1

เมื่อสร้างแบบจำลองของไดรฟ์ไฟฟ้าอัตโนมัติ จำเป็นต้องคำนึงถึงความซับซ้อนของกระบวนการทางไฟฟ้าเครื่องกลไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในเครื่องยนต์ระหว่างการทำงาน ผลลัพธ์ที่ได้จากการคำนวณทางคณิตศาสตร์ควรได้รับการตรวจสอบเชิงประจักษ์ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องกำหนดลักษณะของมอเตอร์ไฟฟ้าในระหว่างการทดลองเต็มรูปแบบ ข้อมูลที่ได้รับจากการทดลองดังกล่าวทำให้สามารถทดสอบแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่สร้างขึ้นได้ บทความพิจารณาถึงวิธีการสร้างคุณสมบัติทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสด้วยโรเตอร์กรงกระรอก การตรวจสอบเชิงทดลองของลักษณะทางกลที่คำนวณได้ดำเนินการโดยใช้ตัวอย่างของระบบที่ประกอบด้วยมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสไปยังเพลาที่ มอเตอร์กระแสตรงของแรงกระตุ้นอิสระเชื่อมต่อกันเป็นโหลด มีการประเมินข้อผิดพลาดในการคำนวณ มีการสรุปเกี่ยวกับความเป็นไปได้ของการใช้ผลลัพธ์ที่ได้รับสำหรับการวิจัยเพิ่มเติม ระหว่างการทดลองใช้ขาตั้ง NTC-13.00.000

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 พร้อมโรเตอร์กรงกระรอกมีคุณสมบัติที่ทำให้ใช้กันอย่างแพร่หลาย: ความสะดวกในการผลิต ซึ่งหมายถึงต้นทุนเริ่มต้นต่ำและความน่าเชื่อถือสูง ประสิทธิภาพสูงพร้อมค่าบำรุงรักษาต่ำส่งผลให้ต้นทุนการดำเนินงานโดยรวมต่ำ ความสามารถในการทำงานโดยตรงจากไฟ AC

โหมดการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัส

มอเตอร์กรงกระรอกเป็นเครื่องจักรแบบอะซิงโครนัสที่มีความเร็วขึ้นอยู่กับความถี่ของแรงดันไฟฟ้า จำนวนขั้วคู่ และภาระบนเพลา ตามกฎแล้วในขณะที่ยังคงรักษาแรงดันและความถี่ของการจ่ายให้คงที่ หากละเลยการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ แรงบิดบนเพลาจะขึ้นอยู่กับสลิป

แรงบิดของความดันโลหิตสามารถกำหนดได้จากสูตร Kloss:

โดยที่ , - ช่วงเวลาวิกฤต - การลื่นวิกฤต

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

ด้วยสลิปที่เป็นบวก เครื่องกรงกระรอกจะทำหน้าที่เป็นมอเตอร์ โดยมีสลิปลบเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า จากนี้ไปกระแสกระดองของมอเตอร์กรงกระรอกจะขึ้นอยู่กับสลิปเท่านั้น เมื่อเครื่องถึงความเร็วซิงโครนัส กระแสจะน้อยที่สุด

เครื่องกำเนิดการเบรกของ IM พร้อมการถ่ายโอนพลังงานไปยังเครือข่ายเกิดขึ้นที่ความเร็วของโรเตอร์ที่เกินความเร็วแบบซิงโครนัส ในโหมดนี้ มอเตอร์ไฟฟ้าจะให้พลังงานแอคทีฟแก่เครือข่าย และพลังงานปฏิกิริยาจะมาจากเครือข่ายไปยังมอเตอร์ไฟฟ้า ซึ่งจำเป็นต่อการสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้า

ลักษณะทางกลสำหรับโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าคือความต่อเนื่องของคุณลักษณะของโหมดมอเตอร์ในจตุภาคที่สองของแกนพิกัด

การเบรกกระแสย้อนกลับสอดคล้องกับทิศทางการหมุนของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์ ตรงข้ามกับการหมุนของโรเตอร์ ในโหมดนี้ สลิปมีค่ามากกว่าหนึ่ง และความเร็วในการหมุนของโรเตอร์ที่สัมพันธ์กับความถี่การหมุนของสนามสเตเตอร์เป็นค่าลบ กระแสในโรเตอร์และดังนั้นในสเตเตอร์จึงมีค่ามาก เพื่อจำกัดกระแสนี้ จะมีการแนะนำความต้านทานเพิ่มเติมในวงจรโรเตอร์

โหมดเบรกป้องกันการไขลานเกิดขึ้นเมื่อทิศทางการหมุนของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์เปลี่ยนไป ในขณะที่โรเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้าและกลไกที่เชื่อมต่อยังคงหมุนต่อไปด้วยความเฉื่อย โหมดนี้ยังเป็นไปได้ในกรณีที่สนามสเตเตอร์ไม่เปลี่ยนทิศทางการหมุน และโรเตอร์เปลี่ยนทิศทางการหมุนภายใต้การกระทำของแรงบิดภายนอก

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

เพื่อศึกษาสภาพการทำงานของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสจะใช้ลักษณะการทำงานและทางกลซึ่งถูกกำหนดโดยการทดลองหรือคำนวณบนพื้นฐานของวงจรสมมูล (SZ) ในการใช้ SZ (รูปที่ 1) คุณต้องทราบพารามิเตอร์:

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

พารามิเตอร์เหล่านี้จำเป็นสำหรับกำหนดกระแสเริ่มต้นเมื่อเลือกตัวสตาร์ทแบบแม่เหล็กและคอนแทคเตอร์ เมื่อทำการป้องกันการโอเวอร์โหลด เพื่อควบคุมและปรับระบบควบคุมของไดรฟ์ไฟฟ้า เพื่อจำลองสภาวะชั่วครู่ นอกจากนี้ยังจำเป็นสำหรับการคำนวณโหมดเริ่มต้นของ AM การกำหนดลักษณะของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัส ตลอดจนการออกแบบเครื่องอะซิงโครนัสเพื่อเปรียบเทียบพารามิเตอร์เริ่มต้นและการออกแบบ

ข้าว. 1. วงจรสมมูลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส

เราจะใช้วิธีคำนวณพารามิเตอร์ของวงจรสมมูลเพื่อกำหนดความต้านทานเชิงแอคทีฟและรีแอกทีฟของเฟสสเตเตอร์และโรเตอร์ 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

มาสร้างกันเถอะ ลักษณะทางกลมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสตามสูตร Kloss (1)

สลิปถูกกำหนดจากนิพจน์ของแบบฟอร์ม:

โดยที่ความเร็วของการหมุนของโรเตอร์ IM, rad/s,

ความเร็วในการหมุนแบบซิงโครนัส:

ความเร็วโรเตอร์ที่สำคัญ:

. (4)

สลิปวิกฤต:

จุดช่วงเวลาวิกฤติถูกกำหนดจากนิพจน์

แรงบิดเริ่มต้นถูกกำหนดโดยสูตร Kloss สำหรับ s=1:

. (7)

จากการคำนวณที่ทำ เราสร้างลักษณะทางกลของ IM (รูปที่ 4) เพื่อทดสอบในทางปฏิบัติ เราจะทำการทดลอง

การสร้างลักษณะทางกลทดลอง

ระหว่างการทดลอง ใช้ขาตั้ง NTC-13.00.000 "Electrorivod" มีระบบที่ประกอบด้วยมอเตอร์เหนี่ยวนำซึ่งเชื่อมต่อกับเพลาซึ่งมอเตอร์กระแสตรง (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 (โดยทั่วไปแปรงจะมีความกว้างมากกว่าหนึ่งส่วน) เนื่องจากการหมุนแต่ละรอบของโรเตอร์โรเตอร์นั้นเชื่อมต่อกันกับส่วนของตัวสะสม กระแสจึงไหลผ่านการหมุนรอบทั้งหมดและผ่านเพลตสะสมทั้งหมดระหว่างทางผ่านโรเตอร์

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 (การจำกัด) ของโมเมนต์สามารถทำได้โดยการเปลี่ยนกระแส I หรือฟลักซ์แม่เหล็ก F ในทางปฏิบัติ การควบคุมโมเมนต์มักดำเนินการโดยการควบคุมกระแส กระแสของมอเตอร์ถูกควบคุมโดยระบบควบคุม (หรือตัวดำเนินการ) โดยการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับมอเตอร์โดยใช้ตัวแปลงกำลังไฟฟ้าหรือโดยการเพิ่มตัวต้านทานเพิ่มเติมในวงจร

คำนวณค่าคงที่การออกแบบของเครื่องยนต์ซึ่งรวมอยู่ในสมการ (8):

. (9)

มาสร้างความสัมพันธ์ระหว่างฟลักซ์ของมอเตอร์กับกระแสไฟสนามกัน ดังที่ทราบจากทฤษฎีเครื่องจักรไฟฟ้า เนื่องจากอิทธิพลของความอิ่มตัวของระบบแม่เหล็ก ความสัมพันธ์นี้ไม่เป็นเชิงเส้นและมีรูปแบบดังแสดงในรูปที่ 3 เพื่อให้ใช้เหล็กได้ดียิ่งขึ้น ตัวเครื่องจึงได้รับการออกแบบมาให้ ในโหมดระบุจุดปฏิบัติการอยู่ที่การผันแปรของเส้นโค้งการทำให้เป็นแม่เหล็ก 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

ลักษณะการทดลองที่ได้รับในภูมิภาค ค่าต่ำแรงบิดอยู่ต่ำกว่าคุณสมบัติที่คำนวณตามทฤษฎีและสูงกว่า - 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 กระแสกระตุ้นที่เพิ่มขึ้นอีกจะส่งผลต่อค่าของฟลักซ์แม่เหล็กน้อยลงเรื่อยๆ ดังนั้นเพื่อให้ได้ค่าแรงบิดที่แม่นยำยิ่งขึ้น จึงจำเป็นต้องเพิ่มค่าความอิ่มตัวของสี ซึ่งทำให้สามารถเพิ่มความแม่นยำในการคำนวณได้ถึง 2.3 เท่า ลักษณะทางกลที่สร้างขึ้นโดยการสร้างแบบจำลอง 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

ข้อมูลเบื้องต้น

ลักษณะเฉพาะของเครื่องทำงาน: (ความเร็วในการหมุน nnm = 35 rpm; อัตราทดเกียร์ ipm = 14; แรงบิดที่คำนวณได้ Mcm = 19540 N·m; ประสิทธิภาพ zm = 80%; โมเมนต์ความเฉื่อย Jm = 2200 kg m2; ลักษณะทางกล Mcm ( n) \ u003d 11200 + 16.8n แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ Ul \u003d 660 V.

การคำนวณกำลังและการเลือกมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสสามเฟสพร้อมโรเตอร์กรงกระรอก

โมเมนต์ความต้านทานของเครื่องทำงานลดลงเหลือเพลามอเตอร์:

Mc = Mcm (1/ ipm) (1/ ซม.) = 19540 (1/14) (1/0.8) = 1744.6 ยังไม่มีข้อความ

ความเร็วรอบเครื่องยนต์โดยประมาณ:

nr \u003d nnm ipm \u003d 35 14 \u003d 490 rpm

กำลังเครื่องยนต์โดยประมาณ:

Pr \u003d Mc nr / 9550 \u003d 1744.6 490/9550 \u003d 89.5 kW

ตามค่ากำลังที่คำนวณได้ pp, ความเร็ว npและให้แรงดันไฟหลัก Ulเราเลือกมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสสามเฟสพร้อมโรเตอร์กรงกระรอก 4A355M12U3 จากแคตตาล็อก เราเขียนข้อมูลทางเทคนิคของเอ็นจิ้นที่เลือกในตารางที่ 1:

ตารางที่ 1

การกำหนดพารามิเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับการคำนวณและสร้างลักษณะทางกล:

• - จำนวนคู่ขั้วมอเตอร์ พี;
• - ความถี่การหมุนของสนามแม่เหล็ก n0;
• - มอเตอร์กันลื่น sn;
• -สลิปเครื่องยนต์วิกฤต sk;
• - แรงบิดมอเตอร์เล็กน้อย มิน;
• - ช่วงเวลาวิกฤติ (สูงสุด) ของเครื่องยนต์ Mcr (สูงสุด);
• - แรงบิดสตาร์ทมอเตอร์ ส.ส.

ในการกำหนดจำนวนคู่ของขั้วของมอเตอร์ไฟฟ้า เราใช้นิพจน์ที่อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างความถี่การหมุนของสนามแม่เหล็ก n0, รอบต่อนาที(ความเร็วซิงโครนัส) พร้อมความถี่ไฟหลัก ฉ Hzและจำนวนเสาคู่ พี:

n0=60f/pรอบต่อนาที

ที่ไหน p=60f /n0. เพราะความเร็วซิงโครนัส n0เราไม่ทราบ อาจมีข้อผิดพลาดเล็กน้อยในการกำหนดจำนวนเสา พี, แทนที่ n0มูลค่าหนังสือเดินทางของความเร็วเครื่องยนต์ที่กำหนด นน(เพราะค่า นนแตกต่างจาก n0 2% - 5%) ดังนั้น:

p?60f /nн=6050/490=6,122

จำนวนคู่ของขั้วไม่สามารถเป็นเศษส่วนได้ ดังนั้นเราจึงปัดเศษค่าผลลัพธ์ พีจนถึงจำนวนเต็ม เราได้รับ พี=6.

ความเร็วของสนามแม่เหล็ก (ความเร็วมอเตอร์ซิงโครนัส):

n0=60f /p=60 50/6=500 รอบต่อนาที

สลิปมอเตอร์จัดอันดับ:

sn \u003d (n0 - nн) / n0 \u003d (500 -490) / 500 \u003d 0.02

มอเตอร์สลิปที่สำคัญ

skr \u003d sn (ล +)=0,02(1,8+) =0,066

แรงบิดของมอเตอร์ที่กำหนดถูกกำหนดโดยค่ากำลังไฟฟ้าที่ระบุ (หนังสือเดินทาง) Pн=90 กิโลวัตต์,และความเร็ว nн=490 rpm

Mn=9550 Pn /nn =9550 90/490=1754.082 นิวตันเมตร

แรงบิดเริ่มต้นถูกกำหนดผ่านแรงบิดที่กำหนด มินและค่าสัมประสิทธิ์แรงบิดเริ่มต้นที่นำมาจากแคตตาล็อก kp \u003d Mp / Mn \u003d 1

Mp \u003d kp Mn \u003d 1 1754.082 \u003d 1754.082 N ม.

ช่วงเวลาวิกฤต (สูงสุด) ของเครื่องยนต์ถูกกำหนดผ่านแรงบิดที่กำหนด มินและค่าสัมประสิทธิ์การโอเวอร์โหลดของมอเตอร์ที่นำมาจากแคตตาล็อก

l \u003d Mmax / Mn \u003d 1.8

Mcr(สูงสุด)= l Mn=1.8 1754.082=3157.348 Nm

สำหรับมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสสามเฟส 4A355M12U3 (เลือกไว้ในวรรค 1) ให้สร้างลักษณะทางกลโดยใช้ค่าที่พบในงานที่ 2

เพื่อสร้างส่วนการทำงานของลักษณะทางกล ค่าของโมเมนต์ที่พัฒนาโดยเครื่องยนต์ที่ค่าสลิป ส< sкр, คำนวณโดยนิพจน์ M=2Mสูงสุด /(s /skr+ skr /s).

รับค่าต่อเนื่อง ส=0; sн= 0,02; sk\u003d 0.066 เรากำหนดค่าของช่วงเวลา เอ็ม,สอดคล้องกับสลิปเหล่านี้ (เรากำหนดดัชนีค่าสลิปให้กับแต่ละช่วงเวลา):

M0=2 3157.348/(0/0.066+0.066/0)=0;

Mn=2 3157.348/(0.02/0.066+0.066/0.02)=1752.607 Nm;

М01=2 3157.348/(0.1/0.066+0.066/0.1)=2903.106 ยังไม่มีข้อความ

Mcr \u003d 2 3157.348 / (0.066 / 0.066 + 0.066 / 0.066) \u003d 3157.348 N·m.

การหาตัวประกอบการแก้ไข ขเพื่อคำนวณค่าของช่วงเวลาในส่วนของลักษณะที่มีค่าสลิปขนาดใหญ่ ( s > sk):

b \u003d Mp - 2Mmax / ((1 / scr) + scr) \u003d 1754.082-2 3157.348/((1/0.066)+0.066)=1339.12 นิวตันเมตร

3.3 สำหรับส่วนการเร่งความเร็วของเครื่องยนต์ (เมื่อ s > scr) ค่าของโมเมนต์ที่พัฒนาโดยเครื่องยนต์จะถูกกำหนดโดยนิพจน์ М=(2Mmax /(s /scr+ scr /s))+b s รับค่าสลิป s=0.2; 0.3; 0.4; 0.5; 0.6; 0.7; 0.8; 0.9; 1.0 เราคำนวณค่าของช่วงเวลา:

М02=2 3157.348/(0.2/0.066+0.066/0.2)+ 1339.12 0.2=2147.028 Nm;

М03=2 3157.348/(0.3/0.066+0.066/0.3)+ 1339.12 0.3=1726.834 นิวตันเมตร;

М04=2 3157.348/(0.4/0.066+0.066/0.4)+ 1339.12 0.4=1549.958 นิวตันเมตร;

М05=2 3157.348/(0.5/0.066+0.066/0.5)+ 1339.12 0.5=1488.825 ยังไม่มีข้อความ ม.;

М06=2 3157.348/(0.6/0.066+0.066/0.6)+ 1339.12 0.6=1489.784 ยังไม่มีข้อความ ม.;

М07=2 3157.348/(0.7/0.066+0.066/0.7)+ 1339.12 0.7=1527.523 นิวตันเมตร;

М08=2 3157.348/(0.8/0.066+0.066/0.8)+ 1339.12 0.8=1588.737 N·m;

М09=2 3157.348/(0.9/0, 0.066+0.066/0.9)+ 1339.12 0.9=1665.809 ยังไม่มีข้อความ ม.;

М1=2 3157.348/(1.0/0.066+0.066/1.0)+ 1339.12 1.0=1754.082 ยังไม่มีข้อความ

ผลลัพธ์ของการคำนวณถูกป้อนในตารางที่ 3

การใช้นิพจน์ n=n0(1-s),สำหรับแต่ละมูลค่าสลิป สคำนวณความเร็วรอบเครื่องยนต์ น:

n0=500 (1 - 0)= 500 รอบต่อนาที;

nn=500 (1 - 0.02)=490 รอบต่อนาที;

ncr=500 (1-0.066)=467 รอบต่อนาที;

n01=500 (1 - 0,1)= 450 รอบต่อนาที;

n02=500 (1 - 0.2)= 400 รอบต่อนาที;

n03=500 (1 - 0,3)= 350 รอบต่อนาที;

n04=500 (1 - 0,4)= 300 รอบต่อนาที;

n05=500 (1 - 0,5)= 250 รอบต่อนาที;

n06=500 (1 - 0,6)= 200 รอบต่อนาที;

n07=500 (1 - 0,7)= 150 รอบต่อนาที;

n08=500 (1 - 0,8)= 100 รอบต่อนาที;

n09=500 (1 - 0.9)=50 รอบต่อนาที;

n1=500 (1 - 1)= 0 รอบต่อนาที

ผลลัพธ์ของการคำนวณถูกป้อนในตารางที่ 3

จากผลการคำนวณ เราสร้างกราฟของคุณสมบัติทางกลบนมาตราส่วน น(ม):

4. ปรับวิธีการเชื่อมต่อขดลวดเฟสของมอเตอร์ 4A355M12U3 ที่เลือกไว้ก่อนหน้านี้ด้วยแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด Un=380/660 ที่ไปยังเครือข่ายไฟฟ้าที่มีแรงดันไฟฟ้า Ul=660y V.กำหนดกระแสเริ่มต้นเฟสและเชิงเส้นของมอเตอร์ด้วยวิธีการเชื่อมต่อขดลวดที่เลือก คำนวณการเริ่มต้น เฟสและกระแสเชิงเส้น โมเมนต์เริ่มต้นและวิกฤต กำลังมอเตอร์ที่สอดคล้องกับสลิปที่กำหนด โดยเลือกวิธีการเชื่อมต่อขดลวดเฟสที่ผิดพลาด

ขดลวดของมอเตอร์สามเฟสสามารถเชื่อมต่อกับเครือข่ายอุปทานในดาวหรือเดลต้าขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าของเฟสที่คดเคี้ยว Unและแรงดันสาย Ul. หนังสือเดินทางของมอเตอร์มักจะระบุแรงดันไฟฟ้า 2 ค่าที่สามารถต่อมอเตอร์ได้ เมื่อเชื่อมต่อต้องคำนึงว่าขดลวดเฟสได้รับการออกแบบสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่เล็กกว่าทั้งสอง (ในกรณีของเราคือ 380 V) มอเตอร์ของเราควรเชื่อมต่อกับเครือข่ายด้วยการเชื่อมต่อแบบดาวเพราะ อุบล = อุล /(ยูเอฟ = 660V / = 380V) เพลาโรเตอร์มอเตอร์แบบอะซิงโครนัส

กระแสไฟเชิงเส้นของมอเตอร์ถูกกำหนดจากนิพจน์สำหรับกำลังของวงจรสามเฟส:

P1n= Ul Il cosn โดยที่ Ul=660 V- แรงดันไฟฟ้าเชิงเส้น (ระบุ) ของเครือข่ายไฟฟ้า P1n, ว,- จัดอันดับพลังงานไฟฟ้าที่ใช้งานของมอเตอร์ซึ่ง

กำหนดโดยกำลังของแผ่นป้ายชื่อที่กำหนดบนเพลามอเตอร์ พนโดยคำนึงถึงความสูญเสียในเครื่องยนต์:

P1n= Pn/ zn=90 10 3/0.915=98.361 10 3 W.

มอเตอร์จัดอันดับเชิงเส้นปัจจุบัน:

อิล(n)=P1n /( Ul cosn)=98.361 10 3 / 660 0.77=111.745 แต่.

เฟสของกระแสที่กำหนดเมื่อเชื่อมต่อด้วยดาวเท่ากับเส้นตรง:

ถ้า \u003d Il \u003d 111.745 A.

กระแสเริ่มต้นของมอเตอร์ถูกกำหนดโดยกระแสเชิงเส้นที่กำหนด ใน \u003d 66.254 Aและเริ่มต้นปัจจัยปัจจุบัน kI \u003d Ip / In \u003d 5.5:

Ip \u003d ใน ki =111.745 5.5=614.598 แต่.

เรากำหนดคุณสมบัติหลักของมอเตอร์ในกรณีที่ทางเลือกวิธีการเชื่อมต่อมอเตอร์ผิดพลาดเช่น เมื่อเชื่อมต่อขดลวดเฟส สามเหลี่ยม (?).เราแสดงถึงลักษณะของเครื่องยนต์ด้วยวิธีการเชื่อมต่อเครื่องยนต์ที่ผิดพลาด X!(ฉัน!, ยู!, ม! ,ร!).ในการเชื่อมต่อเดลต้า แรงดันเฟส อุบลเท่ากับเชิงเส้น Ul=660 V . ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าบนขดลวดเฟสจะเท่ากัน U!f \u003d Ul \u003d 660Vซึ่งสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดหลายเท่าและอาจนำไปสู่การพังทลายของฉนวนที่คดเคี้ยวของมอเตอร์

กระแสเฟสตามกฎของโอห์มเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงดันเฟส Uph และแปรผกผันกับอิมพีแดนซ์ของขดลวดเฟส zph: ถ้า = Uph/zph. ดังนั้นค่าจริงของกระแสเฟสเช่นเดียวกับแรงดันเฟสจะเกินค่าที่ระบุหลายเท่าเช่น

ฉัน!f =ถ้า = 111.745 = 193.548 ก.

กระแสเชิงเส้นในการเชื่อมต่อเดลต้า ใน =· ถ้า. ดังนั้นค่าที่แท้จริงของกระแสเส้นจะเท่ากับ:

ฉัน!n=·I!f =··If=3 111.745= 335.235 เอ,ซึ่งสูงกว่าค่าเล็กน้อยของกระแสเส้นสามเท่า

กระแสเริ่มต้นถูกกำหนดผ่านค่าจริงของกระแสเชิงเส้น ในและค่าสัมประสิทธิ์กระแสเริ่มต้น kI \u003d Ip / In \u003d 5.5

I!p \u003d I!n kI \u003d 335.235 5.5 \u003d 1843.793 A,

คูณค่าของกระแสเริ่มต้นเมื่อเชื่อมต่อกับดาว

ช่วงเวลาที่พัฒนาโดยเครื่องยนต์ (สตาร์ท ส.ส, ขีดสุด Mmax) เปลี่ยนสัดส่วนกับกำลังสองของแรงดันบนขดลวดเฟสเช่น M = กม. U2ph , ที่ไหน กม.- ค่าสัมประสิทธิ์ที่คำนึงถึงพารามิเตอร์หลักของเครื่องยนต์โดยเชื่อมต่อแรงบิดที่พัฒนาโดยเครื่องยนต์ด้วยแรงดันไฟฟ้า เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าบนขดลวดเฟสด้วยวิธีการเชื่อมต่อมอเตอร์ (สามเหลี่ยม) ที่ผิดพลาดได้เพิ่มขึ้นตามปัจจัยหนึ่ง แรงบิดของมอเตอร์จะเพิ่มขึ้น () 2 เท่า กล่าวคือ 3 ครั้ง.

เมื่อเชื่อมต่อขดลวดเฟสของมอเตอร์กับดาว:

M = กม. U2f = กม. 3802,ที่ไหน กม. \u003d M / 3802.

เมื่อเชื่อมต่อขดลวดมอเตอร์ในรูปสามเหลี่ยม:

ม! \u003d กม. (U! f) 2 \u003d M 6602 / 3802 \u003d 3 M.

แรงบิดเริ่มต้นเมื่อเชื่อมต่อมอเตอร์ในรูปสามเหลี่ยม (วิธีที่ไม่ถูกต้อง):

M!p=3Mn = 3 1754.082 =5262.246 นิวตันเมตร

ช่วงเวลาสำคัญเมื่อเชื่อมต่อมอเตอร์กับดาว:

M!cr=เอ็มเคอาร์ · 3\u003d 3 3157.348 \u003d 9472.044 N·m.

แสดงกำลังบนเพลามอเตอร์ Pn= Ul In zn coscl. จากปริมาณที่รวมอยู่ในนิพจน์นี้ด้วยการเลือกวิธีการเชื่อมต่อมอเตอร์ที่ผิดพลาดมีเพียงกระแสเชิงเส้นเท่านั้นที่เปลี่ยนแปลง อิล(แรงดันไฟหลัก Ul = 660 Vไม่เปลี่ยนแปลง) ตามผลการคำนวณข้อ 4.5.2 หากมอเตอร์เชื่อมต่อผิดพลาดด้วยดาว กระแสเชิงเส้นจะเพิ่มขึ้น 3 เท่า ดังนั้น กำลังมอเตอร์ที่พิกัดสลิปจะเพิ่มขึ้น 3 เท่า และจะเป็นดังนี้

P!n \u003d 3Pn \u003d 3 90 \u003d 270 kW

5. กำหนดเวลาเริ่มต้น tstartและวาดเส้นโค้งอัตราเร่งของไดรฟ์ไฟฟ้าด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า 4A355M12U3 และเครื่องทำงานด้วยโมเมนต์ความเฉื่อย เจม= 9,68 กิโลกรัม m2และลักษณะทางกล

คุณ= 11200+16.8น , น ม

เวลาเร่งความเร็วของไดรฟ์ไฟฟ้าถูกกำหนดจากสมการการเคลื่อนที่ของไดรฟ์

M - Ms \u003d (1 / 9.55) J dn / dt,

แทนที่ค่าอนันต์ dnและ dtสู่ค่าสุดท้าย ?nและ ?t:

?t=(1/9.55) J ?n /(M - Ms)

นิพจน์ผลลัพธ์จะถูกต้องโดยที่ช่วงเวลาคงที่ เอ็มและ นางสาวและโมเมนต์ความเฉื่อยไม่ได้ขึ้นอยู่กับความเร็ว กล่าวคือ (M - Ms)=constและ เจ = คอนสตรัคดังนั้น เราจะใช้วิธีการคำนวณเชิงกราฟโดยประมาณ ซึ่งลักษณะทางกลร่วมของเครื่องยนต์ น(ม)และเครื่องทำงาน เอ็มเอส(n)แบ่งออกเป็นคาบความเร่งในแต่ละช่วงที่เรารับ (M - Ms)=const.

นี่คือสมการสำหรับโมเมนต์ความต้านทานสถิตของเครื่องทำงานต่อเพลามอเตอร์:

Mc=Mcm (1/i) (1/cp)=(11200+16.8n)/(14 0.915); นางสาว = 874.317+1.312 น. น. ม.

เรากำหนดค่าของโมเมนต์ความต้านทานคงที่ของเครื่องทำงาน นางสาวสำหรับความเร็วที่แตกต่างกัน นให้ไว้ในตารางที่ 3 เสริมตารางที่ 3 พร้อมผลการคำนวณค่า นางสาว,เราได้ตารางที่ 4

Mc=874.317+1.312 500=1530.317 ยังไม่มีข้อความ

Mc=874.317+1.312 490=1517.197 Nm

Mc=874.317+1.312 467=1487.021 Nm

Mc=874.317+1.312 450 =1464.717 Nm

Mc=874.317+1.312 400=1399.117 Nm

Mc=874.317+1.312 350=1333.517 Nm

Mc=874.317+1.312 300=1267.917 นิวตันเมตร

Mc=874.317+1.312 250=1202.317 Nm

Mc=874.317+1.312 200=1136.717 Nm

Mc=874.317+1.312 150=1071.117 Nm

Mc=874.317+1.312 100=1005.517 นิวตันเมตร

Mc=874.317+1.312 50=939.917 นิวตันเมตร

Mc=874.317+1.312 0=874.317 Nm

จากผลการคำนวณที่ระบุในตารางที่ 4 เราสร้างคุณสมบัติทางกลร่วม น(ม)และ น(นางสาว).

เรากำหนดโมเมนต์ความเฉื่อยของระบบ ลดลงเป็นเพลามอเตอร์:

J=Jd + Jm(นาโนเมตร/ nd)2=9.58+2200(35/490)2=20.805 กก. ตร.ม.

ลักษณะทางกลร่วมของเครื่องยนต์ น(ม)และเครื่องทำงาน เอ็มเอส(n)เราแบ่งออกเป็น 10 ช่วงของการเร่งเพื่อให้ในแต่ละช่วงเวลาง่ายกว่าและแม่นยำมากขึ้นในการกำหนดค่าเฉลี่ยของช่วงเวลาสำหรับช่วงเวลา เอ็มเคพัฒนาโดยเครื่องยนต์และ เวลามอสโก- ความต้านทานไฟฟ้าสถิตบนเพลามอเตอร์จากด้านข้างของเครื่องทำงาน เราพิจารณาว่าในแต่ละช่วงเวลาความเร็วในการหมุนจะเพิ่มขึ้น ?nkด้วยโมเมนต์ไดนามิกคงที่ (ม - นางสาว)เท่ากับค่าเฉลี่ยของช่วงเวลา และโดยนิพจน์ ?t=(1/9.55) J ?n /(M - Ms)กำหนดเวลาเร่งความเร็ว ?tkสำหรับแต่ละช่วงเวลา ผลลัพธ์ของการคำนวณถูกป้อนในตารางที่ 5

• ?tc=(1/9.55) 20.805 50/802.829=0.136
• ?tc=(1/9.55) 20.805 50/654.556=0.166
• ?tc=(1/9.55) 20.805 50/519.813=0.21
• ?tc=(1/9.55) 20.805 50/408.737=0.268
• ?tc=(1/9.55 .) )· 20.805 50/410.788=0.265
• ?tc=(1/9.55) 20.805 50/289.275=0.377
• ?tc=(1/9.55) 20.805 50/342.679=0.318
• ?tc=(1/9.55) 20.805 50/570.614=0.191
• ?tc=(1/9.5520.805 50/1093.15=0.1 .)
• ?tc=(1/9.55) 20.805 45/836.895=0.13

เรากำหนดเวลาเร่งความเร็วของไดรฟ์ไฟฟ้าโดยสรุประยะเวลาเร่งความเร็วในแต่ละช่วงเวลา:

tstart =0.136+0.166+0.21+0.268+0.265+0.377+0.318+0.191+0.1+0.13=2.161วินาที

รายชื่อวรรณกรรมที่ใช้แล้ว

1. วิศวกรรมไฟฟ้า อิเล็กทรอนิกส์ และไดรฟ์ไฟฟ้า: วิธีการ คำแนะนำในการดำเนินการคำนวณ.-กราฟ ผลงาน / P. T. Ponomarev; เอ็ด อี. วี. เลสนีค; สิบ สถานะ un-t วิธีการสื่อสาร - โนโวซีบีสค์: SGUPS, 2014. - p.

2. วิศวกรรมไฟฟ้าทั่วไป : ตำรา / ed. วี.เอส.พันธุชิน - ม.: สูงกว่า. โรงเรียน 2513. - 568 น.

3. วิศวกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์: ตำราเรียน สำหรับไม่ใช่ช่างไฟฟ้า ผู้เชี่ยวชาญ. มหาวิทยาลัย / V.G. Gerasimov, E.V. Kuznetsov, O.V. นิโคเลฟ [และอื่น ๆ ]; เอ็ด วีจี เจอราซิมอฟ - ม.: Energoatomizdat. วงจรไฟฟ้าและแม่เหล็ก - 2539. - 288 น.

ลักษณะทางกลของเครื่องยนต์ขึ้นอยู่กับความเร็วของโรเตอร์กับแรงบิดบนเพลา n = f (M2) เนื่องจากแรงบิดรอบเดินเบามีน้อยภายใต้ภาระ ดังนั้น M2 ? M และลักษณะทางกลแสดงด้วยการพึ่งพา n = f (M) หากเราคำนึงถึงความสัมพันธ์ s = (n1 - n) / n1 จากนั้นคุณสมบัติทางกลสามารถรับได้โดยการนำเสนอการพึ่งพาแบบกราฟิกในพิกัด n และ M (รูปที่ 1)

รูปที่ 1

ลักษณะทางกลตามธรรมชาติของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสสอดคล้องกับวงจรหลัก (หนังสือเดินทาง) ของการรวมและพารามิเตอร์เล็กน้อยของแรงดันไฟฟ้า จะได้รับคุณสมบัติประดิษฐ์หากมีองค์ประกอบเพิ่มเติม: ตัวต้านทาน, เครื่องปฏิกรณ์, ตัวเก็บประจุ เมื่อมอเตอร์ได้รับแรงดันไฟฟ้าที่ไม่มีพิกัด ลักษณะจะแตกต่างจากลักษณะทางกลตามธรรมชาติ

ลักษณะทางกลเป็นเครื่องมือที่สะดวกและมีประโยชน์มากในการวิเคราะห์โหมดสถิตและไดนามิกของไดรฟ์ไฟฟ้า

ข้อมูลสำหรับการคำนวณคุณสมบัติทางกลสำหรับไดรฟ์และมอเตอร์ที่กำหนด:

มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสสามเฟสที่มีโรเตอร์กรงกระรอกขับเคลื่อนโดยเครือข่ายที่มีแรงดันไฟฟ้า = 380 V ที่ = 50 Hz

พารามิเตอร์เครื่องยนต์ 4AM160S4:

Pn= 12.5 กิโลวัตต์,

nн= 1460 รอบต่อนาที

coscn= 0.86, cn= 0.89, kn= 2.2

กำหนด: พิกัดกระแสในเฟสที่คดเคี้ยวของสเตเตอร์ จำนวนคู่ขั้ว พิกัดสลิป พิกัดแรงบิดของเพลา แรงบิดวิกฤต สลิปวิกฤต และสร้างลักษณะทางกลของมอเตอร์ วิธีการแก้.

(3.1) กำลังไฟพิกัดที่ดึงมาจากเครือข่าย:

(3.2) จัดอันดับปัจจุบันดึงจากเครือข่าย:

(3.3) จำนวนคู่ของเสา

โดยที่ n1 \u003d 1500 คือความเร็วซิงโครนัสที่ใกล้เคียงที่สุดกับความเร็วที่กำหนด nн \u003d 1460 rpm

(3.4) คะแนนสลิป:

(3.5) แรงบิดสูงสุดบนเพลามอเตอร์:

(3.6) ช่วงเวลาวิกฤติ

Mk \u003d km x Mn \u003d 1.5 x 249.5 \u003d 374.25 Nm

(3.7) เราพบการลื่นวิกฤตโดยการแทนที่ M = Mn, s = sn และ Mk / Mn = km

ในการสร้างลักษณะทางกลของเครื่องยนต์โดยใช้ n = (n1 - s) เราจะกำหนดจุดลักษณะเฉพาะ: จุดรอบเดินเบา s = 0, n = 1500 rpm, M = 0, จุดโหมดระบุ sn = 0.03, nn = 1500 rpm นาที Mn = 249.5 Nm และจุดวิกฤตของโหมด sk = 0.078, Mk = 374.25 Nm

สำหรับจุดเริ่มต้นโหมด sp = 1, n = 0 เราพบ

จากข้อมูลที่ได้รับ ลักษณะทางกลของเครื่องยนต์ถูกสร้างขึ้น เพื่อการสร้างลักษณะทางกลที่แม่นยำยิ่งขึ้น จำเป็นต้องเพิ่มจำนวนจุดการออกแบบและกำหนดช่วงเวลาและความเร็วในการหมุนสำหรับสลิปที่กำหนด

การสร้างลักษณะทางกลตามธรรมชาติของเครื่องยนต์

ลักษณะทางกลของเครื่องยนต์เรียกว่าการพึ่งพาความเร็วในการหมุน n ในช่วงเวลา M ของโหลดบนเพลา

มีลักษณะทางธรรมชาติและประดิษฐ์ของมอเตอร์ไฟฟ้า

เป็นธรรมชาติ ลักษณะทางกลเรียกว่า - การพึ่งพาความเร็วของเครื่องยนต์กับแรงบิดบนเพลาภายใต้สภาวะปกติของเครื่องยนต์ที่สัมพันธ์กับพารามิเตอร์ (แรงดันไฟฟ้า, ความถี่, ความต้านทาน, ฯลฯ ) การเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไปทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในลักษณะทางกลของเครื่องยนต์ที่สอดคล้องกัน ลักษณะทางกลดังกล่าวเรียกว่าประดิษฐ์

ในการสร้างสมการคุณสมบัติทางกลของมอเตอร์เหนี่ยวนำ เราใช้สูตร Klos (4.1):

โดยที่ M k คือช่วงเวลาสำคัญของเครื่องยนต์ (4.1.1):;

S k คือสลิปวิกฤตของเครื่องยนต์ (4.1.2)

ความจุเกินของมอเตอร์ (= 3);

S n - สลิปมอเตอร์จัดอันดับ (4.1.3):

โดยที่ n n - ความเร็วของโรเตอร์

n 1 - ความเร็วซิงโครนัสของสนามสเตเตอร์ (4.1.4);

โดยที่ f คือความถี่อุตสาหกรรมของกระแสไฟหลัก (f = 50 Hz) (4.1.5);

Р - จำนวนเสาคู่ (สำหรับมอเตอร์ 4AM132S4 Р=2)

จัดอันดับมอเตอร์สลิป4AM132S4

มอเตอร์สลิปที่สำคัญ

ช่วงเวลาวิกฤตของเครื่องยนต์

ในการสร้างลักษณะเฉพาะในพิกัด ให้เปลี่ยนจากสลิปเป็นจำนวนรอบตามสมการ

สลิปถูกตั้งค่าจาก 0 ถึง 1

S = 0 น = 1500 . (1 - 0) = 1500 รอบต่อนาที;

ภายใต้ลักษณะทางกล เป็นเรื่องปกติที่จะเข้าใจการพึ่งพาความเร็วของโรเตอร์ในฐานะฟังก์ชันของแรงบิดแม่เหล็กไฟฟ้า n = f(M) คุณลักษณะนี้ (รูปที่ 2.15) สามารถรับได้โดยใช้การขึ้นต่อกัน M = f (S) และคำนวณความเร็วของโรเตอร์ใหม่ที่ ความหมายต่างกันลื่น.

เนื่องจาก S = (n0 - n) / n0 ดังนั้น n = n0(1 - S) จำได้ว่า n0 = (60 f) / p คือความถี่การหมุนของสนามแม่เหล็ก

ส่วนที่ 1-3 สอดคล้องกับการทำงานที่มั่นคง ส่วนที่ 3-4 - กับการทำงานที่ไม่เสถียร จุดที่ 1 สอดคล้องกับความเร็วรอบเดินเบาในอุดมคติของเครื่องยนต์เมื่อ n = n0 จุดที่ 2 สอดคล้องกับโหมดการทำงานของเครื่องยนต์เล็กน้อย พิกัดคือ Мн และ нн จุดที่ 3 สอดคล้องกับช่วงเวลาวิกฤต Мcr และความเร็ววิกฤต ncr จุดที่ 4 สอดคล้องกับแรงบิดในการสตาร์ทมอเตอร์ Mstart ลักษณะทางกลสามารถคำนวณและสร้างตามข้อมูลในหนังสือเดินทาง จุดที่ 1:

n0 = (60 f) / p,

โดยที่: p คือจำนวนเสาคู่ของเครื่อง
f คือความถี่เครือข่าย

จุดที่ 2 พร้อมพิกัด nn และ Mn. ความเร็วที่กำหนด nн ระบุไว้ในหนังสือเดินทาง โมเมนต์เล็กน้อยคำนวณโดยสูตร:

ที่นี่: Рн - กำลังไฟ (กำลังบนเพลา)

จุดที่ 3 พร้อมพิกัด Мcr ncr. ช่วงเวลาวิกฤตคำนวณโดยสูตร Мcr = Мн λ ความจุเกิน λ ระบุไว้ในหนังสือเดินทางของเครื่องยนต์ ncr = n0 (1 - Skr) , Sн = (n0 - nн) / n0 – สลิประบุ

จุดที่ 4 มีพิกัด n=0 และ M=Mstart แรงบิดเริ่มต้นคำนวณโดยสูตร

Mstart \u003d Mn λstart

โดยที่: λstart - หลายหลากของแรงบิดเริ่มต้นระบุไว้ในหนังสือเดินทาง

มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสมีลักษณะทางกลที่เข้มงวดเพราะ ความเร็วของโรเตอร์ (ส่วนที่ 1–3) ไม่ได้ขึ้นอยู่กับภาระบนเพลามากนัก นี่คือข้อดีอย่างหนึ่งของเครื่องยนต์เหล่านี้

มอเตอร์กรงกระรอกแบบอะซิงโครนัส (รูปที่ 5.1) และ IM ที่มีเฟสโรเตอร์ (รูปที่ 5.2) มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในไดรฟ์ไฟฟ้าเนื่องจากมีเวลาทำงานขนาดใหญ่ ประสิทธิภาพสูง และคุณสมบัติการควบคุมที่ดี

รูปที่ 5.3 แสดงวงจรสมมูลของมอเตอร์ไฟฟ้าหนึ่งเฟส โดยคำนึงถึงพารามิเตอร์ของวงจรแม่เหล็กที่มีแอกทีฟ r มและอุปนัย x ม แนวต้าน

ในวงจรทดแทน:

r 1 - ความต้านทานที่ใช้งานของเฟสของขดลวดสเตเตอร์

r 2 ′ - ความต้านทานเชิงแอคทีฟของเฟสของขดลวดโรเตอร์ที่นำไปยังสเตเตอร์

x 1 - ความต้านทานอุปนัยของเฟสของขดลวดสเตเตอร์

x 2 ′ - ลดลงเป็นความต้านทานอุปนัยของสเตเตอร์ของเฟสของขดลวดโรเตอร์

x ม- ความต้านทานอุปนัยของวงจรแม่เหล็ก

ตามวงจรสมมูลกระแสของโรเตอร์ ฉัน 2 ' มีความหมาย

จาก (5.1) จะเป็นไปตามกระแสของโรเตอร์ ฉัน 2 ’ ขึ้นอยู่กับสลิป ส, เช่น. เกี่ยวกับความเร็วโรเตอร์ของเครื่องตั้งแต่

โปรดทราบว่าเมื่อเริ่มต้นสลิป s = 1(ค่าความเร็วปัจจุบัน w = 0)และที่ความถี่การหมุน w=w 0 การไม่ใช้งานในอุดมคติเท่ากับ s = 0. นอกจากนี้ยังตามมาจากความสัมพันธ์ที่เมื่อเริ่มต้นกระแสของโรเตอร์ถึงค่าสูงสุด ฉัน 2k ’ @ (8¸10)ฉัน ชื่อและควรจำกัด

ความถี่ปัจจุบันของโรเตอร์ ฉ พี ที่ค่าความถี่ ฉ ค แรงดันไฟหลัก ฉ พี = ฉ ค ×s,ดังนั้นเมื่อเริ่มต้น s=1และเครื่องอะซิงโครนัสสามารถแสดงด้วยหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าตั้งแต่ ฉ พี =f ค =50 Hz. ขณะที่เครื่องยนต์เร่งความเร็วและทำงานด้วยความลื่นเล็กน้อย ส นซึ่งไม่เกิน ส น 0,1 ; ความถี่ของกระแสโรเตอร์ก็ลดลงเช่นกัน ฉ พี = 1.5Hz.

พลัง R 1 , บริโภคโดย AD จากเครือข่าย, ถูกใช้เพื่อครอบคลุมการสูญเสียในวงจรแม่เหล็ก ∆Р มและในขดลวดสเตเตอร์ ∆Р 1 , ส่วนที่เหลือจะถูกแปลงเป็นพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า R อี , ซึ่งเท่ากับ

ในทางกลับกัน, , และ, การแก้โจทย์ร่วมกันและค้นหาค่าของโมเมนต์แม่เหล็กไฟฟ้า

.

การพึ่งพาอาศัยกัน (5.4) เป็นคำอธิบายของลักษณะทางกลของ IM และแสดงถึงการพึ่งพาอาศัยกันของโมเมนต์ของ IM อย่างซับซ้อน เราตรวจสอบค่าสุดโต่งโดยการหาอนุพันธ์และเท่ากับศูนย์:

การพึ่งพาอาศัยกันมีค่าสูงสุดที่ค่าสลิปวิกฤตเท่ากับ

และช่วงเวลาวิกฤติ (สูงสุด)

โปรดทราบว่าเครื่องหมาย (+) หมายถึงโหมดมอเตอร์ และเครื่องหมาย (-) หมายถึงโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าของเครื่อง

สำหรับการคำนวณในทางปฏิบัติ จะสะดวกกว่าที่จะใช้สูตร Kloss ที่ได้จากนิพจน์

, ที่ไหน .

ในเครื่องอะซิงโครนัสขนาดใหญ่ r 1 << r 2 ’ , และ ε ≈0. ลักษณะทางกลของ IM มีรูปแบบดังแสดงในรูปที่ 2.4 ลักษณะเด่นของลักษณะ:

1- s=0; M=0ในขณะที่ความเร็วมอเตอร์เท่ากับซิงโครนัส

2- s=s ชื่อ , M=M ชื่อ- เล็กน้อย

โหมดการทำงานของเครื่องยนต์

3- ส = ส ถึง , M = M kr.D- แรงบิดสูงสุดในโหมดมอเตอร์

4- s = 1, M = M พี- ช่วงเวลาเริ่มต้นเริ่มต้น;

5- s=-s ถึง , M = M kr.G- แรงบิดสูงสุดในโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

กำลังวิเคราะห์ อิทธิพลของแรงดันไฟฟ้า ยูตามลักษณะทางกลของมอเตอร์ไฟฟ้า เรามี บนพื้นฐานของความสัมพันธ์ (5.6) และ (5.7) ว่าสลิปวิกฤต ส ถึงคงที่เมื่อแรงดันไฟฟ้าลดลงและช่วงเวลาวิกฤติ เอ็ม kr.dลดลงตามสัดส่วนของกำลังสองของแรงดันไฟฟ้า (รูปที่ 5.5)

เมื่อแรงดันไฟหลักลดลงเป็นค่า 0.9×U ชื่อ, เช่น. ลด 10% ยู ชื่อ, ช่วงเวลาวิกฤติ เอ็ม kr.dลดลง 19% ด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ลดลง เพื่อที่จะพัฒนาค่าแรงบิดก่อนหน้านี้ มอเตอร์จะต้องทำงานด้วยกระแสโรเตอร์ขนาดใหญ่

เมื่อออกแบบมอเตอร์ไฟฟ้า ตรวจสอบให้แน่ใจว่าค่าเริ่มต้น ( s = 1) และช่วงเวลาวิกฤติ ( ส = ส ถึง) ที่แรงดันไฟฟ้าต่ำสุดที่ทำได้ตรงตามข้อกำหนดของเครื่องทำงาน

กำลังวิเคราะห์ อิทธิพลของการต่อต้านเชิงรุกนำเข้าสู่วงจรโรเตอร์ตามความสัมพันธ์ (5.5) - (5.6) ซึ่งเพิ่มขึ้นในโรเตอร์

แนวต้านซึ่งเท่ากับ ( r 2 ’ + R ต่อ) สลิปคริติคอลเพิ่มขึ้น ส ถึงแต่คุณค่าของช่วงเวลาวิกฤตของเครื่องยนต์ เอ็ม kr.dยังคงไม่เปลี่ยนแปลง

ลักษณะทางกลแสดงในรูปที่ 12 วิธีการนี้ใช้ในการสตาร์ทเครื่องเมื่อมีการรวมค่าที่สำคัญในวงจรโรเตอร์สำหรับเวลาที่สตาร์ท R ต่อ . ไดอะแกรมเริ่มต้นคล้ายกับไดอะแกรมของมอเตอร์กระแสตรงที่กระตุ้นอย่างอิสระ เพื่อคำนวณลักษณะทางกลเทียมเมื่อแนะนำความต้านทาน R ต่ออัตราส่วนที่ใช้ในโซ่โรตารี่

ที่ไหน ส และและ ส อี- เลื่อนตามลำดับในลักษณะเทียมและธรรมชาติ

รู้ความใหญ่โต R ต่อนำเข้าสู่วงจรโรเตอร์สำหรับค่าเดียวกันของช่วงเวลาตามความสัมพันธ์ (5.8) การคำนวณสลิป ส และ เกี่ยวกับลักษณะเทียม

การแนะนำความต้านทานแบบแอคทีฟ - อุปนัยในวงจรโรเตอร์ของเครื่อง (รูปที่ 14) ใช้เพื่อรักษาแรงบิดเริ่มต้นของเครื่องให้คงที่มากขึ้นเมื่อเทียบกับลักษณะทางธรรมชาติของเครื่อง - ลักษณะทางกลของเครื่องในสลิป พื้นที่ 1 ถึงดูเหมือนจะเป็นเส้นโค้งที่นุ่มนวลขึ้น

ช่วงเวลาสำคัญของเครื่อง เอ็ม kr.dและสลิปวิกฤต ส ถึง เครื่องเปลี่ยนตามอัตราส่วน การแนะนำความต้านทานแบบแอคทีฟและอุปนัยในวงจรสเตเตอร์ของเครื่อง (รูป) ใช้เพื่อลดกระแสไฟเข้าของเครื่อง เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าโดยตรงที่ขั้วสเตเตอร์จะกลายเป็นฟังก์ชันของกระแสและเมื่อกระแสเริ่มต้นลดลง (ความเร่ง) ) แรงดันไฟที่ระบุจะเติบโตและกลับคืนสู่ค่าที่ใกล้เคียงกับ ยู ชื่อ . เอาต์พุตของความต้านทานเชิงแอคทีฟและอุปนัยจากวงจรสเตเตอร์ของเครื่องจะดำเนินการโดยรีเลย์ - คอนแทคหรือวงจรที่ไม่สัมผัส