทนความร้อน B และ F และสำหรับเครื่องจักรพิเศษที่ทำงาน ในสภาวะที่ยากลำบาก วัสดุของคลาส H

รูปที่ 1.3 แกนสเตเตอร์และแผ่นประทับตรา

ในเครื่องอะซิงโครนัสที่ทันสมัยจะใช้วัสดุฉนวนไฟฟ้าของคลาสทนความร้อน B และ F และสำหรับเครื่องจักรพิเศษที่ทำงานในสภาวะที่ยากลำบากวัสดุของคลาส H

ในเครื่องจักร ฉนวนระหว่างทางกลับและตัวกล่องมีความโดดเด่น ฉนวนระหว่างเทิร์น (ระหว่างการหมุนที่คดเคี้ยว) จัดทำโดยฉนวนของตัวนำเองซึ่งนำไปใช้กับในระหว่างกระบวนการผลิตที่โรงงานเคเบิลหรือระหว่างการผลิตเครื่องจักรไฟฟ้า ฉนวนเคสแยกตัวนำที่คดเคี้ยวออกจากตัวเครื่องไฟฟ้า ใช้ประเก็น ปลอกแขน หรือชุดชั้นฉนวนต่างๆ ที่ใช้กับขดลวดที่เหมาะสมก่อนติดตั้งลงในเครื่อง

รูปที่1.4เปิด(ก)และช่องสเตเตอร์ครึ่งเปิด (b) สำหรับการม้วนจากส่วนที่แข็ง -

1.4.5 แผ่นฉนวน 2 ตัวนำ ฉนวน 3 ขดลวด (ตัวเรือน) 6 ลิ่ม โรเตอร์ของตัวเครื่องประกอบด้วยชุดแผ่นเหล็กไฟฟ้าพร้อมร่องปั๊ม ในโรตารี่ไฟฟ้าลัดวงจร ร่องจะเติมด้วยอะลูมิเนียม ในกรณีนี้แท่งของกรงกระรอกจะถูกสร้างขึ้น (รูปที่ 1.6 a) ในเวลาเดียวกันวงแหวนที่ลัดวงจรและใบมีดระบายอากาศถูกหล่อขึ้นมุมมองทั่วไปของโรเตอร์ดังกล่าวจะแสดงในรูปที่ 1.6, ข. ในเครื่องจักรขนาดใหญ่และพิเศษ แท่งทองแดง (ทองแดง, ทองเหลือง) จะถูกเสียบเข้าไปในร่องของโรเตอร์ซึ่งส่วนปลายจะถูกบัดกรี (เชื่อม) ลงในวงแหวนทองแดงลัดวงจร (รูปที่ 1.6, c) แพกเกจกรงอลูมิเนียมถูกกดลงบนเพลาสำหรับโรเตอร์ที่มีกรงทองแดงจะประกอบแผ่น

โดยตรงบนเพลาแล้วเสียบแท่งทองแดงลงในร่องของแพ็คเกจเท่านั้น .

โรเตอร์ของมอเตอร์หมุนในตลับลูกปืนตามกฎแล้วจะใช้ตลับลูกปืนแบบหมุนในเครื่องจักรที่มีขนาดเกิน 1,000 กิโลวัตต์ยังใช้ตลับลูกปืนธรรมดา หากจำเป็นให้ติดตั้งพัดลมบนเพลา ตลับลูกปืนได้รับการแก้ไขในเกราะป้องกันตลับลูกปืนติดกับตัวเรือนสเตเตอร์ มอเตอร์ที่มีเฟสโรเตอร์มีการใช้งานน้อยกว่ามอเตอร์ที่มีโรเตอร์แบบกรงกระรอก และผลิตโดยอุตสาหกรรมส่วนใหญ่อยู่ในรูปของเครื่องจักรที่มีกำลังมากกว่า 100 กิโลวัตต์

รูปที่ 1.5 ข้าว. 1.5. ร่องสเตเตอร์สำหรับปริมาณ odชั้น(ก) และสองชั้น(ข) obmoปัจจุบัน:

1 - ตัวนำ; ฉนวน 2 ร่อง (เคส); 3 - ปก - ลิ่ม; 4 - ปะเก็น

ในรูป 1.7 แสดงมุมมองทั่วไปของมอเตอร์เหนี่ยวนำที่มีเฟสโรเตอร์ของการออกแบบที่ได้รับการป้องกัน เพื่อการระบายความร้อนที่ดีขึ้น วงจรแม่เหล็กของสเตเตอร์และโรเตอร์ในเครื่องจักรที่มีกำลังไฟฟ้าขนาดใหญ่และขนาดกลางจะแบ่งออกเป็นแพ็คเกจแยกกันซึ่งมีท่อระบายอากาศ ใบระบายอากาศเสริมแรง

ข้าว. 1.6. การออกแบบกรงกระรอก:

/ - แกนโรเตอร์; 2 - แท่งกรงกระรอก; 3 - ใบมีดระบายอากาศ

4 - วงจรลัดวงจร

ที่ส่วนหน้า (ภายนอก) ของส่วนที่แข็งของขดลวดพวกมันดูดอากาศเข้าไปในเครื่องผ่านรูในเกราะและ

โยนมันออกผ่านรูในกล่อง การระบายอากาศดังกล่าวเรียกว่ารัศมีสมมาตร แหวนสลิปอยู่นอกเปลือกเครื่อง

ข้าว. 1.7. มอเตอร์เหนี่ยวนำที่มีเฟสโรเตอร์:

7 - กล่องเทอร์มินัล; 2 - เพลา; 3 - ใบมีดระบายอากาศ; 4 - โรเตอร์ที่คดเคี้ยว; 5 - ขดลวดสเตเตอร์;

โล่แบริ่ง 6.11; แกน 7 สเตเตอร์; 8- แกนโรเตอร์; 9 - ท่อระบายอากาศในแนวรัศมี; 10 - ดิฟฟิวเซอร์; 12 - เลื่อนแปรง; 13 - ปลอก; แหวน 14 พิน

ข้าว. 1.8. สล็อตของเฟสโรเตอร์ที่มีขดลวดกลมแบบสุ่ม(ก) และคดเคี้ยวอย่างแข็งขัน(ข):

1 - ลิ่ม; 2 - ตัวนำ; 3- ปะเก็น; ฉนวน 4 ร่อง (เคส)

ปลายเอาท์พุทของขดลวดโรเตอร์ผ่านรูในเพลาและเชื่อมต่อกับวงแหวนลื่นด้วยสลักเกลียว ที่ยึดแปรงพร้อมแปรงติดกับแผงป้องกันด้วยการหมุนแปรง ในมอเตอร์ที่มีเฟสโรเตอร์ ขดลวดหลวมของลวดกลม (รูปที่ 1.8, a) หรือขดลวดที่ประกอบด้วยส่วนแข็งที่วางอยู่ในร่องเปิดของโรเตอร์ (รูปที่ 1.8.6) จะถูกวางไว้ในร่องของโรเตอร์ , หรือขดลวดของแท่งที่สอดเข้าไปในร่องกึ่งปิดจากปลาย ปลายสามด้านจากขดลวดเฟสเชื่อมต่อกับวงแหวนลื่นที่ติดตั้งบนเพลามอเตอร์

10. รายการอ้างอิง

1 I.P. Kopylov - "เครื่องจักรไฟฟ้า" - มอสโก, 2002

เครื่องยนต์แผลโรเตอร์ธรรมชาติ ลักษณะเฉพาะ...โอม. รูปที่ 1 เครื่องกล ลักษณะเฉพาะ, ส =. M S คำถาม #2 สำหรับ เครื่องยนต์ดีซีขนาน...

อะซิงโครนัส เครื่องยนต์กับโรเตอร์กรงกระรอก

งานห้องปฏิบัติการ >> ฟิสิกส์

ทดลองกำหนด เครื่องกล ลักษณะเฉพาะ n(M), การพึ่งพาอาศัยกัน เครื่องกลขณะอยู่บนเพลา เครื่องยนต์ป้องกันการลื่นไถล M(S) ทำงาน ลักษณะเฉพาะ แบบอะซิงโครนัส เครื่องยนต์น(P2 ...

1

เมื่อสร้างแบบจำลองของไดรฟ์ไฟฟ้าอัตโนมัติ จำเป็นต้องคำนึงถึงความซับซ้อนของกระบวนการทางไฟฟ้าเครื่องกลไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในเครื่องยนต์ระหว่างการทำงาน ผลลัพธ์ที่ได้จากการคำนวณทางคณิตศาสตร์ควรได้รับการตรวจสอบเชิงประจักษ์ ดังนั้นจึงมีความจำเป็นต้องกำหนดลักษณะของมอเตอร์ไฟฟ้าในระหว่างการทดลองเต็มรูปแบบ ข้อมูลที่ได้รับจากการทดลองดังกล่าวทำให้สามารถทดสอบแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่สร้างขึ้นได้ บทความพิจารณาวิธีสร้างคุณสมบัติทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสด้วยโรเตอร์กรงกระรอก การตรวจสอบเชิงทดลองของคุณสมบัติทางกลที่คำนวณได้ดำเนินการโดยใช้ตัวอย่างของระบบที่ประกอบด้วยมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสไปยังเพลาที่ มอเตอร์กระแสตรงของแรงกระตุ้นอิสระเชื่อมต่อกันเป็นโหลด มีการประเมินข้อผิดพลาดในการคำนวณ มีการสรุปเกี่ยวกับความเป็นไปได้ของการใช้ผลลัพธ์ที่ได้รับสำหรับการวิจัยเพิ่มเติม ระหว่างการทดลอง ใช้ขาตั้ง NTC-13.00.000 ในห้องปฏิบัติการ

มอเตอร์แบบอะซิงโครนัส

มอเตอร์กระแสตรง

ลักษณะทางกล

วงจรสมมูล

ความอิ่มตัวของระบบแม่เหล็ก

1. Voronin S. G. ไดรฟ์ไฟฟ้าของเครื่องบิน: ศูนย์ฝึกอบรมและมาตรวิทยา. - เวอร์ชันออฟไลน์ 1.0. - เชเลียบินสค์ 2538-2554.- ป่วย 493 รายการสว่าง - 26 ชื่อเรื่อง

2. Moskalenko VV Electric drive: หนังสือเรียนสำหรับนักเรียน สูงกว่า หนังสือเรียน สถานประกอบการ - M .: สำนักพิมพ์ "Academy", 2550. - 368 น.

3. Moshinsky Yu. A. , Bespalov V. Ya. , Kiryakin A. A. การหาค่าพารามิเตอร์ของวงจรสมมูลของเครื่องอะซิงโครนัสตามข้อมูลแคตตาล็อก // ไฟฟ้า - เลขที่ 4/98. - 1998. - ส. 38-42.

4. แคตตาล็อกทางเทคนิค ฉบับที่สอง แก้ไขและเพิ่มเติม / Vladimir Electric Motor Plant - 74 น.

5. Austin Hughes Electric Motors and Drives พื้นฐาน ประเภท และการใช้งาน - รุ่นที่สาม / School of Electronic and Electrical Engineering, University of Leeds. - 2549. - 431 รูเบิล

บทนำ

มอเตอร์แบบอะซิงโครนัส (IM) - มอเตอร์ไฟฟ้าที่มีการใช้งานอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมต่างๆ และ เกษตรกรรม. HELL ที่มีโรเตอร์กรงกระรอกมีคุณสมบัติที่ทำให้ใช้กันอย่างแพร่หลาย: ความสะดวกในการผลิต ซึ่งหมายถึงต้นทุนเริ่มต้นต่ำและความน่าเชื่อถือสูง ประสิทธิภาพสูงพร้อมค่าบำรุงรักษาต่ำส่งผลให้ต้นทุนการดำเนินงานโดยรวมต่ำ ความสามารถในการทำงานโดยตรงจากไฟ AC

โหมดการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัส

มอเตอร์แบบกรงกระรอกเป็นเครื่องจักรแบบอะซิงโครนัสซึ่งมีความเร็วขึ้นอยู่กับความถี่ของแรงดันไฟที่จ่าย จำนวนขั้วคู่ และภาระบนเพลา ตามกฎแล้วในขณะที่ยังคงรักษาแรงดันและความถี่ของการจ่ายให้คงที่ หากละเลยการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ แรงบิดบนเพลาจะขึ้นอยู่กับสลิป

แรงบิดของความดันโลหิตสามารถกำหนดได้จากสูตร Kloss:

โดยที่ , - ช่วงเวลาวิกฤต - การลื่นวิกฤต

นอกจากโหมดมอเตอร์แล้ว มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสยังมีโหมดการเบรกอีกสามโหมด: ก) การเบรกของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าโดยส่งพลังงานไปยังเครือข่าย b) การเบรกโดยการรวมเคาน์เตอร์ c) การเบรกแบบไดนามิก

ด้วยสลิปที่เป็นบวก เครื่องกรงกระรอกจะทำหน้าที่เป็นมอเตอร์ โดยมีสลิปลบ เป็นเครื่องกำเนิด จากนี้ไปกระแสกระดองของมอเตอร์กรงกระรอกจะขึ้นอยู่กับสลิปเท่านั้น เมื่อเครื่องถึงความเร็วซิงโครนัส กระแสจะน้อยที่สุด

เครื่องกำเนิดการเบรกของ IM พร้อมการถ่ายโอนพลังงานไปยังเครือข่ายเกิดขึ้นที่ความเร็วของโรเตอร์ที่เกินความเร็วแบบซิงโครนัส ในโหมดนี้ มอเตอร์ไฟฟ้าจะให้พลังงานแอคทีฟแก่เครือข่าย และพลังงานปฏิกิริยาที่จำเป็นในการสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าจะมาจากเครือข่ายไปยังมอเตอร์ไฟฟ้า

ลักษณะทางกลสำหรับโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าคือความต่อเนื่องของคุณลักษณะของโหมดมอเตอร์ในจตุภาคที่สองของแกนพิกัด

การเบรกกระแสย้อนกลับสอดคล้องกับทิศทางการหมุนของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์ ตรงข้ามกับการหมุนของโรเตอร์ ในโหมดนี้ สลิปมีค่ามากกว่าหนึ่ง และความเร็วในการหมุนของโรเตอร์ที่สัมพันธ์กับความถี่การหมุนของสนามสเตเตอร์จะเป็นค่าลบ กระแสในโรเตอร์และดังนั้นในสเตเตอร์จึงมีค่ามาก เพื่อจำกัดกระแสนี้ จะมีการแนะนำความต้านทานเพิ่มเติมในวงจรโรเตอร์

โหมดเบรกถอยหลังเกิดขึ้นเมื่อทิศทางการหมุนของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์เปลี่ยนไป ในขณะที่โรเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้าและกลไกที่เชื่อมต่อยังคงหมุนด้วยความเฉื่อย โหมดนี้ยังเป็นไปได้ในกรณีที่สนามสเตเตอร์ไม่เปลี่ยนทิศทางของการหมุน และโรเตอร์เปลี่ยนทิศทางของการหมุนภายใต้การกระทำของแรงบิดภายนอก

ในบทความนี้ เราจะพิจารณาการสร้างลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสในโหมดมอเตอร์

การสร้างคุณลักษณะทางกลโดยใช้แบบจำลอง

ข้อมูลหนังสือเดินทาง AD DMT f 011-6u1: Uf =220 - แรงดันเฟสเล็กน้อย, V; p=3 - จำนวนคู่ของเสาคดเคี้ยว; n=880 - ความเร็วในการหมุนเล็กน้อย, รอบต่อนาที; Pн=1400 - กำลังระบุ W; ใน=5.3 - กระแสของโรเตอร์ระบุ A; η = 0.615 - ประสิทธิภาพ ระบุ%; cosφ = 0.65 - cos(φ) ระบุ; J=0.021 - โมเมนต์ความเฉื่อยของโรเตอร์ kg m 2 ; Ki \u003d 5.25 - หลายหลากของกระแสเริ่มต้น Kp \u003d 2.36 - แรงบิดเริ่มต้นหลายหลาก Km = 2.68 - หลายหลากของช่วงเวลาวิกฤติ

ในการศึกษาสภาพการทำงานของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสจะใช้ลักษณะการทำงานและทางกลซึ่งถูกกำหนดโดยการทดลองหรือคำนวณบนพื้นฐานของวงจรสมมูล (SZ) ในการใช้ SZ (รูปที่ 1) คุณต้องรู้พารามิเตอร์ของมัน:

• R 1 , R 2 ", R M - ความต้านทานเชิงแอคทีฟของเฟสของสเตเตอร์, โรเตอร์และสาขาการทำให้เป็นแม่เหล็ก
• X 1 , X 2 ", X M - ความต้านทานอุปนัยของการรั่วไหลของเฟสสเตเตอร์ของโรเตอร์และสาขาการทำให้เป็นแม่เหล็ก

พารามิเตอร์เหล่านี้จำเป็นสำหรับกำหนดกระแสเริ่มต้นเมื่อเลือกตัวสตาร์ทแบบแม่เหล็กและคอนแทคเตอร์ เมื่อทำการป้องกันการโอเวอร์โหลด เพื่อควบคุมและปรับระบบควบคุมของไดรฟ์ไฟฟ้า เพื่อจำลองสภาวะชั่วครู่ นอกจากนี้ สิ่งเหล่านี้จำเป็นสำหรับการคำนวณโหมดเริ่มต้นของ IM การกำหนดลักษณะของเครื่องกำเนิดแบบอะซิงโครนัส ตลอดจนเมื่อออกแบบเครื่องแบบอะซิงโครนัสเพื่อเปรียบเทียบพารามิเตอร์เริ่มต้นและพารามิเตอร์การออกแบบ

ข้าว. 1. วงจรสมมูลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส

เราจะใช้วิธีการคำนวณพารามิเตอร์ของวงจรสมมูลเพื่อกำหนดความต้านทานเชิงแอคทีฟและรีแอกทีฟของเฟสสเตเตอร์และโรเตอร์ ค่าของประสิทธิภาพและตัวประกอบกำลังที่โหลดบางส่วนที่จำเป็นสำหรับการคำนวณจะได้รับในแคตตาล็อกทางเทคนิค: pf = 0.5 - ปัจจัยโหลดบางส่วน, %; Ppf = Pn pf - กำลังที่โหลดบางส่วน W; η _pf = 0.56 - ประสิทธิภาพ ที่โหลดบางส่วน%; cosφ_pf = 0.4 - cos(φ) ที่โหลดบางส่วน

ค่าความต้านทานในวงจรสมมูล: X 1 =4.58 - ค่ารีแอกแตนซ์ของสเตเตอร์, โอห์ม; X 2 "=6.33 - ค่ารีแอกแตนซ์ของโรเตอร์, โอห์ม; R 1 \u003d 3.32 - ความต้านทานแอคทีฟของสเตเตอร์, โอห์ม; R 2" \u003d 6.77 - ความต้านทานแอคทีฟของโรเตอร์, โอห์ม

ให้เราสร้างคุณสมบัติทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสตามสูตร Kloss (1)

สลิปถูกกำหนดจากนิพจน์ของแบบฟอร์ม:

โดยที่ความเร็วของการหมุนของโรเตอร์ IM, rad/s,

ความเร็วในการหมุนแบบซิงโครนัส:

ความเร็วโรเตอร์วิกฤต:

. (4)

สลิปวิกฤต:

จุดช่วงเวลาวิกฤติถูกกำหนดจากนิพจน์

แรงบิดเริ่มต้นถูกกำหนดโดยสูตร Kloss สำหรับ s=1:

. (7)

จากการคำนวณที่ทำ เราสร้างลักษณะทางกลของ IM (รูปที่ 4) เพื่อทดสอบในทางปฏิบัติ เราจะทำการทดลอง

การสร้างลักษณะทางกลทดลอง

ระหว่างการทดลอง ใช้ขาตั้ง NTC-13.00.000 "Electrorivod" มีระบบที่ประกอบด้วยมอเตอร์เหนี่ยวนำซึ่งเชื่อมต่อกับเพลาที่มอเตอร์กระแสตรง (มอเตอร์กระแสตรง) ของแรงกระตุ้นอิสระเชื่อมต่อกันเป็นโหลด จำเป็นต้องสร้างลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสโดยใช้ข้อมูลพาสปอร์ตของเครื่องอะซิงโครนัสและซิงโครนัสและการอ่านเซ็นเซอร์ เรามีความสามารถในการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าของขดลวดกระตุ้น DCT วัดกระแสที่อาร์มาเจอร์ของมอเตอร์ซิงโครนัสและอะซิงโครนัส และความเร็วของเพลา มาเชื่อมต่อ AD กับแหล่งพลังงานและโหลดโดยเปลี่ยนกระแสของขดลวดกระตุ้น DCT หลังจากทำการทดลองแล้วเราจะรวบรวมตารางค่าจากการอ่านค่าเซ็นเซอร์:

ตารางที่ 1 การอ่านค่าเซ็นเซอร์ภายใต้ภาระของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส

โดยที่ Iv คือกระแสขดลวดกระตุ้นของมอเตอร์ DC, I i คือกระแสเกราะของมอเตอร์ DC, Ω คือความเร็วโรเตอร์ของมอเตอร์เหนี่ยวนำ, I 2 คือกระแสโรเตอร์ของมอเตอร์เหนี่ยวนำ

ข้อมูลหนังสือเดินทางของเครื่องซิงโครนัสประเภท 2P H90L UHL4: Pн=0.55 - พิกัดกำลังไฟ kW; Unom=220 - แรงดันไฟฟ้า, V; Uin.nom=220 - แรงดันกระตุ้นเล็กน้อย, V; Iya.nom=3.32 - พิกัดกระแสไฟ A; Iv.nom=400 - กระแสกระตุ้นเล็กน้อย mA; Rya=16.4 - ความต้านทานเกราะ, โอห์ม; nн=1500 - ความเร็วในการหมุนเล็กน้อย, รอบต่อนาที; Jdv=0.005 - โมเมนต์ความเฉื่อย kg m 2 ; 2p p =4 - จำนวนคู่ของเสา; 2a=2 - จำนวนกิ่งขนานของขดลวดกระดอง; N=120 - จำนวนตัวนำที่ใช้งานของขดลวดกระดอง

กระแสจะเข้าสู่โรเตอร์ DCT ผ่านแปรงหนึ่งอัน ไหลผ่านทุกรอบของโรเตอร์โรเตอร์และออกจากแปรงอีกอัน จุดสัมผัสของขดลวดสเตเตอร์กับขดลวดโรเตอร์จะผ่านแผ่นสับเปลี่ยนหรือส่วนที่แปรงกดในขณะนั้น (โดยทั่วไปแปรงจะกว้างมากกว่าหนึ่งส่วน) เนื่องจากการหมุนแต่ละรอบของโรเตอร์โรเตอร์นั้นเชื่อมต่อกันกับเซ็กเมนต์ตัวสะสม กระแสจึงไหลผ่านการหมุนรอบทั้งหมดและผ่านเพลตตัวรวบรวมทั้งหมดระหว่างทางผ่านโรเตอร์

ข้าว. 2. กระแสที่ไหลในโรเตอร์ของมอเตอร์กระแสตรงแบบสองขั้ว

รูปที่ 2 แสดงว่าตัวนำทั้งหมดที่วางอยู่บนขั้ว N มี ประจุบวกในขณะที่ตัวนำทั้งหมดภายใต้ขั้ว S มีประจุลบ ดังนั้นตัวนำทั้งหมดภายใต้ขั้ว N จะได้รับแรงกดลง (ซึ่งเป็นสัดส่วนกับความหนาแน่นของฟลักซ์ในแนวรัศมี B และกระแสของโรเตอร์) ในขณะที่ตัวนำทั้งหมดภายใต้ขั้ว S จะได้รับแรงขึ้นเท่ากัน เป็นผลให้เกิดแรงบิดบนโรเตอร์ซึ่งมีขนาดเป็นสัดส่วนกับผลิตภัณฑ์ของความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็กและกระแส ในทางปฏิบัติ ความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็กจะไม่เท่ากันอย่างสมบูรณ์ภายใต้ขั้ว ดังนั้นแรงบนตัวนำของโรเตอร์บางตัวจะมากกว่าตัวอื่นๆ โมเมนต์ทั้งหมดที่พัฒนาบนเพลาจะเท่ากับ:

M = KT FI, (8)

โดยที่ Ф คือฟลักซ์แม่เหล็กทั้งหมด ค่าสัมประสิทธิ์ K T เป็นค่าคงที่สำหรับมอเตอร์ที่กำหนด

ตามสูตร (8) การควบคุม (จำกัด) ของโมเมนต์สามารถทำได้โดยการเปลี่ยนกระแส I หรือฟลักซ์แม่เหล็ก F ในทางปฏิบัติ การควบคุมของโมเมนต์มักดำเนินการโดยการควบคุมกระแส กระแสของมอเตอร์ถูกควบคุมโดยระบบควบคุม (หรือตัวดำเนินการ) โดยการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับมอเตอร์โดยใช้ตัวแปลงกำลังไฟฟ้าหรือโดยการเพิ่มตัวต้านทานเพิ่มเติมในวงจร

คำนวณค่าคงที่การออกแบบของเครื่องยนต์ซึ่งรวมอยู่ในสมการ (8):

. (9)

มาสร้างความสัมพันธ์ระหว่างฟลักซ์ของมอเตอร์กับกระแสไฟสนามกัน ดังที่ทราบจากทฤษฎีเครื่องจักรไฟฟ้า เนื่องจากอิทธิพลของความอิ่มตัวของระบบแม่เหล็ก ความสัมพันธ์นี้ไม่เป็นเชิงเส้นและมีรูปแบบดังแสดงในรูปที่ 3 เพื่อให้ใช้เหล็กได้ดียิ่งขึ้น ตัวเครื่องจึงได้รับการออกแบบมาให้ ในโหมดระบุจุดปฏิบัติการอยู่ที่จุดเปลี่ยนเว้าของเส้นโค้งการสะกดจิต ลองหาขนาดของฟลักซ์แม่เหล็กตามสัดส่วนกับกระแสกระตุ้น

Фpr.=Iв, (10)

โดยที่ Iv คือกระแสกระตุ้น

Ф - มูลค่าที่แท้จริงของการไหล Ф pr. - ค่าของการไหลที่ยอมรับสำหรับการคำนวณ

ข้าว. 3. อัตราส่วนของค่าของฟลักซ์แม่เหล็กที่ยอมรับและเป็นจริง

เนื่องจาก AM และ DPT ในการทดลองมีเพลาร่วมกันหนึ่งอัน เราจึงสามารถคำนวณโมเมนต์ที่สร้างโดย DPT และสร้างลักษณะทางกลเชิงทดลองของ IM ได้ตามค่าที่ได้รับและการอ่านของเซ็นเซอร์ความเร็ว (รูปที่ 4 ).

รูปที่ 4 ลักษณะทางกลของมอเตอร์เหนี่ยวนำ: คำนวณและทดลอง

ลักษณะการทดลองที่ได้รับในพื้นที่ของค่าต่ำสุดของช่วงเวลานั้นอยู่ด้านล่างของคุณลักษณะที่คำนวณตามทฤษฎีและสูงกว่า - ในพื้นที่ที่มีค่าสูง ความเบี่ยงเบนดังกล่าวเกี่ยวข้องกับความแตกต่างระหว่างค่าที่ยอมรับสำหรับการคำนวณและค่าที่แท้จริงของฟลักซ์แม่เหล็ก (รูปที่ 3) กราฟทั้งสองตัดกันที่ Фpr.=Iв. น.

เราแนะนำการแก้ไขในการคำนวณโดยสร้างการพึ่งพาแบบไม่เชิงเส้น (รูปที่ 5):

Ф=а·Iв, (11)

โดยที่ a คือสัมประสิทธิ์ความไม่เชิงเส้น

ข้าว. 5. อัตราส่วนของฟลักซ์แม่เหล็กต่อกระแสกระตุ้น

ลักษณะการทดลองที่ได้จะมีรูปแบบที่แสดงในรูปที่ 6.

รูปที่ 6 ลักษณะทางกลของมอเตอร์เหนี่ยวนำ: คำนวณและทดลอง

ให้เราคำนวณข้อผิดพลาดของข้อมูลการทดลองที่ได้รับสำหรับกรณีที่ฟลักซ์แม่เหล็กขึ้นอยู่กับกระแสกระตุ้นเป็นเส้นตรง (10) และกรณีที่การพึ่งพานี้ไม่เป็นเชิงเส้น (11) ในกรณีแรก ข้อผิดพลาดทั้งหมดคือ 3.81% ในครั้งที่สอง 1.62%

บทสรุป

ลักษณะทางกลที่สร้างขึ้นตามข้อมูลการทดลองแตกต่างจากคุณลักษณะที่สร้างขึ้นโดยใช้สูตร Kloss (1) เนื่องจากข้อสันนิษฐานที่ยอมรับ Фpr.=Iв ความคลาดเคลื่อนคือ 3.81% โดย Iв=Iв.nom.=0.4 (A) ข้อกำหนดเหล่านี้ การแข่งขัน. เมื่อ Iv ถึงค่าเล็กน้อย ความอิ่มตัวของระบบแม่เหล็ก DCT จะเกิดขึ้น ด้วยเหตุนี้ การเพิ่มขึ้นของกระแสกระตุ้นจะส่งผลต่อค่าของฟลักซ์แม่เหล็กน้อยลงเรื่อยๆ ดังนั้น เพื่อให้ได้ค่าแรงบิดที่แม่นยำยิ่งขึ้น จึงจำเป็นต้องเพิ่มค่าความอิ่มตัวของสี ซึ่งทำให้สามารถเพิ่มความแม่นยำในการคำนวณได้ถึง 2.3 เท่า ลักษณะทางกลที่สร้างโดยแบบจำลอง สะท้อนการทำงานของเครื่องยนต์จริงได้อย่างเพียงพอ สามารถใช้เป็นพื้นฐานสำหรับการวิจัยเพิ่มเติม

ผู้วิจารณ์:

• Pyukke Georgy Alexandrovich, วิทยาศาสตรดุษฎีบัณฑิต, ศาสตราจารย์ภาควิชาระบบควบคุมของ KamchatSTU, Petropavlovsk-Kamchatsky
• Potapov Vadim Vadimovich ดุษฎีบัณฑิตเทคนิค ศาสตราจารย์สาขา Far Eastern Federal University Petropavlovsk-Kamchatsky

ลิงค์บรรณานุกรม

Likhodedov A.D. การสร้างลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสและการอนุมัติ // ประเด็นร่วมสมัยวิทยาศาสตร์และการศึกษา - 2555. - ลำดับที่ 5.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=6988 (วันที่เข้าถึง: 01.02.2020) เรานำวารสารที่ตีพิมพ์โดยสำนักพิมพ์ "Academy of Natural History" มาให้คุณทราบ

ลักษณะทางกลแบบไดนามิกมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสคือความสัมพันธ์ระหว่างค่าความเร็ว (สลิป) ทันทีและโมเมนต์ของเครื่องจักรไฟฟ้าในช่วงเวลาเดียวกันของโหมดการทำงานชั่วคราว

กราฟของคุณสมบัติทางกลไดนามิกของมอเตอร์เหนี่ยวนำสามารถรับได้จากการแก้ปัญหาร่วมของระบบสมการเชิงอนุพันธ์ของสมดุลไฟฟ้าในวงจรสเตเตอร์และโรเตอร์ของมอเตอร์และหนึ่งในสมการของแรงบิดแม่เหล็กไฟฟ้า ที่มาของพวกเขา:

ระบบสมการ (5.35) ใช้สัญกรณ์ต่อไปนี้:

เอ

- ส่วนประกอบของเวกเตอร์แรงดันสเตเตอร์ที่คดเคี้ยวตามแนวแกน ขระบบพิกัดคงที่

- ความต้านทานอุปนัยที่เท่ากันของขดลวดสเตเตอร์ เท่ากับความต้านทานอุปนัยของการรั่วไหลของขดลวดสเตเตอร์และความต้านทานอุปนัยจากสนามหลัก

- ความต้านทานอุปนัยที่เท่ากันของขดลวดโรเตอร์ ลดลงเป็นขดลวดสเตเตอร์ เท่ากับความต้านทานอุปนัยของการรั่วของขดลวดโรเตอร์และความต้านทานอุปนัยจากสนามหลัก

- ความต้านทานอุปนัยจากสนามหลัก (วงจรแม่เหล็ก) ที่สร้างขึ้นโดยการกระทำทั้งหมดของกระแสสเตเตอร์

เอระบบพิกัดคงที่

- ส่วนประกอบของเวกเตอร์เชื่อมโยงฟลักซ์ของขดลวดสเตเตอร์ซึ่งวางตามแนวแกน ขระบบพิกัดคงที่

เอระบบพิกัดคงที่

เป็นส่วนประกอบของเวกเตอร์เชื่อมโยงฟลักซ์ที่คดเคี้ยวของโรเตอร์ซึ่งวางตามแนวแกน ขระบบพิกัดคงที่

เอระบบพิกัดคงที่

- ส่วนประกอบของเวกเตอร์กระแสหมุนของโรเตอร์ซึ่งวางตามแนวแกน ขระบบพิกัดคงที่

กระบวนการทางไฟฟ้าเครื่องกลในไดรฟ์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสอธิบายโดยสมการการเคลื่อนที่ เนื่องในโอกาสนี้

โมเมนต์ความต้านทานโหลดลดลงไปที่เพลามอเตอร์อยู่ที่ไหน - โมเมนต์ความเฉื่อยรวมของไดรฟ์ไฟฟ้าลดลงถึงเพลามอเตอร์

การวิเคราะห์กระบวนการไดนามิกของการแปลงพลังงานในมอเตอร์เหนี่ยวนำเป็นงานที่ยาก เนื่องจากสมการที่ไม่เป็นเชิงเส้นอย่างมีนัยสำคัญที่อธิบายมอเตอร์เหนี่ยวนำ เนื่องจากผลคูณของตัวแปร ดังนั้นจึงแนะนำให้ศึกษาลักษณะไดนามิกของมอเตอร์เหนี่ยวนำโดยใช้เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์

การแก้ปัญหาร่วมกันของระบบสมการ (5.62) และ (5.63) ในสภาพแวดล้อมซอฟต์แวร์ MathCAD ช่วยให้คุณสามารถคำนวณกราฟของกระบวนการชั่วคราวของความเร็ว ω และแรงบิด เอ็มด้วยค่าตัวเลขของพารามิเตอร์ของวงจรสมมูลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่กำหนดไว้ในตัวอย่าง 5.3

เนื่องจากคุณสมบัติทางกลไดนามิกของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสสามารถรับได้จากผลลัพธ์ของการคำนวณกระบวนการชั่วคราวเท่านั้น อันดับแรกเราจึงนำเสนอกราฟของกระบวนการความเร็วชั่วคราว (รูปที่ 5.9) และแรงบิด (รูปที่ 5.10) เมื่อสตาร์ทมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสโดยตรง การเชื่อมต่อกับเครือข่าย

ข้าว. 5.9.

ข้าว. 5.10.

ข้าว. 5.11.

กราฟและทรานเซียนท์ช่วยให้คุณสร้างลักษณะทางกลแบบไดนามิกของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส (รูปที่ 5.1 I, เส้นโค้ง I) เมื่อเริ่มต้นโดยการเชื่อมต่อโดยตรงกับเครือข่าย สำหรับการเปรียบเทียบ รูปเดียวกันแสดงลักษณะทางกลคงที่ - 2 ซึ่งคำนวณโดยนิพจน์ (5.7) สำหรับพารามิเตอร์เดียวกันของวงจรสมมูลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส

การวิเคราะห์ลักษณะทางกลแบบไดนามิกของมอเตอร์เหนี่ยวนำแสดงให้เห็นว่าแรงบิดกระแทกสูงสุดเมื่อสตาร์ทเครื่องนั้นเกินพิกัดแรงบิด L/n ของคุณสมบัติทางกลแบบสถิตมากกว่า 4.5 เท่า และสามารถเข้าถึงค่าขนาดใหญ่ที่ยอมรับไม่ได้ในแง่ของกลไก ความแข็งแกร่ง. แรงบิดกระแทกระหว่างการสตาร์ท และโดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างการกลับตัวของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส นำไปสู่ความล้มเหลวของจลนศาสตร์ของกลไกการผลิตและตัวมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสเอง

การสร้างแบบจำลองในสภาพแวดล้อมซอฟต์แวร์ MathCAD ทำให้ง่ายต่อการศึกษาลักษณะทางกลแบบไดนามิกของมอเตอร์เหนี่ยวนำ ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าคุณสมบัติไดนามิกไม่เพียงกำหนดโดยพารามิเตอร์ของวงจรสมมูลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสเท่านั้น แต่ยังกำหนดโดยพารามิเตอร์ของไดรฟ์ไฟฟ้าด้วย เช่น โมเมนต์ความเฉื่อยที่เท่ากัน โมเมนต์ความต้านทานบนเพลามอเตอร์ . ดังนั้น มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่มีพารามิเตอร์ที่กำหนดของเครือข่ายอุปทานและวงจรสมมูลจึงมีลักษณะทางกลแบบสถิตและไดนามิกหลายอย่าง

จากการวิเคราะห์ลักษณะไดนามิกของรูปที่ 5.9-5.10 กระบวนการชั่วคราวของการสตาร์ทมอเตอร์เหนี่ยวนำแบบกรงกระรอกสามารถแกว่งได้ไม่เฉพาะในช่วงเริ่มต้น แต่ยังอยู่ในส่วนสุดท้ายด้วย และความเร็วของมอเตอร์เกินซิงโครนัส ω0 ในทางปฏิบัติ ความผันผวนของความเร็วเชิงมุมและแรงบิดของเครื่องยนต์ในส่วนสุดท้ายของกระบวนการชั่วคราวนั้นไม่ได้สังเกตพบเสมอไป นอกจากนี้ยังมี จำนวนมากกลไกการผลิตที่ต้องยกเว้นความผันผวนดังกล่าว ตัวอย่างทั่วไปคือกลไกของรอกและการเคลื่อนที่ของปั้นจั่น สำหรับกลไกดังกล่าว มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสซึ่งมีลักษณะทางกลแบบอ่อนหรือแบบมีสลิปเพิ่มขึ้น มีการพิสูจน์แล้วว่าส่วนการทำงานของลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสมีความนุ่มนวลมากขึ้น และยิ่งโมเมนต์ความเฉื่อยเท่ากันของไดรฟ์ไฟฟ้ามากขึ้นเท่าใด แอมพลิจูดของการสั่นก็จะยิ่งน้อยลงเมื่อถึงความเร็วคงที่และการสลายตัวเร็วขึ้น

การศึกษาคุณลักษณะทางกลไดนามิกมีความสำคัญทั้งทางทฤษฎีและทางปฏิบัติ เนื่องจากดังที่แสดงไว้ในหัวข้อ 5.1.1 การพิจารณาเฉพาะคุณลักษณะทางกลแบบสถิตเท่านั้นที่สามารถนำไปสู่ข้อสรุปที่ไม่ถูกต้องทั้งหมด และบิดเบือนธรรมชาติของโหลดไดนามิกระหว่างการเริ่มต้นทำงานแบบอะซิงโครนัส มอเตอร์ จากการศึกษาพบว่าค่าสูงสุดของไดนามิกทอร์กสามารถเกินพิกัดของมอเตอร์เมื่อสตาร์ทโดยการเชื่อมต่อโดยตรงกับเครือข่าย 2-5 ครั้งและ 4-10 เท่าเมื่อมอเตอร์ถูกย้อนกลับซึ่งต้องนำเข้า บัญชีเมื่อพัฒนาและผลิตไดรฟ์ไฟฟ้า

บรรยาย 3

มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเนื่องจากมีข้อได้เปรียบที่สำคัญหลายประการเหนือมอเตอร์ประเภทอื่นๆ มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสนั้นใช้งานง่ายและเชื่อถือได้เนื่องจากไม่มีตัวสะสม มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสมีราคาถูกกว่าและเบากว่ามอเตอร์กระแสตรงมาก

เพื่อให้ได้สมการสำหรับคุณสมบัติทางกลของมอเตอร์เหนี่ยวนำ คุณสามารถใช้วงจรสมมูลแบบง่ายที่แสดงในรูปที่ 3.1 ที่ยอมรับการกำหนดต่อไปนี้:

Uph - แรงดันเฟสหลัก; ผม 1 - กระแสเฟสของสเตเตอร์; I / 2 - ลดกระแสโรเตอร์; X 1 และ X" 2 - รีแอคแตนซ์การกระเจิงลดลงปฐมภูมิและทุติยภูมิ Ro และ X 0 - ความต้านทานเชิงแอคทีฟและปฏิกิริยาของวงจรการทำให้เป็นแม่เหล็ก s == (w 0 - w) / w 0 - สลิปเครื่องยนต์; w 0 = 2pn 0 /60 - ความเร็วเชิงมุมแบบซิงโครนัสของมอเตอร์ w 0 = 2pf 1 /p; R1 และ R/2 - ความต้านทานที่ใช้งานลดลงหลักและรอง; f 1 - ความถี่เครือข่าย อาร์ -จำนวนคู่ของเสา

ข้าว. 3.1 วงจรสมมูลแบบง่ายของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส

ตามวงจรสมมูลข้างต้น สามารถรับนิพจน์สำหรับกระแสทุติยภูมิ

(2.1)

แรงบิดของมอเตอร์เหนี่ยวนำสามารถกำหนดได้จากนิพจน์การสูญเสีย Mw 0 s = 3 (I / 2) 2 R / 2 , เหตุใด

(2.2)

แทนค่าปัจจุบัน I / 2 ใน (2.1) เราได้รับ:

(2.3)

โมเมนต์โค้ง M = ฉมีสอง maxima: หนึ่ง - ในโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า อื่น - ในโหมดมอเตอร์ 1 .

เท่ากับ dM/ds= 0 เรากำหนดค่าของสลิปวิกฤต Sg ซึ่งเครื่องยนต์พัฒนาแรงบิดสูงสุด (วิกฤต)

(2.4)

ด้วยความต้านทานที่สำคัญของวงจรโรเตอร์ แรงบิดสูงสุดอาจอยู่ในโหมดการเบรกโดยการสลับเคาน์เตอร์

แทนที่ค่าของ Sk ใน (3.3) เราจะพบนิพจน์สำหรับช่วงเวลาสูงสุด

(2.5)

เครื่องหมาย "+" ในความเท่าเทียมกัน (2.4) และ (2.5) หมายถึงโหมดมอเตอร์ (หรือการเบรกโดยการรวมตัวนับ) เครื่องหมาย "-" - ไปที่โหมดเครื่องกำเนิดของการทำงานแบบขนานกับเครือข่าย (w>w 0 )

ถ้านิพจน์ (2.3) ถูกหารด้วย (2.5) และการแปลงที่สอดคล้องกันถูกสร้างขึ้น

ข้าว. 3.2 ลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส

จากนั้นคุณจะได้รับ:

(2.6)

ที่ไหน Mk - แรงบิดสูงสุดของเครื่องยนต์ SK - ใบสำคัญที่สอดคล้องกับช่วงเวลาสูงสุด เอ= R 1 / R / 2 .

ที่นี่จำเป็นต้องเน้นถึงสถานการณ์ที่สำคัญมากสำหรับการปฏิบัติ - ผลของการเปลี่ยนแรงดันไฟหลักที่มีต่อลักษณะทางกลของมอเตอร์เหนี่ยวนำ ดังที่เห็นได้จาก (3.3) สำหรับสลิปที่กำหนด แรงบิดของมอเตอร์เป็นสัดส่วนกับกำลังสองของแรงดันไฟ ดังนั้นมอเตอร์ประเภทนี้จึงไวต่อความผันผวนของแรงดันไฟหลัก

สลิปวิกฤตและความเร็วเชิงมุมของรอบเดินเบาในอุดมคตินั้นไม่ขึ้นกับแรงดันไฟฟ้า

ในรูป 3.2 แสดงลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส จุดเด่นของเธอ:

1) s = 0; M = 0 ในขณะที่ความเร็วมอเตอร์เท่ากับซิงโครนัส

2) s = s NOM; M = M nom ซึ่งสอดคล้องกับความเร็วที่กำหนดและแรงบิดที่กำหนด

3) s == sk; เอ็ม == เอ็มสูงสุด -แรงบิดสูงสุดในโหมดมอเตอร์

แรงบิดเริ่มต้นเริ่มต้น

5) s = - s K ; M=M K.G. - แรงบิดสูงสุดในโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าควบคู่ไปกับเครือข่าย

เมื่อ s> 1.0 มอเตอร์ทำงานในโหมดเบรกป้องกันการสลับเมื่อ s< 0 имеет место генераторный режим работы параллельно с сетью.

ต้องเน้นว่าค่าสัมบูรณ์ของ S k ในโหมดมอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าควบคู่ไปกับเครือข่ายจะเท่ากัน

อย่างไรก็ตาม จาก (2.6) ช่วงเวลาสูงสุดในโหมดมอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะแตกต่างกัน ในโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าของการทำงานแบบขนานกับเครือข่ายแรงบิดสูงสุดมีค่าสัมบูรณ์มากกว่าซึ่งตามมาจากความสัมพันธ์

หากในสมการ (2.6) เราละเลยความต้านทานเชิงแอคทีฟของสเตเตอร์ เราก็จะได้สูตรที่สะดวกกว่าสำหรับการคำนวณ:

(2.7)

แทนที่เป็นนิพจน์ (2.7) แทนค่าปัจจุบันของ M และ s ค่าเล็กน้อยและแสดงถึงหลายหลากของช่วงเวลาสูงสุด M K / M NOM ผ่าน l เราได้รับ:

ในนิพจน์สุดท้าย ควรใช้เครื่องหมาย "+" ก่อนรูท

การวิเคราะห์สูตร (2.6) แสดงว่าสำหรับ s>s k (ส่วนที่ไม่ทำงานของคุณลักษณะ) จะได้สมการไฮเปอร์โบลิก ในกรณีนี้ เทอมที่สองของตัวส่วนในสมการ (3.6) ถูกละเลย เช่น.

ลักษณะเฉพาะส่วนนี้ใช้งานได้จริงกับโหมดสตาร์ทและเบรกเท่านั้น

สำหรับสลิปค่าเล็กน้อย (s< s k) для เอ็ม=f (s) เราจะได้สมการของเส้นตรงถ้าเราละเลยเทอมแรกในตัวส่วน (3.6):

ส่วนที่เป็นเส้นตรงของคุณลักษณะนี้คือส่วนการทำงาน ซึ่งปกติแล้วเครื่องยนต์จะทำงานในสภาวะคงตัว ในส่วนเดียวกันของคุณลักษณะจะมีจุดที่สอดคล้องกับข้อมูลระบุของมอเตอร์: M NOM, I NOM, n NOM, s NOM

ความเร็วคงที่ (ความแตกต่าง) ในหน่วยสัมพัทธ์ตามลักษณะทางกลตามธรรมชาติของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่แรงบิดที่กำหนดถูกกำหนดโดยสลิปพิกัด

สลิปเล็กน้อยขึ้นอยู่กับความต้านทานของโรเตอร์ มอเตอร์ที่มีโรเตอร์แบบกรงกระรอกแบบปกติมักจะมีสลิปพิกัดที่เล็กที่สุดสำหรับกำลังและจำนวนขั้วเท่ากัน สำหรับมอเตอร์เหล่านี้ เนื่องจากคุณสมบัติการออกแบบ ความต้านทานของโรเตอร์มีค่าค่อนข้างน้อย ซึ่งนำไปสู่การลดลงของค่าวิกฤต s k (3.4) และ nominal slip s NOM ด้วยเหตุผลเดียวกัน ด้วยกำลังเครื่องยนต์ที่เพิ่มขึ้น การลื่นเล็กน้อยจึงลดลงและความแข็งของคุณลักษณะตามธรรมชาติเพิ่มขึ้น ส่วนหลังแสดงโดยเส้นโค้งในรูปที่ 11 สร้างขึ้นจากข้อมูลโดยเฉลี่ยสำหรับเครื่องยนต์ที่มีกำลังต่างกัน

โมเมนต์สูงสุดดังที่เห็นได้จาก (3.5) ไม่ได้ขึ้นอยู่กับแรงต้านของโรเตอร์ R 2 , การลื่นที่สำคัญตาม (3.4) จะเพิ่มขึ้นเมื่อความต้านทานของโรเตอร์เพิ่มขึ้น ด้วยเหตุนี้ ในมอเตอร์ที่มีเฟสโรเตอร์ เมื่อนำตัวต้านทานเข้าไปในวงจรโรเตอร์ เส้นโค้งแรงบิดสูงสุดจะเลื่อนไปทางสลิปขนาดใหญ่

ค่าความต้านทาน R 2 จำเป็นต่อการสร้างลักษณะทางธรรมชาติและรีโอสแตติกของมอเตอร์ที่มีเฟสโรเตอร์ พิจารณาจากนิพจน์

โดยที่ E 2k, I 2NOM - แรงดันเชิงเส้นพร้อมโรเตอร์นิ่งและกระแสไฟของโรเตอร์

ในรูป 12 แสดงตระกูลของคุณสมบัติ rheostatic ในโหมดมอเตอร์ในแกนพิกัด เอ็มและด้วยค่าความต้านทานของวงจรโรเตอร์ที่แตกต่างกัน ด้วยการประมาณที่ทราบ ลักษณะเฉพาะของ rheostatic ในส่วนการทำงานสามารถนำมาเป็นแบบเชิงเส้นได้ ทำให้เมื่อคำนวณความต้านทานของตัวต้านทานที่รวมอยู่ในวงจรโรเตอร์ของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส จะใช้วิธีการที่คล้ายกับที่ใช้

ข้าว. 11. ความโค้งของรูปที่ระบุ 12 กลไกทางธรรมชาติและรีโอสแตติก

สลิปสำหรับลักษณะอะซิงโครนัสของมอเตอร์เหนี่ยวนำที่มีเฟส-

เครื่องยนต์ที่มีกำลังต่างกัน โรเตอร์

เพื่อคำนวณความต้านทานวงจรกระดองของมอเตอร์กระแสตรงของการกระตุ้นอิสระ ในกรณีนี้มีการแนะนำความไม่ถูกต้องบางประการในการกำหนดความต้านทานของตัวต้านทานเนื่องจากความจริงที่ว่าลักษณะของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสในส่วนของกราฟจาก M = 0 ถึงแรงบิดสูงสุดเมื่อเริ่มต้นถือเป็นเส้นตรง

วิธีที่แม่นยำยิ่งขึ้นคือเมื่อคุณลักษณะถูกยืดให้ตรงบนพื้นที่ที่เล็กกว่า หลายหลากของช่วงเวลาสูงสุด ล. \u003d M K.D. /M nom ควรมีค่าอย่างน้อย 1.8 สำหรับมอเตอร์ที่มีการออกแบบปกติที่มีเฟสโรเตอร์ และอย่างน้อย 1.7 สำหรับมอเตอร์ที่มีโรเตอร์แบบกรงกระรอก มอเตอร์ของเครนมีลักษณะเฉพาะด้วยอัตราส่วนแรงบิดสูงสุดที่สูงขึ้น ตัวอย่างเช่น สำหรับมอเตอร์ที่มีโรเตอร์กรงกระรอกของซีรีส์ MTK l=2.3¸3.4

มอเตอร์ที่มีเฟสโรเตอร์ของซีรีย์ดังกล่าวมีค่าใกล้เคียงกันของl .

สำหรับมอเตอร์ที่มีโรเตอร์แบบกรงกระรอก แรงบิดเริ่มต้นเริ่มต้นและกระแสเริ่มต้นเริ่มต้นมีความสำคัญหลายหลากจากมุมมองของไดรฟ์ไฟฟ้า

ในรูป 13 แสดงลักษณะทางธรรมชาติโดยประมาณของมอเตอร์ที่มีโรเตอร์กรงกระรอกปกติที่มีช่องวงกลม ลักษณะเหล่านี้แสดงให้เห็นว่ามอเตอร์กรงกระรอกซึ่งใช้กระแสไฟขนาดใหญ่มากจากเครือข่ายมีคุณสมบัติค่อนข้าง

ข้าว. 13. ลักษณะร่วม = = ฉ(M)และ u == D (/) สำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำที่มีโรเตอร์กรงกระรอกพร้อมช่องกลม

แรงบิดเริ่มต้นต่ำ หลายหลากของแรงบิดเริ่มต้นเริ่มต้นของเครื่องยนต์

และสำหรับเครื่องยนต์เครน

อัตราส่วนกระแสเริ่มต้น

การขาดสัดส่วนระหว่างแรงบิดของมอเตอร์และกระแสสเตเตอร์ในระหว่างการเริ่มต้น (รูปที่ 13) เกิดจากการลดลงอย่างมีนัยสำคัญในฟลักซ์แม่เหล็กของมอเตอร์รวมถึงการลดลงของปัจจัยกำลังของวงจรทุติยภูมิในระหว่างการเริ่มต้น .

โมเมนต์ของมอเตอร์เหนี่ยวนำ เช่นเดียวกับเครื่องจักรไฟฟ้าใดๆ เป็นสัดส่วนกับฟลักซ์แม่เหล็ก Ф และส่วนประกอบแอคทีฟของกระแสทุติยภูมิ

(2.8)

ด้วยการลื่นที่เพิ่มขึ้น EMF ของโรเตอร์จะเพิ่ม E 2 \u003d E 2K s , กระแสไฟของโรเตอร์ I / 2 เพิ่มขึ้นตาม (3.1) โดยไม่มีซีมโทติคไปยังค่าจำกัดที่แน่นอน และ cos y 2 ลดลงเมื่อเพิ่มขึ้น s (น้อยมากในส่วนการทำงานของลักษณะเฉพาะ) มีแนวโน้มเป็นศูนย์ที่ s ®¥ . ฟลักซ์ของมอเตอร์ไม่คงที่ โดยลดลงเมื่อกระแสเพิ่มขึ้นเนื่องจากแรงดันตกคร่อมความต้านทานของขดลวดสเตเตอร์ ทั้งหมดนี้ทำให้เกิดการขาดสัดส่วนระหว่างกระแสและแรงบิดของมอเตอร์

เพื่อเพิ่มแรงบิดเริ่มต้นและลดกระแสเริ่มต้น จะใช้มอเตอร์ที่มีโรเตอร์กรงกระรอกแบบพิเศษ โรเตอร์มอเตอร์ไฟฟ้ามีกรงสองส่วนที่มีศูนย์กลางหรือพื้นผิวที่ลึกซึ่งมีเพลาสูงและแคบ ความต้านทานโรเตอร์ของมอเตอร์เหล่านี้ในการสตาร์ท

ข้าว. 14. ลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสกับโรเตอร์กรงกระรอกที่มีการจุ่มที่ความเร็วเชิงมุมต่ำ

ระยะเวลานานกว่าความเร็วที่กำหนดมาก เนื่องจากผลกระทบของผิวเนื่องจากความถี่ที่เพิ่มขึ้นของกระแสในโรเตอร์ที่สลิปขนาดใหญ่ ดังนั้นเมื่อเปลี่ยนไปใช้มอเตอร์ที่มีร่องลึกหรือหมุนเป็นสองเท่าของโรเตอร์ อัตราส่วนแรงบิดเริ่มต้นจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก (เนื่องจากฟลักซ์ 2 ตัวเพิ่มขึ้น) และอัตราส่วนกระแสเริ่มต้นจะลดลง จริงในกรณีนี้ปัจจัยด้านกำลังและประสิทธิภาพที่สอดคล้องกับโหลดที่กำหนดจะลดลงบ้าง

ควรสังเกตว่าสำหรับมอเตอร์ที่มีโรเตอร์แบบกรงกระรอก แรงบิดเริ่มต้นนั้นไม่ใช่ค่าที่น้อยที่สุดของแรงบิดในพื้นที่ของโหมดมอเตอร์เสมอไป ดังจะเห็นได้จากรูปที่ 14 ลักษณะทางกลของมอเตอร์ที่มีโรเตอร์กรงกระรอกบางครั้งมีความเร็วเชิงมุมต่ำซึ่งเกิดจากอิทธิพลของฮาร์โมนิกที่สูงขึ้นของสนามฟัน ควรคำนึงถึงสถานการณ์นี้เมื่อสตาร์ทเครื่องยนต์ภายใต้ภาระ

สำหรับมอเตอร์ที่มีเฟสโรเตอร์ แรงบิดเริ่มต้นจะเพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่มจนถึงขีดจำกัดความต้านทานที่ทราบของตัวต้านทาน (รูปที่ 12) และกระแสเริ่มต้นจะลดลงตามความต้านทานที่เพิ่มขึ้น สามารถปรับแรงบิดเริ่มต้นเริ่มต้นให้เป็นแรงบิดสูงสุดได้ ด้วยความต้านทานที่เพิ่มขึ้นของวงจรโรเตอร์ การเพิ่มขึ้นของ cos y 2 จะชดเชยกระแสของโรเตอร์ที่ลดลงและแรงบิดเริ่มต้นจะลดลง

ลักษณะทางกล

มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสในโหมดเบรก

ใน§ 3.7 พิจารณาลักษณะทางกลของเครื่องอะซิงโครนัสที่ทำงานในโหมดมอเตอร์ อย่างไรก็ตาม มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสยังสามารถทำงานในโหมดเบรกได้: ระหว่างการเบรกโดยส่งพลังงานไปยังเครือข่าย ระหว่างการเบรกป้องกันสวิตช์ และระหว่างการเบรกแบบไดนามิก

1. การเบรกด้วยพลังงานกลับคืนสู่เครือข่าย(โหมดการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ข้าว. 15. ลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสสำหรับโหมดการทำงานต่างๆ

ควบคู่ไปกับแหล่งจ่ายไฟหลัก) สามารถทำได้ที่ความเร็วสูงกว่าแบบซิงโครนัส ลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสในพิกัด M และ w) แสดงในรูปที่ 15. ในจตุภาคที่ 1 มีส่วนของคุณลักษณะของโหมดมอเตอร์สำหรับความต้านทานสามแบบที่แตกต่างกันของวงจรโรเตอร์ เมื่อความเร็วของเครื่องยนต์เข้าใกล้ความเร็วรอบเดินเบาในอุดมคติหรือความเร็วแบบซิงโครนัส แรงบิดของเครื่องยนต์จะเข้าใกล้ศูนย์

ด้วยความเร็วเชิงมุมที่เพิ่มขึ้นอีกภายใต้อิทธิพลของโมเมนต์ภายนอก เมื่อ w>w 0 เครื่องยนต์ทำงานในโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าควบคู่ไปกับเครือข่าย ซึ่งสามารถจ่ายพลังงานไฟฟ้าได้ในขณะที่ใช้พลังงานปฏิกิริยาเพื่อกระตุ้น การเบรกด้วยการถ่ายโอนพลังงานไปยังเครือข่ายสอดคล้องกับส่วนของคุณลักษณะที่อยู่ในส่วนบนของจตุภาค 2 ในโหมดนี้ ดังที่เห็นได้จาก (3.5) แรงบิดสูงสุดจะมากกว่าในโหมดมอเตอร์ โหมดเบรกที่มีการถ่ายเทพลังงานไปยังเครือข่ายนั้นใช้งานได้จริงสำหรับมอเตอร์แบบเปลี่ยนขั้ว เช่นเดียวกับไดรฟ์ของเครื่องชักรอก (ลิฟต์ รถขุด ฯลฯ) และในบางกรณี

2. เบรกกระแสย้อนกลับมีการใช้งานจริงมากขึ้น สามารถรับโหมดเบรกกระแสย้อนกลับได้เช่นเดียวกับมอเตอร์กระแสตรงที่มีแรงบิดในการขับเคลื่อนโหลด Ms > เอ็ม พี (รูปที่ 15) ในการจำกัดกระแสและรับแรงบิดที่สอดคล้องกัน เมื่อใช้มอเตอร์ที่มีเฟสโรเตอร์ จำเป็นต้องรวมตัวต้านทานเพิ่มเติมในวงจรโรเตอร์ของมัน โหมดคงตัวระหว่างการเบรกโดยการเดินสายสวนทางกัน ตัวอย่างเช่น ถึงจุด - w SET, MC บนคุณลักษณะ (รูปที่ 15)

ลักษณะทางกลของ Rp 1 ในโหมดเบรกป้องกันกระแสไฟและ MC == const ไม่ได้ให้การทำงานที่มั่นคง การเบรกแบบย้อนกลับสามารถทำได้โดยการเปลี่ยนขดลวดสเตเตอร์สองเฟสในระหว่างการเดินทาง ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงทิศทางการหมุนของสนามแม่เหล็ก (การเปลี่ยนจากจุดนั้น แต่อย่างแน่นอน ที่ในรูป สิบหก) จากนั้นโรเตอร์จะหมุนไปตามทิศทางของสนามและค่อยๆ ช้าลง เมื่อความเร็วเชิงมุมลดลงเป็นศูนย์ (จุด C ในรูปที่ 16) มอเตอร์จะต้องถูกตัดการเชื่อมต่อจากเครือข่าย มิฉะนั้น อาจเปลี่ยนเป็นโหมดมอเตอร์อีกครั้ง และโรเตอร์จะหมุนไปในทิศทางตรงกันข้ามกับจุดก่อนหน้า (จุด D ).

3. การเบรกแบบไดนามิกของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส มักจะดำเนินการโดยการเปิดสเตเตอร์ที่คดเคี้ยวบนเครือข่าย DC ขดลวดของโรเตอร์จะปิดต่อตัวต้านทานภายนอก หากต้องการเปลี่ยนจากโหมดมอเตอร์เป็นโหมดเบรกแบบไดนามิก คอนแทคเตอร์ K1 (รูปที่ 17) ตัดการเชื่อมต่อสเตเตอร์จากเครือข่าย AC และคอนแทคเตอร์ K2 เชื่อมต่อสเตเตอร์ที่คดเคี้ยวกับเครือข่าย DC ตัวต้านทานภายนอกมีอยู่ในวงจรโรเตอร์เพื่อจำกัดกระแสและรับลักษณะการเบรกที่หลากหลาย

เมื่อผ่านขดลวดสเตเตอร์ กระแสตรงจะก่อตัวเป็นสนามคงที่ ซึ่งเป็นคลื่นหลักซึ่งให้การกระจายตัวของไซนัสของการเหนี่ยวนำ กระแสสลับเกิดขึ้นในโรเตอร์หมุนซึ่งสร้างสนามของตัวเองซึ่ง

ยังอยู่กับที่เมื่อเทียบกับสเตเตอร์ อันเป็นผลมาจากการทำงานร่วมกันของฟลักซ์แม่เหล็กทั้งหมดกับกระแสของโรเตอร์ แรงบิดในการเบรกจึงเกิดขึ้น ซึ่งขึ้นอยู่กับสเตเตอร์ MMF ความต้านทานโรเตอร์ และความเร็วเชิงมุมของมอเตอร์ ลักษณะทางกลสำหรับโหมดนี้แสดงไว้ที่ส่วนล่างของจตุภาคที่ 2 (ดูรูปที่ 15) พวกเขาผ่านจุดกำเนิดของพิกัด เนื่องจากที่ความเร็วเชิงมุมเท่ากับศูนย์ แรงบิดในการเบรกในโหมดนี้จึงเท่ากับศูนย์เช่นกัน แรงบิดสูงสุดเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของแรงดันไฟที่ใช้กับสเตเตอร์ 1 และเพิ่มขึ้นตามแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น ใบสำคัญขึ้นอยู่กับ

มะเดื่อ 16. ลักษณะทางกล 17 แผนภาพการเดินสายไฟ