مشخصات مکانیکی یک موتور ناهمزمان در حالت‌ها، ولتاژها و فرکانس‌های مختلف. مشخصات مکانیکی دینامیکی یک موتور ناهمزمان طراحی سیم پیچی استاتور. سیم پیچ حلقه ای تک لایه و دو لایه

مشخصات مکانیکی موتوروابستگی سرعت روتور به گشتاور روی شافت n = f (M2) نامیده می شود. از آنجایی که گشتاور بدون بار تحت بار کوچک است، M2 ≈ M و مشخصه مکانیکی با وابستگی n = f (M) نشان داده می شود. اگر رابطه s = (n1 - n) / n1 را در نظر بگیریم، مشخصه مکانیکی را می توان با ارائه وابستگی گرافیکی آن در مختصات n و M بدست آورد (شکل 1).

برنج. 1. مشخصات مکانیکی یک موتور ناهمزمان

خصوصیات مکانیکی طبیعی یک موتور القاییمربوط به مدار اصلی (گواهی) اتصال آن و پارامترهای اسمی ولتاژ تغذیه است. ویژگی های مصنوعیدر صورت وجود عناصر اضافی به دست می آیند: مقاومت ها، راکتورها، خازن ها. هنگامی که موتور با یک ولتاژ نامی تغذیه می شود، ویژگی ها نیز با ویژگی های مکانیکی طبیعی متفاوت است.

مشخصات مکانیکی ابزار بسیار مناسب و مفیدی برای تجزیه و تحلیل حالت های استاتیکی و دینامیکی یک درایو الکتریکی است.

نکات اصلی مشخصات مکانیکی: لغزش و فرکانس بحرانی، حداکثر گشتاور، گشتاور شروع، گشتاور نامی.

مشخصه مکانیکی وابستگی گشتاور به لغزش یا به عبارت دیگر به تعداد دورها است:

از بیان واضح است که این وابستگی بسیار پیچیده است، زیرا همانطور که فرمول ها نشان می دهند)
و ، کشویی نیز در عبارات برای گنجانده شده است من 2 و cos 2. مشخصات مکانیکی یک موتور ناهمزمان معمولاً به صورت گرافیکی ارائه می شود

نقطه شروع مشخصه مطابقت دارد n= 0 و س= 1: این اولین لحظه روشن شدن موتور است. مقدار گشتاور شروع منگنز - یک ویژگی بسیار مهم از ویژگی های عملیاتی موتور. اگر منگنز کوچک، کمتر از گشتاور عملیاتی نامی، موتور فقط می تواند در حالت بیکار یا با کاهش بار مکانیکی مربوطه راه اندازی شود.

اجازه دهید با نماد نشان دهیم Mnp گشتاور خنثی کننده (ترمز) ایجاد شده توسط بار مکانیکی روی محوری که موتور در آن شروع به کار می کند. شرط واضح برای روشن شدن موتور این است: منگنز > Mnp . اگر این شرط رعایت شود، روتور موتور شروع به حرکت می کند، سرعت آن خواهد بود nافزایش خواهد یافت، و لغزش سنزول کردن. همانطور که در تصویر بالا مشاهده می شود، گشتاور موتور از افزایش می یابد منگنز تا حداکثر M m ، مربوط به لغزش بحرانی است س kpبنابراین، قدرت اضافی موتور موجود، که توسط اختلاف گشتاور تعیین می شود، نیز افزایش می یابد مو Mnp .

هر چه تفاوت بین گشتاور موتور موجود بیشتر باشد (ممکن است برای یک لغزش مشخص در امتداد مشخصه عملکرد) م و مخالف M np ، هر چه حالت استارت راحت تر باشد و موتور سریعتر به سرعت چرخش ثابت می رسد.

همانطور که مشخصات مکانیکی نشان می دهد، در تعداد معینی از چرخش (در س = س kp) گشتاور موتور موجود به حداکثر ممکن برای یک موتور معین (در یک ولتاژ معین) می رسد U ) ارزش های ام تی . در مرحله بعد، موتور به افزایش سرعت چرخش خود ادامه می دهد، اما گشتاور موجود آن به سرعت کاهش می یابد. در برخی از ارزش ها nو سگشتاور موتور برابر با ضد موتور می شود: استارت موتور به پایان می رسد، سرعت آن به مقدار مربوط به نسبت تنظیم می شود:

این نسبت برای همه حالت های بار موتور، یعنی برای همه مقادیر، اجباری است Mnp ، در حداکثر گشتاور موتور موجود ام تی . در این حدود، خود موتور به طور خودکار با تمام نوسانات بار سازگار می شود: اگر در حین کار موتور بار مکانیکی آن افزایش یابد، برای یک لحظه م n.p.گشتاور بیشتری توسط موتور ایجاد خواهد شد. دور موتور شروع به کاهش می کند و گشتاور افزایش می یابد.

سرعت چرخش در سطح جدیدی مطابق با برابری ایجاد خواهد شد م و Mnp . هنگامی که بار کاهش می یابد، روند انتقال به حالت بارگذاری جدید معکوس خواهد شد.

اگر لحظه بار Mnp فراتر خواهد رفت ام تی ، موتور بلافاصله متوقف می شود ، زیرا با کاهش بیشتر سرعت ، گشتاور موتور کاهش می یابد.

بنابراین، حداکثر گشتاور موتور م تیواژگونی یا لحظه بحرانی نیز نامیده می شود.

اگر در فرمول لحظه ای جایگزین:

سپس دریافت می کنیم:

گرفتن اولین مشتق از م با برابر کردن آن با صفر، در می یابیم که حداکثر مقدار گشتاور در شرایط زیر رخ می دهد:

یعنی با چنین لغزشی س = s kp ، که در آن مقاومت فعال روتور برابر با راکتانس القایی است

ارزش های s kp برای اکثر موتورهای ناهمزمان آنها بین 10 تا 25 درصد متغیر هستند.

اگر در فرمول گشتاور نوشته شده در بالا، به جای مقاومت فعال r 2 استقرایی را با فرمول جایگزین کنید

حداکثر گشتاور یک موتور ناهمزمان متناسب با مربع شار مغناطیسی (و بنابراین مربع ولتاژ) و با اندوکتانس نشتی سیم پیچ روتور نسبت معکوس دارد.

هنگامی که ولتاژ عرضه شده به موتور ثابت است، جریان آن اف عملاً بدون تغییر باقی می ماند.

اندوکتانس نشتی مدار روتور نیز عملا ثابت است. بنابراین، هنگامی که مقاومت فعال در مدار روتور تغییر می کند، حداکثر مقدار گشتاور است ام تی تغییر نخواهد کرد، اما در لغزش های مختلف رخ می دهد (با افزایش مقاومت فعال روتور - در مقادیر لغزش زیاد).

بدیهی است که حداکثر بار ممکن موتور با مقدار آن تعیین می شود ام تی . بخش کار مشخصات موتور در محدوده باریکی از سرعت قرار دارد n، متناظر ام تی ، قبل از. در n = n 1 (نقطه پایان مشخصه) م = 0، زیرا در سرعت روتور همزمان س = 0 و من 2 = 0.

گشتاور نامی، که قدرت پلاک موتور را تعیین می کند، معمولاً برابر با 0.4 - 0.6 در نظر گرفته می شود. ام تی . بنابراین، موتورهای ناهمزمان اجازه اضافه بارهای کوتاه مدت 2 تا 2.5 بار را می دهند.

پارامتر اصلی که حالت عملکرد یک موتور ناهمزمان را مشخص می کند لغزش s است - تفاوت نسبی بین سرعت روتور موتور n و میدان آن n o: s = (n o - n) / n o .

ناحیه مشخصات مکانیکی مربوط به 0 ≤ s ≤ 1 ناحیه حالت های موتور است و در s< s кр работа двигателя устойчива, при s >s cr - ناپایدار. وقتی اس< 0 и s >گشتاور 1 موتور بر خلاف جهت چرخش روتور آن (به ترتیب ترمز احیا کننده و ترمز ضد شروع) هدایت می شود.

یک بخش پایدار از ویژگی های مکانیکی یک موتور اغلب با فرمول Kloss توصیف می شود، با جایگزینی پارامترهای حالت اسمی که در آن می توان لغزش بحرانی را تعیین کرد:

,

جایی که: λ = M kp / M n - ظرفیت اضافه بار موتور.

یک مشخصه مکانیکی طبق یک کتاب مرجع یا کاتالوگ می تواند تقریباً با استفاده از چهار نقطه ساخته شود (شکل 7.1):

نقطه 1 - سرعت بیکار ایده آل، n = n o = 60 f / p، M = 0، که در آن: p - تعداد جفت قطب میدان مغناطیسی موتور.

نقطه 2 - اسمی، حالت: n = n n، M = M n = 9550 P n / n n، که در آن P n قدرت نامی موتور در کیلووات است.

نقطه 3 - حالت بحرانی: n = n cr، M = M cr =λ M n;

نقطه 4 - حالت شروع: n = 0، M = M شروع = β M n.

هنگام تجزیه و تحلیل عملکرد موتور در محدوده بار تا Mn و کمی بیشتر، یک بخش پایدار از مشخصه مکانیکی را می توان تقریباً با معادله یک خط مستقیم n = n 0 - vM توصیف کرد، که در آن ضریب "b" به راحتی توسط آن تعیین می شود. جایگزینی پارامترهای حالت اسمی n n و M n در معادله.

طراحی سیم پیچ استاتور. سیم پیچ حلقه ای تک لایه و دو لایه.

بر اساس طراحی سیم پیچ ها، سیم پیچ ها به سیم پیچ های شل با کلاف های نرم و سیم پیچ هایی با کلاف های سخت یا نیم سیم پیچ ها تقسیم می شوند. کویل های نرم از سیم عایق گرد ساخته می شوند. برای ایجاد شکل مورد نیاز، ابتدا آنها را بر روی شابلون‌ها پیچانده و سپس در شیارهای ذوزنقه‌ای عایق قرار می‌دهند (شکل 3.4 را ببینید، V, جیو 3.5، V) اسپیسرهای عایق بین فازی در هنگام نصب سیم پیچ نصب می شوند. سپس کلاف ها در شیارها به کمک گوه ها یا روکش ها تقویت می شوند، شکل نهایی به آنها داده می شود (قسمت های جلویی تشکیل می شوند)، سیم پیچ ها باند و آغشته می شوند. کل فرآیند ساخت سیم پیچ های تصادفی می تواند کاملاً مکانیزه شود.

کویل های سفت و سخت (نیمه سیم پیچ) از سیم عایق مستطیلی ساخته می شوند. شکل نهایی آنها قبل از قرار گرفتن در شیارها داده می شود. در عین حال، عایق پوسته و فاز به فاز روی آنها اعمال می شود. سپس کویل ها در شکاف های باز یا نیمه باز از پیش عایق بندی شده قرار می گیرند , تقویت و آغشته شده است.

1. سیم پیچ تک لایه- مناسب ترین برای نصب مکانیزه، زیرا در این حالت سیم پیچ باید متحدالمرکز باشد و به طور همزمان در شکاف های استاتور در دو طرف سیم پیچ قرار گیرد. اما استفاده از آنها به دلیل طول قابل توجه قطعات جلویی منجر به افزایش مصرف سیم سیم پیچی می شود. علاوه بر این، در چنین سیم پیچ هایی نمی توان گام را کوتاه کرد، که منجر به بدتر شدن شکل میدان مغناطیسی در شکاف هوا، افزایش تلفات اضافی، وقوع شیب در مشخصات مکانیکی و افزایش نویز می شود. با این حال، به دلیل سادگی و هزینه کم، چنین سیم پیچی به طور گسترده در موتورهای ناهمزمان با توان کم تا 10-15 کیلو وات استفاده می شود.

2. سیم پیچ دو لایه- به شما امکان می دهد گام سیم پیچ را با هر تعداد تقسیم دندان کوتاه کنید، در نتیجه شکل میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط سیم پیچ را بهبود بخشیده و منحنی های EMF هارمونیک بالاتر را سرکوب کنید. علاوه بر این، با سیم پیچ های دو لایه، شکل ساده تری از اتصالات انتهایی به دست می آید که ساخت سیم پیچ ها را ساده می کند. چنین سیم پیچی برای موتورهای با توان بیش از 100 کیلو وات با سیم پیچ های سفت و سخت که به صورت دستی گذاشته می شوند استفاده می شود.

سیم پیچی استاتور.سیم پیچ های موجی تک لایه و دو لایه

یک سیم پیچ چند فازی در شکاف های هسته استاتور قرار می گیرد که به شبکه جریان متناوب متصل است. سیم پیچ متقارن چند فاز با تعداد فازها تیعبارتند از تیسیم پیچ های فازی که به یک ستاره یا چند ضلعی متصل می شوند. بنابراین، برای مثال، در مورد سیم پیچ استاتور سه فاز، تعداد فازها t = 3 و سیم پیچ ها را می توان به صورت ستاره یا مثلث متصل کرد. سیم پیچ های فاز با زاویه 360 از یکدیگر جدا می شوند. تیتگرگ؛ برای سیم پیچ سه فاز این زاویه 120 درجه است.

سیم پیچ های فاز از سیم پیچ های جداگانه ای ساخته شده اند که به صورت سری، موازی یا سری-موازی به هم متصل شده اند. در این مورد، تحت سیم پیچبه چندین پیچ سیم پیچ استاتور متصل به سری اشاره دارد که در همان شکاف ها قرار گرفته و دارای عایق مشترک نسبت به دیواره های شکاف هستند. در نوبتش سیم پیچدو هادی فعال (یعنی واقع در خود هسته استاتور) در نظر گرفته می شود که در دو شکاف در زیر قطب های متقابل مجاور قرار گرفته و به صورت سری به یکدیگر متصل می شوند. هادی هایی که در خارج از هسته استاتور قرار دارند و هادی های فعال را به یکدیگر متصل می کنند، قسمت های انتهایی سیم پیچ نامیده می شوند. به قسمت های مستقیم سیم پیچ های سیم پیچی که در شکاف ها قرار می گیرند، طرف های سیم پیچ یا قطعات شکافی می گویند.

شیارهای استاتور که سیم پیچ ها در آنها قرار می گیرند به اصطلاح دندانه هایی را در داخل استاتور تشکیل می دهند. فاصله بین مراکز دو دندانه مجاور هسته استاتور که در امتداد سطح آن رو به شکاف هوا اندازه گیری می شود، نامیده می شود. تقسیم دندانه داریا تقسیم شیار.

سیم‌پیچ‌های استوانه‌ای چندلایه (شکل 3) از سیم گرد پیچیده می‌شوند و از سیم‌پیچ‌های دیسک چندلایه در امتداد میله تشکیل شده‌اند. کانال های شعاعی برای خنک سازی را می توان بین سیم پیچ ها (از طریق هر سیم پیچ یا از طریق دو یا سه سیم پیچ) رها کرد. چنین سیم پیچی در سمت ولتاژ بالا استفاده می شود که اس st ≤ 335 kV×A, من st ≤ 45 A و U l.n ≤ 35 کیلو ولت.

سیم‌پیچ‌های استوانه‌ای تک لایه و دولایه (شکل 4) از یک یا چند (حداکثر چهار) هادی مستطیلی موازی پیچیده می‌شوند و زمانی استفاده می‌شوند که اس st ≤ 200 kV×A, من st ≤ 800 A و U l.n ≤ 6 کیلو ولت.

درایو AC

طبقه بندی درایوهای الکتریکی AC

بر اساس موتورهای سنکرون

الف) LED با تحریک الکترومغناطیسی،

ب) LED با تحریک از آهنرباهای دائمی.

ماشین های سنکرون می توانند در سه حالت کار کنند: حالت ژنراتور، موتور و حالت جبران کننده سنکرون.

رایج ترین حالت عملکرد ماشین های سنکرون حالت ژنراتور است. نیروگاه های حرارتی دارای توربوژنراتورهایی با ظرفیت 1200 مگاوات در 3000 دور در دقیقه و 1600 مگاوات در 1500 دور در دقیقه هستند. برخلاف توربوژنراتورهای پرسرعت، هیدروژنراتورها ماشین‌هایی با سرعت پایین هستند که معمولاً دارای محور چرخش عمودی هستند. برای افزایش پایداری دینامیکی سیستم های قدرت و بهبود کیفیت برق از جبران کننده های سنکرون استفاده می شود که بر اساس ماشین های سنکرون قطب برجسته و غیر برجسته ساخته شده اند.

در حالت موتور، ماشین‌های سنکرون به عنوان موتورهای محرک برای پمپ‌ها، فن‌ها و دمنده‌های قدرتمند استفاده می‌شوند. حداکثر توان موتورهای سنکرون به چند صد مگاوات می رسد. همچنین میکروموتورهای سنکرون که در آنها از آهنرباهای دائمی برای ایجاد میدان تحریک استفاده می شود، به طور گسترده در محرکه های الکتریکی مختلف استفاده می شود.

به طور معمول، ژنراتورها و موتورهای سنکرون با آنها کار می کنند cos φ= 0.8 ÷ 0.9.

بر اساس موتورهای ناهمزمان با روتور اتصال کوتاه.

الف) فشار خون سه فازی،

ب) فشار خون دو فازی.

بر اساس موتورهای ناهمزمان با روتور زخمی.

ماشین های ناهمزمان بیشتر به عنوان موتور استفاده می شوند. حداکثر توان موتورهای آسنکرون چندین ده مگاوات است. موتورهای آسنکرون با توان حداکثر 20 مگاوات برای پمپ ها و تونل های باد تولید می شوند. سیستم های نشانگر از موتورهای ناهمزمان از کسری از یک وات تا صدها وات استفاده می کنند.

در حال حاضر موتورهای آسنکرون به صورت تک سری تولید می شوند. سری اصلی ماشین های ناهمزمان 4A شامل موتورهایی از 0.4 تا 400 کیلو وات است. یک سری از ماشین های ناهمزمان AI، AIR، 5A و RA توسعه یافته است. موتورهای سری ATD با روتور عظیم قفس سنجابی و خنک کننده آب سیم پیچ استاتور ساخته می شوند.

موتورهای القایی قفس سنجابی سری 4A را می توان با توجه به درجه حفاظت و روش خنک کننده به دو نوع تقسیم کرد. دستگاه ها بسته هستند، در برابر پاشش پاشیده شده از هر جهت و اشیایی با قطر بیش از 1 میلی متر که به داخل وارد می شوند محافظت می شوند و دارای تهویه خارجی با فن هستند. طبق GOST، این نسخه IP44 تعیین شده است. نوع دوم طراحی ماشین آلات با درجه حفاظت IP23 است. این ماشین ها در برابر امکان تماس اجسام با قطر بیش از 12.5 میلی متر با قطعات چرخان زنده دستگاه محافظت می کنند. نسخه IP23 محافظت در برابر افتادن قطرات داخل دستگاه با زاویه 60 درجه نسبت به عمودی (نسخه ضد چکه) را فراهم می کند.

یکی از ویژگی های بارز ماشین های دارای روتور زخمی وجود سیم پیچی بر روی روتور است که از هادی هایی با مقطع گرد یا مستطیلی شکل ساخته شده است که ابتدای آن به حلقه های لغزنده خارج می شود. مجموعه حلقه لغزنده از قاب خارج می شود و حلقه های لغزنده با یک پوشش پوشانده می شود. کلکتور فعلی از برس ها و نگهدارنده های برس تشکیل شده است. سیستم تهویه و درجه حفاظت موتورهای روتور زخمی - IP23 و IP44.

معادله مشخصات مکانیکی یک موتور ناهمزمان. مدار معادل تک فاز

بر خلاف موتورهای DC، شار تحریک مغناطیسی یک موتور سه فاز توسط جریان متناوب سیم پیچ ها ایجاد می شود و در حال چرخش است. ظاهر EMF و جریان در سیم پیچ روتور و در نتیجه گشتاور روی شفت، همانطور که مشخص است، تنها در صورتی امکان پذیر است که بین سرعت چرخش میدان و سرعت چرخش روتور تفاوت وجود داشته باشد که به آن لغزش می گویند.

جایی که ω - سرعت چرخش روتور

مشخصات مکانیکی یک موتور الکتریکی ناهمزمان به صورت وابستگی لغزش به گشتاور ایجاد شده توسط موتور ترسیم می شود. s=f(M)در ولتاژ و فرکانس ثابت شبکه تغذیه.

برای به دست آوردن یک بیان تحلیلی برای ویژگی های مکانیکی یک موتور سه فاز، از مدار معادل یک فاز موتور زمانی که سیم پیچ استاتور و روتور در یک ستاره متصل هستند استفاده می شود. در مدار معادل (شکل 5.2)، اتصال مغناطیسی بین سیم‌پیچ‌های استاتور و روتور با یک اتصال الکتریکی جایگزین می‌شود و جریان مغناطیسی و مقاومت‌های القایی و فعال مربوطه در قالب یک مدار مستقل متصل به ولتاژ شبکه ارائه می‌شوند. .

X 0

برنج. 5.1. مدار معادل یک فاز موتور.

برای این نقاشی

بالا– ولتاژ فاز اولیه؛

من 1- جریان فاز استاتور؛

من 2/ – کاهش جریان روتور؛

X 1و X 2 /- راکتانس نشتی کاهش یافته اولیه و ثانویه؛

R0و X 0- مقاومت فعال و راکتیو مدار مغناطیسی؛

s – لغزش موتور؛

– سرعت زاویه ای سنکرون موتور، ;

R 1و R2 / – مقاومت فعال اولیه و ثانویه کاهش یافته.

f 1- فرکانس شبکه

آر- تعداد جفت قطب.

پارامترهای سیم پیچ روتور (القایی، مقاومت فعال و جریان روتور من 2) به چرخش سیم پیچ استاتور و به حالت با روتور ثابت داده می شود. علاوه بر این، مدار معادل در شرایطی در نظر گرفته می شود که پارامترهای همه مدارها ثابت و مدار مغناطیسی غیراشباع باشد.

مطابق با مدار معادل فوق، می توانیم یک عبارت برای جریان ثانویه بدست آوریم:

(5.2)

گشتاور یک موتور ناهمزمان را می توان از بیان تلفات تعیین کرد

، جایی که

(5.3)

جایگزینی مقدار فعلی من 2/ در این عبارت، دریافت می کنیم:

(5.4)

بیان برای حداکثر گشتاور:

(5.5)

علامت "+" به حالت موتور (یا ترمز برگشتی) اشاره دارد، علامت "-" به ترمز احیا کننده اشاره دارد.

با تعیین آن، دریافت می کنیم:

(5.6)

M به- حداکثر گشتاور (گشتاور بحرانی) موتور،

به- لغزش بحرانی مربوط به حداکثر لحظه.

از فرمول 5.5 مشخص است که برای یک لغزش معین، گشتاور موتور متناسب با مربع ولتاژ است، بنابراین موتور به نوسانات ولتاژ شبکه حساس است.

شکل 5.2 مشخصات مکانیکی یک موتور ناهمزمان را در حالت های مختلف عملکرد نشان می دهد. نقاط مشخصه مشخصه عبارتند از:

1) - سرعت چرخش موتور برابر با سرعت سنکرون است.

2) - حالت کار اسمی موتور؛

3) - لحظه بحرانی در حالت موتور؛

4) - گشتاور شروع اولیه

با تعیین تعدد حداکثر لحظه، به دست می آوریم:

.

هنگامی که موتور فقط در حالت راه اندازی و ترمز کار می کند، این بخش غیر کارکردی مشخصه (هیپربولی) است.

هنگامی که تابع خطی است، نمودار آن یک خط مستقیم است که به آن قسمت کار مشخصات مکانیکی یک موتور ناهمزمان می گویند. در این بخش از مشخصات مکانیکی، موتور در حالت ثابت کار می کند. در همان قسمت نقاط مربوط به داده های اسمی موتور وجود دارد: .

برنج. 5-2. مشخصات مکانیکی یک موتور ناهمزمان

اطلاعات اولیه

مشخصات ماشین کار: (سرعت چرخش nnm = 35 دور در دقیقه؛ نسبت دنده ipm = 14؛ گشتاور محاسبه شده Msm = 19540 نیوتن متر؛ ضریب بازده sm = 80٪؛ ممان اینرسی Jm = 2200 کیلوگرم متر مربع؛ مشخصات مکانیکی Msm = n) ولتاژ منبع تغذیه 11200 + 16.8n Ul = 660 ولت.

محاسبه توان و انتخاب موتور الکتریکی ناهمزمان سه فاز با روتور قفس سنجابی.

لحظه مقاومت دستگاه کار به شفت موتور کاهش می یابد:

مک = Mcm· (1/ IPM)· (1/ zm) = 19540 · (1/14) · (1/0.8) = 1744.6 نیوتن متر

دور تخمینی موتور:

nр = nnm · IP = 35·14 = 490 دور در دقیقه

قدرت تخمینی موتور:

Pр = Mc·nр /9550=1744.6·490/9550=89.5 کیلو وات

بر اساس مقادیر توان محاسبه شده Pr، سرعت دوران nрو ولتاژ شبکه مشخص شده اولما از کاتالوگ یک موتور الکتریکی ناهمزمان سه فاز با روتور قفس سنجابی 4A355M12U3 انتخاب می کنیم. ما اطلاعات فنی موتور انتخاب شده را در جدول 1 ثبت می کنیم:

میز 1

تعیین پارامترهای موتور الکتریکی لازم برای محاسبه و ساخت مشخصات مکانیکی:

• - تعداد جفت قطب موتور پ;
• - فرکانس چرخش میدان مغناطیسی n0;
• - لغزش موتور دارای امتیاز sn;
• - لغزش بحرانی موتور skr;
• - گشتاور نامی موتور منگنز;
• - گشتاور بحرانی (حداکثر) موتور Mcr (حداکثر);
• - گشتاور راه اندازی موتور نماینده مجلس.

برای تعیین تعداد جفت قطب های موتور الکتریکی، از عبارتی استفاده می کنیم که رابطه بین سرعت دورانی میدان مغناطیسی را توصیف می کند. n0، دور در دقیقه(سرعت سنکرون) با فرکانس شبکه f، هرتزو تعداد جفت قطب ها پ:

n0=60f/p، دور در دقیقه

جایی که p=60f/n0. از آنجایی که سرعت سنکرون n0برای ما ناشناخته است، می توان تعداد جفت قطب ها را با یک خطای کوچک تعیین کرد پ، جایگزین کردن n0مقدار پاسپورت سرعت موتور نامی nн(از ارزش nнمتفاوت است n0 2٪ - 5٪، بنابراین:

p?60f/nn=60· 50/490=6,122

تعداد جفت قطب ها نمی تواند کسری باشد، بنابراین مقدار حاصل را گرد می کنیم پتا یک عدد کامل ما گرفتیم p=6.

سرعت چرخش میدان مغناطیسی (سرعت موتور سنکرون):

n0=60f /p=60·50/6=500 دور در دقیقه

لغزش موتور نامی:

sн = (n0 - nn)/n0 =(500 -490)/500=0.02

لغزش بحرانی موتور

skr= sn (l+)=0,02(1,8+) =0,066

گشتاور نامی موتور از طریق مقادیر توان نامی (تصدیق شده) تعیین می شود Pn=90 کیلو وات،و سرعت چرخش nn=490 دور در دقیقه

Mn=9550 Pn/nn =9550·90/490=1754.082 N·m

گشتاور راه اندازی از طریق گشتاور نامی تعیین می شود منگنزو مقدار ضریب گشتاور شروع که از کاتالوگ گرفته شده است kp= Mp / Mn=1

Mp=kp Mn=1 1754.082=1754.082 نیوتن متر

گشتاور بحرانی (حداکثر) موتور از طریق گشتاور نامی تعیین می شود منگنزو مقدار ضریب اضافه بار موتور از کاتالوگ گرفته شده است

l = Mmax / Mn = 1.8

Mkr(max)= l Mn=1.8 1754.082=3157.348 نیوتن متر

برای یک موتور الکتریکی ناهمزمان سه فاز 4A355M12U3 (انتخاب شده در مرحله 1)، یک مشخصه مکانیکی با استفاده از مقادیر موجود در کار 2 بسازید.

برای ساخت بخش کاری مشخصات مکانیکی مقادیر گشتاورهای توسعه یافته توسط موتور در مقادیر لغزش س< sкр, بیایید با بیان محاسبه کنیم M=2Mmax /(s /scr+ scr /s).

گرفتن مقادیر متوالی س=0; sn= 0,02; skr=0.066، بیایید مقادیر لحظه ها را تعیین کنیم م،مربوط به این لغزش ها (به هر لحظه یک شاخص مقدار لغزش اختصاص می دهیم):

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 N·m;

M01=2·3157.348/(0.1/0.066+0.066/0.1)=2903.106 N m

Mkr=2·3157.348/(0.066/0.066+0.066/0.066)=3157.348 N·m.

یافتن ضریب تصحیح ببرای محاسبه مقادیر گشتاور در بخش مشخصه با مقادیر لغزش بزرگ ( s > skr):

b=Mп - 2Mmax/((1/scr)+scr)= 1754.082-2·3157.348/((1/0.066)+0.066)=1339.12 N·m.

3.3 برای بخش شتاب موتور (در s > scr)، مقادیر گشتاورهای توسعه یافته توسط موتور با عبارت M=(2Mmax /(s /scr+ scr/s))+b·s تعیین می شود. با توجه به مقادیر لغزش s=0.2; 0.3; 0.4; 0.5; 0.6; 0.7; 0.8; 0.9; 1.0، بیایید مقادیر لحظه ها را محاسبه کنیم:

M02=2·3157.348/(0.2/0.066+0.066/0.2)+ 1339.12 · 0.2=2147.028 N·m;

M03=2·3157.348/(0.3/0.066+0.066/0.3)+ 1339.12 · 0.3=1726.834 نیوتن متر;

М04=2·3157.348/(0.4/0.066+0.066/0.4)+ 1339.12 · 0.4=1549.958 N·m;

M05=2·3157.348/(0.5/0.066+0.066/0.5)+ 1339.12 · 0.5=1488.825 نیوتن متر

M06=2·3157.348/(0.6/0.066+0.066/0.6)+ 1339.12 · 0.6=1489.784 نیوتن متر

M07=2·3157.348/(0.7/0.066+0.066/0.7)+ 1339.12 · 0.7=1527.523 نیوتن متر;

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

M09=2·3157.348/(0.9/0، 0.066+0.066/0.9)+ 1339.12 · 0.9=1665.809 نیوتن متر

M1=2·3157.348/(1.0/0.066+0.066/1.0)+ 1339.12 ·1.0=1754.082 نیوتن متر

نتایج محاسبات در جدول 3 ثبت شده است.

با استفاده از عبارت n = 0 (1-s)،برای هر مقدار لغزش سمحاسبه سرعت چرخش محور موتور n:

n0=500 (1 - 0) = 500 دور در دقیقه;

n=500 (1 - 0.02) = 490 دور در دقیقه;

ncr=500 (1-0.066)=467 دور در دقیقه;

n01=500 (1 - 0,1)= 450 دور در دقیقه

n02=500 (1 - 0.2)= 400 دور در دقیقه

n03=500 (1 - 0,3)= 350 دور در دقیقه

n04=500 (1 - 0,4)= 300 دور در دقیقه

n05=500 (1 - 0,5)= 250 دور در دقیقه؛

n06=500 (1 - 0,6)= 200 دور در دقیقه؛

n07=500 (1 - 0,7)= 150 دور در دقیقه؛

n08=500 (1 - 0,8)= 100 دور در دقیقه؛

n09=500 (1 - 0.9) = 50 دور در دقیقه;

n1 = 500 (1 - 1) = 0 دور در دقیقه.

نتایج محاسبات در جدول 3 ثبت شده است.

بر اساس نتایج محاسبات، ما یک نمودار مقیاس از ویژگی های مکانیکی می سازیم n(M):

4. روش اتصال سیم پیچ های فاز موتور 4A355M12U3 قبلا انتخاب شده با ولتاژ نامی را توجیه کنید. Un=380/660 که دربه شبکه برق با ولتاژ Ul=660y V.جریان نامی راه اندازی، فاز و خطی موتور را برای روش انتخاب شده برای اتصال سیم پیچ های آن تعیین کنید. در صورت انتخاب اشتباه روش اتصال سیم پیچ های فاز، راه اندازی، جریان های فاز و خطی، گشتاورهای راه اندازی و بحرانی، قدرت موتور مربوط به لغزش نامی را محاسبه کنید.

سیم پیچ های یک موتور سه فاز بسته به ولتاژ نامی سیم پیچ فاز را می توان به صورت ستاره یا مثلث به شبکه تغذیه متصل کرد. سازمان ملل متحدو ولتاژ خط اول. برگه اطلاعات موتور معمولاً 2 ولتاژ را نشان می دهد که موتور را می توان به آن وصل کرد. هنگام اتصال، لازم است در نظر بگیرید که سیم پیچ های فاز برای پایین تر از دو ولتاژ (در مورد ما، 380 ولت) طراحی شده اند. موتور ما باید با استفاده از اتصال ستاره به شبکه متصل شود، زیرا بالا = Ul /(بالا = 660 ولت / = 380 ولت). شفت روتور موتور الکتریکی ناهمزمان

جریان نامی خطی موتور از بیان قدرت یک مدار سه فاز تعیین می شود:

P1n= Ul Il cosсн، کجا Ul=660 V- ولتاژ خطی (اسمی) شبکه برق؛ P1n، W،- توان الکتریکی اکتیو نامی موتور که

از طریق قدرت پلاک نامی روی شفت موتور تعیین می شود Pnبا در نظر گرفتن تلفات در موتور:

P1n= Pn/ zn=90·10 3/0.915=98.361·10 3 وات.

جریان خطی نامی موتور:

Il(n)=P1n /( Ul costn) = 98.361 10 3 / 660 0.77 = 111.745 آ.

جریان های فاز نامی هنگام اتصال توسط ستاره برابر با خطی است:

If= Il=111.745 A.

جریان راه اندازی موتور از طریق جریان خطی نامی تعیین می شود در =66.254 Aو ضریب جریان شروع kI=IP/In =5.5:

IP= In·kI =111.745·5.5=614.598 آ.

اگر روش اتصال موتور به اشتباه انتخاب شده باشد، به عنوان مثال هنگام اتصال سیم پیچ های فاز، ویژگی های اصلی موتور را تعیین می کنیم. مثلث (؟).اگر روش اتصال موتور نادرست است، ویژگی های موتور را مشخص کنیم X! (من!, U!, M! ، R!).هنگام اتصال در یک مثلث، ولتاژ فاز بالامعادل خطی Ul=660 V . بنابراین، ولتاژ روی سیم‌پیچ‌های فاز برابر خواهد بود U!f = Ul=660Vکه چندین برابر ولتاژ نامی است و می تواند منجر به خرابی عایق سیم پیچ موتور شود.

جریان های فاز، مطابق با قانون اهم، با ولتاژ فاز Uph نسبت مستقیم و با امپدانس سیم پیچ های فاز نسبت معکوس دارند. zph: Iph = Uph/zph. در نتیجه، مقادیر واقعی جریان فاز، و همچنین ولتاژ فاز، تا حد زیادی از مقادیر اسمی، یعنی.

I!f =· Iф=·111.745=193.548 A.

جریان های خطی با اتصال مثلث در =· اگر. در نتیجه، مقادیر واقعی جریان های خطی برابر با:

I!n=·I!ф =··Iф=3·111.745= 335.235 آ،که سه برابر مقادیر نامی جریان خط است.

جریان های راه اندازی از طریق مقادیر واقعی جریان های خطی تعیین می شود که درو نسبت جریان هجومی kI=IP/In =5.5

I!p = I!n · kI =335.235·5.5=1843.793 A،

برابر مقدار جریان های هجومی هنگامی که توسط یک ستاره متصل می شود.

گشتاورهای ایجاد شده توسط موتور (راه اندازی نماینده مجلس، بیشترین حداکثر) متناسب با مربع ولتاژ روی سیم پیچ های فاز تغییر می کند، یعنی. M = کیلومتر U2f , جایی که کیلومتر- ضریبی که پارامترهای اصلی موتور را در نظر می گیرد و گشتاور ایجاد شده توسط موتور را با ولتاژ متصل می کند. از آنجایی که ولتاژ روی سیم‌پیچ‌های فاز با روش اشتباه اتصال موتور (مثلث) یک ضریب افزایش می‌یابد، گشتاور موتور 2 برابر افزایش می‌یابد، یعنی. 3 بار.

هنگام اتصال سیم پیچ های فاز موتور با ستاره:

M = کیلومتر U2f = کیلومتر 3802،جایی که کیلومتر =M/3802.

هنگام اتصال سیم پیچ های موتور به صورت مثلثی:

M! = کیلومتر (U!f)2 =M 6602 /3802 =3M.

گشتاور راه اندازی هنگام اتصال موتور با مثلث (روش نادرست):

M!p=3MP = 3·1754.082 =5262.246 نیوتن متر.

لحظه بحرانی هنگام اتصال یک موتور با یک ستاره:

M!kr=بخش کوچک · 3=3·3157.348=9472.044 N·m.

قدرت در شفت موتور بیان می شود Pn=اول ورود به سیستم coscn. از کمیت های موجود در این عبارت، اگر روش اتصال موتور اشتباه انتخاب شود، تنها جریان خطی تغییر می کند. ایل(ولتاژ برق Ul =660 Vتغییر نمی کند). با توجه به نتیجه محاسبه در بند 4.5.2. اگر موتور به اشتباه به یک ستاره متصل شود، جریان های خطی 3 برابر افزایش می یابد، بنابراین، قدرت موتور در لغزش نامی 3 برابر افزایش می یابد و خواهد بود:

P!n =3Pn =3·90=270 کیلووات.

5. زمان شروع را تعیین کنید شروعو منحنی شتاب یک درایو الکتریکی را با یک موتور الکتریکی 4A355M12U3 و یک ماشین کار با ممان اینرسی رسم کنید. Jm= 9,68 کیلوگرم متر مربعو مشخصات مکانیکی

خانم = 11200+16.8n ، نیوتن متر

زمان شتاب درایو الکتریکی از معادله حرکت درایو تعیین می شود

M - Ms = (1/9.55)J dn/dt،

جایگزینی مقادیر بی نهایت کوچک dnو dtبه مقادیر نهایی ?nو ?t:

?t=(1/9.55) J·?n /(M - Ms)

عبارت حاصل به شرطی معتبر است که ممان ها ثابت باشند مو ام‌اس، و ممان اینرسی به سرعت بستگی ندارد، یعنی. (M - Ms)=constو J= const.بنابراین، ما از یک روش محاسبه تقریبی نموداری - تحلیلی استفاده خواهیم کرد که برای آن مشخصات مکانیکی مشترک موتور n (M)و ماشین کار خانم (n)ما آن را به دوره های شتاب تقسیم می کنیم که در هر یک از آنها می پذیریم (M - Ms)=const.

معادله ممان مقاومت استاتیکی ماشین کار به شفت موتور را ارائه می کنیم:

Mc=Mcm·(1/i)·(1/zp)=(11200+16.8n)/(14·0.915); Ms =874.317+1.312·n، N·m.

ما مقادیر لحظه مقاومت استاتیک ماشین کار را تعیین می کنیم ام‌اسبرای سرعت های مختلف nدر جدول 3 آورده شده است. تکمیل جدول 3 با نتایج محاسبه مقادیر ام‌اس،جدول 4 را دریافت می کنیم.

Mc=874.317+1.312·500=1530.317 نیوتن متر

Mc=874.317+1.312·490=1517.197 نیوتن متر

Mc=874.317+1.312·467=1487.021 نیوتن متر

Mc=874.317+1.312·450 =1464.717 نیوتن متر

Mc=874.317+1.312·400=1399.117 نیوتن متر

Mc=874.317+1.312·350=1333.517 نیوتن متر

Mc=874.317+1.312·300=1267.917 نیوتن متر

Mc=874.317+1.312·250=1202.317 نیوتن متر

Mc=874.317+1.312·200=1136.717 نیوتن متر

Mc=874.317+1.312·150=1071.117 نیوتن متر

Mc=874.317+1.312·100=1005.517 نیوتن متر

Mc=874.317+1.312·50=939.917 نیوتن متر

Mc=874.317+1.312 0=874.317 نیوتن متر

بر اساس نتایج محاسباتی ارائه شده در جدول 4، ما مشخصات مکانیکی اتصال را می سازیم n (M)و n (Mс).

ما ممان اینرسی سیستم کاهش یافته به شفت موتور را تعیین می کنیم:

J=Jd + Jm(nm/nd)2=9.58+2200(35/490)2=20.805 کیلوگرم متر مربع

مشخصات مکانیکی مشترک موتور n (M)و ماشین کار خانم (n)ما آن را به 10 دوره شتاب تقسیم می کنیم به گونه ای که در هر دوره تعیین مقادیر میانگین گشتاورها در طول دوره آسان تر و دقیق تر باشد. Mk،توسعه یافته توسط موتور، و به وقت مسکو-مقاومت استاتیک روی شفت موتور از سمت دستگاه کار. ما فرض می کنیم که در هر دوره فرکانس چرخش افزایش می یابد ?nkدر گشتاور دینامیکی ثابت (م - خانم)، برابر با میانگین دوره و با توجه به عبارت ?t=(1/9.55) J·?n /(M - Ms)تعیین زمان شتاب ?tкبرای هر دوره نتایج محاسبات در جدول 5 ثبت شده است.

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

ما زمان شتاب درایو الکتریکی را با جمع کردن مدت زمان شتاب در هر دوره تعیین می کنیم:

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

فهرست ادبیات استفاده شده

1. مهندسی برق، الکترونیک و درایو الکتریکی: روش. دستورالعمل انجام محاسبات.-graph. آثار / P. T. Ponomarev; ویرایش E. V. Lesnykh; سیب حالت دانشگاه ارتباطات - نووسیبیرسک: SGUPS، 2014. - ص.

2. مهندسی برق عمومی: کتاب درسی / ویرایش. V. S. Pantyushin. - م.: بالاتر. مدرسه، 1970. - 568 ص.

3. مهندسی برق و الکترونیک: کتاب درسی. برای غیر برقی متخصص. دانشگاه ها / V.G. گراسیموف، E.V. کوزنتسوف، O.V. نیکولایوا [و دیگران]؛ ویرایش شده توسط V.G. گراسیموا. - م.: انرژی اتمیزدات. مدارهای الکتریکی و مغناطیسی. - 1996. - 288 ص.

آژانس فدرال آموزش

موسسه آموزشی دولتی آموزش عالی حرفه ای

دانشگاه دولتی پتروزاوودسک

شاخه کلا

گروه مهندسی برق فشار قوی و مهندسی برق

رشته "_الکترومکانیک_"

دستگاه الفماشین سنکرون

تست

__2___ دانشجوی سال

(گروه AVEE - /06/3.5)

بخش مکاتبات

دانشکده فیزیک و انرژی

تخصص: 140201 – مهندسی برق فشار قوی و مهندسی برق

واخوفسکی ولادیمیر الکساندرویچ

معلم -

پروفسور، دکتر فن آوری علوم A.I. راکایف

ناآگاهی

مشخصات مکانیکی یک موتور ناهمزمان (IM).

1. معرفی.

2. ماشین های ناهمزمان.

3. معادله مشخصات مکانیکی یک موتور ناهمزمان.

4. خطی سازی مشخصات مکانیکی یک موتور ناهمزمان.

5. مشخصات مکانیکی موتورهای ناهمزمان تحت مدهای متقارن

8. دستگاه الفماشین سنکرون

9. اصول کارکرد، اصول جراحی، اصول عملکردماشین های ناهمزمان

10. کتابشناسی - فهرست کتب

مشخصات مکانیکی یک موتور ناهمزمان (IM).

1. معرفی.

درایوهای الکتریکی AC به طور گسترده در صنعت، حمل و نقل، صنعت ساخت و ساز و سایر بخش های اقتصاد ملی استفاده می شود. توزیع غالب آنها به این دلیل است: قابلیت اطمینان بالای یک ماشین جریان متناوب به دلیل عدم وجود کموتاتور، سهولت کنترل درایوهای تنظیم نشده، زیرا اکثر آنها مستقیماً به شبکه متصل هستند، هزینه پایین ماشین های الکتریکی و ساده الزامات مربوط به قوانین نگهداری و عملکرد آنها.

بسته به نوع موتور مورد استفاده، نه تنها درایوهای AC و DC، بلکه درایوهای ناهمزمان، سنکرون، پله ای و سایر انواع درایوها نیز متمایز می شوند. با این حال، نباید فکر کرد که درایوهای AC را می توان در همه جا به جای درایوهای DC استفاده کرد. برای هر نوع درایو زمینه های استفاده امیدوارکننده وجود دارد. علاوه بر این، دشوار است که بدون ابهام و به طور قطع تمام عواملی را که انتخاب نوع جریان را برای درایو تعیین می کنند، فهرست کنید. در کنار درایوهای سنتی که بر اساس ماشین‌های ناهمزمان و سنکرون ساخته می‌شوند، در دهه‌های اخیر از درایوهای AC با موتورهای جهانی و پله‌ای، موتورهای دوگانه و کاهش سرعت الکترومغناطیسی استفاده شده است.

2. ماشین های ناهمزمان.

اصل کار یک ماشین ناهمزمان در کلی ترین شکل آن به شرح زیر است: یکی از عناصر دستگاه - استاتور - برای ایجاد میدان مغناطیسی در حال حرکت با سرعت معین و در مدارهای غیرفعال رسانای بسته استفاده می شود. عنصر دیگر - روتور - یک emf القا می شود که باعث جریان جریان ها و تشکیل نیروها (گشتاور) در هنگام تعامل آنها با یک میدان مغناطیسی می شود. همه این پدیده ها در طول حرکت غیرهمزمان-ناهمزمان روتور نسبت به میدان اتفاق می افتد، که نام ماشین های این نوع را - ناهمزمان داده است.

استاتور معمولاً به صورت چند سیم پیچ واقع در شیارها ساخته می شود و روتور به صورت "قفس سنجاب" (روتور قفس سنجاب) یا به صورت چندین سیم پیچ (روتور زخمی) است که به هم متصل هستند. بر روی حلقه هایی که روی شفت قرار دارند بیرون آورده می شوند و با کمک لغزش در امتداد آنها می توان برس ها را به مقاومت های خارجی یا مدارهای دیگر متصل کرد.

علیرغم سادگی پدیده های فیزیکی و ساختارهایی که آنها را تحقق می بخشد، یک توصیف ریاضی کامل از فرآیندها در یک ماشین ناهمزمان بسیار پیچیده است:

اولاً، تمام ولتاژها، جریان ها، اتصالات شار متغیر هستند، به عنوان مثال. با فرکانس، دامنه، فاز یا مقادیر بردار متناظر مشخص می شود.

ثانیاً خطوط متحرک با هم تعامل دارند که موقعیت نسبی آنها در فضا تغییر می کند.

ثالثاً، شار مغناطیسی به طور غیر خطی با جریان مغناطیسی مرتبط است (اشباع مدار مغناطیسی ظاهر می شود)، مقاومت فعال مدار روتور به فرکانس (اثر جابجایی جریان) بستگی دارد، مقاومت همه مدارها به دما و غیره بستگی دارد.

بیایید ساده ترین مدل یک ماشین ناهمزمان را در نظر بگیریم، مناسب برای توضیح پدیده های اصلی در یک درایو الکتریکی ناهمزمان.

مشخصات مکانیکی موتور به طور کامل کیفیت عملکرد سیستم الکترومکانیکی در حالت پایدار و عملکرد آن را تعیین می کند. آنها همچنین بر حالت های دینامیکی درایو الکتریکی تأثیر می گذارند و گشتاور دینامیکی اضافی را مشخص می کنند که شتاب یا کاهش سرعت موتور را تعیین می کند.

3. معادله مشخصات مکانیکی یک موتور ناهمزمان

در عمل طراحی مدرن، از برنامه هایی استفاده می شود که مغناطیس شدن سیستم مغناطیسی ماشین را هنگام محاسبه مشخصات مکانیکی در نظر می گیرند، اما در این حالت، وضوح مطالعه آنها از بین می رود. بنابراین، در صورت برآورده شدن این فرض اساسی، تمام وابستگی های بعدی پیدا می شود.

توان الکتریکی تامین شده از شبکه به موتور برای پوشش تلفات در مدار مغناطیسی مصرف می شود پ μ , در مس استاتور پ M 1 و باقیمانده آن به نیروی الکترومغناطیسی تبدیل می شود. بدین ترتیب،

(4-12)

در نوبتش،

جایی که ω 0 = 2π f 1 /پ- تعداد جفت قطب های استاتور ماشین.

پس از تغییرات جزئی، ما پیدا می کنیم

(4-14)

بنابراین، وابستگی م = f(س) یک تابع پیچیده از لغزش است. بیایید با گرفتن مشتق، آن را تا نهایت بررسی کنیم

(4-15)

با برابر کردن عدد بیان (4-15) با صفر، مقدار لغزش بحرانی را پیدا می کنیم. س K ، که در آن وابستگی M =f(س) دارای حداکثر:

(4-16)

از نظر فیزیکی کاهش می یابد م در ساس ک و س > سک به شرح زیر توضیح داده شده است. در س s K، کاهش لغزش با کاهش جریان و گشتاور موتور و زمان همراه است س > س K، اگرچه جریان موتور افزایش می یابد، جزء فعال آن، که گشتاور الکترومغناطیسی را تعیین می کند، افزایش نمی یابد، اما کاهش می یابد، که همچنین منجر به کاهش گشتاور ایجاد شده توسط موتور می شود.

علامت مثبت س K مربوط به حالت موتور و منفی - با حالت عملکرد ژنراتور دستگاه است.

باید در نظر داشت که مانند یک ماشین DC، قدر نسبی است r 1 با افزایش قدرت ماشین کاهش می یابد و در حال حاضر برای موتورهای با قدرت 100 کیلو وات 10-15٪ از مقدار است. ایکس 1 + ایکس 2 ". بنابراین، فرمول (4-16) را می توان به صورت ساده و بدون غفلت استفاده کرد r 1

جایی که ایکس K.Z - القایی کاهش مقاومت اتصال کوتاه.

این را نمی توان برای ماشین های با توان متوسط ​​و به خصوص کم که دارای مقاومت هستند انجام داد r 1 متناسب با ایکسک.ز.

با استفاده از فرمول های (4-14) و (4-16)، می توانید رکورد متفاوتی از ویژگی های مکانیکی یک موتور ناهمزمان دریافت کنید اگر مقادیر لحظات بحرانی آن را در آن بیابید. موتور م K.D و ژنراتور مکیلوگرم حالت های عملیاتی:

(4-18)

نسبت گشتاور بحرانی

(4-19)

نماد رایج مورد استفاده در اینجا عبارت است از:

(4-20)

فرمول (4-19) نشان می دهد که مقدار گشتاور بحرانی یک ماشین در حالت ژنراتور می تواند به طور قابل توجهی بیشتر از حالت موتور باشد (شکل 4-8 را ببینید).

برای استفاده عملی، بیان ویژگی های مکانیکی یک موتور ناهمزمان به غیر از فرمول (4-14) راحت تر است. بیایید آن را با استفاده از فرمول های (4-14)، (4-17) و (4-20) پیدا کنیم:

(4-21)

اگر از تأثیر مقاومت فعال استاتور غفلت کنیم، ε = 0، و فرمول (4-21) این شکل را به خود می گیرد (در م K.D = م K.G = مبه):

(4-22)

عبارت (4-22) برای اولین بار توسط M. Kloss به دست آمد، به همین دلیل به آن فرمول Kloss می گویند.

فرمول های (4-21) یا (4-22) برای محاسبات راحت تر از (4-14) هستند، زیرا نیازی به دانش پارامترهای موتور ندارند. در این مورد، تمام محاسبات با توجه به داده های کاتالوگ انجام می شود. با توجه به اینکه ارزش سک در کاتالوگ ها نشان داده نشده است، باید بر اساس اطلاعات دیگری تعیین شود، به عنوان مثال، مقدار ظرفیت اضافه بار دستگاه مبه / م NOM = λ M. سپس از فرمول (4-21) بدست می آوریم:

(4-23)

از جایی که با حل معادله درجه دوم، پیدا می کنیم

جایی که γ = λ M + (1 - λ M)ε.

در عبارت (4-24)، باید یک علامت مثبت جلوی ریشه بگیرید، زیرا مقدار دیگری است س K با معنای فیزیکی در تضاد است.

حل تقریبی معادله (24-4) را می توان با ضریب ε = 0 بدست آورد، اما بهتر است مقدار آن را تعیین کنیم. قابل اطمینان ترین نتایج در صورتی به دست می آید که با داشتن پارامترهای ماشین، مقدار ε از فرمول (4-20) تعیین شود. سک - از بیان (4-16). برای موتورهای ناهمزمان با روتور زخمی، عبارات (4-14) و (4-21) نتایج قابل اعتمادتری به دست می دهند، زیرا در این ماشین ها اثرات اشباع فولاد و جابجایی جریان در سیم پیچ های روتور (اثر پوست) کمتر قابل توجه است.

4. خطی سازی مشخصات مکانیکی یک موتور ناهمزمان

در ناحیه کاری مشخصه مکانیکی، مقدار لغزش سبسیار کمتر از انتقادی سک. بنابراین در رابطه (4-21) از عبارت غفلت می کنیم ss K -1 و ε = 0 را تنظیم کنید. سپس به دست می آوریم

(4-25)

بنابراین، عبارت (4-25) بخش خطی شده مشخصات مکانیکی موتور را نشان می دهد. می توان از آن برای تغییرات کشویی در 0 ثانیه استفاده کرد س NOM.

برنج. 4-5. ویژگی های مکانیکی خطی موتورهای ناهمزمان

برای به دست آوردن ویژگی های مصنوعی، کافی است دو معادله از خطوط مستقیم با مقادیر لغزش یکسان را یادداشت کنید سمن (شکل 4-5):

که در آن شاخص های "i" و "e" ویژگی های مصنوعی و طبیعی را نشان می دهند که از آنجا به راحتی پیدا می شود

(4-26)

با استفاده از فرمول (4-26)، می توانید بخش های اولیه هر مشخصه مکانیکی را بسازید. در این مورد، لغزش نباید از حدود تعیین شده بیشتر شود.

اگر یک مقاومت کلی به مدار روتور وارد شود آر 2 NOM، سپس در س= 1 یک جریان در روتور مربوط به گشتاور نامی جریان می یابد م NOM . سپس عبارت (4-26) شکل خواهد گرفت

آخرین عبارت به ما اجازه می دهد تا رابطه زیر را برای هر مشخصه مصنوعی یا طبیعی بنویسیم:

که ρ P مقدار نسبی مقاومت کل موجود در مدار روتور ماشین ρ P = ρ 2 + ρ DOB است. س - لغزش روی مشخصه مکانیکی مربوطه.

باید در نظر داشت که چه زمانی آر 2 = آر 2 مقدار لغزش اسمی NOM س N NOM = 1 در این مشخصه مصنوعی .

5 مشخصات مکانیکی موتورهای ناهمزمان در حالت های متقارن

مشخصات موتور هنگام تغییر ولتاژ تغذیه یا مقاومت در مدار استاتور .

متقارن آن دسته از حالت‌های کار موتورهای ناهمزمان (IM) هستند که در آنها شبکه تغذیه از نظر مقدار و تغییر فاز ولتاژ متقارن است، مقاومت‌های فعال یا راکتیو وارد شده به مدارهای الکتریکی تمام فازها یکسان و پارامترهای داخلی آنها متقارن است. (تعداد چرخش در فازها، جابجایی زاویه ای شکاف ها و عوامل دیگر).

ابتدا اجازه دهید تغییرات شبکه را بررسی کنیم. از رابطه (4-9) نتیجه می شود که جریان من 2 " متناسب با ولتاژ اعمال شده است و ممان [به عبارت (4-14) را ببینید] با مربع آن است. این به شما امکان می دهد مشخصات مکانیکی موتور را در هر ولتاژی بسازید (شکل 4-6). بدیهی است، فرمول (4-16) ثابت بودن لغزش بحرانی را تایید می کند سک. قبلاً وقتی ولتاژ به 0.7 کاهش می یابد U NOM لحظه بحرانی است

برنج. 4-6. مشخصات مکانیکی یک موتور ناهمزمان در ولتاژهای مختلف تغذیه

فقط 49% م K حالت اسمی. در عمل، افت ولتاژ در هنگام راه اندازی موتور به دلیل جریان راه اندازی زیاد بیشتر است. همه اینها به این واقعیت منجر می شود که با خطوط برق طولانی یا برای ماشین های بزرگ با توان آنها متناسب با توان پست های ترانسفورماتور، لازم است محاسبات ویژه ای انجام شود که امکان شروع عادی IM و عملکرد آن با کاهش ولتاژ را تأیید می کند.

به همین دلایل، یک GOST 13109-87 ویژه برای کیفیت انرژی الکتریکی ایجاد شد که تغییر ولتاژ پس از اضطراری را در شبکه صنعتی تنها در ± 10٪ از مقدار اسمی آن فراهم می کند.

کاهش ولتاژ به ویژه برای درایوهایی که به دلیل شرایط عملیاتی باید تحت بار شروع شوند (درایوهای نوار نقاله، دستگاه های بالابر، مبدل ها و بسیاری از مکانیسم های دیگر) خطرناک است. به عنوان مثال، هنگام شروع بدون بار (بیکار)، ممان استاتیک نوار نقاله از (0.2-0.3) تجاوز نمی کند. م NOM. اگر درایو نوار نقاله در حین کار با بار کامل خاموش شد، پس از راه اندازی مجدد با ولتاژ کاهش یافته باید بر آن غلبه کند. م C≈ م NOM .

برای محدود کردن جریان راه‌اندازی ماشین‌های ناهمزمان بزرگ یا به‌دست آوردن راه‌اندازی صاف یک درایو ناهمزمان، آنها از گنجاندن راکتورهای فعال یا القایی در مدار استاتور استفاده می‌کنند که در انتهای راه‌اندازی خروجی می‌شوند (شکل 4-7). . یکی از ویژگی های چنین مدارهایی وابستگی ولتاژ در پایانه های موتور به مقدار جریان است.

گنجاندن مقاومت فعال، اگرچه کمی ضریب قدرت درایو را در حالت های راه اندازی افزایش می دهد، اما در عین حال تلفات انرژی را در مقایسه با راه اندازی "راکتور" افزایش می دهد.

برنج. 4-7. مشخصات مکانیکی یک موتور ناهمزمان در ولتاژ نامی و کاهش یافته یا فعال ( r DOB) و واکنشی ( ایکس DOB) مقاومت های اضافی در استاتور.

در دهه های اخیر، برای موتورهای پرقدرت که به طور مکرر روشن و خاموش می شوند، از راه اندازی "فرکانس" استفاده شده است که مقرون به صرفه تر است. برای این منظور، یک مبدل ویژه نصب شده است که به آرامی فرکانس منبع تغذیه موتور را در هنگام راه اندازی تغییر می دهد، یعنی مقدار ω 0. در همان زمان، ولتاژ کاهش می یابد، که همچنین جریان راه اندازی را محدود می کند.

ویژگی های یک موتور ناهمزمان زمانی که مقاومت های فعال در مدار روتور گنجانده شده است.

موتورهای ناهمزمان با روتور زخمی به طور گسترده در درایوهای بالابر و حمل و نقل و تاسیسات متالورژیکی استفاده می شود؛ موتورهای قدرتمند در درایوهای فن ها، تونل های باد و پمپ ها استفاده می شود. به لطف گنجاندن مقاومت های فعال در مدار روتور، می توان لغزش بحرانی چنین IM، نوع ویژگی های مکانیکی آن، جریان راه اندازی و گشتاور را تغییر داد.

استفاده از موتورهای روتور پیچشی در موتورهای پمپ و فن، تنظیم اقتصادی عملکرد آنها را ممکن می سازد که تأثیر اقتصادی زیادی به همراه دارد. به یاد بیاوریم که لحظه بحرانی به مقاومت فعال وارد شده به مدار روتور بستگی ندارد، بنابراین، با انتخاب rعلاوه بر این، می توان مشخصات مکانیکی IM را به گونه ای تغییر داد که درایو حداکثر گشتاور در هنگام راه اندازی (ω = 0) یا حتی در حالت پشتیبان داشته باشد. سک > 1 (شکل 4-8).

افزایش دادن r DOB منجر به افزایش مولفه فعال جریان روتور می شود من 2 a " = من 2 "cosψ 2، از آنجایی که

(4-30)

جایی که آر 2 " = r 2 " + r" DOB - کاهش کل مقاومت فعال مدار ثانویه دستگاه.

به همین دلیل، موتورهای دارای روتور زخمی، بر خلاف موتورهای قفس سنجابی، گشتاور راه اندازی بالاتری در جریان های کمتر دارند. این ویژگی چنین ماشین هایی به عنوان شرط اصلی برای استفاده اولیه آنها در درایوهایی با شرایط راه اندازی شدید (جرثقیل ها، کارخانه های متالورژی، ماشین های دوار و سایر مکانیسم های انرژی بر) عمل می کند. باید در نظر داشت که افزایش بیش از حد r DOB منجر به کاهش شدید جزء فعال جریان می شود من 2 ". سپس گشتاور راه اندازی موتور مپ لحظه ایستا کمتری در هنگام شروع می شود م TR . در نتیجه، راه اندازی درایو غیرممکن خواهد بود.

مشخصه مکانیکی مصنوعی را می توان با استفاده از فرمول (4-14) یا (4-18)، (4-20)، (4-24) و (4-27) محاسبه کرد. روش محاسبه مشخصات مصنوعی یک IM با روتور زخمی را می توان بر اساس روابط زیر ساده کرد. اجازه دهید عباراتی را برای مقادیر مساوی لحظات بنویسیم ممن بر اساس فرمول (4-21) طبیعی و هر ویژگی مصنوعی:

مقدار ε به مقدار جزء مقاومت فعال در مدار ثانویه دستگاه بستگی ندارد، بنابراین برای ویژگی های مکانیکی طبیعی و مصنوعی بدون تغییر باقی می ماند. بنابراین از فرمول (4-31) داریم

مقادیر داده شده را می توان در نظر گرفت: لغزش های بحرانی در ویژگی های مصنوعی و طبیعی س K.I و س K .E و لغزش روی یک مشخصه طبیعی س ei سپس از عبارت (4-32) بدست می آوریم

(4-33)

بنابراین، مبنای یک محاسبه ساده، ویژگی های مکانیکی طبیعی موتور است. همانطور که قبلاً برای ماشین های دارای روتور زخمی گفته شد، می توان آن را تقریباً با بیان (4-22) و با دقت بیشتر با (4-21) بدست آورد. برخی از پارامترهای ماشین مورد نیاز برای این محاسبات در کاتالوگ ها یا کتاب های مرجع نشان داده شده اند و برخی از آنها را می توان با استفاده از فرمول های بالا تعیین کرد.

برنج. 4-8. مشخصات مکانیکی یک موتور روتور زخمی

6. حالت های ترمز موتورهای ناهمزمان

حالت‌های ترمز برای بسیاری از درایوهای با ماشین‌های ناهمزمان مهم‌تر از حالت‌های راه‌اندازی در رابطه با الزامات قابلیت اطمینان و قابلیت اطمینان اجرا هستند. اغلب لازم است دقیقاً در یک موقعیت معین متوقف شود یا درایو برای مدت معینی ترمز شود.

برای موتورهای ناهمزمان از حالت های زیر استفاده می شود: ترمز احیا کننده با خروجی انرژی به شبکه. مخالفت؛ ترمز دینامیکی با سیستم های مختلف تحریک استاتور با جریان مستقیم (تصحیح شده)، زمانی که دستگاه به عنوان یک ژنراتور عمل می کند و انرژی را در مدار ثانویه هدر می دهد. خازن دینامیکی یا ترمز مغناطیسی با خود تحریکی. بنابراین، حالت‌های ترمز را با توجه به روش تحریک میدان مغناطیسی استاتور، می‌توان به دو گروه تقسیم کرد: تحریک مستقل، که از شبکه جریان متناوب یا مستقیم (ترمز احیاکننده، ترمز برگشتی و دینامیکی) و با خودکار انجام می‌شود. تحریک، در نتیجه تبادل انرژی با یک بانک خازن یا زمانی که استاتور موتور در هنگام ایجاد شار مغناطیسی توسط یک emf خود القایی، اتصال کوتاه پیدا می‌کند. طبق تعریف L.P. پتروف، ما نوع دوم را ترمز مغناطیسی می نامیم.

تمام حالت های ذکر شده برای ماشین هایی با روتورهای فاز و قفس سنجابی استفاده می شود.

در ارتباط با استفاده از دستگاه های نیمه هادی قدرتمند (تریستورها و ترانزیستورها)، طرح های جدیدی برای اجرای حالت های ترمز معمولی درایوهای ناهمزمان ظاهر شده است.

افزایش کارایی ترمز با استفاده از روش های ترکیبی اجرای آن امکان پذیر است. به ویژه باید تاکید کرد که اکثر سیستم های ترمز ترکیبی به طور کامل کنترل می شوند. این باعث افزایش بیشتر اثربخشی آنها می شود.

موثرترین آنها سوئیچینگ عقب و ترمز دینامیکی خازن (CDB) است. آخرین روش راه حل های مدار زیادی دارد. توصیه می شود برای درایوهایی با ممان اینرسی کاهش یافته زیاد، به عنوان مثال، بیش از دو برابر ممان اینرسی موتور استفاده شود.

برای درایوهای اینرسی کم، می توان از ترمز خازن مغناطیسی (CMB) استفاده کرد. ترمز مغناطیسی دینامیک (MDB) کمتر موثر نخواهد بود. سایر انواع ترکیبی ترمز دو و حتی سه مرحله ای نیز برای درایوهای فردی منطقی هستند: ترمز متقابل - ترمز دینامیکی (DCB)، ترمز خازنی و ترمز متضاد (CTB) و غیره.

بنابراین، اجرای روش های مدرن ترمز IM تا حد زیادی به تجربه و دانش توسعه دهنده درایو الکتریکی بستگی دارد. بنابراین، بیایید حالت های ترمز را با جزئیات در نظر بگیریم.

ترمز با آزاد شدن انرژی در شبکه. برگشت پذیری یک موتور ناهمزمان، مانند سایر ماشین ها که از اصل القای الکترومغناطیسی (نوع ماکسولیان) استفاده می کنند، به آن اجازه می دهد تا در حالت ژنراتور کار کند. اگر بار روی شفت موتور نباشد، انرژی مصرف شده از شبکه برای پوشش تلفات در استاتور و همچنین تلفات فولاد و تلفات مکانیکی در روتور صرف می شود. با اعمال یک گشتاور خارجی به محور ماشین، عمل در جهت چرخش روتور، می توان به سرعت سنکرون دست یافت. در این حالت تلفات روتور توسط یک منبع انرژی خارجی پوشش داده می شود و تنها انرژی مورد استفاده برای پوشش تلفات در استاتور از شبکه مصرف می شود. افزایش بیشتر سرعت بالاتر از سرعت سنکرون منجر به این واقعیت می شود که ماشین ناهمزمان به حالت ژنراتور سوئیچ می کند.

هنگام کار در این حالت، هادی های استاتور توسط میدان مغناطیسی در همان جهت عبور می کنند و هادی های روتور در جهت مخالف عبور می کنند، بنابراین EMF روتور E 2 تغییر علامت، یعنی. E 2 "س = (- س)E 2 " ≈ - E 2 "س. جریان در روتور بر این اساس برابر خواهد بود

(4-34)

برنج. 4-13. نمودار برداری یک موتور ناهمزمان که در حالت ژنراتور کار می کند

از بیان (4-34) واضح است که هنگامی که IM به حالت ژنراتور سوئیچ می کند، تنها جزء فعال جریان روتور تغییر جهت می دهد، زیرا گشتاور روی شفت نسبت به آنچه در حالت موتور رخ داده است، جهت خود را تغییر داده است. این با نمودار برداری در شکل نشان داده شده است. 4-13. در اینجا زاویه φ 1 > π/2 که تغییر در علت جریان را تأیید می کند من 1 به شکل EMF E 1 (نه ولتاژ شبکه U 1 , مانند حالت موتور)، اگرچه جهت جریان مغناطیسی من μ به همین شکل باقی ماند تغییر علامت جزء جریان فعال من" 2 الف منجر به این واقعیت می شود که توان الکترومغناطیسی منفی می شود، یعنی به شبکه منتقل می شود، زیرا س 0:

علامت توان راکتیو مدار ثانویه بدون توجه به حالت کار دستگاه که از عبارت زیر می آید بدون تغییر باقی می ماند.

به دلیل وجود گشتاورهای ساکن فعال، ترمز در تاسیسات بالابر (شکل 4-14، a)، در درایوهای حمل و نقل (شکل 4-14، ب) استفاده می شود. تفاوت در این حالت های ترمز در این است که در حالت اول (شکل 4-14، الف) موتور، هنگام پایین آوردن یک بار بزرگ، به پایین آوردن آن تغییر می کند (ω 3). در ربع چهارم با |ω| > |ω 0 |). حد گشتاور بار مبا نباید تجاوز کند م NOM. هنگامی که یک وسیله نقلیه در "سرازیری" حرکت می کند، انرژی پتانسیل بار حمل شده شروع به تقویت حرکت می کند و یک لحظه رانندگی خارجی ایجاد می کند که به شفت موتور اعمال می شود. بنابراین، در این مورد، به دلیل افزایش سرعت درایو (ω > ω 0) و تغییر علامت EMF E 2، موتور به طور مستقیم، بدون تعویض سیم پیچ استاتور، با خروجی انرژی به شبکه به حالت ژنراتور می رود (نقطه 2 در شکل 4-14، ب).

برنج. 4-14. مشخصات مکانیکی یک موتور ناهمزمان با گشتاور استاتیکی فعال: الف - کاهش بار سنگین. ب - عملیات وسیله نقلیه "سرازیری"

در حضور گشتاور استاتیکی راکتیو، ترمز احیا کننده با بازیابی انرژی به شبکه را می توان در موتورهای ناهمزمان با سوئیچینگ تعداد قطب ها یا در درایوهای با فرکانس، فرکانس-جریان و کنترل بردار سرعت چرخش IM بدست آورد.

در حالت اول (شکل 4-15، a)، تغییر استاتور ماشین از تعداد کمتری قطب به قطب بزرگتر، سرعت سنکرون ω 02 کاهش می یابد.

با کنترل سرعت فرکانس، کاهش فرکانس منبع تغذیه استاتور از اصلی f 1 به f 2 f 1 و f 3 f 2، موتور را به تدریج از یک مشخصه مکانیکی به دیگری تغییر دهید (شکل 4-15، b). درایو در حالت ترمز کار می کند و انرژی را در شبکه آزاد می کند در حالی که نقطه عملکرد آن در امتداد بخش هایی از ویژگی های مکانیکی واقع در ربع دوم حرکت می کند. با تغییر هموار و خودکار فرکانس منبع تغذیه موتور، می توان حالت ترمز درایو را با گشتاور ترمز کمی متفاوت به دست آورد. با این حال، تنظیم ولتاژ تغذیه به روش خاصی ضروری است.

برنج. 4-15. مشخصات مکانیکی یک موتور ناهمزمان در حالت ترمز احیا کننده با گشتاور استاتیکی راکتیو: a - تعویض تعداد جفت قطب. ب - کنترل سرعت فرکانس

ترمز عقب. این نوع ترمز زمانی اتفاق می افتد که روتور موتور تحت تأثیر یک گشتاور استاتیک در جهت مخالف چرخش میدان استاتور می چرخد. در حضور گشتاور راکتیو، مدت ترمز کوتاه است، پس از آن ماشین دوباره از حالت ترمز به حالت موتور تغییر می کند (شکل 4-16a). در ابتدا موتور در نقطه کار کرد 1 حالت موتور، و سپس پس از تعویض دو فاز سیم پیچ استاتور، جهت چرخش میدان مغناطیسی دستگاه و گشتاور الکترومغناطیسی آن (نقطه) 2 ). حرکت درایو تا حدی کند می شود در باره، و سپس روتور معکوس می شود و موتور در جهت مخالف شتاب می گیرد تا حرکت ثابت در نقطه 3 .

برای موتورهای دارای روتور زخمی، در صورت وجود مقاومت اضافی زیاد، توقف کامل درایو با گشتاور ترمز امکان پذیر است. م TR (نقطه 5 در شکل 4-16، a).

در حضور گشتاور فعال (شکل 4-16، b)، اگر جهت چرخش میدان مغناطیسی تغییر کند، مانند حالت قبلی، موتور حالت کار را نیز تغییر می دهد، یعنی ترمز ضد سوئیچینگ انجام می شود. - ربع دوم، حالت موتور با معکوس کردن جهت چرخش روتور - ربع سوم و حالت جدید - حالت ژنراتور با خروجی انرژی به شبکه - ربع چهارم، جایی که نقطه حرکت پایدار درازمدت نهفته است. 3 .

برای موتورهای دارای روتور زخمی با گشتاور استاتیکی فعال، حالت ضد سوئیچینگ را می توان بدون تعویض فازهای استاتور، تنها با وارد کردن مقاومت های اضافی اضافی به روتور (شکل 4-16، b) بدست آورد. سپس ماشین از نقطه در حالت موتور قرار می گیرد 1 به نقطه ترجمه شده است 4 با معرفی مقاومت اضافی rد، و سپس حرکت خود را مطابق با یک مشخصه مکانیکی مصنوعی تغییر می دهد و به ربع چهارم می رود. نقطه 5 مربوط به حرکت ثابت طولانی مدت یک موتور ناهمزمان در حالت پشت به پشت است.

برنج. 4-16. مدار سوئیچینگ و مشخصات مکانیکی یک موتور ناهمزمان: a - در حالت ضد سوئیچینگ با گشتاور استاتیکی راکتیو. ب - همان، با گشتاور استاتیک فعال

حالت ضد ترمز اغلب در تاسیسات بالابر و حمل و نقل استفاده می شود. سوئیچینگ فازهای استاتور، بدون ایجاد مقاومت اضافی، تنها در موتورهای ناهمزمان با روتور قفس سنجابی استفاده می شود، زیرا مقادیر اولیه جریان در نقطه وجود دارد. 2 (شکل 4-16) کمی بیشتر از شروع است که (5-6) است. من NOM. برای موتورهای روتور پیچ، چنین پیک های جریان به طور کلی غیرقابل قبول است. نقطه ضعف ویژگی های ترمز عقب آف شیب زیاد و تلفات انرژی قابل توجه آنها است که به طور کامل به گرمای تلف شده در مدار ثانویه موتور تبدیل می شود. با توجه به شیب زیاد مشخصات مکانیکی، نوسانات زیادی در سرعت محرک با تغییرات جزئی در بار امکان پذیر است.

اگر لحظه معلوم باشد م C، که در آن لازم است ترمز انجام شود، محاسبه مقدار لغزش در این نقطه با استفاده از فرمول (4-25) و سپس با استفاده از فرمول (4-29) برای تعیین مقاومت اضافی آسان است.

ترمز الکترودینامیک (دینامیک). اگر استاتور IM را از شبکه جدا کنید، شار مغناطیسی مغناطیسی باقیمانده یک EMF و جریان ناچیز ایجاد می کند. روتور

با تحریک مستقل، یک شار استاتور ثابت به دست می آید که EMF و جریان را در سیم پیچ های روتور دوار القا می کند.

برنج. 4-17. طرح هایی برای اتصال سیم پیچ های استاتور یک موتور ناهمزمان به یک شبکه ولتاژ DC (تصحیح)

برای اتصال سیم پیچ های استاتور به یک شبکه جریان مستقیم، از طرح های اتصال مختلفی استفاده می شود که برخی از آنها در شکل نشان داده شده است. 4-17.

برای تجزیه و تحلیل حالت ترمز پویا، جایگزینی MDS راحت تر است اف P ایجاد شده توسط جریان مستقیم، متغیر معادل MMF اف~ به طور مشترک توسط سیم پیچ استاتور و روتور تشکیل می شود، مانند یک موتور ناهمزمان معمولی. سپس حالت مولد سنکرون با حالت معادل یک ماشین ناهمزمان جایگزین می شود. با چنین جایگزینی باید برابری رعایت شود: افپ = اف ~ .

برنج. 4-18. نمودارهای اتصال ابتدا (H) و انتهای (K) سیم‌پیچ‌های استاتور "در یک ستاره" (a)، تعیین جهت MMF سیم‌پیچ‌های استاتور (b)، اضافه کردن هندسی MMF (c)

برهمکنش مقادیر کوچک شار مغناطیسی و جریان در روتور قادر به ایجاد گشتاور الکترومغناطیسی زیاد نیست. بنابراین، لازم است راه هایی برای افزایش قابل توجه شار مغناطیسی پیدا شود. این را می توان با اتصال استاتور دستگاه در حالت ترمز دینامیکی به منبع ولتاژ DC یا اصلاح شده انجام داد. همچنین می‌توانید با اتصال خازن‌ها به سیم‌پیچ استاتور، یک مدار خود تحریکی موتور ایجاد کنید. در نتیجه، حالت‌های ترمز دینامیکی یک ماشین ناهمزمان را با تحریک مستقل و خود تحریکی بدست می‌آوریم.

تعیین MMF DC برای مدار در شکل. 4-17، a شکل توضیح می دهد. 4-18.

هنگامی که سیم پیچ استاتور سه فاز به شبکه AC متصل می شود، لازم است حداکثر MMF دستگاه برابر با:

(4-36)

جایی که من 1 - مقدار موثر جریان متناوب؛ ω تعداد دورهای سیم پیچ یک فاز استاتور است.

ابتدا به منبع تغذیه DC سیم پیچ استاتور نگاه می کنیم. اگر وقتی ماشین در حالت موتور کار می کند، جریان لغزش و مغناطیسی آن کمی تغییر می کند، در حالت ترمز دینامیکی، لغزش روتور در محدوده وسیعی تغییر می کند. در نتیجه، با تغییر سرعت، EMF روتور، جریان در روتور و MMF ایجاد شده توسط آن تغییر می‌کند که تأثیر قابل توجهی بر MMF حاصل می‌گذارد.

برنج. 4-19. نمودار برداری یک ماشین ناهمزمان در حالت ترمز پویا

بدیهی است که جریان مغناطیسی حاصله به استاتور برابر خواهد بود

با استفاده از نمودار برداری (شکل 4-19)، روابط زیر را برای جریان ها می نویسیم:

(4-37)

در نظر گرفتن مقدار EMF در روتور دستگاه، مانند قبل، برابر با E 2 در سرعت زاویه ای چرخش روتور ω 0، در سرعت های دیگر داریم

بر این اساس، راکتانس القایی روتور

جایی که ایکس 2 - راکتانس القایی روتور در فرکانس ω 0.

حالا برای مدار ثانویه ماشین می توانیم بنویسیم

بعد از آوردن EMF E 2 به پارامترهای مدار اولیه خواهیم داشت E 1 = E 2" و سپس

با جایگزینی عبارات (4-38) به فرمول (4-37)، به دست می آوریم:

(4-39)

حل معادله (4-39) برای جریان من 2 "، پیدا می کنیم

(4-40)

مقدار گشتاور الکترومغناطیسی دستگاه توسط تلفات در مدار ثانویه آن تعیین می شود، یعنی:

(4-41)

با بررسی این عبارت برای یک امتداد، به راحتی می توان سرعت نسبی بحرانی روتور ν KP را که در آن حداکثر گشتاور وجود دارد، به دست آورد:

(4-42)

(4-43)

بر اساس فرمول های (4-41) - (4-43)، عبارت زیر را می توان برای ویژگی های مکانیکی IM بدست آورد:

(4-44)

عبارت (4-44) شبیه فرمول Kloss است که درک آن را آسان‌تر می‌کند. تجزیه و تحلیل فرمول های (4-40) - (4-44) و پدیده های فیزیکی مشخصه مهار پویا فشار خون به ما اجازه می دهد تا نتایج زیر را بگیریم.

1. در حالت ترمز دینامیکی، ویژگی های ویژگی های مکانیکی یک ماشین ناهمزمان مشابه ویژگی های ویژگی های مشابه حالت موتور است، به عنوان مثال، گشتاور بحرانی به مقاومت فعال مدار ثانویه بستگی ندارد و سرعت بحرانی ν KP همان است س KP در حالت موتور، متناسب r 2 ".

2. پارامتر ایکسμ و جریان من 1 ممکن است به طور قابل توجهی با مقادیر مشابه حالت موتور متفاوت باشد، زیرا آنها به اشباع مدار مغناطیسی استاتور بستگی دارند.

3. جریان استاتور دستگاه در حالت موتور تابعی از لغزش روتور است و در هنگام ترمز دینامیکی ثابت است.

4. شار مغناطیسی حاصل در حین ترمز دینامیکی و سرعت کم روتور افزایش می یابد، زیرا این اثر مغناطیسی زدایی واکنش روتور را کاهش می دهد و در حالت موتور تقریباً ثابت می ماند.

برنج. 4-20. مشخصات مکانیکی یک موتور ناهمزمان تحت ترمز دینامیکی و مقادیر مختلف جریان تحریک یا مقاومت های اضافی در مدار روتور

در شکل 4-20 ویژگی هایی را نشان می دهد که از آن جمله است 1 و 2 در دو مقدار جریان استاتور به دست می آید من 11 I 12 و مقاومت ثابت r 21 و خصوصیات 3 و 4 در جریان های یکسان، اما مقدار متفاوتی یافت می شود r 22 > r 21 . برای مقایسه، ویژگی های مکانیکی ماشینی که در حالت موتور کار می کند ارائه شده است. اگر امکان تغییر مقاومت فعال در مدار روتور وجود داشته باشد، می توان مشخصاتی را با گشتاور تقریباً ثابت در محدوده وسیعی از تغییرات سرعت درایو بدست آورد.

راکتانس مدار مغناطیسی ایکس μ با ویژگی های جهانی سرعت بیکار ماشین یا داده های تجربی تعیین می شود. در مورد دوم، بدون در نظر گرفتن اشباع مدار مغناطیسی، مقدار ایکس μ با فرمول پیدا می شود:

جایی که U 0 , من 0 - ولتاژ و جریان فاز زمانی که دستگاه در حالت بیکار است.

به طور دقیق تر، وابستگی ایکس μ = f(منμ) را می توان به صورت زیر یافت. اگر یک ولتاژ فاز با اندازه متفاوت به یک ماشین ناهمزمان، که روتور آن توسط یک موتور خارجی با سرعت سنکرون می چرخد، عرضه شود، آنگاه با EMF مطابقت دارد. E 1 . بنابراین، اندازه گیری جریان منμ، محاسبه وابستگی آسان است ایکس μ = E 1 منμ -1، که اشباع سیستم مغناطیسی دستگاه را در نظر می گیرد. در این حالت، ساخت یک مشخصه مکانیکی نقطه به نقطه انجام می شود. در این مورد، مقادیر تنظیم می شوند م KP، ν KP و با استفاده از فرمول های (4-42) و (4-43) مقدار را محاسبه کنید r 2 " و جاری من 1 . سپس ν i را با تغییر پیدا کنید منμi از صفر تا من 1 در مقادیر مربوطه ایکسμi طبق فرمول:

(4-45)

عبارت (4-45) پس از انجام عملیات با فرمول (4-37) - (4-38) به دست آمد. با استفاده از فرمول (4-41)، می توانید مشخصه مکانیکی را با در نظر گرفتن تأثیر اشباع مدار مغناطیسی دستگاه محاسبه کنید.

این نوع ترمز در بالابرها و حمل و نقل و درایوهای ماشینی که از شبکه AC تنظیم نشده در درایوهای کنترل فرکانس تغذیه می شوند استفاده می شود.

در دهه های اخیر، ترمز خازنی موتورهای ناهمزمان در درایوهای ماشینی مورد استفاده قرار گرفته است. امکان چنین رژیمی در سال 1895 توسط M. Leblanc ایجاد شد، اما در دهه 20-40 قرن بیستم این نوع ترمز غیر منطقی تلقی می شد. تنها در سال 1944 A.T. Golovan و I.N. بارباش نوید استفاده از آن را نشان داد. با این حال، تنها در اواخر دهه 50، به لطف آثار L.P. پتروف، نتایج عملی در استفاده از خازن و سایر انواع ترمز ترکیبی به دست آمد. این امر به دلیل کاهش هزینه و اندازه خازن‌ها و توسعه مدارهای جدید امکان پذیر شد که خود تحریک شدید ماشین‌های ناهمزمان را در طیف وسیعی از تغییرات سرعت چرخش آنها فراهم می‌کند. در حال حاضر، طرح های مختلفی برای اجرای ترمز خازن استفاده می شود.

برنج. 4-21. وابستگی خود تحریکی یک ماشین ناهمزمان با ترمز خازن

اصل خود تحریکی فشار خون با تصاویر نشان داده شده در شکل نشان داده شده است. 4-21. هنگام جدا کردن ماشین‌های دارای روتور دوار از شبکه و اتصال باتری خازن‌ها به استاتور (شکل 4-26a) به دلیل EMF باقیمانده E 0 خازن ها با جریان شروع به شارژ شدن می کنند من μ 0 (شکل 4-21). این جریان باعث افزایش EMF دستگاه می شود E 1 i ، که به نوبه خود جریان شارژ خازن را به مقدار افزایش می دهد منμi، و سپس این روند همانطور که در شکل نشان داده شده است تا نقطه ادامه می یابد 1 (با سرعت ثابت چرخش میدان موتور)، که در آن E 1 من = E 1 و منμi = من μ .

با توجه به مدار معادل (شکل 4-22) EMF E 1 برابر خواهد بود

جایی که φ = fایکس f 0 -1 و f 0 - فرکانس اسمی در مدار.

با فرض اینکه در ابتدای خود تحریکی جریان در روتور برابر با صفر و من 1 ≈ منμ، می توانید فرکانس نسبی خود تحریک اولیه φ INITIAL را پیدا کنید. سپس از فرمول (4-46) پیدا می کنیم

و ایکس μ , ایکس 1 , ایکسج - اجزای راکتیو مقاومت مدار معادل (شکل 4-22) در فرکانس شبکه (50 هرتز).

برنج. 4-22. مدار معادل یک ماشین ناهمزمان با تحریک خازن

بی توجهی به ارزش ها که در و ایکس 1 2 در مقایسه با ایکسμ 2 و با حل معادله دو درجه ای (4-47)، به دست می آوریم:

یا (4-48)

برنج. 4-23. ویژگی های استاتیک حالت خود تحریک خازن یک ماشین ناهمزمان F - شار مغناطیسی. من 1 , من 2 " , منμ - جریان در استاتور، جریان در روتور (مقدار داده شده)، جریان مغناطیسی به ترتیب. φ - فرکانس نوسانات جریان آزاد در استاتور. ω - سرعت زاویه ای روتور؛ s - لغزش؛ م- گشتاور الکترومغناطیسی

بنابراین، فرکانس اولیه فرآیند خود تحریکی یک ژنراتور ناهمزمان تقریباً برابر با فرکانس طبیعی مدار نوسانی یک ماشین غیراشباع است. این نیز با منحنی های شکل 1 نشان داده شده است. 4-23 (در واحدهای نسبی). آنها به ما اجازه می دهند تا نتایج زیر را بگیریم.

1. حالت از نظر سرعت زاویه ای روتور با مقادیر ω NAC، جایی که خود تحریکی ماشین شروع می شود و ω K، جایی که این فرآیند به پایان می رسد، و ω K > ω 0 محدود می شود.

2. در محدوده قابل توجهی از تغییرات در سرعت روتور، مدار مغناطیسی دستگاه اشباع باقی می ماند و شار یک مقدار تقریباً ثابت (1.5-2.0) F NOM را حفظ می کند.

3. مقادیر جریان روتور و استاتور به طور قابل توجهی از مقادیر اسمی فراتر می رود.

با توجه به فرآیندهای فیزیکی که در ماشین اتفاق می‌افتد، می‌توان موارد زیر را ایجاد کرد. اگر سرعت چرخش روتور از ω NAT تجاوز کند، فرکانس جزء آزاد جریان استاتور به دلیل اشباع شدن سیستم مغناطیسی دستگاه افزایش می یابد (شکل 4-23 را ببینید) و φ بزرگتر از φ NAT خواهد بود. بردار جریان استاتور در جهت عقربه های ساعت می چرخد ​​(شکل 4-24)، اما دامنه آن افزایش می یابد. در همان زمان، افزایش جریان در روتور من 2 منجر به ظهور یک جزء مغناطیسی زدایی از شار مغناطیسی در شکاف هوا می شود. در سرعت چرخش روتور ω K، برابری اجزای جریان راکتیو رخ می دهد من 1 و من 2 "و فرآیند خود تحریکی دستگاه متوقف می شود.

برابر در نظر گرفتن من 1 و من 2 "به دلیل کوچک بودن اجزای فعال آنها و با استفاده از عبارت (4-49) متوجه می شویم:

جایی که φ K مقدار بحرانی فرکانس نسبی میدان استاتور است.

برنج. 4-24. نمودار برداری خود تحریکی یک ژنراتور ناهمزمان

مدار معادل فاز موتور و نمودار برداری آن، یافتن وابستگی‌ها برای توان و گشتاور الکترومغناطیسی را ممکن می‌سازد، دومی با تلفات حرارتی در استاتور و روتور دستگاه تعیین می‌شود. با این حال، این محاسبات شامل محاسبات بسیار پیچیده و دست و پا گیر همه وابستگی های نشان داده شده در شکل 1 است. 4-23. بنابراین، ما از یک روش ساده برای محاسبه مشخصات مکانیکی استفاده می کنیم که با وابستگی زیر تعیین می شود:

جایی که م 0 - گشتاور ترمز اولیه (محاسبه شده) در سرعت ω 0.

اندازه م 0 به صورت تجربی در قالب محصول به دست آمده است م NOM kC° , جایی که ک - ضریب بسته به نوع موتور خاص. می توان آن را برابر با 0.7 برای ماشین های چهار و شش قطبی و 0.5 برای ماشین های دو قطبی در نظر گرفت. ° - ظرفیت فاز خازن ها در واحدهای نسبی از سی NOM. با تنظیم مقدار φ START می توانید محاسبه کنید ° طبق فرمول

ظرفیت اسمی بانک خازنی (فاز)

جایی که منμ NOM - جریان مغناطیسی دستگاه در ولتاژ نامی (فاز) استاتور؛ ω 0 - سرعت چرخش همزمان میدان مغناطیسی در فرکانس شبکه 50 هرتز.

برنج. 4-25. مشخصات مکانیکی استاتیک یک ماشین ناهمزمان با ترمز خازن: با ظرفیت در فاز با 1 (منحنی 1)، با ظرفیت در فاز با 2 (منحنی 2 و 3) و مقادیر مختلف جریان مغناطیسی منμ 2 " منμ 3

مشخصات مکانیکی (شکل 4-25) نشان می دهد که افزایش ظرفیت خازن باعث کاهش مقدار سرعت های زاویه ای ω NACH و ω K و همچنین حداکثر گشتاور ترمز می شود. با افزایش جریان مغناطیسی (منحنی 3 ) اشباع مدار مغناطیسی افزایش می یابد، که منجر به کاهش راکتانس القایی دستگاه و افزایش حداکثر گشتاور ترمز و سرعت زاویه ای ω K می شود.

برنج. 4-26. ترمز ترکیبی خازن-دینامیک: الف - نمودار مدار. ب - مشخصات مکانیکی

همانطور که در بالا گفته شد، روش های ترمز ترکیبی در به دست آوردن توقف کامل درایو موثر هستند. بسته به لحظات بسته شدن کنتاکت کنتاکتور ترمز سی تیدر چنین سیستمی می توان حتی سه حالت ترمز متوالی در حال تغییر را به دست آورد (شکل 4-26، b): خازن (منحنی) 1 ، مغناطیسی (منحنی 2 ) و پویا (منحنی 3 ) یا فقط اولین و آخرین. انتقال درایو از حالت موتور به حالت ترمز و تغییر حالت های مختلف ترمز در شکل با فلش نشان داده شده است. به عنوان مثال، اگر تماس بسته شود سی تیدر لحظه مربوط به نقطه رخ می دهد با، سپس از ترمز خازنی به ترمز مغناطیسی تبدیل می شود که در نقطه پایان می یابد. د، سپس ترمز پویا تقریباً تا زمانی که درایو متوقف شود رخ می دهد.

7. پیاده سازی فنی. برنامه های کاربردی

یک موتور ناهمزمان با روتور قفس سنجابی حدود 100 سال است که مورد استفاده قرار می گیرد و عملاً به عنوان تنها اجرای یک درایو الکتریکی غیرقابل تنظیم تولید انبوه استفاده می شود که تا به امروز بیش از 90٪ از تمام محرک های الکتریکی صنعتی را تشکیل می دهد. در 20-10 سال گذشته، بسیاری از شرکت‌ها در آمریکا و اروپا تلاش کرده‌اند تا موتورهایی به‌اصطلاح کم‌مصرف انرژی را توسعه داده و به بازار عرضه کنند، که در آن‌ها، با افزایش 30 درصدی جرم مواد فعال، راندمان اسمی به دست می‌آید. با افزایش هزینه مربوطه 1-5٪ افزایش می یابد. در سال‌های اخیر، یک پروژه بزرگ در بریتانیا برای ایجاد موتورهای کارآمد در مصرف انرژی بدون افزایش هزینه انجام شده است.

در دهه گذشته، به لطف پیشرفت در الکترونیک (FC)، موتور القایی قفس سنجابی به پایه درایوهای الکتریکی با فرکانس متغیر تبدیل شده است و با موفقیت جایگزین درایو الکتریکی DC غالب در بسیاری از مناطق شده است. استفاده از چنین درایو الکتریکی در پمپ‌ها، فن‌ها و کمپرسورها به‌طور سنتی غیر قابل تنظیم است. تجربه نشان می دهد که این راه حل فنی امکان صرفه جویی تا 50٪ در برق، تا 20٪ در آب و بیش از 10٪ در گرما را فراهم می کند.

انتقال از یک درایو الکتریکی غیرقابل تنظیم به یک درایو کنترل شده در بسیاری از فناوری ها به عنوان مسیر اصلی توسعه درایو الکتریکی در نظر گرفته می شود، زیرا این امر به طور قابل توجهی کیفیت فرآیندهای فناوری را بهبود می بخشد و تا 30٪ در برق صرفه جویی می کند. این چشم انداز توسعه درایوهای الکتریکی فرکانس متغیر را تعیین می کند.

درایوهای الکتریکی با موتورهای روتور زخمی با کنترل رئواستاتیک به طور سنتی در جرثقیل ها استفاده می شود و در سایر فناوری ها استفاده می شود. مدارهای آبشاری و ماشین‌های دو توان را می‌توان در محرکه‌های الکتریکی قدرتمند ایستگاه‌های پمپ بنزین با برد کنترل کوچک و در دستگاه‌های پیشران الکتریکی برای کشتی‌ها یافت.

ساخت ماشین آلات ناهمزمان

اصل کار یک ماشین ناهمزمان مبتنی بر استفاده از یک میدان مغناطیسی دوار است که نیروی الکتروموتور (EMF) را در سیم پیچ روتور القا می کند. هنگامی که جریان روتور با یک میدان مغناطیسی دوار تعامل می کند، یک گشتاور الکترومغناطیسی ایجاد می شود که باعث می شود روتور بچرخد (در حالت موتور) یا آن را ترمز کند (در حالت ترمز).

8-اصل عملکرد ماشین ناهمزمان

اصل کار یک ماشین ناهمزمان بر اساس قانون القای الکترومغناطیسی کشف شده است

M. Faraday و آثار D. Maxwell و E. Lenz.

در یک ماشین ناهمزمان، یکی از سیم‌پیچ‌ها روی استاتور 1 قرار می‌گیرد (شکل 1.1 a)، و دومی روی روتور 5. یک شکاف هوا بین روتور و استاتور وجود دارد که برای بهبود کوپلینگ مغناطیسی تا حد امکان کوچک ساخته شده است. بین سیم پیچ ها سیم پیچ استاتور 2 سیم پیچی چند فاز (یا در یک مورد خاص سه فاز) است که سیم پیچ های آن به طور مساوی در اطراف محیط استاتور قرار می گیرند. فازهای سیم پیچ استاتور اوه،توسط و CZ مطابق نمودار Y یا A متصل شده و به یک شبکه جریان سه فاز متصل می شود. سیم پیچ روتور 4 اتصال کوتاه چند فاز یا سه فاز را انجام می دهند و به طور مساوی در امتداد محیط روتور قرار می گیرند.

از درس مبانی نظری مهندسی برق مشخص شده است که وقتی یک سیم پیچ استاتور سه فاز با یک جریان سینوسی سه فاز تامین می شود، یک میدان مغناطیسی دوار ظاهر می شود که فرکانس چرخش (rpm) آن است.

П1=60f1|р که در آن f 1- فرکانس شبکه R-. تعداد جفت قطب

میدان مغناطیسی دوار یک EMF E 2 را در هادی های سیم پیچ روتور اتصال کوتاه القا می کند و جریان 1 2 از آنها عبور می کند.

شکل 1.1a نشان می دهد (طبق قانون سمت راست) جهت EMF القا شده در هادی های روتور زمانی که شار مغناطیسی F در جهت عقربه های ساعت می چرخد ​​(در این حالت هادی های روتور نسبت به شار F در خلاف جهت عقربه های ساعت حرکت می کنند). اگر روتور ثابت باشد یا فرکانس چرخش آن کمتر از فرکانس n1 باشد، آنگاه جزء فعال جریان روتور با EMF القایی در فاز است. با در نظر گرفتن این موضوع، نمادها (صلیب ها و نقطه ها) در شکل. 1.1 در همان زمان جهت جزء فعال جریان را نشان می دهد.

برنج. 1.1. مدار الکترومغناطیسی یک ماشین ناهمزمان و جهت الکتریکی آنلحظه ترومغناطیس زمانی که ماشین در حالت‌های کار می‌کند: موتور(آ)، ژنبلاغی(ب) و الکتریک ترمز کردن(V)

هادی های حامل جریان که در یک میدان مغناطیسی قرار دارند تحت تأثیر نیروهای الکترومغناطیسی قرار می گیرند که جهت آنها توسط قانون سمت چپ تعیین می شود. کل نیروی F pe 3 اعمال شده به همه هادی های روتور یک گشتاور الکترومغناطیسی M را تشکیل می دهد که روتور را به پشت میدان مغناطیسی دوار می کشاند.

گشتاور الکترومغناطیسی ناشی از برهمکنش شار مغناطیسی Fi جریان I2 روتور

M=sФI2соsф2

که در آن c ضریب تناسب است. I2соsф2 - جزء فعال جریان روتور؛ φ2 - زاویه تغییر فاز بین جریان I2 و EMF E 2 در سیم پیچ روتور

اگر گشتاور الکترومغناطیسی M به اندازه کافی بزرگ باشد، روتور شروع به چرخش می کند و سرعت چرخش ثابت آن n 2 برابر با گشتاور الکترومغناطیسی با گشتاور ترمز ایجاد شده توسط مکانیسمی است که به چرخش و نیروهای اصطکاک داخلی هدایت می شود. این حالت عملکرد یک ماشین ناهمزمان موتور است.

فرکانس چرخش روتور P2 همیشه با فرکانس چرخش میدان مغناطیسی P1 متفاوت است، زیرا اگر این فرکانس ها همزمان باشند، میدان دوار از سیم پیچ روتور عبور نمی کند و هیچ EMF در آن القا نمی شود و بنابراین گشتاور ایجاد نمی شود.

تفاوت نسبی در فرکانس های چرخش میدان مغناطیسی و روتور را لغزش می گویند:

S=(P1- P1) | P1

با در نظر گرفتن سرعت روتور P1 در واحدهای نسبی یا درصد بیان می شود

بنابراین، یک ویژگی مشخصه یک ماشین ناهمزمان وجود لغزش است، به عنوان مثال. نابرابری فرکانس های چرخش P1 و P1 به همین دلیل است که ماشین را ناهمزمان می نامند (روتور آن به طور ناهمزمان با میدان می چرخد).

هنگامی که یک ماشین ناهمزمان در حالت موتور کار می کند، سرعت روتور کمتر از سرعت چرخش میدان مغناطیسی P1 در ماشین، انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی تبدیل می شود.

اگر روتور ترمز شود (S = 1)، این یک حالت اتصال کوتاه است. اگر فرکانس چرخش روتور با فرکانس چرخش میدان مغناطیسی (فرکانس سنکرون)، یعنی S = 0 منطبق باشد، هیچ گشتاوری رخ نمی دهد.

اگر روتور یک ماشین ناهمزمان با استفاده از یک گشتاور خارجی (مثلاً توسط برخی موتورها) به فرکانس P2، بیشتر از فرکانس دورانی میدان مغناطیسی P1 شتاب داده شود، سپس جهت EMF در هادی های روتور و جهت فعال جزء جریان روتور تغییر خواهد کرد. در همان زمان، گشتاور الکترومغناطیسی M نیز جهت خود را تغییر می دهد، که تبدیل به ترمز می شود، به عنوان مثال، ماشین ناهمزمان به حالت ژنراتور تغییر می کند (شکل 1.1، b). در حالت ژنراتور، یک ماشین ناهمزمان انرژی مکانیکی را از محرک اصلی دریافت می کند، آن را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند و آن را به شبکه عرضه می کند، در حالی که 0>S> - ∞.

اگر روتور را از یک موتور خارجی در جهت مخالف چرخش میدان مغناطیسی بچرخانید (شکل 1.1، c)، سپس EMF و جزء فعال جریان در هادی های روتور به همان روشی هدایت می شوند که در حالت موتور، یعنی ماشین انرژی الکتریکی را از شبکه دریافت می کند. با این حال، در این حالت، گشتاور الکترومغناطیسی M بر خلاف چرخش روتور، یعنی در حال ترمز کردن است. این حالت عملکرد یک ماشین ناهمزمان حالت ترمز الکترومغناطیسی است. در این حالت روتور در جهت مخالف (نسبت به جهت میدان مغناطیسی) می چرخد، بنابراین P2

9-طراحی ماشین های ناهمزمان

انواع اصلی موتورهاموتورهای آسنکرون به دو نوع اصلی تقسیم می شوند: قفس سنجابی و روتور زخمی (که دومی را موتورهای حلقه لغزنده می نامند). موتورهای مورد بررسی طراحی استاتور یکسانی دارند و فقط در طراحی روتور با هم تفاوت دارند.

موتورهای قفس سنجاب بیشترین هستند

مشترک؛ صنعت برق سالانه ده ها میلیون دستگاه از آنها را تولید می کند.

در شکل 1.2، آنمای کلی رایج ترین موتور ناهمزمان با روتور قفس سنجابی با طراحی بسته و دمیده را نشان می دهد. سیم پیچی سه فاز روی استاتور وجود دارد. سیم پیچ روتور به شکل قفس سنجاب ساخته شده است، یعنی اتصال کوتاه دارد.

طراحی پوسته (بدنه، سپر و غیره) تا حد زیادی به طراحی دستگاه از نظر درجه حفاظت و سیستم خنک کننده انتخابی بستگی دارد. در طرح مورد نظر، بدنه دستگاه مجهز به دنده هایی برای خنک سازی بهتر است. یک فن گریز از مرکز که بر روی محور موتور در خارج از پوسته دستگاه قرار دارد، هوا را روی محفظه آجدار موتور می دمد. فن با یک محفظه راهنمای هوا پوشیده شده است.

در داخل دستگاه، هوا توسط تیغه های تهویه با حلقه های اتصال کوتاه مخلوط می شود. یک جعبه ترمینال به محفظه وصل شده است که در آن یک صفحه ترمینال با انتهای سیم پیچ استاتور به بیرون نصب شده است.

در موتورهای قوی تر، برای افزایش شدت خنک کننده، هوا توسط یک فن جداگانه یا همان فن که در سطح بیرونی دستگاه می وزد از طریق کانال های محوری روتور هدایت می شود. برای این منظور، هنگام استفاده از یک فن معمولی، لوله‌های رسانای هوا در سوراخ‌های محوری روتور وارد می‌شوند که در سوراخ‌های دیسک‌های تکیه‌گاه نصب شده روی محور روتور محکم می‌شوند (شکل 1.2، b). این امر از نفوذ هوای بیرون که حاوی رطوبت است به سیم پیچ های دستگاه جلوگیری می کند. سپرهای انتهایی دارای دریچه هایی برای عبور و خروج هوا هستند.

هسته استاتور (هسته مغناطیسی) از ورق های حلقه ای شکل مهر شده از فولاد الکتریکی با ضخامت 0.35 ... 0.5 میلی متر مونتاژ می شود. ورق‌ها دارای شیارهایی هستند که برای قرار دادن سیم‌پیچ در آنها مهر شده است (شکل 1.3). در ماشین‌های بزرگ، استاتور از ورق‌هایی به شکل قطعات مونتاژ می‌شود. عایق (فیلم اکسید، لاک و غیره) روی ورق ها در دو طرف اعمال می شود. ورق های بسته بندی هسته ای توسط منگنه ها، جوشکاری یا در ماشین های بزرگ، پین ها به هم متصل می شوند. در ماشین های بیش از 400 کیلو وات، هسته ها معمولا دارای کانال های شعاعی برای خنک سازی بهتر هستند. آنها با تقسیم هسته در طول آن به تعدادی بسته و نصب اسپیسرهای فولادی بین آنها تشکیل می شوند که به ورق های بیرونی بسته جوش داده می شوند.

برنج. 1.2. موتورهای آسنکرون با روتور قفس سنجابی: 1-حلقه های اتصال کوتاه سیم پیچ روتور؛ 2، سپر 10 بلبرینگ؛ 3 - تیغه های تهویه; 4 - سیم پیچ استاتور;

5 - جعبه ترمینال؛ ب - بدن (تخت)؛ 7 - هسته استاتور؛ روتور 8 هسته ای؛ 9 شفت; پوشش 11 فن; 12 - فن; 13-دیسک پشتیبانی; 14 - لوله تامین هوا

سیم پیچی ساخته شده از سیم مستطیلی یا گرد در شیارهای مدار مغناطیسی استاتور قرار می گیرد.سیم پیچ های سیم مستطیلی به صورت مقاطع صلب ساخته می شوند و در شیارهای باز یا نیمه باز قرار می گیرند (شکل 1.4، a، b). سیم‌پیچ‌های سیم گرد معمولاً با استفاده از ماشین‌های سیم‌پیچ مخصوص استاتور از طریق شکافی در شکاف (شکل 1.5) به شکاف‌های نیمه بسته ریخته می‌شوند. در ماشین های فشار قوی، عایق بدنه سیم پیچ ها معمولاً به شکل یک آستین فشرده ساخته می شود (شکل 1.4 را ببینید). از مواد کلاس H استفاده می شود که در شرایط سخت کار می کنند.

شکل 1.3 هسته استاتور و ورق مهر شده

در ماشین های ناهمزمان مدرن از مواد عایق الکتریکی کلاس های مقاومت حرارتی B و F و برای ماشین های خاص که در شرایط سخت کار می کنند از مواد کلاس H استفاده می شود.

در ماشین ها بین عایق چرخشی و بدنه تمایز قائل می شود. عایق بین پیچ ها (بین پیچ های سیم پیچ) توسط عایق خود رسانا ارائه می شود که در طول فرآیند تولید در کارخانه های کابل کشی یا در حین ساخت ماشین الکتریکی روی آن اعمال می شود. عایق محفظه هادی های سیم پیچ را از بدنه ماشین الکتریکی جدا می کند. از واشرهای مختلف، آستین ها یا تعدادی لایه عایق که روی سیم پیچ مربوطه قبل از نصب آن در دستگاه اعمال می شود، استفاده می کند.

شکل 1.4باز کن(آ)و شکاف های نیمه باز (ب) استاتور برای سیم پیچی از بخش های صلب -

1.4.5 - واشرهای عایق 2 - هادی ها 3 - عایق سیم پیچ (مورد) 6 گوه روتور دستگاه از بسته ای از ورق های فولادی الکتریکی با شیارهای مهر شده تشکیل شده است. در روتورهای اتصال کوتاه، شیارها با آلومینیوم پر می شوند. در این مورد، میله های یک قفس سنجاب تشکیل می شود (شکل 1.6 a) حلقه های انتهایی اتصال کوتاه و تیغه های تهویه به طور همزمان ریخته می شوند؛ نمای کلی چنین روتوری در شکل نشان داده شده است. 1.6، ب. در ماشین های بزرگتر و خاص، میله های مسی (برنزی، برنجی) را در شیارهای روتور قرار می دهند که انتهای آن ها به حلقه های مسی اتصال کوتاه لحیم کاری (جوش داده می شود) (شکل 1.6، ج). بسته ای با یک قفس آلومینیومی روی شفت فشار داده می شود. برای روتورهای دارای قفس مسی، ورق ها مونتاژ می شوند.

به طور مستقیم روی شفت، و تنها پس از آن میله های مسی در شیارهای بسته قرار می گیرند .

روتورهای موتور در یاتاقان ها می چرخند؛ به طور معمول از یاتاقان های غلتشی استفاده می شود؛ در ماشین های بیش از 1000 کیلووات از یاتاقان های ساده نیز استفاده می شود. در صورت لزوم، یک فن روی شفت نصب می شود. بلبرینگ ها در سپرهای بلبرینگ ثابت می شوند، سپرهای بلبرینگ به محفظه استاتور متصل می شوند. موتورهای دارای روتور زخمی کاربرد بسیار کمتری نسبت به موتورهای دارای روتور قفس سنجابی دارند و عمدتاً توسط صنعت به شکل ماشین‌هایی با توان بیش از 100 کیلووات تولید می‌شوند.

شکل 1.5 برنج. 1.5. اسلات استاتور برای نوع فلهnolayer(آ) و دو لایه(ب) obmoجاری:

1 - هادی ها؛ 2 - عایق شیار (پوشش); 3 - پوشش - گوه; 4 - واشر

در شکل شکل 1.7 نمای کلی یک موتور ناهمزمان با روتور فاز محافظت شده را نشان می دهد. برای خنک‌سازی بهتر، هسته‌های مغناطیسی استاتور و روتور در ماشین‌های پرقدرت و متوسط ​​به بسته‌های جداگانه تقسیم می‌شوند که بین آن‌ها کانال‌های تهویه وجود دارد. تیغه های تهویه، تقویت شده

برنج. 1.6. طراحی روتور قفس سنجاب:

/ - هسته روتور؛ 2 - میله های قفس سنجاب; 3 - پره های تهویه

4 - حلقه های اتصال کوتاه

در قسمت های جلویی (خارجی) بخش های سیم پیچ سفت و سخت، هوا را از طریق سوراخ های سپرها به داخل دستگاه مکش کنید و

آن را از سوراخ های بدن بیرون بیاندازید. این نوع تهویه را تهویه شعاعی متقارن می نامند. حلقه های لغزش خارج از پوسته دستگاه قرار دارند.

برنج. 1.7. موتور آسنکرون با روتور زخمی:

7 - جعبه ترمینال؛ 2 - شفت; 3 - تیغه های تهویه; 4 - سیم پیچ روتور؛ 5 - سیم پیچ استاتور;

6.11 سپرهای بلبرینگ؛ هسته 7 استاتور؛ 8- هسته روتور; 9 - مجرای تهویه شعاعی; 10 - دیفیوزر; تراورس 12 براش; 13 - پوشش; حلقه های 14 پین

برنج. 1.8. شکاف های یک روتور زخمی با سیم پیچ تصادفی ساخته شده از سیم گرد(آ) و با سیم پیچی سفت و سخت(ب):

1 - گوه؛ 2 - هادی ها; 3- واشر; 4 - عایق شیار (پوشش)

انتهای خروجی سیم پیچ روتور از سوراخی در شفت عبور می کند و با پیچ و مهره به حلقه های لغزنده متصل می شود. نگهدارنده های برس با برس توسط یک میله عرضی برس به سپر متصل می شوند. در موتورهای دارای روتور زخمی، یک سیم پیچ شل از سیم گرد در شکاف های روتور قرار می گیرد (شکل 1.8، a) یا سیم پیچی متشکل از بخش های صلب که در شکاف های باز روتور قرار داده شده است (شکل 1.8،6)، یا سیم پیچی از میله هایی که در انتهای آن در شیارهای نیمه بسته قرار می گیرند. سه انتهای سیم پیچ های فاز به حلقه های لغزشی که روی شفت موتور نصب شده اند متصل می شوند.

10. مراجع

1 I.P Kopylov - "ماشین های الکتریکی" - مسکو 2002

موتوربا روتور زخمی طبیعی مشخصه... اهم. عکس. 1. مکانیکی مشخصات S =. M S سوال شماره 2 برای موتور DC موازی ...

نامتقارن موتوربا روتور قفس سنجاب

کار آزمایشگاهی >> فیزیک

به صورت تجربی تعیین کنید مکانیکی مشخصات n (M)، وابستگی مکانیکیلحظه روی شفت موتورضد لغزش M(S)، کار می کند مشخصات نامتقارن موتور n(P2...

1

هنگام ساخت مدل های یک درایو الکتریکی خودکار، لازم است پیچیدگی فرآیندهای الکترومکانیکی که در موتور در طول کارکرد آن اتفاق می افتد در نظر گرفته شود. نتایج به دست آمده از محاسبات ریاضی باید به صورت تجربی تأیید شود. بنابراین، نیاز به تعیین ویژگی های موتورهای الکتریکی در طول یک آزمایش در مقیاس کامل وجود دارد. اطلاعات به دست آمده در طول چنین آزمایشی امکان آزمایش مدل ریاضی ساخته شده را فراهم می کند. این مقاله روشی را برای ساخت مشخصات مکانیکی یک موتور ناهمزمان با روتور قفس سنجابی مورد بحث قرار می‌دهد، آزمایشی تجربی از ویژگی‌های مکانیکی محاسبه‌شده را با استفاده از مثالی از یک سیستم متشکل از یک موتور ناهمزمان انجام می‌دهد، که شفت آن به طور مستقل برانگیخته می‌شود. موتور DC به عنوان یک بار متصل می شود، خطای محاسباتی را تخمین می زند و در مورد امکان استفاده از نتایج به دست آمده برای تحقیقات بیشتر نتیجه گیری می کند. هنگام انجام آزمایش، از پایه آزمایشگاهی NTC-13.00.000 استفاده می شود.

موتور آسنکرون

موتور DC

مشخصات مکانیکی

مدار معادل

اشباع سیستم مغناطیسی

1. Voronin S.G محرک الکتریکی هواپیما: مجموعه آموزشی و روش شناختی. - نسخه آفلاین 1.0. - چلیابینسک، 1995-2011.- بیمار. 493، فهرست روشن. - 26 عنوان

2. Moskalenko V.V. درایو الکتریکی: کتاب درسی برای دانش آموزان. بالاتر کتاب درسی موسسات - م.: مرکز انتشارات "آکادمی"، 1386. - 368 ص.

3. Moshchinsky Yu. A., Bespalov V. Ya., Kiryakin A. A. تعیین پارامترهای مدار معادل یک ماشین ناهمزمان با استفاده از داده های کاتالوگ // برق. - شماره 4/98. - 1998. - ص 38-42.

4. کاتالوگ فنی، ویرایش دوم، تصحیح و گسترش یافته / کارخانه موتور الکتریکی ولادیمیر. - 74 s.

5. اصول، انواع و کاربردهای موتورهای الکتریکی و درایوهای آستین هیوز. - ویرایش سوم / دانشکده مهندسی الکترونیک و برق، دانشگاه لیدز. - 2006. - 431 روبل.

معرفی

موتور آسنکرون (AM) موتور الکتریکی است که کاربرد بسیار گسترده ای در صنایع و کشاورزی مختلف پیدا کرده است. IM با روتور قفس سنجاب دارای ویژگی هایی است که آن را گسترده می کند: سهولت در ساخت، که به معنای هزینه اولیه کم و قابلیت اطمینان بالا است. راندمان بالا همراه با هزینه های نگهداری کم در نهایت منجر به کاهش هزینه های عملیاتی کلی می شود. امکان کار مستقیم از برق AC

حالت های عملکرد یک موتور الکتریکی ناهمزمان

موتورهای قفس سنجابی ماشین‌های ناهمزمان هستند که سرعت آنها به فرکانس ولتاژ تغذیه، تعداد جفت قطب‌ها و بار روی شفت بستگی دارد. به طور کلی، با ثابت نگه داشتن ولتاژ و فرکانس تغذیه، اگر تغییر دما نادیده گرفته شود، گشتاور شفت به لغزش بستگی دارد.

گشتاور فشار شریانی را می توان با استفاده از فرمول Kloss تعیین کرد:

جایی که لحظه بحرانی است، لغزش بحرانی است.

علاوه بر حالت موتور، موتور ناهمزمان دارای سه حالت ترمز دیگر است: الف) ترمز ژنراتور با خروجی انرژی به شبکه. ب) ترمز ضد سوئیچینگ؛ ج) ترمز دینامیکی

با لغزش مثبت، دستگاه قفس سنجاب به عنوان یک موتور عمل می کند، با لغزش منفی به عنوان یک ژنراتور عمل می کند. از این نتیجه می شود که جریان آرمیچر یک موتور قفس سنجابی فقط به لغزش بستگی دارد. هنگامی که دستگاه به سرعت سنکرون می رسد، جریان حداقل خواهد بود.

ترمز ژنراتور IM با آزاد شدن انرژی به شبکه زمانی اتفاق می افتد که سرعت روتور از سرعت سنکرون بیشتر شود. در این حالت موتور الکتریکی انرژی فعال شبکه را تامین می کند و انرژی واکنشی لازم برای ایجاد میدان الکترومغناطیسی از شبکه به موتور الکتریکی تامین می شود.

مشخصه مکانیکی برای حالت ژنراتور ادامه مشخصه حالت موتور در ربع دوم محورهای مختصات است.

ترمز معکوس مربوط به جهت چرخش میدان مغناطیسی استاتور، مخالف چرخش روتور است. در این حالت لغزش بیشتر از واحد است و سرعت روتور نسبت به سرعت میدان استاتور منفی است. جریان در روتور و در نتیجه در استاتور به مقدار زیادی می رسد. برای محدود کردن این جریان، مقاومت اضافی به مدار روتور وارد می شود.

حالت ترمز معکوس زمانی اتفاق می افتد که جهت چرخش میدان مغناطیسی استاتور تغییر می کند، در حالی که روتور الکتروموتور و مکانیسم های متصل به آن با اینرسی به چرخش خود ادامه می دهند. این حالت همچنین در مواردی امکان پذیر است که میدان استاتور جهت چرخش را تغییر ندهد و روتور تحت تأثیر یک گشتاور خارجی، جهت چرخش را تغییر دهد.

در این مقاله ساخت مشخصات مکانیکی یک موتور ناهمزمان در حالت موتور را در نظر خواهیم گرفت.

ساخت یک مشخصه مکانیکی با استفاده از یک مدل

اطلاعات پاسپورت AD DMT f 011-6у1: Uф =220 - ولتاژ فاز نامی، V; p = 3 - تعداد جفت قطب سیم پیچ. n=880 - سرعت چرخش اسمی، دور در دقیقه. Pn=1400 - توان نامی، W; In=5.3 - جریان نامی روتور، A; η = 0.615 - کارایی اسمی، ٪؛ cosφ = 0.65 - cos(φ) اسمی. J=0.021 - ممان اینرسی روتور، کیلوگرم متر مربع؛ Ki = 5.25 - مضرب جریان شروع. Kp = 2.36 - تعدد گشتاور شروع. کیلومتر = 2.68 - کثرت لحظه بحرانی.

برای مطالعه حالت های عملکرد موتورهای ناهمزمان، از ویژگی های عملیاتی و مکانیکی استفاده می شود که به صورت تجربی یا بر اساس یک مدار معادل (EC) محاسبه می شود. برای استفاده از SZ (شکل 1)، باید پارامترهای آن را بدانید:

• R 1، R 2 "، R M - مقاومت فعال فازهای استاتور، روتور و شاخه مغناطیسی؛
• X 1، X 2 "، X M - مقاومت نشتی القایی فازهای استاتور روتور و شاخه مغناطیسی.

این پارامترها برای تعیین جریان های راه اندازی هنگام انتخاب استارترها و کنتاکتورهای مغناطیسی، هنگام اجرای حفاظت اضافه بار، تنظیم و پیکربندی سیستم کنترل درایو الکتریکی و شبیه سازی فرآیندهای گذرا مورد نیاز هستند. علاوه بر این، آنها برای محاسبه حالت شروع IM، تعیین ویژگی های یک ژنراتور ناهمزمان، و همچنین هنگام طراحی ماشین های ناهمزمان به منظور مقایسه پارامترهای اولیه و طراحی ضروری هستند.

برنج. 1. مدار معادل یک موتور ناهمزمان

ما از روش محاسبه پارامترهای مدار معادل برای تعیین مقاومت فعال و راکتیو فازهای استاتور و روتور استفاده خواهیم کرد. مقادیر بازده و ضریب توان در بارهای جزئی مورد نیاز برای محاسبات در کاتالوگ فنی آورده شده است: pf = 0.5 - ضریب بار جزئی، ٪. Ppf = Pн·pf - قدرت در بار جزئی، W; η _pf = 0.56 - بازده در بار جزئی، %; cosφ_pf = 0.4 - cos(φ) در بار جزئی.

مقادیر مقاومت در مدار معادل: X 1 = 4.58 - راکتانس استاتور، اهم؛ X 2 "=6.33 - راکتانس روتور، اهم؛ R 1 = 3.32 - مقاومت فعال استاتور، اهم؛ R2 "=6.77 - مقاومت فعال روتور، اهم.

بیایید یک مشخصه مکانیکی یک موتور ناهمزمان را با استفاده از فرمول Kloss (1) بسازیم.

لغزش از یک عبارت از شکل تعیین می شود:

سرعت چرخش روتور IM کجاست، راد/ثانیه،

سرعت چرخش همزمان:

سرعت بحرانی روتور:

. (4)

اسلاید بحرانی:

نقطه لحظه بحرانی را از بیان تعیین می کنیم

گشتاور شروع را با استفاده از فرمول Kloss در s=1 تعیین می کنیم:

. (7)

بر اساس محاسبات انجام شده، یک مشخصه مکانیکی از فشار خون خواهیم ساخت (شکل 4). برای آزمایش آن در عمل، آزمایشی را انجام خواهیم داد.

ساخت مشخصات مکانیکی تجربی

هنگام انجام آزمایش، از پایه آزمایشگاهی NTC-13.00.000 "Electrodrive" استفاده می شود. یک سیستم متشکل از یک IM وجود دارد که به شفت آن یک موتور جریان مستقیم برانگیخته مستقل (DCM) به عنوان بار متصل می شود. ساخت یک مشخصه مکانیکی یک موتور ناهمزمان با استفاده از داده های گذرنامه ماشین های ناهمزمان و سنکرون و خوانش سنسور ضروری است. ما توانایی تغییر ولتاژ سیم پیچ تحریک DPT، اندازه گیری جریان در آرمیچر یک موتور سنکرون و ناهمزمان و فرکانس چرخش شفت را داریم. بیایید IM را به منبع تغذیه وصل کنیم و با تغییر جریان سیم پیچ تحریک DPT آن را بارگذاری کنیم. پس از انجام آزمایش، جدولی از مقادیر را از قرائت سنسور جمع آوری می کنیم:

میز 1 خوانش سنسور هنگام بارگیری یک موتور ناهمزمان

جایی که Iв جریان سیم پیچ میدان موتور DC، I I جریان آرمیچر موتور DC، Ω سرعت روتور موتور ناهمزمان، I 2 جریان روتور موتور ناهمزمان است.

اطلاعات پاسپورت ماشین سنکرون نوع 2P H90L UHL4: Pn=0.55 - توان نامی، کیلو وات؛ Unom=220 - ولتاژ نامی، V; Uv.nom=220 - ولتاژ تحریک اسمی، V; Iya.nom=3.32 - جریان آرمیچر نامی، A; Iv.nom=400 - جریان تحریک نامی، mA; Rя=16.4 - مقاومت آرمیچر، اهم. nn=1500 - سرعت چرخش اسمی، دور در دقیقه. Jdv=0.005 - ممان اینرسی، کیلوگرم متر مربع; 2p p = 4 - تعداد جفت قطب. 2a=2 - تعداد شاخه های موازی سیم پیچ آرمیچر. N=120 - تعداد هادی های فعال سیم پیچ آرمیچر.

جریان از طریق یک برس به روتور DPT وارد می شود، از تمام پیچ های سیم پیچ روتور عبور می کند و از برس دیگر خارج می شود. نقطه تماس سیم پیچ استاتور با سیم پیچ روتور از طریق صفحه کموتاتور یا قطعاتی است که برس در آن زمان روی آنها فشار می آورد (برس معمولاً از یک قطعه عریض تر است). از آنجایی که هر چرخش جداگانه سیم پیچ روتور با یک بخش کموتاتور به هم متصل است، جریان در واقع از تمام پیچ ها و از تمام صفحات کموتاتور در مسیر خود از روتور عبور می کند.

برنج. 2. جریان در روتور یک موتور DC با دو قطب

شکل 2 نشان می دهد که همه هادی هایی که در قطب N قرار دارند دارای بار مثبت هستند، در حالی که همه هادی های زیر قطب S حامل بار منفی هستند. بنابراین، تمام رساناهای زیر قطب N نیروی رو به پایین (که متناسب با چگالی شار شعاعی B و جریان روتور است) دریافت خواهند کرد، در حالی که همه رساناهای زیر قطب S نیروی رو به بالا برابری دریافت خواهند کرد. در نتیجه گشتاوری بر روی روتور ایجاد می شود که بزرگی آن متناسب با حاصل ضرب چگالی شار مغناطیسی و جریان است. در عمل، چگالی شار مغناطیسی زیر قطب کاملاً یکنواخت نخواهد بود، بنابراین نیروی وارد بر برخی از هادی های روتور بیشتر از سایرین خواهد بود. کل ممان توسعه یافته روی شفت برابر خواهد بود با:

M = K T FI، (8)

جایی که Ф کل شار مغناطیسی است، ضریب KT برای یک موتور معین ثابت است.

مطابق با فرمول (8)، تنظیم گشتاور (محدودیت) را می توان با تغییر جریان I یا شار مغناطیسی F به دست آورد. در عمل، تنظیم گشتاور اغلب با تنظیم جریان انجام می شود. جریان موتور توسط سیستم کنترل (یا اپراتور) آن با تغییر ولتاژ عرضه شده به موتور با استفاده از مبدل های قدرت الکتریکی یا با گنجاندن مقاومت های اضافی در مدارهای آن تنظیم می شود.

اجازه دهید ثابت طراحی موتور موجود در رابطه (8) را محاسبه کنیم:

. (9)

اجازه دهید بین شار موتور و جریان سیم پیچ میدان ارتباط برقرار کنیم. همانطور که از تئوری ماشین های الکتریکی مشخص است، به دلیل تاثیر اشباع سیستم مغناطیسی، این رابطه غیر خطی بوده و به شکلی است که در شکل 3 نشان داده شده است. برای استفاده بهتر از آهن، ماشین به گونه ای طراحی شده است که در حالت اسمی حالت نقطه عملکرد در انحنای منحنی مغناطیسی است. اجازه دهید اندازه شار مغناطیسی را متناسب با جریان تحریک در نظر بگیریم.

Fpr.=Iв, (10)

جایی که Iв جریان تحریک است.

F - مقدار جریان واقعی؛ F pr - مقدار جریان پذیرفته شده برای محاسبات

برنج. 3. نسبت مقادیر شار مغناطیسی پذیرفته شده و واقعی

از آنجایی که IM و DPT دارای یک شفت مشترک در آزمایش هستند، می‌توانیم گشتاور ایجاد شده توسط DPT را محاسبه کنیم و بر اساس مقادیر به‌دست‌آمده و خوانش‌های سنسور سرعت، یک مشخصه مکانیکی تجربی از IM بسازیم (شکل 4).

شکل 4. مشخصات مکانیکی یک موتور ناهمزمان: محاسبه شده و تجربی

مشخصه تجربی به‌دست‌آمده در ناحیه مقادیر گشتاور پایین، زیر مشخصه محاسبه‌شده تئوری و بالاتر در ناحیه مقادیر بالا قرار دارد. این انحراف با تفاوت بین مقادیر محاسبه شده و واقعی شار مغناطیسی همراه است (شکل 3). هر دو نمودار در Фр.=Iв همدیگر را قطع می کنند. نام

اجازه دهید با ایجاد یک رابطه غیر خطی، یک اصلاح در محاسبات ارائه کنیم (شکل 5):

Ф=а·Iв، (11)

که در آن a ضریب غیرخطی است.

برنج. 5. نسبت شار مغناطیسی به جریان تحریک

مشخصه تجربی حاصل به شکل نشان داده شده در شکل 1 خواهد بود. 6.

شکل 6. مشخصات مکانیکی یک موتور ناهمزمان: محاسبه شده و تجربی

اجازه دهید خطای داده های تجربی را برای حالتی که در آن شار مغناطیسی به طور خطی به جریان تحریک (10) بستگی دارد و موردی که در آن این وابستگی غیرخطی است (11) محاسبه کنیم. در مورد اول، کل خطا 3.81٪ است، در مورد دوم - 1.62٪.

نتیجه

مشخصه مکانیکی، ساخته شده بر اساس داده های تجربی، با مشخصه ساخته شده با استفاده از فرمول Kloss (1) به دلیل فرض پذیرفته شده Fpr = Iv متفاوت است، اختلاف 3.81٪ است، با Iv = Iv.nom. = 0.4 (A) این خصوصیات یکسان است. هنگامی که Iв به مقدار نامی می رسد، سیستم مغناطیسی DPT اشباع می شود، در نتیجه افزایش بیشتر در جریان تحریک تأثیر کمتر و کمتری بر مقدار شار مغناطیسی دارد. بنابراین، برای به دست آوردن مقادیر گشتاور دقیق تر، لازم است یک ضریب اشباع ارائه شود که امکان افزایش دقت محاسبه را 2.3 برابر می کند. مشخصه مکانیکی ساخته شده توسط مدل سازی به اندازه کافی عملکرد یک موتور واقعی را منعکس می کند؛ می توان آن را به عنوان مبنایی برای تحقیقات بیشتر در نظر گرفت.

داوران:

• پیوکه گئورگی الکساندروویچ، دکترای علوم فنی، استاد گروه سیستم های کنترل دانشگاه فنی دولتی کامچاتکا، پتروپاولوفسک-کامچاتسکی.
• پوتاپوف وادیم وادیموویچ، دکترای علوم فنی، استاد شاخه دانشگاه فدرال خاور دور، پتروپاولوفسک-کامچاتسکی.

پیوند کتابشناختی

لیخدوف A.D. ساخت ویژگی های مکانیکی یک موتور القایی و آزمایش آن // مشکلات مدرن علم و آموزش. – 2012. – شماره 5.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=6988 (تاریخ دسترسی: 02/01/2020). مجلات منتشر شده توسط انتشارات "آکادمی علوم طبیعی" را مورد توجه شما قرار می دهیم.