Κατά την κατασκευή μοντέλων μιας αυτοματοποιημένης ηλεκτρικής κίνησης, είναι απαραίτητο να λαμβάνεται υπόψη η πολυπλοκότητα των ηλεκτρομηχανικών διεργασιών που συμβαίνουν στον κινητήρα κατά τη λειτουργία του. Τα αποτελέσματα που λαμβάνονται στον μαθηματικό υπολογισμό θα πρέπει να επαληθεύονται εμπειρικά. Έτσι, υπάρχει ανάγκη να προσδιοριστούν τα χαρακτηριστικά των ηλεκτρικών κινητήρων κατά τη διάρκεια ενός πειράματος πλήρους κλίμακας. Οι πληροφορίες που λαμβάνονται κατά τη διάρκεια ενός τέτοιου πειράματος καθιστούν δυνατό τον έλεγχο του κατασκευασμένου μαθηματικού μοντέλου. Το άρθρο εξετάζει μια μέθοδο για την κατασκευή των μηχανικών χαρακτηριστικών ενός ασύγχρονου κινητήρα με έναν ρότορα κλωβού σκίουρου, μια πειραματική επαλήθευση των υπολογισμένων μηχανικών χαρακτηριστικών πραγματοποιείται στο παράδειγμα ενός συστήματος που αποτελείται από έναν ασύγχρονο κινητήρα, στον άξονα του οποίου Ο κινητήρας συνεχούς ρεύματος ανεξάρτητης διέγερσης συνδέεται ως φορτίο, εκτιμάται το σφάλμα υπολογισμού και εξάγεται συμπέρασμα σχετικά με τη δυνατότητα χρήσης των ληφθέντων αποτελεσμάτων για περαιτέρω έρευνα. Κατά τη διάρκεια του πειράματος χρησιμοποιείται η εργαστηριακή βάση NTC-13.00.000.
ασύγχρονος κινητήρας
Μοτέρ DC
μηχανικό χαρακτηριστικό
ισοδύναμο κύκλωμα
κορεσμός του μαγνητικού συστήματος.
1. Voronin S. G. Ηλεκτρική κίνηση αεροσκαφών: Εκπαιδευτικό και μεθοδολογικό συγκρότημα. - Έκδοση εκτός σύνδεσης 1.0. - Chelyabinsk, 1995-2011.- ill. 493, λίστα αναμ. - 26 τίτλοι
2. Moskalenko VV Electric drive: εγχειρίδιο για μαθητές. πιο ψηλά εγχειρίδιο εγκαταστάσεις. - Μ.: Εκδοτικό Κέντρο "Ακαδημία", 2007. - 368 σελ.
3. Moshinsky Yu. A., Bespalov V. Ya., Kiryakin A. A. Προσδιορισμός των παραμέτρων του ισοδύναμου κυκλώματος μιας ασύγχρονης μηχανής σύμφωνα με δεδομένα καταλόγου // Ηλεκτρισμός. - Αρ. 4/98. - 1998. - Σ. 38-42.
4. Τεχνικός κατάλογος, δεύτερη έκδοση, διορθωμένη και συμπληρωμένη / Vladimir Electric Motor Plant. - 74 σελ.
5. Austin Hughes Electric Motors and Drives Fundamentals, Types and Applications. - Τρίτη έκδοση / School of Electronic and Electrical Engineering, University of Leeds. - 2006. - 431 ρούβλια.
Εισαγωγή
Ο ασύγχρονος κινητήρας (IM) είναι ένας ηλεκτροκινητήρας που έχει βρει πολύ ευρεία εφαρμογή σε διάφορες βιομηχανίες και τη γεωργία. Το HELL with a scirrel-cage rotor έχει χαρακτηριστικά που τον κάνουν να χρησιμοποιείται ευρέως: ευκολία κατασκευής, που σημαίνει χαμηλό αρχικό κόστος και υψηλή αξιοπιστία. Η υψηλή απόδοση σε συνδυασμό με το χαμηλό κόστος συντήρησης έχουν ως αποτέλεσμα χαμηλό συνολικό κόστος λειτουργίας. την ικανότητα να εργάζεστε απευθείας από το δίκτυο AC.
Τρόποι λειτουργίας ασύγχρονου ηλεκτροκινητήρα
Οι κινητήρες Squirrel-Cage είναι ασύγχρονες μηχανές των οποίων η ταχύτητα εξαρτάται από τη συχνότητα της τάσης τροφοδοσίας, τον αριθμό των ζευγών πόλων και το φορτίο στον άξονα. Κατά κανόνα, ενώ διατηρείται σταθερή η τάση και η συχνότητα τροφοδοσίας, εάν αγνοηθεί η αλλαγή θερμοκρασίας, η ροπή στον άξονα θα εξαρτάται από την ολίσθηση.
Η ροπή της αρτηριακής πίεσης μπορεί να προσδιοριστεί από τον τύπο Kloss:
όπου , - κρίσιμη στιγμή, - κρίσιμο ολίσθημα.
Εκτός από τη λειτουργία κινητήρα, ένας ασύγχρονος κινητήρας έχει τρεις ακόμη τρόπους πέδησης: α) πέδηση γεννήτριας με απόδοση ενέργειας στο δίκτυο. β) πέδηση με αντίθετη συμπερίληψη. γ) δυναμική πέδηση.
Με θετική ολίσθηση, η μηχανή σκίουρου-κλουβιού θα λειτουργήσει ως κινητήρας, με αρνητική ολίσθηση, ως γεννήτρια. Από αυτό προκύπτει ότι το ρεύμα οπλισμού ενός κινητήρα κλωβού σκίουρου θα εξαρτάται μόνο από την ολίσθηση. Όταν το μηχάνημα φτάσει σε σύγχρονη ταχύτητα, το ρεύμα θα είναι ελάχιστο.
Η πέδηση της γεννήτριας του ΔΥ με μεταφορά ενέργειας στο δίκτυο πραγματοποιείται με ταχύτητα ρότορα που υπερβαίνει τη σύγχρονη. Σε αυτή τη λειτουργία, ο ηλεκτροκινητήρας δίνει ενεργή ενέργεια στο δίκτυο και η ενεργή ενέργεια που απαιτείται για τη δημιουργία ενός ηλεκτρομαγνητικού πεδίου προέρχεται από το δίκτυο στον ηλεκτροκινητήρα.
Το μηχανικό χαρακτηριστικό για τον τρόπο λειτουργίας της γεννήτριας είναι μια συνέχεια του χαρακτηριστικού του τρόπου λειτουργίας κινητήρα στο δεύτερο τεταρτημόριο των αξόνων συντεταγμένων.
Η πέδηση με αντίστροφο ρεύμα αντιστοιχεί στην κατεύθυνση περιστροφής του μαγνητικού πεδίου του στάτη, αντίθετη από την περιστροφή του ρότορα. Σε αυτή τη λειτουργία, η ολίσθηση είναι μεγαλύτερη από μία και η ταχύτητα περιστροφής του ρότορα σε σχέση με τη συχνότητα περιστροφής του πεδίου του στάτορα είναι αρνητική. Το ρεύμα στον ρότορα, άρα και στον στάτορα, φτάνει σε μεγάλη τιμή. Για να περιοριστεί αυτό το ρεύμα, εισάγεται μια πρόσθετη αντίσταση στο κύκλωμα του δρομέα.
Η λειτουργία ανάστροφης πέδησης συμβαίνει όταν αλλάζει η φορά περιστροφής του μαγνητικού πεδίου του στάτη, ενώ ο ρότορας του ηλεκτροκινητήρα και οι μηχανισμοί που συνδέονται με αυτόν συνεχίζουν να περιστρέφονται με αδράνεια. Αυτή η λειτουργία είναι επίσης δυνατή στην περίπτωση που το πεδίο του στάτορα δεν αλλάζει την κατεύθυνση περιστροφής και ο ρότορας αλλάζει την κατεύθυνση περιστροφής υπό τη δράση μιας εξωτερικής ροπής.
Σε αυτό το άρθρο, εξετάζουμε την κατασκευή των μηχανικών χαρακτηριστικών ενός ασύγχρονου κινητήρα σε λειτουργία κινητήρα.
Κατασκευή ενός μηχανικού χαρακτηριστικού χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο
Δεδομένα διαβατηρίου AD DMT f 011-6u1: Uf =220 - ονομαστική τάση φάσης, V; p=3 - αριθμός ζευγών πόλων περιέλιξης. n=880 - ονομαστική ταχύτητα περιστροφής, σ.α.λ. Pn=1400 - ονομαστική ισχύς, W; In=5,3 - ονομαστικό ρεύμα ρότορα, A; η = 0,615 - απόδοση ονομαστική, %; cosφ = 0,65 - cos(φ) ονομαστική; J=0,021 - ροπή αδράνειας του δρομέα, kg m 2 ; Ki \u003d 5,25 - η πολλαπλότητα του ρεύματος εκκίνησης. Kp \u003d 2,36 - η πολλαπλότητα της ροπής εκκίνησης. Km = 2,68 - η πολλαπλότητα της κρίσιμης στιγμής.
Για τη μελέτη των συνθηκών λειτουργίας των ασύγχρονων κινητήρων χρησιμοποιούνται λειτουργικά και μηχανικά χαρακτηριστικά, τα οποία προσδιορίζονται πειραματικά ή υπολογίζονται με βάση το ισοδύναμο κύκλωμα (SZ). Για να χρησιμοποιήσετε το SZ (Εικ. 1), πρέπει να γνωρίζετε τις παραμέτρους του:
- R 1 , R 2 ", R M - ενεργή αντίσταση των φάσεων του στάτορα, του ρότορα και του κλάδου μαγνήτισης.
- X 1 , X 2", X M - επαγωγικές αντιστάσεις διαρροής των φάσεων του στάτορα του ρότορα και του κλάδου μαγνήτισης.
Αυτές οι παράμετροι απαιτούνται για τον προσδιορισμό των ρευμάτων εκκίνησης κατά την επιλογή μαγνητικών εκκινητήρων και επαφών, κατά την εκτέλεση προστασίας από υπερφόρτωση, για ρύθμιση και ρύθμιση του συστήματος ελέγχου της ηλεκτρικής κίνησης, για προσομοίωση μεταβατικών φαινομένων. Επιπλέον, είναι απαραίτητες για τον υπολογισμό του τρόπου εκκίνησης του IM, για τον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών μιας ασύγχρονης γεννήτριας, καθώς και για το σχεδιασμό ασύγχρονων μηχανών προκειμένου να συγκριθούν οι αρχικές και σχεδιαστικές παραμέτρους.
Ρύζι. 1. Το ισοδύναμο κύκλωμα ενός ασύγχρονου κινητήρα
Θα χρησιμοποιήσουμε τη μέθοδο υπολογισμού των παραμέτρων του ισοδύναμου κυκλώματος για να προσδιορίσουμε τις ενεργές και αντιδρώσες αντιστάσεις των φάσεων του στάτορα και του ρότορα. Οι τιμές της απόδοσης και του συντελεστή ισχύος σε μερικά φορτία που απαιτούνται για τους υπολογισμούς δίνονται στον τεχνικό κατάλογο: pf = 0,5 - συντελεστής μερικού φορτίου, %; Ppf = Pn pf - ισχύς σε μερικό φορτίο, W; η _pf = 0,56 - απόδοση σε μερικό φορτίο, %; cosφ_pf = 0,4 - cos(φ) σε μερικό φορτίο.
Τιμές αντίστασης στο ισοδύναμο κύκλωμα: X 1 = 4,58 - αντίδραση στάτορα, Ohm; X 2 "=6,33 - αντίσταση ρότορα, Ohm; R 1 \u003d 3,32 - ενεργή αντίσταση στάτη, Ohm; R 2" \u003d 6,77 - ενεργή αντίσταση ρότορα, Ohm.
Ας κατασκευάσουμε τα μηχανικά χαρακτηριστικά ενός ασύγχρονου κινητήρα σύμφωνα με τον τύπο Kloss (1).
Το ολίσθημα καθορίζεται από μια έκφραση της μορφής:
πού είναι η ταχύτητα περιστροφής του δρομέα IM, rad/s,
Ταχύτητα σύγχρονης περιστροφής:
Κρίσιμη ταχύτητα ρότορα:
. (4)
Κρίσιμο ολίσθημα:
Το σημείο κρίσιμης στιγμής προσδιορίζεται από την έκφραση
Η ροπή εκκίνησης προσδιορίζεται από τον τύπο Kloss για s=1:
. (7)
Με βάση τους υπολογισμούς που έγιναν, κατασκευάζουμε το μηχανικό χαρακτηριστικό του IM (Εικ. 4). Για να το δοκιμάσουμε στην πράξη, θα κάνουμε ένα πείραμα.
Κατασκευή πειραματικού μηχανικού χαρακτηριστικού
Κατά τη διάρκεια του πειράματος χρησιμοποιείται η εργαστηριακή βάση NTC-13.00.000 "Electroprivod". Υπάρχει ένα σύστημα που αποτελείται από έναν επαγωγικό κινητήρα, στον άξονα του οποίου συνδέεται ως φορτίο ένας κινητήρας συνεχούς ρεύματος (κινητήρας συνεχούς ρεύματος) ανεξάρτητης διέγερσης. Είναι απαραίτητο να κατασκευαστεί ένα μηχανικό χαρακτηριστικό ενός ασύγχρονου κινητήρα χρησιμοποιώντας τα δεδομένα διαβατηρίου ασύγχρονων και σύγχρονων μηχανών και τις ενδείξεις των αισθητήρων. Έχουμε τη δυνατότητα να αλλάξουμε την τάση της περιέλιξης διέγερσης DCT, να μετρήσουμε τα ρεύματα στον οπλισμό ενός σύγχρονου και ασύγχρονου κινητήρα και την ταχύτητα του άξονα. Ας συνδέσουμε το AD στην πηγή ισχύος και ας το φορτώσουμε αλλάζοντας το ρεύμα της περιέλιξης διέγερσης DCT. Μετά τη διεξαγωγή του πειράματος, θα συντάξουμε έναν πίνακα τιμών από τις μετρήσεις των αισθητήρων:
Τραπέζι 1 Ενδείξεις αισθητήρα υπό φορτίο ασύγχρονου κινητήρα
όπου Iv είναι το ρεύμα περιέλιξης διέγερσης του κινητήρα συνεχούς ρεύματος, I i είναι το ρεύμα οπλισμού του κινητήρα συνεχούς ρεύματος, Ω είναι η ταχύτητα του ρότορα του κινητήρα επαγωγής, I 2 είναι το ρεύμα ρότορα του κινητήρα επαγωγής.
Δεδομένα διαβατηρίου της σύγχρονης μηχανής τύπου 2P H90L UHL4: Pн=0,55 - ονομαστική ισχύς, kW; Unom=220 - ονομαστική τάση, V; Uin.nom=220 - ονομαστική τάση διέγερσης, V; Iya.nom=3,32 - ονομαστικό ρεύμα οπλισμού, A; Iv.nom=400 - ονομαστικό ρεύμα διέγερσης, mA; Rya=16,4 - αντίσταση οπλισμού, Ohm; n=1500 - ονομαστική ταχύτητα περιστροφής, σ.α.λ. Jdv=0,005 - ροπή αδράνειας, kg m 2 ; 2p p =4 - ο αριθμός των ζευγών πόλων. 2a=2 - ο αριθμός των παράλληλων κλάδων της περιέλιξης του οπλισμού. N=120 - ο αριθμός των ενεργών αγωγών της περιέλιξης του οπλισμού.
Το ρεύμα εισέρχεται στον ρότορα DCT μέσω μιας βούρτσας, ρέει μέσα από όλες τις στροφές της περιέλιξης του ρότορα και εξέρχεται από μια άλλη βούρτσα. Το σημείο επαφής της περιέλιξης του στάτορα με την περιέλιξη του ρότορα είναι μέσω της πλάκας ή των τμημάτων του μεταγωγέα που πιέζει η βούρτσα εκείνη τη στιγμή (η βούρτσα είναι συνήθως πιο φαρδιά από ένα τμήμα). Δεδομένου ότι κάθε μεμονωμένη στροφή της περιέλιξης του ρότορα είναι διασυνδεδεμένη με το τμήμα συλλέκτη, το ρεύμα διέρχεται πραγματικά από όλες τις στροφές και μέσα από όλες τις πλάκες συλλέκτη στο δρόμο του μέσω του ρότορα.
Ρύζι. 2. Ρεύματα που ρέουν στον ρότορα ενός κινητήρα συνεχούς ρεύματος με δύο πόλους
Το σχήμα 2 δείχνει ότι όλοι οι αγωγοί που βρίσκονται στον πόλο Ν έχουν θετικό φορτίο, ενώ όλοι οι αγωγοί κάτω από τον πόλο S φέρουν αρνητικό φορτίο. Επομένως, όλοι οι αγωγοί κάτω από τον πόλο Ν θα λάβουν μια δύναμη προς τα κάτω (η οποία είναι ανάλογη με την ακτινική πυκνότητα ροής Β και το ρεύμα του δρομέα), ενώ όλοι οι αγωγοί κάτω από τον πόλο S θα λάβουν ίση προς τα πάνω δύναμη. Ως αποτέλεσμα, δημιουργείται μια ροπή στον ρότορα, το μέγεθος της οποίας είναι ανάλογο με το γινόμενο της πυκνότητας της μαγνητικής ροής και του ρεύματος. Στην πράξη, η πυκνότητα της μαγνητικής ροής δεν θα είναι απόλυτα ομοιόμορφη κάτω από τον πόλο, επομένως η δύναμη σε ορισμένους αγωγούς του δρομέα θα είναι μεγαλύτερη από ό,τι σε άλλους. Η συνολική ροπή που αναπτύσσεται στον άξονα θα είναι ίση με:
M = K T FI, (8)
όπου Φ είναι η συνολική μαγνητική ροή, ο συντελεστής K T είναι σταθερός για έναν δεδομένο κινητήρα.
Σύμφωνα με τον τύπο (8), η ρύθμιση (περιορισμός) της ροπής μπορεί να επιτευχθεί αλλάζοντας το ρεύμα I ή τη μαγνητική ροή F. Στην πράξη, η ρύθμιση της ροπής πραγματοποιείται συχνότερα με ρύθμιση του ρεύματος. Το ρεύμα του κινητήρα ρυθμίζεται από το σύστημα ελέγχου του (ή τον χειριστή) αλλάζοντας την τάση που παρέχεται στον κινητήρα χρησιμοποιώντας μετατροπείς ισχύος ή συμπεριλαμβάνοντας πρόσθετες αντιστάσεις στα κυκλώματά του.
Υπολογίστε τη σταθερά σχεδιασμού του κινητήρα, η οποία περιλαμβάνεται στην εξίσωση (8):
. (9)
Ας καθορίσουμε τη σχέση μεταξύ της ροής του κινητήρα και του ρεύματος περιέλιξης πεδίου. Όπως είναι γνωστό από τη θεωρία των ηλεκτρικών μηχανών, λόγω της επίδρασης του κορεσμού του μαγνητικού συστήματος, αυτή η σχέση είναι μη γραμμική και έχει τη μορφή που φαίνεται στο σχήμα 3. Για την καλύτερη χρήση του σιδήρου, η μηχανή έχει σχεδιαστεί έτσι ότι στον ονομαστικό τρόπο λειτουργίας το σημείο λειτουργίας βρίσκεται στην κλίση της καμπύλης μαγνήτισης. Ας πάρουμε το μέγεθος της μαγνητικής ροής ανάλογο του ρεύματος διέγερσης.
Фpr.=Iв, (10)
όπου Iv είναι το ρεύμα διέγερσης.
Ф - πραγματική τιμή της ροής. Ф pr. - η τιμή της ροής που γίνεται αποδεκτή για υπολογισμούς
Ρύζι. 3. Η αναλογία των τιμών της μαγνητικής ροής, αποδεκτή και πραγματική
Δεδομένου ότι το IM και το DPT στο πείραμα έχουν έναν κοινό άξονα, μπορούμε να υπολογίσουμε τη ροπή που δημιουργείται από το DPT και, με βάση τις τιμές που λαμβάνονται και τις μετρήσεις του αισθητήρα ταχύτητας, να δημιουργήσουμε ένα πειραματικό μηχανικό χαρακτηριστικό του IM (Εικόνα 4 ).
Εικ.4. Μηχανικά χαρακτηριστικά κινητήρα επαγωγής: υπολογισμένα και πειραματικά
Το ληφθέν πειραματικό χαρακτηριστικό στην περιοχή των χαμηλών τιμών της στιγμής βρίσκεται κάτω από το χαρακτηριστικό που υπολογίζεται θεωρητικά και πάνω - στην περιοχή των υψηλών τιμών. Μια τέτοια απόκλιση σχετίζεται με τη διαφορά μεταξύ των αποδεκτών για υπολογισμούς και των πραγματικών τιμών της μαγνητικής ροής (Εικ. 3). Και τα δύο γραφήματα τέμνονται στο Фpr.=Iв. ονομ.
Εισάγουμε μια διόρθωση στους υπολογισμούς καθιερώνοντας μια μη γραμμική εξάρτηση (Εικ. 5):
Ф=а·Iв, (11)
όπου a είναι ο συντελεστής μη γραμμικότητας.
Ρύζι. 5. Λόγος μαγνητικής ροής προς ρεύμα διέγερσης
Το προκύπτον πειραματικό χαρακτηριστικό θα πάρει τη μορφή που φαίνεται στο Σχ. 6.
Εικ.6. Μηχανικά χαρακτηριστικά κινητήρα επαγωγής: υπολογισμένα και πειραματικά
Ας υπολογίσουμε το σφάλμα των πειραματικών δεδομένων που λαμβάνονται για την περίπτωση στην οποία η μαγνητική ροή εξαρτάται γραμμικά από το ρεύμα διέγερσης (10) και την περίπτωση στην οποία αυτή η εξάρτηση είναι μη γραμμική (11). Στην πρώτη περίπτωση, το συνολικό σφάλμα είναι 3,81%, στη δεύτερη 1,62%.
συμπέρασμα
Το μηχανικό χαρακτηριστικό που κατασκευάστηκε σύμφωνα με πειραματικά δεδομένα διαφέρει από το χαρακτηριστικό που κατασκευάστηκε με τον τύπο Kloss (1) λόγω της αποδεκτής παραδοχής Фpr.=Iв, η απόκλιση είναι 3,81%, με Iв=Iв.nom.=0,4 (А) αυτές τις προδιαγραφές αγώνας. Όταν το Ib φτάσει στην ονομαστική τιμή, εμφανίζεται κορεσμός του μαγνητικού συστήματος DCT, ως αποτέλεσμα, μια περαιτέρω αύξηση του ρεύματος διέγερσης έχει όλο και μικρότερη επίδραση στην τιμή της μαγνητικής ροής. Επομένως, για να ληφθούν πιο ακριβείς τιμές ροπής, είναι απαραίτητο να εισαχθεί ένας παράγοντας κορεσμού, ο οποίος καθιστά δυνατή την αύξηση της ακρίβειας του υπολογισμού κατά 2,3 φορές. Το μηχανικό χαρακτηριστικό, που κατασκευάζεται με μοντελοποίηση, αντικατοπτρίζει επαρκώς τη λειτουργία ενός πραγματικού κινητήρα, μπορεί να ληφθεί ως βάση για περαιτέρω έρευνα.
Αναθεωρητές:
- Pyukke Georgy Alexandrovich, Διδάκτωρ Τεχνικών Επιστημών, Καθηγητής του Τμήματος Συστημάτων Ελέγχου του KamchatSTU, Petropavlovsk-Kamchatsky.
- Potapov Vadim Vadimovich, Διδάκτωρ Τεχνικών Επιστημών, Καθηγητής του κλάδου του Ομοσπονδιακού Πανεπιστημίου Άπω Ανατολής, Petropavlovsk-Kamchatsky.
Βιβλιογραφικός σύνδεσμος
Likhodedov A.D. ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΟΥ ΑΣΥΓΧΡΟΝΟΥ ΚΙΝΗΤΗΡΑ ΚΑΙ Η ΕΓΚΡΙΣΗ ΤΟΥ // Σύγχρονα προβλήματα επιστήμης και εκπαίδευσης. - 2012. - Νο. 5.;URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=6988 (ημερομηνία πρόσβασης: 01.02.2020). Εφιστούμε στην προσοχή σας τα περιοδικά που εκδίδονται από τον εκδοτικό οίκο "Academy of Natural History"
Οι πιο συνηθισμένοι ηλεκτροκινητήρες στη βιομηχανία, τη γεωργία και όλες τις άλλες εφαρμογές είναι οι επαγωγικοί κινητήρες. Μπορούμε να πούμε ότι οι επαγωγικοί κινητήρες με κλωβό σκίουρου είναι το κύριο μέσο μετατροπής της ηλεκτρικής ενέργειας σε μηχανική ενέργεια. Η αρχή λειτουργίας ενός κινητήρα επαγωγής συζητήθηκε στις παραγράφους 1.2 και 6.1.
Το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο του στάτορα περιστρέφεται στο διάκενο αέρα της μηχανής με ταχύτητα co = 2 nf( /r p. Σε τυπική συχνότητα 50 Hz, η ονομαστική ταχύτητα του ρότορα εξαρτάται από τον αριθμό των ζευγών πόλων r p(Πίνακας 6.1).
Πίνακας 6.1
Η εξάρτηση της ταχύτητας περιστροφής των ασύγχρονων κινητήρων από τον αριθμό των ζευγών
πόλων
|
Αριθμός ζευγών πόλων r p |
Η γωνιακή ταχύτητα του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου του στάτη coq. 1/s |
Στροφές κινητήρα, σ.α.λ |
|
|
σύγχρονη περιστροφή l 0 |
παραδειγματικός ονομαστικός |
||
Ανάλογα με το σχεδιασμό του ρότορα ενός ασύγχρονου κινητήρα, οι ασύγχρονοι κινητήρες διακρίνονται με φάσηΚαι ρότορας σκίουρου-κλουβιού.Σε κινητήρες με ρότορα φάσης, μια τριφασική κατανεμημένη περιέλιξη βρίσκεται στον ρότορα, συνήθως συνδεδεμένη με ένα αστέρι, τα άκρα των περιελίξεων συνδέονται με δακτυλίους ολίσθησης, μέσω των οποίων αφαιρούνται τα ηλεκτρικά κυκλώματα του ρότορα από τη μηχανή για σύνδεση με αντιστάσεις εκκίνησης, ακολουθούμενη από βραχυκύκλωμα των περιελίξεων. Στους κινητήρες σκίουρου-κλωβού, η περιέλιξη γίνεται με τη μορφή κλουβί σκίουρου -ράβδοι βραχυκυκλωμένες και στις δύο πλευρές με δακτυλίους. Παρά τη συγκεκριμένη σχεδίαση, ο κλωβός του σκίουρου μπορεί να θεωρηθεί και ως βραχυκυκλωμένο τριφασικό τύλιγμα.
Ηλεκτρομαγνητική ροπή Μσε έναν ασύγχρονο κινητήρα δημιουργείται λόγω της αλληλεπίδρασης του περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου του στάτορα Ф με το ενεργό στοιχείο του ρεύματος του ρότορα:
Οπου Προς την -εποικοδομητική σταθερά.
Το ρεύμα του ρότορα προκύπτει λόγω EMF Ε 2,που επάγεται στις περιελίξεις του ρότορα από ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο. Όταν ο ρότορας είναι ακίνητος, ο επαγωγικός κινητήρας είναι ένας τριφασικός μετασχηματιστής με περιελίξεις βραχυκυκλωμένες ή φορτισμένες με αντίσταση εκκίνησης. Το EMF που εμφανίζεται όταν ο ρότορας είναι ακίνητος στις περιελίξεις του ονομάζεται ονομαστική φάση EMFστροφείο E 2n.Αυτό το emf είναι περίπου ίσο με την τάση φάσης του στάτη διαιρούμενη με τον λόγο μετασχηματισμού σε t:
Όταν ο κινητήρας περιστρέφεται, το EMF του ρότορα Ε 2και η συχνότητα αυτού του EMF (και επομένως η συχνότητα του ρεύματος στις περιελίξεις του ρότορα) ^ εξαρτώνται από τη συχνότητα του περιστρεφόμενου πεδίου που διασχίζει τους αγωγούς της περιέλιξης του ρότορα (σε έναν κινητήρα σκίουρου - ράβδοι). Αυτή η συχνότητα καθορίζεται από τη διαφορά στις ταχύτητες του πεδίου στάτορα w και του ρότορα w, που καλείται απόλυτη ολίσθηση:
Κατά την ανάλυση των τρόπων λειτουργίας ενός ασύγχρονου κινητήρα με σταθερή συχνότητα της τάσης τροφοδοσίας (50 Hz), χρησιμοποιείται συνήθως η σχετική τιμή ολίσθησης
Όταν ο ρότορας του κινητήρα είναι ακίνητος, s= 1. Το υψηλότερο EMF του ρότορα όταν λειτουργεί σε λειτουργία κινητήρα θα είναι με ακίνητο ρότορα ( μι 2n), καθώς αυξάνεται η ταχύτητα (μειώνεται η ολίσθηση), το EMF Ε 2θα μειωθεί:
Ομοίως, η συχνότητα του EMF και του ρεύματος του ρότορα / 2 με ακίνητο ρότορα θα είναι ίση με τη συχνότητα ρεύματος του στάτορα / και καθώς αυξάνεται η ταχύτητα, θα μειώνεται ανάλογα με την ολίσθηση:
Στην ονομαστική λειτουργία, η ταχύτητα του ρότορα διαφέρει ελαφρώς από την ταχύτητα πεδίου και η ονομαστική ολίσθηση για κινητήρες γενικής χρήσης με ισχύ 1,5 ... 200,0 kW είναι μόνο 2 ... 3%, και για κινητήρες υψηλότερης ισχύος, περίπου 1%. Κατά συνέπεια, στην ονομαστική λειτουργία, το EMF του ρότορα είναι 1 ... 3% της ονομαστικής τιμής αυτού του EMF στο 5 \u003d 1. Η συχνότητα του ρεύματος του ρότορα στην ονομαστική λειτουργία θα είναι μόνο 0,5 ... 1,5 Hz. Στο 5 = 0, όταν η ταχύτητα του ρότορα είναι ίση με την ταχύτητα πεδίου, το EMF του δρομέα Ε 2και το ρεύμα του ρότορα / 2 θα είναι μηδέν, η ροπή του κινητήρα θα είναι επίσης μηδενική. Αυτή η λειτουργία είναι ιδανική κατάσταση αδράνειας.
Η εξάρτηση της συχνότητας EMF και του ρεύματος του ρότορα από την ολίσθηση καθορίζει τη μοναδικότητα των μηχανικών χαρακτηριστικών ενός κινητήρα επαγωγής.
Η λειτουργία ενός ασύγχρονου κινητήρα με ρότορα φάσης, οι περιελίξεις του οποίου είναι βραχυκυκλωμένες.Όπως φαίνεται στο (6.16), η ροπή του κινητήρα είναι ανάλογη της ροής Ф και η ενεργή συνιστώσα του ρεύματος του ρότορα / 2 "a, μειώνεται στον στάτορα. Η ροή που δημιουργείται από τις περιελίξεις εξαρτάται από την τιμή και τη συχνότητα της τάσης τροφοδοσίας
Το ρεύμα του ρότορα είναι
όπου Z 2 είναι η σύνθετη αντίσταση της φάσης της περιέλιξης του ρότορα.
Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η επαγωγική αντίσταση της περιέλιξης του ρότορα x 2 είναι μια μεταβλητή τιμή που εξαρτάται από τη συχνότητα του ρεύματος του δρομέα και, επομένως, από την ολίσθηση: x 2 \u003d 2p 2 2 \u003d 2k t 2.
Με ακίνητο ρότορα στο s= 1 επαγωγική αντίσταση της περιέλιξης του ρότορα είναι μέγιστη. Καθώς η ταχύτητα αυξάνεται (η ολίσθηση μειώνεται), η επαγωγική αντίδραση του ρότορα x 2μειώνεται και, όταν φτάσει στην ονομαστική ταχύτητα, είναι μόνο 1 ... 3% της αντίστασης στο 5 \u003d 1. Δηλώνει x 2s \u003d l \u003d x 2n,παίρνουμε
Ας φέρουμε τις παραμέτρους του κυκλώματος του ρότορα στην περιέλιξη του στάτορα, λαμβάνοντας υπόψη τον λόγο μετασχηματισμού και με βάση τη διατήρηση
Ισότητα ισχύος:
Και το ενεργό στοιχείο του ρεύματος του ρότορα έχει τη μορφή:
Διαιρώντας τον αριθμητή και τον παρονομαστή του τύπου (6.26) με μικρό,παίρνουμε
Εκτελέστηκε μαθηματική πράξη - διαίρεση αριθμητή και παρονομαστή με μικρό, φυσικά, δεν αλλάζει την εγκυρότητα της ισότητας (6.29), αλλά είναι τυπικού χαρακτήρα, που πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά την εξέταση αυτής της σχέσης. Πράγματι, όπως προκύπτει από τον αρχικό τύπο (6.26), η ολίσθηση εξαρτάται από την επαγωγική αντίσταση του ρότορα x 2,και ενεργητική αντίσταση ζ 2παραμένει σταθερό. Η χρήση της έκφρασης (6.29) επιτρέπει, κατ' αναλογία με έναν μετασχηματιστή, να δημιουργηθεί ένα ισοδύναμο κύκλωμα για έναν ασύγχρονο κινητήρα, το οποίο φαίνεται στο σχ. 6.4 ,ΕΝΑ.
Ρύζι. 6.4.Ισοδύναμα κυκλώματα ασύγχρονου κινητήρα: α - πλήρες κύκλωμα. β - σχήμα με απομακρυσμένο κύκλωμα μαγνήτισης
Για την ανάλυση μιας μη ρυθμισμένης ηλεκτρικής κίνησης, αυτό το σχήμα μπορεί να απλοποιηθεί μεταφέροντας το κύκλωμα μαγνήτισης στους ακροδέκτες του κινητήρα. Ένα απλοποιημένο ισοδύναμο κύκλωμα σχήματος U φαίνεται στο σχήμα. 6.4D βάσει του οποίου, το ρεύμα του ρότορα θα είναι ίσο με:
Οπου x k \u003d x + x "2i- Επαγωγική αντίδραση βραχυκυκλώματος. Το ενεργό στοιχείο του ρεύματος του δρομέα, λαμβάνοντας υπόψη το (6.28), θα είναι:
Αντικαθιστώντας τα (6.22) και (6.31) στο (6.16), λαμβάνουμε μια έκφραση για τη στιγμή ενός κινητήρα επαγωγής
Το φυσικό μηχανικό χαρακτηριστικό ενός ασύγχρονου κινητήρα oz = f(M)με ρότορα φάσης, οι περιελίξεις του οποίου είναι βραχυκυκλωμένες, φαίνεται στο σχ. 6.5. Δείχνει επίσης το ηλεκτρομηχανικό χαρακτηριστικό του κινητήρα u = /(/j), που προσδιορίζεται από το διανυσματικό διάγραμμα του ασύγχρονου κινητήρα στο σχ. 6.6, I x = I + / 2 ".
Ρύζι. ΣΤΙΣ 5.Φυσικά μηχανικά και ηλεκτρομηχανικά χαρακτηριστικά ενός επαγωγικού κινητήρα
Ρύζι. V.V.Απλοποιημένο διανυσματικό διάγραμμα επαγωγικού κινητήρα
Υποθέτοντας ότι το ρεύμα μαγνήτισης είναι αντιδραστικό, παίρνουμε πού 
Εξίσωση της παραγώγου dM/ds= , βρείτε τη μέγιστη τιμή της ροπής του κινητήρα επαγωγής M k \u003d M nκαι την αντίστοιχη κρίσιμη τιμή ολίσθησης μικρόΚ:
Οπου s Κ- κρίσιμη ολίσθηση το σύμβολο "+" σημαίνει ότι αυτή η τιμή αναφέρεται στη λειτουργία κινητήρα, το σύμβολο "-" - στη λειτουργία γεννήτριας πέδησης με ανάκτηση.
Λαμβάνοντας υπόψη τα (6.34) και (6.35), ο τύπος μηχανικών χαρακτηριστικών (6.32) μπορεί να μετατραπεί σε μια πιο βολική έκφραση για χρήση - Φόρμουλα Kloss:
Για κινητήρες με ισχύ μεγαλύτερη από 15 kW, η αντίσταση της περιέλιξης του στάτορα r, είναι μικρή και σε συχνότητα 50 Hz είναι πολύ μικρότερη x k.Επομένως, στις παραπάνω εκφράσεις, η τιμή του r μπορεί να αγνοηθεί:
Σύμφωνα με τους τύπους που λαμβάνονται, είναι δυνατός ο υπολογισμός των μηχανικών χαρακτηριστικών ενός ασύγχρονου κινητήρα, χρησιμοποιώντας τα δεδομένα διαβατηρίου του, γνωρίζοντας την ονομαστική ροπή M n,ονομαστική ολίσθηση s h και ικανότητα υπερφόρτωσης κινητήρα Χ.
Σημειώστε ότι κατά την ανάλυση ηλεκτρομαγνητικών διεργασιών σε έναν ασύγχρονο κινητήρα για σταθερή κατάσταση, καταλήξαμε στις ίδιες σχέσεις (6.9) και (6.10), οι οποίες προέκυψαν στην § 6.1 με βάση διαφορικές εξισώσεις μιας γενικευμένης μηχανής δύο φάσεων.
Ανάλυση των χαρακτηριστικών των μηχανικών χαρακτηριστικών ενός κινητήρα επαγωγής (βλ. Εικ. 6.5). Είναι μη γραμμικό και αποτελείται από δύο μέρη. Το πρώτο - το τμήμα εργασίας - εντός της περιοχής ολίσθησης από 0 έως s K .Αυτό το τμήμα του χαρακτηριστικού είναι κοντά στο γραμμικό και έχει αρνητική ακαμψία. Εδώ, η ροπή που αναπτύσσεται από τον κινητήρα είναι περίπου ανάλογη με το ρεύμα του στάτη 1 Χκαι ρότορας / 2 . Αφού σε αυτό το κομμάτι του χαρακτηριστικού s τότε ο δεύτερος όρος του παρονομαστή στον τύπο (6.39) είναι πολύ μικρότερος από τον πρώτο και μπορεί να αγνοηθεί. Στη συνέχεια, το τμήμα εργασίας του μηχανικού χαρακτηριστικού μπορεί να αναπαρασταθεί περίπου σε γραμμική μορφή, όπου η ροπή είναι ανάλογη της ολίσθησης:
Το δεύτερο μέρος του μηχανικού χαρακτηριστικού ενός ασύγχρονου κινητήρα με μεγάλες ολισθήσεις s K (s>s K)καμπυλόγραμμο, με θετική τιμή ακαμψίας (3. Παρά το γεγονός ότι το ρεύμα του κινητήρα αυξάνεται καθώς αυξάνεται η ολίσθηση, η ροπή, αντίθετα, μειώνεται. Εάν οι περιελίξεις του ρότορα ενός ασύγχρονου κινητήρα με ρότορα φάσης στο εξωτερικό κύκλωμα είναι βραχυπρόθεσμες -κυκλωμένο, τότε το ρεύμα εκκίνησης ενός τέτοιου κινητήρα (με \u003d 0 και 5 \u003d 1) θα είναι πολύ μεγάλο και θα υπερβαίνει το ονομαστικό κατά 10-12 φορές. Ταυτόχρονα, η ροπή εκκίνησης θα είναι περίπου 0,4 . .. 5 ... 6) / n, και η ροπή εκκίνησης (1,1 ... 1,3) A / n.
Για να εξηγήσετε αυτή τη διαφορά μεταξύ του ρεύματος εκκίνησης και της ροπής, λάβετε υπόψη τα διανυσματικά διαγράμματα του κυκλώματος του ρότορα (Εικ. 6.7) για δύο περιπτώσεις: όταν η ολίσθηση είναι μεγάλη (το τμήμα εκκίνησης του χαρακτηριστικού). όταν η ολίσθηση είναι μικρή (εργατικό μέρος του χαρακτηριστικού). Στην εκκίνηση, όταν 5=1, η συχνότητα του ρεύματος του ρότορα είναι ίση με τη συχνότητα του δικτύου (f 2 = 50 Hz). Επαγωγική αντίσταση της περιέλιξης του ρότορα [βλ. (6.24)] είναι μεγάλο και υπερβαίνει σημαντικά την ενεργή αντίσταση του ρότορα / * 2, το ρεύμα υστερεί πίσω από το EMF του ρότορα κατά μια μεγάλη γωνία φ, δηλ. το ρεύμα του ρότορα είναι κυρίως αντιδραστικό. Δεδομένου ότι το EMF του ρότορα σε αυτή την περίπτωση θα είναι μεγάλο 2 \u003d 2n, τότε το ρεύμα εκκίνησης θα είναι επίσης πολύ μεγάλο, ωστόσο, λόγω της μικρής τιμής του cp 2, του ενεργού στοιχείου του ρεύματος του ρότορα 1 2αθα είναι μικρή, επομένως, η στιγμή που αναπτύσσεται από τον κινητήρα θα είναι επίσης μικρή.
Όταν ο κινητήρας επιταχύνει, η ολίσθηση μειώνεται, το EMF του ρότορα, η συχνότητα του ρεύματος του ρότορα, η επαγωγική αντίσταση του ρότορα μειώνονται αναλογικά. Αντίστοιχα, η τιμή του συνολικού ρεύματος του ρότορα και του στάτορα μειώνεται, ωστόσο, λόγω της αύξησης του f 2, το ενεργό στοιχείο του ρεύματος του ρότορα αυξάνεται και η ροπή του κινητήρα αυξάνεται.
Όταν η ολίσθηση του κινητήρα γίνεται μικρότερη sK,η συχνότητα του ρεύματος του ρότορα θα μειωθεί τόσο πολύ που η επαγωγική αντίδραση θα είναι ήδη μικρότερη από την ενεργό και το ρεύμα του ρότορα θα είναι πρακτικά ενεργό (Εικ. 6.7,6), η ροπή του κινητήρα θα είναι ανάλογη με το ρεύμα του ρότορα. Έτσι, εάν η ονομαστική ολίσθηση του κινητήρα είναι 5 n = 2%, τότε, σε σύγκριση με τις παραμέτρους εκκίνησης, η συχνότητα ρεύματος του ρότορα θα μειωθεί κατά 50 φορές και η επαγωγική αντίσταση του ρότορα θα μειωθεί αντίστοιχα. Επομένως, παρά το γεγονός ότι το EMF του ρότορα θα μειωθεί επίσης κατά 50, θα αρκεί να δημιουργηθεί το ονομαστικό ρεύμα του ρότορα, το οποίο παρέχει την ονομαστική ροπή του κινητήρα. Έτσι, η πρωτοτυπία των μηχανικών χαρακτηριστικών ενός ασύγχρονου κινητήρα καθορίζεται από την εξάρτηση της επαγωγικής αντίστασης του ρότορα από την ολίσθηση.
Ρύζι. ΣΤΙΣ 7. Διανυσματικό διάγραμμα του κυκλώματος ρότορα ενός ασύγχρονου κινητήρα: α - με μεγάλη ολίσθηση: β - με και μικρή ολίσθηση
Με βάση τα παραπάνω, για την εκκίνηση ενός ασύγχρονου κινητήρα με ρότορα φάσης, πρέπει να ληφθούν μέτρα για την αύξηση της ροπής εκκίνησης και τη μείωση των ρευμάτων εκκίνησης. Για το σκοπό αυτό, μια πρόσθετη ενεργή αντίσταση περιλαμβάνεται στο κύκλωμα του ρότορα. Όπως προκύπτει από τους τύπους (6.34), (6.35), η εισαγωγή πρόσθετης ενεργητικής αντίστασης δεν αλλάζει τη μέγιστη ροπή του κινητήρα, αλλά αλλάζει μόνο την τιμή
κρίσιμο ολίσθημα: 
, πού /; ext - μειώνεται σε
πρόσθετη αντίσταση στάτη στο κύκλωμα του ρότορα.
Η εισαγωγή πρόσθετης ενεργού αντίστασης αυξάνει την σύνθετη αντίσταση του κυκλώματος του ρότορα, ως αποτέλεσμα, το ρεύμα εκκίνησης μειώνεται και το cp του κυκλώματος του ρότορα αυξάνεται, γεγονός που οδηγεί σε αύξηση του ενεργού στοιχείου του ρεύματος του ρότορα και, κατά συνέπεια, της εκκίνησης ροπή του κινητήρα.
Συνήθως, μια αντίσταση τομής εισάγεται στο κύκλωμα του δρομέα ενός κινητήρα με ρότορα φάσης, τα στάδια του οποίου γεφυρώνονται με επαφές εκκίνησης. Ο υπολογισμός των ρεοστατικών χαρακτηριστικών εκκίνησης μπορεί να γίνει σύμφωνα με τον τύπο (6.39), χρησιμοποιώντας την τιμή sK,αντίστοιχος R2β για κάθε βήμα αντίστασης εκκίνησης. Το κύκλωμα για την ενεργοποίηση πρόσθετων αντιστάσεων και τα αντίστοιχα ρεοστατικά μηχανικά χαρακτηριστικά του κινητήρα φαίνονται στο σχ. 6.8. Τα μηχανικά χαρακτηριστικά έχουν ένα κοινό ιδανικό σημείο αδράνειας ίσο με την ταχύτητα περιστροφής του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου του στάτορα co, και η ακαμψία του τμήματος εργασίας των χαρακτηριστικών μειώνεται καθώς αυξάνεται η συνολική ενεργή αντίσταση του κυκλώματος του ρότορα (2 + /? εξω).
Κατά την εκκίνηση του κινητήρα, η συνολική πρόσθετη αντίσταση /? 1 επ. Μόλις φτάσει στην ταχύτητα με την οποία η ροπή του κινητήρα L / πλησιάζει τη στιγμή της αντίστασης Κυρία,μέρος της αντίστασης εκκίνησης διακλαδίζεται από τον επαφέα K1 και ο κινητήρας αλλάζει στο χαρακτηριστικό που αντιστοιχεί στην τιμή της πρόσθετης αντίστασης /? 2 επ. Σε αυτή την περίπτωση, η ροπή του κινητήρα αυξάνεται στην τιμή Μ 2 .Καθώς ο κινητήρας επιταχύνει περαιτέρω, ο επαφέας K2 βραχυκυκλώνει το δεύτερο στάδιο αντίστασης εκκίνησης. Μετά το κλείσιμο των επαφών του επαφέα βραχυκυκλώματος, ο κινητήρας μεταβαίνει σε φυσικό χαρακτηριστικό και θα λειτουργεί με την ταχύτητα που αντιστοιχεί στο σημείο 1.
Για να υπολογίσετε τα χαρακτηριστικά εκκίνησης, πρέπει να ορίσετε την τιμή της ροπής Μ (κατά την οποία εναλλάσσονται τα στάδια των αντιστάσεων εκκίνησης Μ x = 1,2Κυρία.Τιμές εκκίνησης ροπής Μ 2(Εικ. 6.8) βρίσκονται από τον τύπο, \u003d A /, όπου 
T -αριθμός βημάτων.
Για να υπολογίσουμε τα στάδια της αντίστασης εκκίνησης, βρίσκουμε την ονομαστική αντίσταση του ρότορα R 2h \u003d 2n.lin /\u003e / 3 2n
Βηματικές αντιστάσεις:
Στους ασύγχρονους κινητήρες με κλωβό σκίουρου, η εισαγωγή πρόσθετης αντίστασης στο κύκλωμα του δρομέα είναι αδύνατη. Ωστόσο, το ίδιο αποτέλεσμα μπορεί να επιτευχθεί με τη χρήση η επίδραση της μετατόπισης του ρεύματος στην επιφάνεια του αγωγού.Η ουσία αυτού του φαινομένου είναι η εξής. Σύμφωνα με το νόμο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, όταν ένα εναλλασσόμενο ρεύμα ρέει μέσω ενός αγωγού, επάγεται ένα EMF αυτο-επαγωγής σε αυτόν, που στρέφεται ενάντια στο ρεύμα:
Η τιμή αυτού του EMF εξαρτάται από το ρεύμα ΕΓΩ ,η συχνότητα και η αυτεπαγωγή του, που καθορίζονται από τα χαρακτηριστικά του μέσου που περιβάλλει τον αγωγό. Εάν ο αγωγός είναι στον αέρα, τότε η μαγνητική διαπερατότητα του μέσου είναι πολύ μικρή, επομένως, η επαγωγή είναι μικρή ΜΕΓΑΛΟ.Σε αυτή την περίπτωση, σε συχνότητα 50 Hz co = / s, η επίδραση του EMF αυτοεπαγωγής είναι ασήμαντη. Ένα άλλο πράγμα είναι όταν ο αγωγός τοποθετείται στο σώμα του μαγνητικού κυκλώματος. Τότε η αυτεπαγωγή αυξάνεται πολλές φορές και το EMF αυτοεπαγωγής, που στρέφεται ενάντια στο ρεύμα, παίζει το ρόλο μιας επαγωγικής αντίστασης που εμποδίζει τη ροή του ρεύματος.
Ρύζι. ΣΤΙΣ 9. Ο σχεδιασμός του ρότορα ενός ασύγχρονου κινητήρα κλωβού σκίουρου: ΕΝΑ- με βαθύ αυλάκι. β - με διπλό κλουβί. V- διάγραμμα που εξηγεί την επίδραση της μετατόπισης ρεύματος
Εξετάστε την εκδήλωση της δράσης του EMF αυτοεπαγωγής για την περίπτωση ενός αγωγού (ράβδος περιέλιξης ρότορα) τοποθετημένου σε μια βαθιά αυλάκωση του μαγνητικού κυκλώματος του ρότορα κινητήρα (Εικ. 6.9 ,ΕΝΑ).Διαιρούμε υπό όρους το τμήμα της ράβδου σε τρία μέρη, τα οποία συνδέονται παράλληλα. Το ρεύμα που διαρρέει το κάτω μέρος της ράβδου σχηματίζει μια ροή Ф, οι μαγνητικές γραμμές δύναμης της οποίας είναι κλειστές κατά μήκος του μαγνητικού κυκλώματος. Σε αυτό το τμήμα του αγωγού, εμφανίζεται ένα μεγάλο EMF αυτο-επαγωγής eLVαντίθετο ρεύμα 1 2 ε
Τρέχον / 23 (Εικ. 6.9, V),που ρέει κατά μήκος του άνω μέρους της ράβδου της περιέλιξης του ρότορα σχηματίζει μια ροή Ф 3, αλλά επειδή οι γραμμές δύναμης αυτής της ροής είναι κλειστές στον αέρα για ένα σημαντικό μέρος του μήκους τους, η ροή Ф 3 θα είναι πολύ μικρότερη από τη ροή Φ. Εξ ου και το EMF ε 1βθα είναι πολλές φορές λιγότερο από eLV
Η καθορισμένη κατανομή του EMF αυτοεπαγωγής κατά μήκος του ύψους της ράβδου είναι χαρακτηριστική για τη λειτουργία όπου η συχνότητα του ρεύματος του ρότορα είναι υψηλή - κοντά στα 50 Hz. Σε αυτήν την περίπτωση, καθώς και τα τρία μέρη της ράβδου του ρότορα συνδέονται παράλληλα (βλ. Εικ. 6.9, V),τότε το ρεύμα του ρότορα / 2 θα πάει κατά μήκος του πάνω μέρους της ράβδου, όπου υπάρχει λιγότερο EMF πίσω e L .Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται μετατόπιση ρεύματος στην επιφάνεια του αυλακιού.Σε αυτή την περίπτωση, η αποτελεσματική διατομή της ράβδου μέσω της οποίας ρέει το ρεύμα θα είναι αρκετές φορές μικρότερη από τη συνολική διατομή της ράβδου της περιέλιξης του ρότορα. Έτσι, η ενεργή αντίσταση του ρότορα αυξάνεται g 2 .Σημειώστε ότι εφόσον το EMF της αυτοεπαγωγής εξαρτάται από τη συχνότητα του ρεύματος (δηλαδή από την ολίσθηση), τότε η αντίσταση ζ 2Και x 2είναι λειτουργίες ολίσθησης.
Κατά την εκκίνηση, όταν η ολίσθηση είναι μεγάλη, η αντίσταση r 2 αυξάνεται (μια πρόσθετη αντίσταση εισάγεται στο κύκλωμα του ρότορα, όπως ήταν). Καθώς ο κινητήρας επιταχύνεται, η ολίσθηση του κινητήρα μειώνεται, το φαινόμενο μετατόπισης ρεύματος εξασθενεί, το ρεύμα αρχίζει να διαδίδεται προς τα κάτω στη διατομή του αγωγού, η αντίσταση ζ 2μειώνεται. Όταν επιτευχθεί η ταχύτητα λειτουργίας, η συχνότητα του ρεύματος του ρότορα είναι τόσο μικρή που το φαινόμενο της μετατόπισης του ρεύματος δεν επηρεάζει πλέον, το ρεύμα ρέει σε ολόκληρη τη διατομή του αγωγού και την αντίσταση ζ 2ελάχιστο. Λόγω αυτής της αυτόματης αλλαγής αντίστασης g 2,η εκκίνηση των ασύγχρονων κινητήρων με κλωβό σκίουρου προχωρά ευνοϊκά: το ρεύμα εκκίνησης είναι
5,0 ... 6,0 ονομαστική και η ροπή εκκίνησης είναι 1,1 ... 1,3 ονομαστική.
Είναι δυνατή η μεταβολή των παραμέτρων των χαρακτηριστικών εκκίνησης ενός ασύγχρονου κινητήρα κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού αλλάζοντας το σχήμα του αυλακιού, καθώς και την αντίσταση του υλικού των ράβδων (σύνθεση κράματος). Μαζί με βαθιές αυλακώσεις, χρησιμοποιούνται διπλές αυλακώσεις, σχηματίζοντας ένα κλουβί διπλού σκίουρου (Εικ. 6.9,6), και επίσης χρησιμοποιήστε αυλάκια σε σχήμα αχλαδιού κ.λπ.
Στο σχ. Το 6.10 δείχνει τα τυπικά μηχανικά χαρακτηριστικά διαφόρων τροποποιήσεων ασύγχρονων κινητήρων σκίουρου-κλωβού.
Ρύζι. ΣΤΙΣ 10 Η ΩΡΑ. Κατά προσέγγιση μηχανικά χαρακτηριστικά των ασύγχρονων κινητήρων με κλωβό σκίουρου: α - κανονική έκδοση. 6 - με αυξημένη ολίσθηση V- με αυξημένη ροπή εκκίνησης. g- γερανός και μεταλλουργική σειρά
Κανονικοί κινητήρες σκίουρου-κλουβιούχρησιμοποιείται για την οδήγηση μιας ευρείας κατηγορίας μηχανών και μηχανισμών εργασίας, κυρίως για κινητήρες που λειτουργούν σε συνεχή λειτουργία. Αυτός ο σχεδιασμός χαρακτηρίζεται από υψηλή απόδοση και ελάχιστη ονομαστική ολίσθηση. Το μηχανικό χαρακτηριστικό στην περιοχή των μεγάλων ολισθήσεων έχει συνήθως μια μικρή βύθιση, που χαρακτηρίζεται από μια ελάχιστη ροπή M t (σελ.
Κινητήρες υψηλής ολίσθησηςέχουν πιο μαλακά μηχανικά χαρακτηριστικά και χρησιμοποιούνται στις ακόλουθες περιπτώσεις: όταν δύο ή περισσότεροι κινητήρες λειτουργούν σε έναν κοινό άξονα, για μηχανισμούς (για παράδειγμα, στροφάλους) με κυκλικά μεταβαλλόμενο φορτίο, όταν συνιστάται η χρήση της κινητικής ενέργειας που είναι αποθηκευμένη στο κινούμενα μέρη της ηλεκτρικής κίνησης για να ξεπεραστεί η αντίσταση στην κίνηση και για μηχανισμούς που λειτουργούν σε διακοπτόμενη λειτουργία.
Κινητήρες με αυξημένη ροπή εκκίνησηςΣχεδιασμένο για μηχανές με δύσκολες συνθήκες εκκίνησης, όπως μεταφορείς με ξύστρα.
Κινητήρες για γερανούς και μεταλλουργικές σειρέςσχεδιασμένο για μηχανισμούς που λειτουργούν σε διαλείπουσα λειτουργία με συχνές εκκινήσεις. Αυτοί οι κινητήρες έχουν μεγάλη χωρητικότητα υπερφόρτωσης, υψηλή ροπή εκκίνησης, αυξημένη μηχανική αντοχή, αλλά χειρότερη ενεργειακή απόδοση.
Ο αναλυτικός υπολογισμός των μηχανικών χαρακτηριστικών των κινητήρων επαγωγής με κλωβό σκίουρου είναι αρκετά περίπλοκος, επομένως, το χαρακτηριστικό μπορεί να κατασκευαστεί κατά προσέγγιση χρησιμοποιώντας τέσσερα σημεία: στο ρελαντί (5 = 0), στο μέγιστο Μ κ,προωθητής Μ σελκαι ελάχιστο M t[nστιγμή κατά την έναρξη της εκτόξευσης. Τα δεδομένα αυτών των χαρακτηριστικών σημείων δίνονται σε καταλόγους και βιβλία αναφοράς για ασύγχρονους κινητήρες. Ο υπολογισμός του τμήματος εργασίας του μηχανικού χαρακτηριστικού ενός βραχυκυκλωμένου ασύγχρονου κινητήρα (με ολισθήσεις από 0 έως 5 k) μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας τον τύπο Kloss (6.36), (6.39), δεδομένου ότι η επίδραση της μετατόπισης ρεύματος στη λειτουργία λειτουργία σχεδόν δεν εκδηλώνεται.
Πλήρες μηχανικά χαρακτηριστικά κινητήρα επαγωγής σε όλα τα τεταρτημόρια του πεδίου Κυρία,φαίνεται στο σχ. 6.11.
Ο ασύγχρονος κινητήρας μπορεί να λειτουργήσει σε τρεις λειτουργίες πέδησης: αναγεννητική και δυναμική πέδηση και πέδηση με αντίστροφο ρεύμα. Μια συγκεκριμένη λειτουργία πέδησης είναι επίσης η πέδηση με πυκνωτή.
Αναγεννητικό αναγεννητικό φρενάρισμαδυνατή όταν η ταχύτητα του ρότορα είναι μεγαλύτερη από την ταχύτητα περιστροφής του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου του στάτορα, η οποία αντιστοιχεί σε μια αρνητική τιμή ολίσθησης: oo>co 0 5 
Μια ελαφρώς μεγαλύτερη τιμή της μέγιστης ροπής στη λειτουργία της γεννήτριας εξηγείται από το γεγονός ότι οι απώλειες στον στάτορα (στην αντίσταση G ()στη λειτουργία κινητήρα, η ροπή στον άξονα μειώνεται και στη λειτουργία γεννήτριας, η ροπή στον άξονα πρέπει να είναι μεγαλύτερη για να καλύψει τις απώλειες στον στάτορα.
Σημειώστε ότι στη λειτουργία αναγεννητικής πέδησης, ο ασύγχρονος κινητήρας παράγει και παρέχει ενεργή ισχύ στο δίκτυο και για να δημιουργηθεί ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, ο ασύγχρονος κινητήρας στη λειτουργία γεννήτριας πρέπει επίσης να ανταλλάξει άεργο ισχύ με το δίκτυο. Επομένως, ένα ασύγχρονο μηχάνημα δεν μπορεί να λειτουργήσει ως αυτόνομη γεννήτρια όταν αποσυνδεθεί από το δίκτυο. Είναι, ωστόσο, δυνατό να συνδεθεί μια ασύγχρονη μηχανή σε συστοιχίες πυκνωτών ως πηγή άεργου ισχύος.
Δυναμική μέθοδος πέδησης: Οι περιελίξεις του στάτη αποσυνδέονται από το δίκτυο AC και συνδέονται σε μια πηγή τάσης συνεχούς ρεύματος (Εικ. 6.12). Όταν οι περιελίξεις του στάτορα τροφοδοτούνται από συνεχές ρεύμα, δημιουργείται ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο που είναι ακίνητο στο χώρο, δηλ. ταχύτητα περιστροφής του πεδίου στάτορα με dt = . Η ολίσθηση θα είναι ίση με 5 DT = -co/co n, όπου co n είναι η ονομαστική γωνιακή ταχύτητα περιστροφής του πεδίου του στάτορα.
Ρύζι. 6 .12 ΕΝΑ- συμπερίληψη δυναμικής πέδησης. β - όταν συνδέετε τις περιελίξεις σε ένα αστέρι. V- κατά τη σύνδεση των περιελίξεων σε τρίγωνο
Ο τύπος των μηχανικών χαρακτηριστικών (Εικ. 6.13) είναι παρόμοιος με τα χαρακτηριστικά στη λειτουργία αναγεννητικής πέδησης. Το σημείο εκκίνησης των χαρακτηριστικών είναι η προέλευση των συντεταγμένων. Μπορείτε να ρυθμίσετε την ένταση του δυναμικού φρεναρίσματος αλλάζοντας το ρεύμα διέγερσης / dt στις περιελίξεις του στάτη. Όσο υψηλότερο είναι το ρεύμα, τόσο περισσότερη ροπή πέδησης αναπτύσσεται ο κινητήρας. Σε αυτή την περίπτωση όμως πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι σε ρεύματα / dm > / 1n αρχίζει να επηρεάζει ο κορεσμός του μαγνητικού κυκλώματος του κινητήρα.
Για ασύγχρονους κινητήρες με ρότορα φάσης, η ροπή πέδησης μπορεί επίσης να ελεγχθεί με την εισαγωγή πρόσθετης αντίστασης στο κύκλωμα του ρότορα. Το αποτέλεσμα της εισαγωγής πρόσθετης αντίστασης είναι παρόμοιο με αυτό που συμβαίνει κατά την εκκίνηση ενός ασύγχρονου κινητήρα: λόγω της βελτίωσης του f, η κρίσιμη ολίσθηση του κινητήρα αυξάνεται και η ροπή πέδησης αυξάνεται σε υψηλές ταχύτητες περιστροφής.
Στη λειτουργία δυναμικής πέδησης, οι περιελίξεις του στάτη τροφοδοτούνται από μια πηγή DC. Θα πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη ότι στο κύκλωμα δυναμικής πέδησης, το ρεύμα / d t ρέει (όταν οι περιελίξεις συνδέονται με ένα αστέρι) όχι μέσω τριών, αλλά μέσω περιελίξεων δύο φάσεων.
Για τον υπολογισμό των χαρακτηριστικών, είναι απαραίτητο να αντικατασταθεί το πραγματικό / ισοδύναμο ρεύμα /, το οποίο ρέει μέσω τριφασικών περιελίξεων,
δημιουργεί την ίδια μαγνητική δύναμη με το ρεύμα ΕΓΩ.Για το σχήμα στο σχ. 6.12 ,6 1 =0,816/ , και για το κύκλωμα στο σχ. 6.12 , στο Ι =0,472/ .
Ένας απλοποιημένος τύπος για έναν κατά προσέγγιση υπολογισμό των μηχανικών χαρακτηριστικών (χωρίς να λαμβάνεται υπόψη ο κορεσμός του κινητήρα) είναι παρόμοιος με τον τύπο Kloss για τη λειτουργία κινητήρα:
Οπου 
- κρίσιμη στιγμή στη λειτουργία δυναμικής πέδησης. 
Πρέπει να τονιστεί ότι η κρίσιμη ολίσθηση στη λειτουργία δυναμικής πέδησης είναι σημαντικά μικρότερη από την κρίσιμη ολίσθηση στη λειτουργία κινητήρα, επειδή . Η τάση του τροφοδοτικού DC θα είναι σημαντικά μικρότερη από την ονομαστική τάση και περίπου ίση με dt = (2, ... 4) / εξ.
Ενεργειακά, στη λειτουργία δυναμικής πέδησης, ο ασύγχρονος κινητήρας λειτουργεί ως σύγχρονη γεννήτρια, φορτισμένη από την αντίσταση του κυκλώματος του ρότορα του κινητήρα. Όλη η μηχανική ισχύς που παρέχεται στον άξονα του κινητήρα κατά την πέδηση μετατρέπεται σε ηλεκτρική ισχύ και χρησιμοποιείται για τη θέρμανση της αντίστασης του κυκλώματος του δρομέα. Αντίστροφη πέδησημπορεί να είναι σε δύο περιπτώσεις:
- όταν, κατά τη λειτουργία του κινητήρα, είναι απαραίτητο να το σταματήσετε επειγόντως και γι 'αυτό αλλάζει η σειρά της εναλλαγής φάσης της τροφοδοσίας ισχύος των περιελίξεων του στάτορα του κινητήρα.
- όταν το ηλεκτρομηχανικό σύστημα κινείται σε αρνητική κατεύθυνση υπό την επίδραση του φορτίου καθόδου και ο κινητήρας είναι ενεργοποιημένος προς την κατεύθυνση ανόδου για να περιορίσει την ταχύτητα καθόδου (λειτουργία φορτίου έλξης).
Και στις δύο περιπτώσεις, το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο του στάτορα και του ρότορα του κινητήρα περιστρέφονται σε διαφορετικές κατευθύνσεις. ολίσθηση κινητήρα σε προ-
η αντι-συμπερίληψη είναι πάντα μεγαλύτερη από μία: 
Στην πρώτη περίπτωση (Εικ. 6.14), ο κινητήρας που λειτουργεί στο σημείο 1, αφού αλλάξει τη σειρά της σειράς φάσεων του κινητήρα, μπαίνει σε λειτουργία πέδησης στο σημείο G και η ταχύτητα κίνησης μειώνεται γρήγορα υπό την επίδραση της ροπής πέδησης Μ Τκαι στατική Κυρία.Όταν επιβραδύνετε σε ταχύτητα κοντά στο μηδέν, ο κινητήρας πρέπει να είναι απενεργοποιημένος, διαφορετικά θα επιταχύνει προς την αντίθετη φορά περιστροφής.
Ρύζι. 6.14.
Στη δεύτερη περίπτωση, μετά την απελευθέρωση του μηχανικού φρένου, ο κινητήρας, αναμμένος προς τα πάνω, υπό την επίδραση της βαρύτητας του χαμηλωμένου φορτίου, θα περιστρέφεται προς την αντίθετη κατεύθυνση με ταχύτητα που αντιστοιχεί στο σημείο 2. Λειτουργία σε η λειτουργία αντίθεσης υπό τη δράση του φορτίου έλξης είναι δυνατή όταν χρησιμοποιείτε κινητήρες με ρότορα φάσης. Σε αυτή την περίπτωση, μια σημαντική πρόσθετη αντίσταση εισάγεται στο κύκλωμα του ρότορα, η οποία αντιστοιχεί στο χαρακτηριστικό 2 στο Σχ. 6.14.
Ενεργειακά, ο τρόπος αντιπολίτευσης είναι εξαιρετικά δυσμενής. Το ρεύμα σε αυτόν τον τρόπο λειτουργίας για ασύγχρονους κινητήρες σκίουρου-κλωβού υπερβαίνει το ρεύμα εκκίνησης, φτάνοντας σε 10πλάσια τιμή. Οι απώλειες στο κύκλωμα του ρότορα του κινητήρα είναι το άθροισμα των απωλειών του βραχυκυκλώματος του κινητήρα και της ισχύος που μεταφέρεται στον άξονα του κινητήρα κατά την πέδηση: Α P n = L/T συν 0 + M t (περίπου.
Για κινητήρες σκίουρου-κλωβού, η λειτουργία κατά της εναλλαγής είναι δυνατή μόνο για λίγα δευτερόλεπτα. Όταν χρησιμοποιείτε κινητήρες με ρότορα φάσης σε λειτουργία αντίθεσης, είναι υποχρεωτικό να συμπεριλάβετε μια πρόσθετη αντίσταση στο κύκλωμα του ρότορα. Σε αυτή την περίπτωση, οι απώλειες ενέργειας παραμένουν οι ίδιες σημαντικές, αλλά μεταφέρονται από τον όγκο του κινητήρα σε αντιστάσεις ρότορα.
Συσκευή και εφαρμογή αρτηριακής πίεσης με βραχυκύκλωμα στροφείο.
1) Σταθερός στάτορας: πολυστρωματικός πυρήνας ηλεκτρικού χάλυβα με (συνήθως) τριφασικές περιελίξεις που σχηματίζουν πόλους και μετατοπίζονται στο χώρο κατά 120 μοίρες.
Η περιέλιξη του στάτορα γίνεται συνήθως με μόνωση λάκας.
2) Κινητός ρότορας κλωβού σκίουρου: πυρήνας τύπου στάτορα. Περιέλιξη σε αυλακώσεις - ράβδοι χαλκού ή αλουμινίου, βραχυκυκλωμένες με δακτυλίους στα άκρα του πυρήνα.
Η περιέλιξη του ρότορα σε ορισμένους κινητήρες χαμηλής ισχύος γίνεται με χύτευση αλουμινίου.
Σε IM χαμηλής ισχύος, το διάκενο αέρα μεταξύ του στάτορα και του ρότορα είναι 0,2 - 0,3 mm, σε κινητήρες υψηλής ισχύος - αρκετά χιλιοστά.
13. Λειτουργία IM σε λειτουργία κατά της πέδησης.
Είναι απαραίτητο να μεταφέρετε το κύκλωμα στην αντιστροφή και να το απενεργοποιήσετε με ταχύτητα ίση με το μηδέν. Ο έλεγχος ταχύτητας πραγματοποιείται από το ρελέ ταχύτητας.
Τρόποι ελέγχου της ταχύτητας περιστροφής ενός ασύγχρονου κινητήρα.
Για ασύγχρονους κινητήρες βραχυκυκλώματος στροφείο
Για κινητήρα με ρότορα φάσης: με εναλλαγή του αριθμού των βημάτων στο ρεοστάτη στο κύκλωμα του ρότορα.
Εκκίνηση IM με ρότορα φάσης.
Η συμπερίληψη ροστατών ρύθμισης εκκίνησης στον ρότορα σάς επιτρέπει να επιταχύνετε τον κινητήρα σε βήματα χωρίς να υπερβείτε το ρεύμα εκκίνησης περισσότερο από 2-3 ονομαστικά.
Γράφημα - τρία βήματα
Μηχανικά χαρακτηριστικά ασύγχρονου κινητήρα, ανάλυσή του.
1-х.х 2- ονομαστική λειτουργία 3- χωρητικότητα υπερφόρτωσης 4 - εκκίνηση
1.Τα μηχανικά χαρακτηριστικά χτίζονται σε 4 σημεία:
όπου: - σύγχρονη ταχύτητα.
– ονομαστική ταχύτητα
– κρίσιμο ολίσθημα
ƛ - ικανότητα υπερφόρτωσης του κινητήρα.
Η στιγμή είναι ονομαστική.
Ωριαία ταχύτητα;
17. Η αρχή λειτουργίας ενός ασύγχρονου κινητήρα.
Τρεις φάσεις της περιέλιξης του στάτη (πρωτεύοντος) του IM τροφοδοτούνται με εναλλασσόμενη τάση uα = U mαμαρτία (w t), u b= U mαμαρτία (w t-p/3); u c= U mαμαρτία (w t-2p/3), όπου w=2π φά 1 .
Τα ρεύματα φάσης αρχίζουν να ρέουν στις περιελίξεις, επίσης μετατοπισμένα μεταξύ τους κατά 120 λ. μοίρες.
Δημιουργείται μαγνητικό πεδίο στάτορα που περιστρέφεται με γωνιακή ταχύτητα Ω 0 =2π φά 1 /Π.
Το μαγνητικό πεδίο του στάτορα διασχίζει τους αγωγούς της περιέλιξης του ρότορα (δευτερεύουσα περιέλιξη) και προκαλεί ένα EMF σε αυτό:
Κατεύθυνση μιΤο 2 καθορίζεται από τον κανόνα του δεξιού χεριού. Το επαγόμενο EMF δημιουργεί ρεύματα στην κλειστή περιέλιξη.
Η επαγωγική αντίσταση (επαγωγή) των ράβδων του ρότορα είναι μικρή, το ρεύμα είναι πρακτικά σε φάση με το EMF.
Ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης των ρευμάτων του ρότορα με τη μαγνητική ροή, προκύπτουν μηχανικές δυνάμεις που δρουν στους αγωγούς του ρότορα, η κατεύθυνση των οποίων καθορίζεται από τον κανόνα του αριστερού χεριού και μια περιστρεφόμενη ηλεκτρομαγνητική ροπή.
Σε αυτή την περίπτωση, για να δημιουργηθεί μια ροπή, είναι απαραίτητο η ροή του στάτη να διασχίζει τους αγωγούς του ρότορα, δηλαδή το πεδίο του στάτορα να περιστρέφεται με ταχύτητα μεγαλύτερη από την ταχύτητα του ρότορα. Αυτή η διαφορά στην ταχύτητα περιστροφής ονομάζεται ολίσθηση.
Έτσι, το χαρακτηριστικό γνώρισμα του IM, που του έδωσε το όνομά του, είναι ότι το πεδίο του στάτορα και ο ρότορας περιστρέφονται με διαφορετικές ταχύτητες, δηλ. εκτός συγχρονισμού ή ασύγχρονα.
Εάν αλλάξετε την κατεύθυνση περιστροφής του πεδίου του στάτορα, τότε ο ρότορας θα αρχίσει επίσης να περιστρέφεται προς την αντίθετη κατεύθυνση - αυτή είναι μια αντιστροφή. Σχηματικά, για αυτό αρκεί η εναλλαγή δύο φάσεων.
18.Τρόποι εκκίνησης ασύγχρονων κινητήρων με βραχυκύκλωμα ρότορα και τα χαρακτηριστικά τους
Σε όλες τις μεθόδους επιτυγχάνεται μείωση του ρεύματος εκκίνησης Επιτρέπεται η άμεση εκκίνηση εάν η ισχύς του κινητήρα είναι μικρή ή ο κινητήρας ξεκινά χωρίς φορτίο.
1. Με την αλλαγή της αντίστασης στο κύκλωμα του στάτη, χρησιμοποιείται σε ανελκυστήρες, μειονεκτήματα: η ικανότητα υπερφόρτωσης και η ροπή εκκίνησης μειώνονται
2. Αλλάζοντας ταυτόχρονα την τάση και τη συχνότητα: χρησιμοποιώντας έναν μετατροπέα συχνότητας τάσης, η μέθοδος είναι καλύτερη όσον αφορά τον έλεγχο, απαιτεί ακριβό εξοπλισμό
3 Αλλάζοντας μόνο το μέγεθος της τάσης: το αποτέλεσμα είναι το ίδιο όπως στην πρώτη περίπτωση.
4. Αλλαγή από δέλτα σε αστέρι (αλλαγή του αριθμού των ζευγών πόλων)
Δυναμικό μηχανικό χαρακτηριστικόεπαγωγικός κινητήρας ονομάζεται η σχέση μεταξύ των στιγμιαίων τιμών της ταχύτητας (ολίσθησης) και της ροπής της ηλεκτρικής μηχανής για την ίδια στιγμή στο χρόνο του μεταβατικού τρόπου λειτουργίας.
Το γράφημα των δυναμικών μηχανικών χαρακτηριστικών ενός επαγωγικού κινητήρα μπορεί να ληφθεί από την κοινή λύση του συστήματος διαφορικών εξισώσεων ηλεκτρικής ισορροπίας στα κυκλώματα στάτορα και ρότορα του κινητήρα και μία από τις εξισώσεις της ηλεκτρομαγνητικής ροπής του, που δίνονται χωρίς η προέλευσή τους:
Το σύστημα των εξισώσεων (5.35) χρησιμοποιεί τον ακόλουθο συμβολισμό:
ΕΝΑ
- στοιχείο του διανύσματος τάσης περιέλιξης του στάτη, προσανατολισμένο κατά μήκος του άξονα σισταθερό σύστημα συντεταγμένων·
- ισοδύναμη επαγωγική αντίσταση της περιέλιξης του στάτη, ίση με την επαγωγική αντίσταση της διαρροής της περιέλιξης του στάτη και την επαγωγική αντίσταση από το κύριο πεδίο.
- ισοδύναμη επαγωγική αντίσταση της περιέλιξης του ρότορα, μειωμένη στην περιέλιξη του στάτορα, ίση με την επαγωγική αντίσταση της διαρροής της περιέλιξης του ρότορα και την επαγωγική αντίσταση από το κύριο πεδίο.
- επαγωγική αντίσταση από το κύριο πεδίο (κύκλωμα μαγνήτισης), που δημιουργείται από τη συνολική δράση των ρευμάτων του στάτη.
ΕΝΑσταθερό σύστημα συντεταγμένων·
- συστατικό του διανύσματος σύνδεσης ροής περιέλιξης στάτορα, προσανατολισμένο κατά μήκος του άξονα σισταθερό σύστημα συντεταγμένων·
ΕΝΑσταθερό σύστημα συντεταγμένων·
είναι η συνιστώσα του διανύσματος σύνδεσης ροής περιέλιξης ρότορα, προσανατολισμένο κατά μήκος του άξονα σισταθερό σύστημα συντεταγμένων·
ΕΝΑσταθερό σύστημα συντεταγμένων·
- στοιχείο του διανύσματος ρεύματος περιέλιξης ρότορα, προσανατολισμένο κατά μήκος του άξονα σισταθερό σύστημα συντεταγμένων.
Οι ηλεκτρομηχανικές διεργασίες σε μια ασύγχρονη ηλεκτρική κίνηση περιγράφονται με την εξίσωση της κίνησης. Για την υπόθεση
πού μειώνεται η στιγμή της αντίστασης φορτίου στον άξονα του κινητήρα. - η συνολική ροπή αδράνειας της ηλεκτροκίνησης μειώνεται στον άξονα του κινητήρα.
Η ανάλυση των δυναμικών διαδικασιών μετατροπής ενέργειας σε έναν επαγωγικό κινητήρα είναι μια δύσκολη εργασία λόγω της σημαντικής μη γραμμικότητας των εξισώσεων που περιγράφουν τον επαγωγικό κινητήρα, λόγω του γινομένου των μεταβλητών. Επομένως, είναι σκόπιμο να μελετηθούν τα δυναμικά χαρακτηριστικά ενός επαγωγικού κινητήρα χρησιμοποιώντας τεχνολογία υπολογιστών.
Η κοινή λύση του συστήματος των εξισώσεων (5.62) και (5.63) στο περιβάλλον λογισμικού MathCAD σας επιτρέπει να υπολογίσετε τα γραφήματα των μεταβατικών διεργασιών της ταχύτητας ω και της ροπής Μμε αριθμητικές τιμές των παραμέτρων του ισοδύναμου κυκλώματος ενός ασύγχρονου κινητήρα, που ορίζονται στο παράδειγμα 5.3.
Δεδομένου ότι τα δυναμικά μηχανικά χαρακτηριστικά ενός κινητήρα επαγωγής μπορούν να ληφθούν μόνο από τα αποτελέσματα των υπολογισμών των μεταβατικών μεταβατικών φαινομένων, αρχικά παρουσιάζουμε τα γραφήματα μεταβατικών στροφών (Εικ. 5.9) και ροπής (Εικ. 5.10) κατά την εκκίνηση ενός επαγωγικού κινητήρα με απευθείας σύνδεση στο δίκτυο.
Ρύζι. 5.9.
Ρύζι. 5.10.
Ρύζι. 5.11.
Τα γραφήματα και τα μεταβατικά σάς επιτρέπουν να δημιουργήσετε ένα δυναμικό μηχανικό χαρακτηριστικό ενός ασύγχρονου κινητήρα (Εικ. 5.1 I, καμπύλη I) κατά την εκκίνηση μέσω απευθείας σύνδεσης στο δίκτυο. Για σύγκριση, το ίδιο σχήμα δείχνει το στατικό μηχανικό χαρακτηριστικό - 2, που υπολογίζεται με την έκφραση (5.7) για τις ίδιες παραμέτρους του ισοδύναμου κυκλώματος ενός ασύγχρονου κινητήρα.
Μια ανάλυση των δυναμικών μηχανικών χαρακτηριστικών ενός ασύγχρονου κινητήρα δείχνει ότι οι μέγιστες ροπές κρούσης κατά την εκκίνηση υπερβαίνουν την ονομαστική ροπή L / n του στατικού μηχανικού χαρακτηριστικού κατά περισσότερο από 4,5 φορές και μπορούν να φτάσουν σε τιμές που είναι απαράδεκτα μεγάλες. της μηχανικής αντοχής. Οι ροπές κρούσης κατά την εκκίνηση, και ειδικά κατά την αναστροφή ενός ασύγχρονου κινητήρα, οδηγούν σε αστοχία της κινηματικής των μηχανισμών παραγωγής και του ίδιου του ασύγχρονου κινητήρα.
Η μοντελοποίηση στο περιβάλλον λογισμικού MathCAD καθιστά αρκετά εύκολη τη μελέτη των δυναμικών μηχανικών χαρακτηριστικών ενός κινητήρα επαγωγής. Έχει διαπιστωθεί ότι το δυναμικό χαρακτηριστικό καθορίζεται όχι μόνο από τις παραμέτρους του ισοδύναμου κυκλώματος ενός ασύγχρονου κινητήρα, αλλά και από τις παραμέτρους της ηλεκτρικής κίνησης, όπως η ισοδύναμη ροπή αδράνειας, η ροπή αντίστασης στον άξονα του κινητήρα . Κατά συνέπεια, ένας ασύγχρονος κινητήρας με δεδομένες παραμέτρους του δικτύου τροφοδοσίας και του ισοδύναμου κυκλώματος έχει ένα στατικό και πολλά δυναμικά μηχανικά χαρακτηριστικά.
Όπως προκύπτει από την ανάλυση των δυναμικών χαρακτηριστικών του Σχ. 5.9-5.10, η μεταβατική διαδικασία εκκίνησης ενός βραχυκυκλωμένου ασύγχρονου κινητήρα μπορεί να έχει ταλαντωτικό χαρακτήρα όχι μόνο στο αρχικό, αλλά και στο τελικό τμήμα και η ταχύτητα του κινητήρα υπερβαίνει τη σύγχρονη ω0. Στην πράξη, δεν παρατηρούνται πάντα διακυμάνσεις στη γωνιακή ταχύτητα και τη ροπή του κινητήρα στο τελικό τμήμα της μεταβατικής διαδικασίας. Επιπλέον, υπάρχει ένας μεγάλος αριθμός μηχανισμών παραγωγής για τους οποίους πρέπει να αποκλειστούν τέτοιες διακυμάνσεις. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι οι μηχανισμοί των βαρούλκων και η κίνηση των γερανών. Για τέτοιους μηχανισμούς παράγονται ασύγχρονοι κινητήρες με μαλακά μηχανικά χαρακτηριστικά ή με αυξημένη ολίσθηση. Έχει διαπιστωθεί ότι όσο πιο μαλακό είναι το τμήμα εργασίας του μηχανικού χαρακτηριστικού ενός κινητήρα επαγωγής και όσο μεγαλύτερη είναι η ισοδύναμη ροπή αδράνειας του ηλεκτροκινητήρα, τόσο μικρότερο είναι το πλάτος των ταλαντώσεων όταν επιτυγχάνεται σταθερή ταχύτητα και τόσο πιο γρήγορα αποσυντίθενται.
Οι μελέτες δυναμικών μηχανικών χαρακτηριστικών είναι θεωρητικής και πρακτικής σημασίας, καθώς, όπως φαίνεται στην Ενότητα 5.1.1, η συνεκτίμηση μόνο στατικών μηχανικών χαρακτηριστικών μπορεί να οδηγήσει σε όχι απόλυτα σωστά συμπεράσματα και να παραμορφώσει τη φύση των δυναμικών φορτίων κατά την εκκίνηση ασύγχρονων κινητήρων . Μελέτες δείχνουν ότι οι μέγιστες τιμές της δυναμικής ροπής μπορούν να υπερβούν την ονομαστική ροπή του κινητήρα κατά την εκκίνηση με απευθείας σύνδεση στο δίκτυο κατά 2-5 φορές και κατά 4-10 φορές όταν ο κινητήρας αντιστρέφεται, κάτι που πρέπει να ληφθεί υπόψη λαμβάνεται υπόψη κατά την ανάπτυξη και την κατασκευή ηλεκτροκινητήρων.
Είναι βολικό να αναλύεται η λειτουργία ενός ασύγχρονου ηλεκτροκινητήρα με βάση τα μηχανικά χαρακτηριστικά του, τα οποία είναι μια γραφικά εκφρασμένη εξάρτηση της μορφής Π = φά(Μ). Σε αυτές τις περιπτώσεις, τα χαρακτηριστικά ταχύτητας χρησιμοποιούνται πολύ σπάνια, καθώς για έναν ασύγχρονο ηλεκτροκινητήρα το χαρακτηριστικό ταχύτητας είναι η εξάρτηση της ταχύτητας από το ρεύμα του ρότορα, στον προσδιορισμό του οποίου υπάρχουν ορισμένες δυσκολίες, ειδικά στην περίπτωση ασύγχρονων ηλεκτροκινητήρων με ένας ρότορας με κλουβί σκίουρου.
Για τους ασύγχρονους ηλεκτροκινητήρες, καθώς και για τους ηλεκτροκινητήρες συνεχούς ρεύματος, διακρίνονται φυσικά και τεχνητά μηχανικά χαρακτηριστικά. Ένας ασύγχρονος ηλεκτροκινητήρας λειτουργεί με φυσικό μηχανικό χαρακτηριστικό εάν η περιέλιξη του στάτη του είναι συνδεδεμένη σε ένα τριφασικό δίκτυο ρεύματος, η τάση και η συχνότητα του οποίου αντιστοιχούν στις ονομαστικές τιμές και εάν δεν περιλαμβάνονται πρόσθετες αντιστάσεις στο κύκλωμα του δρομέα.
Στο σχ. 42 δόθηκε εξάρτηση Μ = φά(μικρό), το οποίο σας επιτρέπει να μεταβείτε εύκολα στα μηχανικά χαρακτηριστικά n = φά(Μ ), δεδομένου ότι, σύμφωνα με την έκφραση (82) , η ταχύτητα περιστροφής του δρομέα εξαρτάται από το μέγεθος της ολίσθησης.
Αντικατάσταση του τύπου (81) στην έκφραση (91) και επίλυση της εξίσωσης που προκύπτει για Π 2 λαμβάνουμε την ακόλουθη εξίσωση για τα μηχανικά χαρακτηριστικά ενός ασύγχρονου κινητήρα
Μέλος r 1 μικρόπαραλείπεται λόγω της μικρότητάς του. Τα μηχανικά χαρακτηριστικά που αντιστοιχούν σε αυτή την εξίσωση φαίνονται στο σχ. 44.
Η εξίσωση (95) δεν είναι βολική για πρακτικές κατασκευές· επομένως, απλοποιημένες εξισώσεις χρησιμοποιούνται συνήθως στην πράξη. Έτσι, στην περίπτωση ενός ηλεκτροκινητήρα που λειτουργεί με φυσικό χαρακτηριστικό με ροπή που δεν υπερβαίνει το 1,5 της ονομαστικής του τιμής, η ολίσθηση συνήθως δεν υπερβαίνει το 0,1. Επομένως, για αυτήν την περίπτωση, στην εξίσωση (95) μπορούμε να παραβλέψουμε τον όρο Χ 2 μικρό 2 /kr’ 2 · Μ , με αποτέλεσμα την ακόλουθη απλοποιημένη φυσική χαρακτηριστική εξίσωση:
που είναι η εξίσωση μιας ευθείας κεκλιμένης προς τον άξονα x.
Αν και η εξίσωση (97) είναι κατά προσέγγιση, η εμπειρία δείχνει ότι για τη ροπή αλλάζει από Μ= 0 έως Μ=1,5Μ n τα χαρακτηριστικά των επαγωγικών κινητήρων είναι πραγματικά απλά και η εξίσωση (97) δίνει αποτελέσματα που συμφωνούν καλά με τα πειραματικά δεδομένα.
Όταν εισάγονται πρόσθετες αντιστάσεις στο κύκλωμα του ρότορα, το χαρακτηριστικό Π = φά(Μ) με επαρκή ακρίβεια για πρακτικούς σκοπούς μπορεί επίσης να θεωρηθεί ευθύγραμμο εντός των καθορισμένων ορίων για τη ροπή και να κατασκευαστεί σύμφωνα με την εξίσωση (97).
Έτσι, τα μηχανικά χαρακτηριστικά ενός επαγωγικού κινητήρα κυμαίνονται από Μ= 0 έως Μ = 1,5 Μ n σε διάφορες αντιστάσεις του κυκλώματος του ρότορα, αντιπροσωπεύουν μια οικογένεια ευθειών γραμμών που τέμνονται σε ένα σημείο που αντιστοιχεί στον σύγχρονο αριθμό στροφών (Εικ. 45). Όπως δείχνει η εξίσωση (97), η κλίση κάθε χαρακτηριστικού προς τον άξονα της τετμημένης καθορίζεται από την τιμή της ενεργού αντίστασης του κυκλώματος του δρομέα r’ 2 . Προφανώς, όσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση που εισάγεται σε κάθε φάση του ρότορα, τόσο περισσότερο το χαρακτηριστικό έχει κλίση προς τον άξονα της τετμημένης.
Όπως αναφέρθηκε, συνήθως στην πράξη, δεν χρησιμοποιούνται τα χαρακτηριστικά ταχύτητας των ασύγχρονων κινητήρων. Ο υπολογισμός των αντιστάσεων εκκίνησης και ρύθμισης πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας την εξίσωση (97). Η κατασκευή ενός φυσικού χαρακτηριστικού μπορεί να πραγματοποιηθεί από δύο σημεία - με σύγχρονη ταχύτητα n 1 = 60φά /Rσε μηδενική ροπή και σε ονομαστικές στροφές με ονομαστική ροπή.
Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι για τους ασύγχρονους ηλεκτρικούς κινητήρες, η εξάρτηση της ροπής από το ρεύμα του ρότορα Εγώ 2 είναι πιο περίπλοκη από την εξάρτηση της ροπής από το ρεύμα οπλισμού για
Ηλεκτροκινητήρες συνεχούς ρεύματος. Επομένως, το χαρακτηριστικό ταχύτητας ενός κινητήρα επαγωγής δεν είναι πανομοιότυπο με το μηχανικό χαρακτηριστικό. Χαρακτηριστικό γνώρισμα Π = φά(Εγώ 2 ) έχει τη μορφή που φαίνεται στο Σχ. 46. Υπάρχει επίσης ένα χαρακτηριστικό n = φά (Εγώ 1 ).