Caracteristică mecanică dinamică a unui motor asincron este relația dintre valorile instantanee ale vitezei (alunecării) și ale cuplului unei mașini electrice pentru același moment de timp al modului de funcționare tranzitoriu.

Un grafic al caracteristicilor mecanice dinamice ale unui motor asincron poate fi obținut dintr-o soluție comună a sistemului de ecuații diferențiale de echilibru electric în circuitele statorice și rotorice ale motorului și una dintre ecuațiile cuplului său electromagnetic, care sunt date fără derivarea lor:

Sistemul de ecuații (5.35) folosește următoarea notație:

A

– componentă a vectorului de tensiune a înfăşurării statorului, orientată de-a lungul axei b sistem de coordonate fix;

– reactanța inductivă echivalentă a înfășurării statorului, egală cu rezistența de scurgere inductivă a înfășurării statorului și reactanța inductivă din câmpul principal;

– reactanța inductivă echivalentă a înfășurării rotorului, redusă la înfășurarea statorului, egală cu rezistența inductivă de scurgere a înfășurării rotorului și reactanța inductivă din câmpul principal;

– reactanța inductivă din câmpul principal (circuit de magnetizare), creată prin acțiunea totală a curenților statori;

A sistem de coordonate fix;

– componentă a vectorului de legătură de flux al înfăşurării statorului, orientată de-a lungul axei b sistem de coordonate fix;

A sistem de coordonate fix;

– componentă a vectorului de legătură de flux al înfăşurării rotorului, orientată de-a lungul axei b sistem de coordonate fix;

A sistem de coordonate fix;

– componentă a vectorului de curent al înfășurării rotorului, orientată de-a lungul axei b sistem de coordonate fix.

Procesele electromecanice dintr-o acţionare electrică asincronă sunt descrise de ecuaţia mişcării. Pentru ocazie

unde este momentul de rezistență la sarcină redus la arborele motorului; – momentul total de inerţie al acţionării electrice redus la arborele motorului.

Analiza proceselor dinamice de conversie a energiei într-un motor asincron este o sarcină complexă datorită neliniarității semnificative a ecuațiilor care descriu motorul asincron, cauzată de produsul variabilelor. Prin urmare, este recomandabil să se studieze caracteristicile dinamice ale unui motor asincron folosind tehnologia computerizată.

Rezolvarea comună a sistemului de ecuații (5.62) și (5.63) în mediul software MathCAD face posibilă calcularea graficelor proceselor tranzitorii ale vitezei ω și cuplului. M cu valori numerice ale parametrilor circuitului echivalent al unui motor asincron, definiți în exemplul 5.3.

Deoarece caracteristicile mecanice dinamice ale unui motor asincron pot fi obținute numai din rezultatele calculelor proceselor tranzitorii, mai întâi prezentăm grafice ale proceselor tranzitorii de viteză (Fig. 5.9) și cuplu (Fig. 5.10) la pornirea unui motor asincron prin conexiune directă la rețea.

Orez. 5.9.

Orez. 5.10.

Orez. 5.11.

Graficele și procesele tranzitorii fac posibilă construirea unei caracteristici mecanice dinamice a unui motor asincron (Fig. 5.1 I, curba I) atunci când este pornit prin conexiune directă la rețea. Pentru comparație, aceeași figură prezintă caracteristica mecanică statică - 2, calculată folosind expresia (5.7) pentru aceiași parametri ai circuitului echivalent al unui motor asincron.

Analiza caracteristicilor mecanice dinamice ale unui motor asincron arată că cuplurile maxime de impact în timpul pornirii depășesc cuplul nominal L/n al caracteristicilor mecanice statice de peste 4,5 ori și pot atinge valori inacceptabil de ridicate din punct de vedere al rezistenței mecanice. . Cuplurile de șoc în timpul pornirii și în special în timpul inversării unui motor asincron, duc la defectarea cinematicii mecanismelor de producție și a motorului asincron în sine.

Modelarea în mediul software MathCAD face destul de ușor studiul caracteristicilor mecanice dinamice ale unui motor asincron. S-a stabilit că caracteristica dinamică este determinată nu numai de parametrii circuitului echivalent al unui motor asincron, ci și de parametrii acționării electrice, cum ar fi momentul echivalent de inerție și momentul de rezistență pe arborele motorului. . În consecință, un motor asincron, cu parametrii dați ai rețelei de alimentare și circuitul echivalent, are o singură caracteristică mecanică statică și multe caracteristici dinamice.

După cum rezultă din analiza caracteristicilor dinamice din Fig. 5.9-5.10, procesul tranzitoriu de pornire a unui motor asincron cu colivie poate avea un caracter oscilator nu numai la secțiunea inițială, ci și la secțiunea finală, iar viteza motorului depășește viteza sincronă ω0. În practică, fluctuațiile vitezei unghiulare și ale cuplului motorului la secțiunea finală a procesului tranzitoriu nu sunt întotdeauna observate. În plus, există un număr mare de mecanisme de producție pentru care astfel de fluctuații trebuie eliminate. Un exemplu tipic este mecanismele troliurilor și mișcarea macaralelor. Pentru astfel de mecanisme se produc motoare asincrone cu caracteristici mecanice moi sau cu alunecare crescută. S-a stabilit că, cu cât secțiunea de lucru a caracteristicilor mecanice ale unui motor asincron este mai moale și cu atât este mai mare momentul echivalent de inerție al acționării electrice, cu atât amplitudinea oscilațiilor la atingerea unei viteze constante este mai mică și cu atât se estompează mai repede.

Studiile caracteristicilor mecanice dinamice sunt de importanță teoretică și practică, deoarece, așa cum s-a arătat în Secțiunea 5.1.1, luarea în considerare numai a caracteristicilor mecanice statice poate duce la concluzii nu complet corecte și la o denaturare a naturii sarcinilor dinamice la pornirea asincronă. motoare. Cercetările arată că valorile maxime ale cuplului dinamic pot depăși cuplul nominal al motorului la pornirea conexiunii directe la rețea de 2-5 ori și de 4-10 ori la inversarea motorului, lucru care trebuie luat în considerare atunci când dezvoltarea şi fabricarea acţionărilor electrice.

Proiectarea și aplicarea IM cu scurtcircuit. rotor.

1) Stator fix: un miez din oțel electric laminat cu (de obicei) înfășurări trifazate care formează poli și deplasați în spațiu cu 120 de grade.

Înfășurarea statorului este de obicei izolată cu lac.

2) Rotor mobil cu colivie: miez de tip stator. Înfășurare în fante - tije de cupru sau aluminiu scurtcircuitate cu inele la capetele miezului.

Înfășurarea rotorului la unele motoare de putere redusă este realizată din aluminiu turnat sub presiune.

La motoarele de putere mică, spațiul de aer dintre stator și rotor este de 0,2 - 0,3 mm, la motoarele de mare putere este de câțiva milimetri.

13. Funcționare IM în modul de frânare cu contracomutare.

Este necesar să puneți circuitul în sens invers și să îl opriți la o viteză de zero. Controlul vitezei este efectuat de un releu de viteză.

Metode de reglare a vitezei de rotație a unui motor asincron.

Pentru motoare asincrone cu scurtcircuit. rotor

Pentru un motor cu rotor bobinat: prin comutarea numărului de trepte din reostat din circuitul rotorului.

Pornirea unui motor cu inducție cu un rotor bobinat.

Includerea reostatelor de reglare a pornirii în rotor vă permite să accelerați motorul treptat, fără a depăși curentul de pornire mai mult de 2-3 nominal.

Program – trei pași

Caracteristicile mecanice ale unui motor asincron, analiza acestuia.

1x.x 2 - modul nominal 3 - capacitate de suprasarcină 4 - pornire

1. Caracteristicile mecanice se bazează pe 4 puncte:

unde: – viteza sincronă;

– viteza nominală;

– alunecarea este esențială

ƛ - capacitatea de suprasarcină a motorului;

Cuplul este nominal;

Viteza nominala de rotatie;

17. Principiul de funcționare al unui motor asincron.

Cele trei faze ale înfășurării statorului (primar) a IM sunt alimentate cu tensiune alternativă u a = Hm păcat (w t), u b = Hm păcat (w t-p/3); u c = Hm păcat (w t-2p/3), unde w=2π f 1 .

Curenții de fază încep să curgă în înfășurări, de asemenea deplasați unul față de celălalt cu 120 de grade electrice.

Apare un câmp magnetic stator care se rotește cu o viteză unghiulară Ω 0 =2π f 1 /p.

Câmpul magnetic al statorului traversează conductoarele înfășurării rotorului (înfășurarea secundară) și induce un EMF în el:

Direcţie E 2 este determinat de regula mâinii drepte. EMF indus creează curenți într-o înfășurare închisă.

Rezistența inductivă (inductanța) tijelor rotorului este mică, curentul este practic în fază cu EMF.

Ca urmare a interacțiunii curenților rotorului cu fluxul magnetic, apar forțe mecanice care acționează asupra conductoarelor rotorului, a căror direcție este determinată de regula stângii și de un moment electromagnetic rotativ.

În acest caz, pentru a crea cuplu, este necesar ca fluxul statorului traversează conductoarele rotorului, adică câmpul statorului să se rotească cu o viteză mai mare decât viteza de rotație a rotorului. Această diferență de viteză de rotație se numește alunecare.

Astfel, trăsătura distinctivă a IM, care i-a dat numele, este că câmpul statorului și rotorul se rotesc la viteze diferite, adică. desincronizat sau asincron.

Dacă schimbați direcția de rotație a câmpului statorului, rotorul va începe, de asemenea, să se rotească în cealaltă direcție - aceasta este inversare. Pentru a face acest lucru, este suficient să schimbați oricare două faze.

18.Metode de pornire a motoarelor asincrone cu scurtcircuit. rotorul și caracteristicile acestora

Toate metodele realizează o reducere a curentului de pornire.Pornirea directă este permisă dacă puterea motorului este scăzută sau motorul pornește fără sarcină.

1. Prin modificarea rezistenței în circuitul statorului, utilizat la ascensoare, dezavantaje: capacitatea de suprasarcină și scăderea cuplului de pornire

2. Schimbarea tensiunii și a frecvenței simultan: utilizarea unui convertor de tensiune de frecvență, cea mai bună metodă în ceea ce privește reglabilitatea, necesită echipamente scumpe

3 Schimbând doar valoarea tensiunii: rezultatul este același ca în primul caz.

4. Trecerea de la triunghi la stea (schimbarea numărului de perechi de poli)

Caracteristicile mecanice ale motoarelor asincrone

Motoarele cu inducție sunt principalele motoare care sunt cele mai utilizate pe scară largă atât în ​​industrie, cât și în producția agro-industrială. Au avantaje semnificative față de alte tipuri de motoare: sunt ușor de operat, fiabile și cu costuri reduse.

Într-un motor asincron trifazat, atunci când înfășurarea statorului este conectată la o rețea de tensiune alternativă trifazată, se creează un câmp magnetic rotativ, care, traversând conductorii înfășurării rotorului, induce o fem în ele, sub influența care curent şi flux magnetic apar în rotor. Interacțiunea fluxurilor magnetice ale statorului și rotorului creează cuplul motorului. Apariția EMF și, prin urmare, a cuplului, în înfășurarea rotorului este posibilă numai dacă există o diferență între vitezele de rotație ale câmpului magnetic al statorului și al rotorului. Această diferență de viteză se numește alunecare.

Alunecarea unui motor cu inducție este o măsură a cât de mult întârzie rotorul în rotație în spatele rotației câmpului magnetic al statorului. Este notat cu litera S si este determinata de formula

, (2.17)

unde w 0 este viteza unghiulară de rotație a câmpului magnetic al statorului (viteza unghiulară sincronă a motorului); w este viteza unghiulară a rotorului; ν – viteza de rotație a motorului în unități relative.

Viteza de rotație a câmpului magnetic al statorului depinde de frecvența curentului rețelei de alimentare fși numărul de perechi de poli R motor: . (2.18)

Ecuația pentru caracteristicile mecanice ale unui motor asincron poate fi derivată pe baza circuitului echivalent simplificat prezentat în Fig. 2.11. Următoarele denumiri sunt utilizate în circuitul echivalent: U f- tensiunea fazei primare; eu 1- curent de fază în înfăşurările statorului; eu 2- curent redus in infasurarile rotorului; X 1– reactanța înfășurării statorului; R 1, R 1 2– rezistențe active în înfășurările statorului și respectiv rotorului redus; X 2΄ - reactanță redusă în înfășurările rotorului; R0, X 0- rezistenta activa si reactiva a circuitului de magnetizare; S– alunecare.

În conformitate cu circuitul echivalent din Fig. 2.11, expresia pentru curentul rotorului are forma

Orez. 2.11. Schema de înlocuire a unui motor asincron

Cuplul unui motor cu inducție poate fi determinat din expresie Мw 0 S=3(I 2 ΄) 2 R 2 conform formulei

Înlocuirea valorii curente eu 2 ΄ de la formula (2.19) la formula (2.20), determinăm cuplul motor în funcție de alunecare, adică. expresia analitică a caracteristicilor mecanice ale unui motor asincron are forma

Graficul de dependență M= f (S) pentru modul motor este prezentat în Fig. 2.12. În timpul accelerării, cuplul motorului se modifică față de cuplul de pornire M n până la momentul maxim, care se numește momentul critic M to. Alunecarea și turația motorului corespunzătoare celui mai mare (maxim) cuplu sunt numite critice și sunt desemnate în consecință S la, w la. Echivalând derivata cu zero în expresia (2.21), obținem valoarea alunecării critice S k, la care motorul dezvoltă cuplul maxim:

Unde X k = (X 1 + X 2 ΄) – reactanța motorului.

Pentru modul motor S la luate cu semnul „plus”, pentru supersincron - cu semnul „minus”.

Înlocuirea valorii S la(2.22) în expresia (2.21), obținem formulele pentru momentul maxim:

a) pentru modul motor

b) pentru frânarea supersincronă

Semnul plus în egalitățile (2.22) și (2.23) se referă la modul motor și frânarea cu comutare înapoi; semnul minus în formulele (2.21), (2.22) și (2.24) - la modul supersincron al unui motor care funcționează în paralel cu rețeaua (cu w>w 0).

După cum se poate observa din (2.23) și (2.24), cuplul maxim al unui motor care funcționează în modul de frânare supersincronă va fi mai mare în comparație cu modul motor din cauza căderii de tensiune pe R 1(Fig. 2.11).

Dacă expresia (2.21) este împărțită la (2.23) și se fac un număr de transformări ținând cont de ecuația (2.22), putem obține o expresie mai simplă pentru dependență M= f (S):

Unde – coeficient.

Neglijarea rezistenței active a înfășurării statorului R 1, deoarece pentru motoarele asincrone cu o putere mai mare de 10 kW, rezistența R 1 este semnificativ mai mică X k, poate fi echivalat a ≈ 0, obținem o formulă mai convenabilă și mai simplă de calcul pentru determinarea cuplului motor prin alunecarea acestuia (formula Kloss):

. (2.26) Dacă în expresia (2.25) în loc de valorile curente MȘi Sînlocuiți valorile nominale și indicați multiplicitatea momentelor M la /M n prin kmax, obținem o formulă simplificată pentru determinarea alunecării critice:

În (2.27), luați orice rezultat al soluției sub rădăcină cu semnul „+”, deoarece cu semnul „-”, soluția acestei ecuații nu are sens. Ecuațiile (2.21), (2.23), (2.24), (2.25) și (2.26) sunt expresii care descriu caracteristicile mecanice ale unui motor asincron (Fig. 2.12).

Caracteristicile mecanice artificiale ale unui motor asincron pot fi obținute prin modificarea tensiunii sau frecvenței curentului în rețeaua de alimentare sau prin introducerea de rezistențe suplimentare în circuitul statorului sau rotorului.

Să luăm în considerare influența fiecăruia dintre acești parametri ( U, f, R d) asupra caracteristicilor mecanice ale unui motor asincron.

Influența tensiunii de alimentare. Analiza ecuațiilor (2.21) și (2.23) arată că modificarea tensiunii rețelei afectează cuplul motorului și nu afectează alunecarea critică a acestuia. În acest caz, cuplul dezvoltat de motor se modifică proporțional cu pătratul tensiunii:

M≡ kU 2, (2.28)

Unde k– coeficient în funcție de motor și parametrii de alunecare.

Caracteristicile mecanice ale unui motor asincron atunci când tensiunea rețelei se modifică sunt prezentate în Fig. 2.13. În acest caz U n= U 1 > U 2 > U 3.

Influența rezistenței active externe suplimentare incluse în circuitul statorului.În circuitul statorului sunt introduse rezistențe suplimentare pentru a reduce valorile curentului de pornire și a cuplului (Fig. 2.14a). Căderea de tensiune pe rezistența externă este în acest caz o funcție a curentului motorului. La pornirea motorului, când valoarea curentului este mare, tensiunea de pe înfășurările statorului scade.

Fig.2.14. Schema de conectare (a) și caracteristicile mecanice (b) ale unui motor asincron atunci când rezistența activă este conectată la circuitul statorului

În acest caz, conform ecuațiilor (2.21), (2.22) și (2.23), cuplul de pornire se modifică M p, moment critic M kși viteza unghiulară ω La. Caracteristicile mecanice pentru diferite rezistențe suplimentare din circuitul statorului sunt prezentate în Fig. 2.14b, unde R d 2 >R d 1 .

Influența rezistenței externe suplimentare incluse în circuitul rotorului. Când o rezistență suplimentară este inclusă în circuitul rotor al unui motor cu rotor bobinat (Fig. 2.15a), alunecarea sa critică crește, ceea ce se explică prin expresie.

Fig.2.15. Schema de conectare (a) și caracteristicile mecanice (b) ale unui motor asincron cu rotor bobinat atunci când rezistența suplimentară este conectată la circuitul rotorului

Valoarea R/2 nu este inclusă în expresia (2.23), deoarece această valoare nu afectează MK, prin urmare momentul critic rămâne neschimbat pentru orice R/2. Caracteristicile mecanice ale unui motor asincron cu rotor bobinat cu diferite rezistențe suplimentare în circuitul rotorului sunt prezentate în Fig. 2.15b.

Influența frecvenței rețelei. Modificarea frecvenței curentului afectează valoarea reactanței inductive X la motor asincron și, după cum se poate observa din ecuațiile (2.18), (2.22), (2.23) și (2.24), afectează viteza unghiulară sincronă w 0, alunecarea critică S lași moment critic M la. în plus ; ; w 0 ºf, Unde C1, C2- coeficienți determinați de parametrii motorului independent de frecvența curentului f.

Caracteristicile mecanice ale motorului la schimbarea frecvenței curentului f sunt prezentate în Fig. 2.16.

Agenția Federală pentru Educație

Instituție de învățământ de stat de învățământ profesional superior

Universitatea de Stat din Petrozavodsk

ramura Kola

Departamentul de Inginerie Electrică de Înaltă Tensiune și Inginerie Electrică

Disciplina „_Electromecanica_”

Dispozitiv amașină sincronă.

Test

__2___ ani student

(grup AVEE - /06/3.5)

departamentul de corespondență

Facultatea de Fizică și Energie

specialitate: 140201 – „Inginerie electrică de înaltă tensiune și inginerie electrică”

Vahovsky Vladimir Alexandrovici

profesor -

prof., doc. tehnologie. stiinte A.I. Rakaev

Apatie

Caracteristicile mecanice ale unui motor asincron (IM).

1. Introducere.

2. Mașini asincrone.

3. Ecuația caracteristicilor mecanice ale unui motor asincron.

4. Linearizarea caracteristicilor mecanice ale unui motor asincron.

5. Caracteristicile mecanice ale motoarelor asincrone în regimuri simetrice

8. Dispozitiv amașină sincronă.

9. Principiul de funcționareMașini asincrone.

10. Bibliografie

Caracteristicile mecanice ale unui motor asincron (IM).

1. Introducere.

Unitățile electrice de curent alternativ sunt utilizate pe scară largă în industrie, transport, industria construcțiilor și în alte sectoare ale economiei naționale. Distribuția lor predominantă se datorează: fiabilității ridicate a unei mașini cu curent alternativ datorită absenței unui comutator, ușurinței în controlul acționărilor nereglementate, deoarece majoritatea sunt conectate direct la rețea, costului scăzut al mașinilor electrice și simplității cerințele pentru regulile lor de întreținere și exploatare.

În funcție de tipul de motor utilizat, nu se disting doar unitățile AC și DC, ci și asincrone, sincrone, pas cu pas și alte tipuri de unități. Cu toate acestea, nu ar trebui să ne gândim că unitățile de curent alternativ pot fi folosite peste tot în loc de unitățile de curent continuu. Pentru fiecare tip de unitate sunt stabilite zone de utilizare promițătoare. În plus, este dificil să enumerați în mod clar și sigur în prealabil toți factorii care determină alegerea tipului de curent pentru unitate. Alături de convertizoarele tradiționale construite pe baza mașinilor asincrone și sincrone, în ultimele decenii au fost folosite variatoare de curent alternativ cu motoare universale și pas cu pas, motoare cu putere duală și reducerea vitezei electromagnetice.

2. Mașini asincrone.

Principiul de funcționare al unei mașini asincrone în forma sa cea mai generală este următorul: unul dintre elementele mașinii - statorul - este utilizat pentru a crea un câmp magnetic care se mișcă cu o anumită viteză, iar în circuitele pasive conducătoare închise ale alt element - rotorul - este indusă o fem, determinând curgerea curenților și formarea de forțe (cupluri) atunci când aceștia interacționează cu un câmp magnetic. Toate aceste fenomene au loc în timpul mișcării nesincrone-asincrone a rotorului în raport cu câmpul, ceea ce a dat mașinilor de acest tip denumirea - asincrone.

Statorul este de obicei realizat sub forma mai multor bobine situate în caneluri, iar rotorul este sub forma unei „cuști de veveriță” (rotor cu veveriță) sau sub forma mai multor bobine (rotor bobinat), care sunt interconectate, scoase pe inele situate pe arbore și, cu ajutorul alunecării de-a lungul acestora, periile pot fi scurtcircuitate la rezistențe externe sau alte circuite.

În ciuda simplității fenomenelor fizice și a constructelor care le materializează, o descriere matematică completă a proceselor dintr-o mașină asincronă este foarte complexă:

în primul rând, toate tensiunile, curenții, legăturile de flux sunt variabile, adică. caracterizat prin frecvență, amplitudine, fază sau mărimi vectoriale corespunzătoare;

în al doilea rând, contururile în mișcare interacționează, ale căror poziții relative se modifică în spațiu;

în al treilea rând, fluxul magnetic este legat neliniar de curentul de magnetizare (apare saturația circuitului magnetic), rezistența activă a circuitului rotor depinde de frecvență (efectul deplasării curentului), rezistența tuturor circuitelor depinde de temperatură etc.

Să luăm în considerare cel mai simplu model de mașină asincronă, potrivit pentru explicarea principalelor fenomene dintr-o acţionare electrică asincronă.

Caracteristicile mecanice ale motorului determină complet calitatea funcționării sistemului electromecanic în stare staționară și performanța acestuia. Ele afectează și modurile dinamice ale acționării electrice, caracterizând cuplul dinamic în exces care determină accelerația sau decelerația motorului.

3. Ecuația caracteristicilor mecanice ale unui motor asincron

În practica modernă de proiectare, sunt utilizate programe care iau în considerare magnetizarea sistemului magnetic al mașinii la calcularea caracteristicilor mecanice, dar în acest caz, claritatea studiului lor se pierde. Prin urmare, toate dependențele ulterioare vor fi găsite dacă această ipoteză de bază este îndeplinită.

Puterea electrică furnizată motorului din rețea este cheltuită pentru a acoperi pierderile din circuitul de magnetizare p μ , în cupru stator p M 1, iar restul este convertit în putere electromagnetică. Prin urmare,

(4-12)

La randul lui,

unde ω 0 = 2π f 1 /p- numărul de perechi de poli ai statorului mașinii.

După mici transformări, găsim

(4-14)

Prin urmare, dependența M = f(s) este o funcție complexă de alunecare. Să-l examinăm până la extrem, luând derivata

(4-15)

Echivalând numărătorul expresiei (4-15) cu zero, găsim valoarea alunecării critice s K , la care dependența M =f(s) are maxim:

(4-16)

În scădere fizică M la s s K Și s > s K se explică după cum urmează. La s s K, o scădere a alunecării este asociată cu o scădere a curentului și a cuplului motorului și când s > s K, deși curentul motorului crește, componenta sa activă, care determină cuplul electromagnetic, nu crește, ci scade, ceea ce duce și la o scădere a cuplului dezvoltat de motor.

Semn pozitiv s K corespunde modului motor, iar negativ - modului de funcționare generator al mașinii.

Trebuie avut în vedere faptul că, la fel ca o mașină de curent continuu, mărimea relativă r 1 scade cu creșterea puterii mașinii și deja pentru motoarele cu o putere de 100 kW este 10-15% din valoare X 1 + X 2 ". Prin urmare, formula (4-16) poate fi utilizată într-o formă simplificată, neglijând r 1

Unde X K.Z - rezistență inductivă redusă la scurtcircuit.

Acest lucru nu se poate face pentru mașinile de putere medie și mai ales mică, care au rezistență r 1 pe măsura X K.Z.

Folosind formulele (4-14) și (4-16), puteți obține o înregistrare diferită a caracteristicilor mecanice ale unui motor asincron dacă găsiți valorile momentelor sale critice în motor M K.D și generator M KG moduri de operare:

(4-18)

Raportul momentului critic

(4-19)

Notația folosită în mod obișnuit aici este:

(4-20)

Formula (4-19) arată că valoarea cuplului critic al unei mașini în modul generator poate fi semnificativ mai mare decât în ​​modul motor (vezi Fig. 4-8).

Pentru utilizare practică, este mai convenabil să exprimați caracteristicile mecanice ale unui motor asincron, altfel decât în ​​formula (4-14). Să-l găsim folosind formulele (4-14), (4-17) și (4-20):

(4-21)

Dacă neglijăm influența rezistenței active a statorului, atunci ε = 0, iar formula (4-21) ia această formă (la M K.D = M K.G = M LA):

(4-22)

Expresia (4-22) a fost obținută pentru prima dată de M. Kloss, motiv pentru care se numește formula lui Kloss.

Formulele (4-21) sau (4-22) sunt mai convenabile pentru calcule decât (4-14), deoarece nu necesită cunoașterea parametrilor motorului. În acest caz, toate calculele se fac conform datelor din catalog. Datorită faptului că valoarea s K nu este indicat în cataloage, trebuie determinat pe baza altor informații, de exemplu, valoarea capacității de suprasarcină a mașinii M LA / M NOM = λ M. Apoi din formula (4-21) obținem:

(4-23)

de unde, rezolvând ecuația pătratică, găsim

unde γ = λ M + (1 - λ M)ε.

În expresia (4-24), ar trebui să luați un semn plus în fața rădăcinii, deoarece o altă valoare s K contrazice sensul fizic.

O soluție aproximativă a ecuației (4-24) poate fi obținută cu coeficientul ε = 0, dar este mai bine să determinați valoarea acesteia. Cele mai fiabile rezultate se vor obține dacă, având parametrii mașinii, valoarea lui ε este determinată din formula (4-20), a s K - din expresie (4-16). Pentru motoarele asincrone cu rotor bobinat, expresiile (4-14) și (4-21) dau rezultate mai fiabile, deoarece la aceste mașini efectele saturației oțelului și deplasării curentului în înfășurările rotorului (efectul de piele) sunt mai puțin vizibile.

4. Linearizarea caracteristicilor mecanice ale unui motor asincron

În zona de lucru a caracteristicii mecanice, valoarea alunecării s mult mai puțin decât critic s K. Prin urmare, în ecuația (4-21) neglijăm termenul ss K -1 și setați ε = 0. Atunci obținem

(4-25)

Astfel, expresia (4-25) reprezintă partea liniarizată a caracteristicilor mecanice ale motorului. Poate fi folosit pentru variații de alunecare în interval de 0 s s NOM.

Orez. 4-5. Caracteristicile mecanice liniarizate ale motoarelor asincrone

Pentru a obține caracteristici artificiale, este suficient să scrieți două ecuații de linii drepte cu aceleași valori de alunecare s i (Fig. 4-5):

unde indicii „i” și „e” indică caracteristici artificiale și naturale, de unde este ușor de găsit

(4-26)

Folosind formula (4-26), puteți construi secțiunile inițiale ale oricărei caracteristici mecanice. În acest caz, alunecarea nu trebuie să depășească limitele specificate.

Dacă în circuitul rotorului se introduce o rezistenţă totală R 2 NOM, apoi la s= 1 în rotor va curge un curent corespunzător cuplului nominal M NOM . Apoi expresia (4-26) va lua forma

Ultima expresie ne permite să scriem următoarea relație pentru orice caracteristică artificială sau naturală:

unde ρ P este valoarea relativă a rezistenței totale incluse în circuitul rotor al mașinii ρ P = ρ 2 + ρ DOB; s - alunecare pe caracteristica mecanică corespunzătoare.

Trebuie avut în vedere că atunci când R 2 = R 2 Valoare nominală de alunecare NOM s N NOM =1 pe această caracteristică artificială .

5 Caracteristicile mecanice ale motoarelor asincrone în moduri simetrice

Caracteristicile motorului la schimbarea tensiunii de alimentare sau a rezistenței în circuitul statorului .

Simetrice sunt acele moduri de funcționare a motoarelor asincrone (IM), în care rețeaua de alimentare este simetrică ca valoare și defazare a tensiunilor, rezistențele active sau reactive introduse în circuitele electrice ale tuturor fazelor sunt aceleași, iar parametrii lor interni sunt simetrici. (numărul de ture în faze, deplasările unghiulare ale sloturilor și alți factori).

Mai întâi, să ne uităm la modificările aduse rețelei. Din relaţia (4-9) rezultă că curentul eu 2 "este proporțional cu tensiunea aplicată, iar momentul este [vezi expresia (4-14)] cu pătratul său. Acest lucru vă permite să construiți caracteristicile mecanice ale motorului la orice tensiune (Fig. 4-6). Evident, formula (4-16) confirmă constanța alunecării critice s K. Deja când tensiunea scade la 0,7 U Momentul critic NOM este

Orez. 4-6. Caracteristicile mecanice ale unui motor asincron la diferite tensiuni de alimentare.

doar 49% M K mod nominal. În practică, căderea de tensiune este și mai mare la pornirea motorului datorită curentului mare de pornire. Toate acestea conduc la faptul că la liniile electrice lungi sau la mașinile mari cu puterea lor proporțională cu puterea posturilor de transformare, este necesar să se efectueze calcule speciale care confirmă posibilitatea pornirii normale a IM și funcționarea acestuia cu tensiune redusă.

Din aceleași motive, a fost stabilit un GOST 13109-87 special pentru calitatea energiei electrice, care prevede o schimbare post-urgență a tensiunii în rețeaua industrială numai în limita a ±10% din valoarea sa nominală.

O scădere a tensiunii este deosebit de periculoasă pentru acționările care, din cauza condițiilor de funcționare, trebuie să pornească sub sarcină (acționări ale benzilor transportoare, dispozitive de ridicare, convertoare și multe alte mecanisme). De exemplu, la pornirea fără sarcină (în gol), momentul static al transportorului nu depășește (0,2-0,3) M NOM. Dacă transmisia transportorului a fost oprită în timp ce funcționează la sarcină maximă, atunci când este repornit cu tensiune redusă, va trebui să depășească M C ≈ M NOM .

Pentru a limita curenții de pornire ai mașinilor asincrone mari sau pentru a obține o pornire lină a unui antrenament asincron, acestea folosesc includerea de reactoare active sau inductive în circuitul statorului, care sunt scoase la sfârșitul pornirii (Fig. 4-7). . O caracteristică a unor astfel de circuite este dependența tensiunii la bornele motorului de valoarea curentului.

Includerea rezistenței active, deși crește ușor factorul de putere al unității în modurile de pornire, dar în același timp crește pierderile de energie în comparație cu pornirea „reactorului”.

Orez. 4-7. Caracteristicile mecanice ale unui motor asincron la tensiune nominală și redusă sau activ ( r DOB) și reactiv ( X DOB) rezistențe suplimentare în stator.

În ultimele decenii, pentru motoarele de mare putere care sunt pornite și oprite frecvent, s-a folosit pornirea „frecvență”, ceea ce este mai economic. În acest scop, este instalat un convertor special care modifică fără probleme frecvența sursei de alimentare a motorului în timpul pornirii, adică valoarea ω 0. În același timp, tensiunea scade, ceea ce limitează și curentul de pornire.

Caracteristicile unui motor asincron atunci când rezistențele active sunt incluse în circuitul rotorului.

Motoarele asincrone cu rotor bobinat sunt utilizate pe scară largă în acționările de ridicare și transport și instalații metalurgice; motoarele puternice sunt utilizate în antrenările ventilatoarelor, tunelurilor de vânt și pompelor. Datorită includerii rezistențelor active în circuitul rotorului, este posibilă modificarea alunecării critice a unui astfel de IM, tipul caracteristicilor sale mecanice, curentul de pornire și cuplul.

Utilizarea motoarelor cu rotor bobinat în antrenările pompelor și ventilatoarelor face posibilă reglarea economică a performanței acestora, ceea ce aduce un efect economic mare. Să reamintim că momentul critic nu depinde de rezistența activă introdusă în circuitul rotorului, prin urmare, prin alegerea rÎn plus, este posibilă modificarea caracteristicilor mecanice ale IM în așa fel încât unitatea să aibă un cuplu maxim la pornire (ω = 0), sau chiar în modul back-on s K > 1 (Fig. 4-8).

Crește r DOB duce la o creștere a componentei active a curentului rotorului eu 2 a " = eu 2 "cosψ 2, deoarece

(4-30)

Unde R 2 " = r 2 " + r" DOB - rezistența activă totală redusă a circuitului secundar al mașinii.

Din același motiv, motoarele cu rotor bobinat, spre deosebire de motoarele cu colivie, au cupluri de pornire mai mari la curenți mai mici. Această proprietate a unor astfel de mașini servește drept condiție principală pentru utilizarea lor primară în acționările cu condiții severe de pornire (macarale, instalații metalurgice, mașini rotative și alte mecanisme consumatoare de energie). Trebuie avut în vedere că creșterea excesivă r DOB duce la o scădere bruscă a componentei active a curentului eu 2 ". Apoi cuplul de pornire a motorului M P devine moment mai puțin static la pornire M TR . Ca urmare, pornirea unității va fi imposibilă.

Caracteristica mecanică artificială poate fi calculată folosind formula (4-14) sau (4-18), (4-20), (4-24) și (4-27). Metoda de calcul a caracteristicilor artificiale ale unui IM cu rotor bobinat poate fi simplificată pe baza următoarelor relații. Să scriem expresii pentru valori egale ale momentelor M i pe caracteristicile naturale și artificiale bazate pe formula (4-21):

Valoarea lui ε nu depinde de valoarea componentei de rezistență activă în circuitul secundar al mașinii, prin urmare rămâne neschimbată pentru caracteristicile mecanice naturale și artificiale. Prin urmare, din formula (4-31) avem

Valorile date pot fi considerate: alunecări critice asupra caracteristicilor artificiale și naturale s K .I Și s K .E şi alunecare pe o caracteristică naturală s ei. Apoi din expresia (4-32) obținem

(4-33)

Astfel, baza unui calcul simplificat este caracteristicile mecanice naturale ale motorului. După cum sa menționat mai devreme pentru mașinile cu rotor bobinat, acesta poate fi obținut aproximativ prin expresia (4-22) și mai precis prin (4-21). Unii dintre parametrii mașinii necesari pentru aceste calcule sunt indicați în cataloage sau cărți de referință, iar unii pot fi determinați folosind formulele de mai sus.

Orez. 4-8. Caracteristicile mecanice ale unui motor cu rotor bobinat

6. Moduri de frânare ale motoarelor asincrone

Modurile de frânare pentru multe unități cu mașini asincrone sunt mai importante decât modurile de pornire în raport cu cerințele de fiabilitate și fiabilitate a implementării. Adesea este necesar să se oprească cu precizie într-o anumită poziție sau să se frâneze motorul pentru o anumită perioadă de timp.

Pentru motoarele asincrone se folosesc următoarele moduri: frânare regenerativă cu ieșire de energie în rețea; opoziţie; frânare dinamică cu diverse sisteme de excitare a statorului cu curent continuu (redresat), când mașina funcționează ca generator, disipând energie în circuitul secundar; condensator dinamic sau frânare magnetică cu autoexcitare. Prin urmare, modurile de frânare, conform metodei de excitare a câmpului magnetic al statorului, pot fi împărțite în două grupe: excitație independentă, efectuată dintr-o rețea de curent alternativ sau continuu (regenerativă, cu comutare inversă și frânare dinamică) și cu frânare automată. excitație, efectuată ca urmare a schimbului de energie cu o bancă de condensatoare sau când statorul motorului este scurtcircuitat atunci când un flux magnetic este creat de o fem auto-inductivă. Conform definiției L.P. Petrov, pe acesta din urmă îl vom numi frânare magnetică.

Toate modurile enumerate sunt utilizate pentru mașini cu rotoare atât de fază, cât și cu rotoare cu veveriță.

În legătură cu utilizarea dispozitivelor semiconductoare de putere puternice (tiristoare și tranzistoare), au apărut noi scheme de implementare a modurilor de frânare tipice ale unităților asincrone.

Creșterea eficienței frânării poate fi realizată prin utilizarea metodelor combinate de implementare a acesteia. Trebuie subliniat în special faptul că majoritatea sistemelor de frânare combinate sunt controlate complet. Acest lucru le crește și mai mult eficacitatea.

Cele mai eficiente sunt comutarea înapoi și frânarea dinamică a condensatorului (CDB). Ultima metodă are multe soluții de circuit. Se recomanda a fi utilizat pentru actionari cu momente de inertie reduse mari, de exemplu, depasind de doua ori momentul de inertie al motorului.

Pentru acționările cu inerție redusă, poate fi utilizată frânarea magnetică cu condensator (CMB). Frânarea magnetodinamică (MDB) nu va fi mai puțin eficientă. Alte tipuri combinate de frânare în două și chiar trei etape sunt, de asemenea, raționale pentru acționările individuale: contra-incluziune - frânare dinamică (DCB), frânare cu condensator și contra-includere (CTB) etc.

Astfel, implementarea metodelor moderne de frânare IM depinde în mare măsură de experiența și cunoștințele dezvoltatorului de acționare electrică. Prin urmare, să luăm în considerare modurile de frânare în detaliu.

Frânare cu eliberare de energie în rețea. Reversibilitatea unui motor asincron, ca și alte mașini care folosesc principiul inducției electromagnetice (tip Maxwellian), îi permite să funcționeze în modul generator. Dacă nu există nicio sarcină pe arborele motorului, atunci energia consumată din rețea este cheltuită pentru a acoperi pierderile din stator, precum și pierderile din oțel și pierderile mecanice din rotor. Prin aplicarea unui cuplu extern arborelui mașinii, care acționează în direcția de rotație a rotorului, se poate obține o viteză sincronă. În acest caz, pierderile din rotor sunt acoperite de o sursă externă de energie, iar din rețea va fi consumată doar energia folosită pentru acoperirea pierderilor din stator. O creștere suplimentară a vitezei peste viteza sincronă duce la faptul că mașina asincronă comută în modul generator.

Când funcționează în acest mod, conductoarele statorului sunt traversate de câmpul magnetic în aceeași direcție, iar conductoarele rotorului sunt încrucișate în direcția opusă, prin urmare EMF rotor E 2 semne de modificări, adică E 2 "s = (- s)E 2 " ≈ - E 2 "s. Curentul din rotor va fi în consecință egal cu

(4-34)

Orez. 4-13. Diagrama vectorială a unui motor asincron care funcționează în modul generator

Din expresia (4-34) este clar că atunci când IM trece în modul generator, doar componenta activă a curentului rotorului își schimbă direcția, deoarece cuplul pe arbore și-a schimbat direcția față de ceea ce s-a întâmplat în modul motor. Acest lucru este ilustrat de diagrama vectorială din fig. 4-13. Aici unghiul φ 1 > π/2, care confirmă schimbarea cauzei curentului eu 1 sub formă de EMF E 1 (nu tensiunea de rețea U 1 , ca în modul motor), deși direcția curentului de magnetizare eu μ a ramas la fel. Schimbarea semnului componentei curente active eu" 2 a duce la faptul că puterea electromagnetică devine negativă, adică este transferată în rețea, deoarece s 0:

Semnul puterii reactive a circuitului secundar rămâne neschimbat indiferent de modul de funcționare al mașinii, care rezultă din expresie

Datorită prezenței momentelor statice active, frânarea este utilizată în instalațiile de ridicare (Fig. 4-14, a), în acționările de transport (Fig. 4-14, b). Diferența dintre aceste moduri de frânare este că în primul caz (Fig. 4-14, a) motorul, la coborârea unei sarcini mari, trece la coborârea acesteia (ω 3 în al patrulea cadran cu |ω| > |ω 0 |). Limita cuplului de sarcină M CU nu ar trebui sa depaseasca M NOM. Când un vehicul se mișcă „în vale”, energia potențială a încărcăturii transportate începe să promoveze mișcarea și creează un moment de antrenare extern aplicat arborelui motorului. Astfel, în acest caz, datorită creșterii vitezei de antrenare (ω > ω 0) și modificării semnului EMF E 2, motorul direct, fără a comuta înfășurările statorului, intră în modul generator cu ieșire de energie către rețea (punctul 2 în fig. 4-14, b).

Orez. 4-14. Caracteristicile mecanice ale unui motor asincron cu un cuplu static activ: a - coborârea unei sarcini grele; b - funcționarea vehiculului „în jos”

În prezența cuplului static reactiv, frânarea regenerativă cu recuperare de energie în rețea poate fi obținută în motoarele asincrone cu comutarea numărului de poli sau în acționări cu frecvență, frecvență-curent și control vectorial al vitezei de rotație a IM.

În primul caz (Fig. 4-15, a), comutarea statorului mașinii de la un număr mai mic de poli la unul mai mare, viteza sincronă ω 02 scade

Cu control al vitezei de frecvență, reducând frecvența alimentării statorului de la principal f 1 la f 2 f 1 și f 3 f 2, comutați treptat motorul de la o caracteristică mecanică la alta (Fig. 4-15, b). Unitatea funcționează în modul de frânare, eliberând energie în rețea în timp ce punctul său de funcționare se deplasează de-a lungul secțiunilor caracteristicilor mecanice situate în al doilea cadran. Prin schimbarea lină și automată a frecvenței de alimentare a motorului, este posibil să se obțină un mod de frânare al unității cu un cuplu de frânare ușor variabil. Cu toate acestea, este necesar să reglați tensiunea de alimentare într-un anumit mod.

Orez. 4-15. Caracteristicile mecanice ale unui motor asincron în regim de frânare regenerativă cu un cuplu static reactiv: a - comutarea numărului de perechi de poli; b - controlul vitezei de frecvență

Frânare pe spate. Acest tip de frânare apare atunci când rotorul motorului se rotește sub influența unui cuplu static în direcția opusă rotației câmpului statorului. În prezența cuplului reactiv, durata frânării este scurtă, după care mașina trece din nou de la modul frânare la modul motor (Fig. 4-16a). Inițial, motorul a mers la punct 1 modul motor și apoi, după comutarea a două faze ale înfășurării statorului, direcția de rotație a câmpului magnetic al mașinii și cuplul său electromagnetic (punctul 2 ). Mișcarea conducerii încetinește până la un punct DESPRE, iar apoi rotorul este inversat și motorul accelerează în direcția opusă până la o mișcare constantă în punctul 3 .

Pentru motoarele cu rotor bobinat, în prezența unei rezistențe suplimentare mari, este posibilă o oprire completă a acționării cu cuplu de frânare M TR (punct 5 în fig. 4-16, a).

În prezența unui cuplu activ (Fig. 4-16,b), dacă direcția de rotație a câmpului magnetic se schimbă, ca și în cazul precedent, motorul schimbă și modul de funcționare, adică are loc frânarea contra-comutare. - al doilea cadran, modul motor cu inversarea sensului de rotație al rotorului - al treilea cadran și noul mod - modul generator cu ieșire de energie către rețea - al patrulea cadran, unde se află punctul de mișcare constantă pe termen lung 3 .

Pentru motoarele cu rotor bobinat cu un cuplu static activ, modul de contracomutare poate fi realizat fără comutarea fazelor statorice, doar prin introducerea unor rezistențe suplimentare mari în rotor (Fig. 4-16,b). Apoi mașina este în modul motor din punct de vedere 1 tradus la punct 4 odată cu introducerea rezistenţei suplimentare r D, și apoi își schimbă mișcarea în funcție de o caracteristică mecanică artificială, trecând în al patrulea cadran. Punct 5 corespunde mișcării constante pe termen lung a unui motor asincron în modul back-to-back.

Orez. 4-16. Circuitul de comutare și caracteristicile mecanice ale unui motor asincron: a - în regim de contracomutare cu un cuplu static reactiv; b - la fel, cu un cuplu static activ

Modul de contrafrânare este adesea folosit în instalațiile de ridicare și transport. Comutarea fazelor statorice, fără a introduce rezistență suplimentară, este utilizată numai în motoarele asincrone cu rotor cu colivie din cauza faptului că valorile inițiale ale curenților la punctul 2 (Fig. 4-16) este puțin mai mare decât cea de pornire, care este (5-6) eu NOM. Pentru motoarele cu rotor bobinat, astfel de vârfuri de curent sunt în general inacceptabile. Dezavantajul caracteristicilor de frânare ale back-off-ului este abruptul lor ridicat și pierderile semnificative de energie, care sunt complet transformate în căldură disipată în circuitul secundar al motorului. Datorită pantei mari a caracteristicilor mecanice, sunt posibile fluctuații mari ale vitezei de acționare cu modificări minore ale sarcinii.

Dacă momentul este cunoscut M C, la care este necesar să se efectueze frânarea, este ușor să se calculeze valoarea alunecării în acest punct utilizând formula (4-25) și apoi folosind formula (4-29) pentru a determina rezistența suplimentară.

Frânare electrodinamică (dinamică). Dacă deconectați statorul IM de la rețea, atunci fluxul magnetic al magnetizării reziduale generează un EMF și un curent nesemnificativ în rotor.

Cu excitație independentă, se obține un flux stațional staționar, care induce EMF și curent în înfășurările rotorului rotativ.

Orez. 4-17. Scheme pentru conectarea înfășurărilor statorice ale unui motor asincron la o rețea de tensiune DC (redresată)

Pentru a conecta înfășurările statorului la o rețea de curent continuu, sunt utilizate diverse scheme de conectare, dintre care unele sunt prezentate în Fig. 4-17.

Pentru a analiza modul de frânare dinamică, este mai convenabil să înlocuiți MDS F P creat de curent continuu, echivalent variabil cu MMF F~ formată în comun de înfășurările statorului și rotorului, ca într-un motor asincron convențional. Apoi, modul generator sincron este înlocuit cu modul echivalent al unei mașini asincrone. Cu o astfel de înlocuire trebuie respectată egalitatea: F P = F ~ .

Orez. 4-18. Scheme de conectare ale începutului (H) și sfârșitului (K) ale înfășurărilor statorului „în stea” (a), determinarea direcțiilor MMF ale înfășurărilor statorului (b), adăugarea geometrică a MMF (c)

Interacțiunea valorilor mici de flux magnetic și curent în rotor nu este capabilă să creeze un cuplu electromagnetic mare. Prin urmare, este necesar să se găsească modalități de a crește semnificativ fluxul magnetic. Acest lucru se poate realiza prin conectarea statorului mașinii în modul de frânare dinamică la o sursă de tensiune DC sau redresată. De asemenea, puteți crea un circuit de autoexcitare a motorului prin conectarea condensatoarelor la înfășurarea statorului. Ca rezultat, obținem moduri de frânare dinamice ale unei mașini asincrone cu excitare și autoexcitare independente

Determinarea DC MMF pentru circuitul din Fig. 4-17,a Fig. explică. 4-18.

Când înfășurarea statorului este conectată trifazat la rețeaua de curent alternativ, este necesar să se determine MMF maximă a mașinii, egală cu:

(4-36)

Unde eu 1 - valoarea efectivă a curentului alternativ; ω este numărul de spire ale înfășurării unei faze a statorului.

Mai întâi, să ne uităm la sursa de curent continuu a înfășurării statorului. Dacă atunci când mașina funcționează în modul motor, alunecarea și curentul de magnetizare se modifică puțin, atunci în modul de frânare dinamică alunecarea rotorului se modifică într-o gamă largă. În consecință, odată cu modificarea vitezei, EMF rotorului, curentul din rotor și MMF creat de acesta se modifică, ceea ce are un impact semnificativ asupra MMF rezultat.

Orez. 4-19. Diagrama vectorială a unei mașini asincrone în modul de frânare dinamică

Evident, curentul de magnetizare rezultat dat statorului va fi egal cu

Folosind diagrama vectorială (Fig. 4-19), scriem următoarele relații pentru curenți:

(4-37)

Luând valoarea EMF în rotorul mașinii, ca înainte, egală cu E 2 la viteza unghiulară de rotație a rotorului ω 0, la alte viteze avem

În consecință, reactanța inductivă a rotorului

Unde X 2 - reactanța inductivă a rotorului la frecvența ω 0.

Acum, pentru circuitul secundar al mașinii, putem scrie

După ce a adus EMF E 2 la parametrii circuitului primar pe care îl vom avea E 1 = E 2" și apoi

Înlocuind expresiile (4-38) în formula (4-37), obținem:

(4-39)

Rezolvarea ecuației (4-39) pentru curent eu 2”, aflăm

(4-40)

Valoarea cuplului electromagnetic al mașinii este determinată de pierderile din circuitul său secundar și anume:

(4-41)

Examinând această expresie pentru un extremum, este ușor de obținut viteza relativă critică a rotorului ν KP la care există un cuplu maxim:

(4-42)

(4-43)

Pe baza formulelor (4-41) - (4-43), se poate obține următoarea expresie pentru caracteristicile mecanice ale IM:

(4-44)

Expresia (4-44) este similară cu formula lui Kloss, ceea ce o face mai ușor de înțeles. Analiza formulelor (4-40) - (4-44) și a fenomenelor fizice caracteristice inhibării dinamice a tensiunii arteriale ne permite să tragem următoarele concluzii.

1. În modul de frânare dinamică, proprietățile caracteristicilor mecanice ale unei mașini asincrone sunt similare cu proprietățile caracteristicilor similare ale modului motor, adică cuplul critic nu depinde de rezistența activă a circuitului secundar, iar viteza critică ν KP este aceeași cu s KP în modul motor, proporțional r 2 ".

2. Parametru Xμ și curent eu 1 pot diferi semnificativ de valori similare ale modului motor, deoarece depind de saturația circuitului magnetic al statorului.

3. Curentul statoric al mașinii în modul motor este o funcție de alunecarea rotorului, iar în timpul frânării dinamice este constant.

4. Fluxul magnetic rezultat în timpul frânării dinamice și al vitezei scăzute a rotorului crește, deoarece aceasta reduce efectul de demagnetizare al reacției rotorului, iar în modul motor rămâne aproximativ constant.

Orez. 4-20. Caracteristicile mecanice ale unui motor asincron sub frânare dinamică și diferite valori ale curentului de excitație sau rezistențe suplimentare în circuitul rotorului

În fig. 4-20 prezintă caracteristicile, ale căror 1 Și 2 obţinut la două valori ale curentului statoric eu 11 I 12 și rezistență constantă r 21, și caracteristici 3 Și 4 găsit la aceiași curenți, dar o valoare diferită r 22 > r 21 . Pentru comparație, sunt prezentate caracteristicile mecanice ale mașinii care funcționează în regim de motor. Dacă este posibilă modificarea rezistenței active în circuitul rotorului, atunci este posibil să se obțină caracteristici cu un cuplu aproximativ constant pe o gamă largă de modificări ale vitezei de antrenare.

Reactanța circuitului de magnetizare X μ determinate de caracteristicile universale ale turației de mers în gol a mașinii sau de datele experimentale. În acest din urmă caz, fără a lua în considerare saturația circuitului magnetic, valoarea X μ se gaseste prin formula:

Unde U 0 , eu 0 - tensiunea de fază și curent atunci când mașina este în gol.

Mai exact, dependență X μ = f(euμ) poate fi găsită după cum urmează. Dacă o tensiune de fază care variază în mărime este furnizată unei mașini asincrone, al cărei rotor este rotit de un motor extern la o viteză sincronă, atunci aceasta corespunde EMF E 1 . Prin urmare, măsurarea curentului euμ, este ușor de calculat dependența X μ = E 1 euμ -1, care va ține cont de saturația sistemului magnetic al mașinii. În acest caz, construcția unei caracteristici mecanice se realizează punct cu punct. În acest caz, valorile sunt setate M KP, ν KP și calculați folosind formulele (4-42) și (4-43) valoarea r 2 " si curent eu 1 . Atunci găsiți ν i prin schimbare euμi de la zero la eu 1 la valorile corespunzătoare Xμi, dupa formula:

(4-45)

Expresia (4-45) a fost obținută în urma operațiilor cu formulele (4-37) - (4-38). Folosind formula (4-41), puteți calcula caracteristica mecanică, ținând cont de influența saturației circuitului magnetic al mașinii.

Acest tip de frânare este utilizat la ridicare și transport și acționări ale mașinilor alimentate de la o rețea de curent alternativ nereglementată în acționări controlate de frecvență.

În ultimele decenii, frânarea cu condensator a motoarelor asincrone a fost utilizată în acționările mașinilor. Posibilitatea unui astfel de regim a fost stabilită încă din 1895 de către M. Leblanc, dar în anii 20-40 ai secolului XX acest tip de frânare era considerat irațional. Abia în 1944 A.T. Golovan și I.N. Barbash a arătat promisiunea folosirii sale. Cu toate acestea, abia la sfârșitul anilor 50, datorită lucrărilor lui L.P. Petrov, s-au obținut rezultate practice în utilizarea atât a condensatorului, cât și a altor tipuri de frânare combinată. Acest lucru a devenit posibil datorită reducerii costului și dimensiunii condensatoarelor și dezvoltării de noi circuite care asigură autoexcitarea intensivă a mașinilor asincrone într-o gamă largă de modificări ale vitezei de rotație a acestora. În prezent, sunt utilizate diverse scheme de implementare a frânării condensatorului.

Orez. 4-21. Dependența de autoexcitare a unei mașini asincrone cu frânare prin condensator

Principiul autoexcitarii tensiunii arteriale este ilustrat de imaginile prezentate în Fig. 4-21. Când deconectați mașinile cu rotor rotativ de la rețea și conectați o baterie de condensatoare la stator (Fig. 4-26a) din cauza EMF reziduală E 0 condensatorii încep să se încarce cu curent eu μ 0 (Figura 4-21). Acest curent crește f.e.m. al mașinii la E 1 i , care, la rândul său, crește curentul de încărcare a condensatorului la valoarea euμi , iar apoi procesul va continua așa cum este indicat în figură până la punctul 1 (la o viteză constantă de rotație a câmpului motor), unde E 1 i = E 1 și euμi = eu μ .

Conform circuitului echivalent (Fig. 4-22) EMF E 1 va fi egal

unde φ = f X f 0 -1 și f 0 - frecvența nominală în circuit.

Presupunând că la începutul autoexcitarii curentul din rotor este egal cu zero și eu 1 ≈ euμ, puteți găsi frecvența relativă inițială de autoexcitare φ INITIAL. Apoi din formula (4-46) găsim

Și X μ , X 1 , X C - componente reactive ale rezistenței circuitului echivalent (Fig. 4-22) la frecvența rețelei (50 Hz).

Orez. 4-22. Circuit echivalent al unei mașini asincrone cu excitație a condensatorului

Neglijarea valorilor ÎN Și X 1 2 comparat cu Xμ 2 și rezolvând ecuația biquadratică (4-47), obținem:

Sau (4-48)

Orez. 4-23. Caracteristicile statice ale modului de autoexcitare a condensatorului al unei mașini asincrone F - flux magnetic; eu 1 , eu 2 " , euμ - curent în stator, curent în rotor (valoare dată), respectiv curent de magnetizare; φ - frecvența oscilațiilor curentului liber în stator; ω - viteza unghiulară a rotorului; s - alunecare; M- cuplu electromagnetic

Astfel, frecvența inițială a procesului de autoexcitare al unui generator asincron este aproximativ egală cu frecvența naturală a circuitului oscilator al unei mașini nesaturate. Acest lucru este ilustrat și de curbele din fig. 4-23 (în unități relative). Ele ne permit să tragem următoarele concluzii.

1. Modul este limitat în ceea ce privește viteza unghiulară a rotorului de valorile ω NAC, unde începe autoexcitarea mașinii și ω K, unde se termină acest proces, și ω K > ω 0.

2. Într-un interval semnificativ de modificări ale turației rotorului, circuitul magnetic al mașinii rămâne saturat și fluxul menține o valoare aproximativ constantă (1,5-2,0) F NOM.

3. Valorile curenților rotorului și statorului depășesc semnificativ valorile nominale.

Având în vedere procesele fizice care au loc în mașină, putem stabili următoarele. Dacă viteza de rotație a rotorului depășește ω NAT, atunci frecvența componentei libere a curentului statorului crește din cauza saturației sistemului magnetic al mașinii (vezi Fig. 4-23) și φ va fi mai mare decât φ NAT. Vectorul curent al statorului se rotește în sensul acelor de ceasornic (Fig. 4-24), dar amplitudinea acestuia crește. În același timp, creșterea curentului în rotor eu 2 duce la apariția unei componente demagnetizante a fluxului magnetic în întrefier. La viteza de rotație a rotorului ω K are loc egalitatea componentelor reactive ale curentului eu 1 și eu 2 "și procesul de autoexcitare a mașinii se oprește.

Considerând egal eu 1 și eu 2 „datorită micșorării componentelor lor active și folosind expresia (4-49), găsim:

unde φ K este valoarea critică a frecvenței relative a câmpului statorului.

Orez. 4-24. Diagrama vectorială a autoexcitarii unui generator asincron

Circuitul echivalent de fază a motorului și diagrama sa vectorială fac posibilă găsirea dependențelor pentru puterea electromagnetică și cuplul, acesta din urmă fiind determinat de pierderile de căldură în statorul și rotorul mașinii. Cu toate acestea, aceste calcule implică calcule foarte complexe și greoaie ale tuturor dependențelor prezentate în Fig. 4-23. Prin urmare, vom folosi o metodă simplificată pentru calcularea caracteristicilor mecanice, care este determinată de următoarea dependență:

Unde M 0 - cuplul de frânare inițial (calculat) la viteza ω 0.

Magnitudinea M 0 obtinut experimental sub forma produsului M NOM kC° , Unde k - coeficient în funcție de tipul de motor specific. Poate fi luată egală cu 0,7 pentru mașinile cu patru și șase poli și 0,5 pentru mașinile cu doi poli, С° - capacitatea de fază a condensatoarelor în unități relative de la C NOM. Setând valoarea lui φ START, puteți calcula С° conform formulei

Capacitatea nominală a bateriei de condensatoare (fază)

Unde euμ NOM - curent de magnetizare al mașinii la tensiunea nominală (fază) statală; ω 0 - viteza de rotație sincronă a câmpului magnetic la o frecvență de rețea de 50 Hz.

Orez. 4-25. Caracteristicile mecanice statice ale unei mașini asincrone cu frânare prin condensator: cu un condensator în fază CU 1 (curba 1), cu capacitatea în fază CU 2 (curba 2 și 3) și diferite valori ale curentului de magnetizare euμ 2" euμ 3

Caracteristicile mecanice (Fig. 4-25) arată că creșterea capacității condensatorului reduce valoarea vitezelor unghiulare ω NACH și ω K, precum și cuplul maxim de frânare. Odată cu creșterea curentului de magnetizare (curba 3 ) saturația circuitului magnetic crește, ceea ce duce la o scădere a reactanței inductive a mașinii și la o creștere a cuplului de frânare maxim și a vitezei unghiulare ω K.

Orez. 4-26. Combinat condensator-frânare dinamică: a - schema circuitului; b - caracteristici mecanice

După cum sa menționat mai sus, metodele de frânare combinate sunt eficiente pentru a obține o oprire completă a unității. În funcţie de momentele de închidere a contactelor contactorului de frână CTîntr-un astfel de sistem este posibil să se obțină chiar și trei moduri de frânare care se schimbă secvențial (Fig. 4-26,b): condensator (curbă 1 ), magnetic (curba 2 ) și dinamică (curbă 3 ) sau numai primul și ultimul. Trecerea acționării de la modul motor la modul de frânare și comutarea diferitelor moduri de frânare este indicată în figură prin săgeți. De exemplu, dacă închiderea contactului CT are loc în momentul corespunzător punctului Cu, apoi suferă o tranziție de la condensator la frânare magnetică, care se termină în punct d, apoi frânarea dinamică are loc aproape până la oprirea transmisiei.

7. Implementări tehnice. Aplicații

Un motor asincron cu rotor cu colivie a fost folosit de aproximativ 100 de ani și va fi folosit practic ca singura implementare a unei acționări electrice nereglementate produsă în serie, care până în prezent reprezintă mai mult de 90% din toate unitățile electrice industriale. În ultimii 10-20 de ani, multe companii din America și Europa au încercat să dezvolte și să lanseze pe piața largă așa-numitele motoare eficiente din punct de vedere energetic, în care, prin creșterea masei de materiale active cu 30%, eficiența nominală este majorat cu 1-5% cu o creștere corespunzătoare a costului. În ultimii ani, un proiect major a fost întreprins în Marea Britanie pentru a crea motoare eficiente din punct de vedere energetic, fără a crește costul.

În ultimul deceniu, mulțumită progreselor în electronică (FC), motorul cu inducție în cușcă de veveriță a devenit baza acționărilor electrice cu frecvență variabilă, înlocuind cu succes motorul electric de curent continuu dominant anterior în multe domenii. Deosebit de interesantă este utilizarea unei astfel de acționări electrice în pompe, ventilatoare și compresoare nereglementate în mod tradițional. Experiența arată că această soluție tehnică permite economisirea de până la 50% din energie electrică, până la 20% din apă și mai mult de 10% din căldură.

Trecerea de la o acționare electrică nereglementată la una controlată în multe tehnologii este considerată drept principala direcție a dezvoltării acționării electrice, deoarece aceasta îmbunătățește semnificativ calitatea proceselor tehnologice și economisește până la 30% din energie electrică. Acest lucru determină perspectivele de dezvoltare a acționărilor electrice cu frecvență variabilă.

Acționările electrice cu motoare cu rotor bobinat cu control reostatic sunt utilizate în mod tradițional la macarale și sunt utilizate în alte tehnologii. Circuitele în cascadă și mașinile cu putere dublă pot fi găsite în acționările electrice puternice ale stațiilor de pompare a gazului cu o rază de control redusă și în dispozitivele de propulsie electrică pentru nave.

Construcția de mașini asincrone

Principiul de funcționare al unei mașini asincrone se bazează pe utilizarea unui câmp magnetic rotativ, care induce o forță electromotoare (EMF) în înfășurarea rotorului. Când curentul rotorului interacționează cu un câmp magnetic rotativ, se creează un cuplu electromagnetic, determinând rotirea rotorului (în modul motor) sau frânarea acestuia (în modurile de frânare)

8-Principiul de funcționare al unei mașini asincrone

Principiul de funcționare al unei mașini asincrone se bazează pe legea inducției electromagnetice, descoperită

M. Faraday și lucrările lui D. Maxwell și E. Lenz.

Într-o mașină asincronă, una dintre înfășurări este plasată pe statorul 1 (Figura 1.1 a), iar a doua pe rotorul 5. Există un spațiu de aer între rotor și stator, care este realizat cât mai mic pentru a îmbunătăți cuplajul magnetic. între înfăşurări. Înfășurarea statorului 2 este o înfășurare multifazată (sau într-un caz particular trifazat), ale cărei bobine sunt plasate uniform în jurul circumferinței statorului. Fazele înfășurării statorului OH,DE Și CZ conectat conform diagramei Y sau A și conectat la o rețea de curent trifazat. Înfășurarea rotorului 4 efectuează scurtcircuit multifazic sau trifazat și sunt plasate uniform de-a lungul circumferinței rotorului.

Din cursul fundamentelor teoretice ale ingineriei electrice se știe că atunci când o înfășurare trifazată a statorului este alimentată cu un curent sinusoidal trifazat, apare un câmp magnetic rotativ, a cărui frecvență de rotație (rpm)

П1=60f1|р Unde f 1- frecvența rețelei. R-. numărul de perechi de poli

Câmpul magnetic rotativ induce un EMF E 2 în conductoarele înfășurării rotorului în scurtcircuit și curentul 1 2 trece prin ele.

Figura 1.1a arată (după regula din dreapta) direcția EMF indusă în conductoarele rotorului atunci când fluxul magnetic F se rotește în sensul acelor de ceasornic (în acest caz, conductoarele rotorului se mișcă în raport cu fluxul F în sens invers acelor de ceasornic). Dacă rotorul este staționar sau frecvența lui de rotație este mai mică decât frecvența n1, atunci componenta activă a curentului rotorului este în fază cu EMF indus; Având în vedere acest lucru, simbolurile (cruci și puncte) din Fig. 1.1 arată în același timp direcția componentei active a curentului.

Orez. 1.1. Circuitul electromagnetic al unei mașini asincrone și direcția electrică a acesteiamoment tromagnetic când mașina funcționează în moduri: motor(A), genaretoric(b) şi electr. frânare(V)

Conductoarele purtătoare de curent situate într-un câmp magnetic sunt supuse unor forțe electromagnetice, a căror direcție este determinată de regula stângii. Forța totală F pe 3 aplicată tuturor conductoarelor rotorului formează un moment electromagnetic M, care trage rotorul în spatele câmpului magnetic rotativ.

Cuplul electromagnetic rezultat din interacțiunea fluxului magnetic Fi al curentului rotoric I2

M=sФI2соsф2

unde c este coeficientul de proporționalitate; I2соsф2 - componenta activă a curentului rotorului; φ2 - unghiul de defazare între curentul I2 și EMF E 2 în înfăşurarea rotorului.

Dacă cuplul electromagnetic M este suficient de mare, atunci rotorul începe să se rotească și viteza sa de rotație constantă n 2 corespunde egalității cuplului electromagnetic cu cuplul de frânare creat de mecanismul antrenat în rotație și forțele interne de frecare. Acest mod de funcționare al unei mașini asincrone este motorul.

Frecvența de rotație a rotorului P2 diferă întotdeauna de frecvența de rotație a câmpului magnetic P1, deoarece dacă aceste frecvențe coincid, câmpul de rotație nu traversează înfășurarea rotorului și nu este indusă nici un EMF în acesta și, prin urmare, nu se creează un cuplu.

Diferența relativă a frecvențelor de rotație a câmpului magnetic și a rotorului se numește alunecare:

S=(P1-P1) | P1

Se exprimă în unități relative sau procente relativ la P1 ținând cont de viteza rotorului

Astfel, o trăsătură caracteristică a unei mașini asincrone este prezența alunecării, i.e. inegalitatea frecvenţelor de rotaţie P1 şi P1 De aceea maşina se numeşte asincronă (rotorul său se roteşte asincron cu câmpul).

Când o mașină asincronă funcționează în modul motor, viteza rotorului este mai mică decât viteza de rotație a câmpului magnetic P1 În mașină, energia electrică este convertită în energie mecanică.

Dacă rotorul este frânat (S = 1), acesta este un mod de scurtcircuit. Dacă frecvența de rotație a rotorului coincide cu frecvența de rotație a câmpului magnetic (frecvența sincronă), adică S = 0, atunci nu apare nici un cuplu.

Dacă rotorul unei mașini asincrone este accelerat folosind un cuplu extern (de exemplu, de un motor) la o frecvență P2, mai mare decât frecvența de rotație a câmpului magnetic P1, atunci direcția EMF în conductorii rotorului și activul componenta curentului rotorului se va modifica. În același timp, și momentul electromagnetic M își va schimba direcția, care va deveni frânare, adică mașina asincronă va trece în modul generator (Fig. 1.1, b). În modul generator, o mașină asincronă primește energie mecanică de la motorul principal, o transformă în energie electrică și o furnizează rețelei, în timp ce 0>S> - ∞.

Dacă rotiți rotorul de la un motor extern în direcția opusă rotației câmpului magnetic (Fig. 1.1, c), atunci EMF și componenta activă a curentului din conductorii rotorului sunt direcționate în același mod ca în modul motor, adică mașina primește energie electrică din rețea. Cu toate acestea, în acest mod, momentul electromagnetic M este îndreptat împotriva rotației rotorului, adică frânează. Acest mod de funcționare al unei mașini asincrone este modul de frânare electromagnetică. În acest mod, rotorul se rotește în direcția opusă (față de direcția câmpului magnetic), deci P2

9-Proiectarea mașinilor asincrone

Principalele tipuri de motoare. Motoarele asincrone sunt împărțite în două tipuri principale: cușcă de veveriță și rotor bobinat (acestea din urmă sunt numite motoare cu inele colectoare). Motoarele luate în considerare au aceeași construcție a statorului și diferă doar în designul rotorului.

Motoare cu colivie veverita sunt cele mai multe

uzual; Industria electrică produce zeci de milioane de ele pe an.

În fig. 1.2, A prezintă o vedere generală a celui mai obișnuit motor asincron cu un rotor cu colivie de veveriță cu un design închis, suflat. Există o înfășurare trifazată pe stator. Înfășurarea rotorului este realizată sub forma unei cuști de veveriță, adică este scurtcircuitată.

Designul carcasei (cocă, scuturi etc.) depinde în mare măsură de proiectarea mașinii în ceea ce privește gradul de protecție și de sistemul de răcire selectat. În designul luat în considerare, corpul mașinii este echipat cu nervuri pentru o răcire mai bună. Un ventilator centrifugal situat pe arborele motorului în afara carcasei mașinii suflă aer peste carcasa motorului cu nervuri. Ventilatorul este acoperit cu o carcasă de ghidare a aerului.

În interiorul mașinii, aerul este amestecat de lamele de ventilație turnate împreună cu inele de scurtcircuitare. La carcasă este atașată o cutie de borne, în care este instalat un panou de borne cu capetele înfășurării statorului scoase în evidență.

La motoarele mai puternice, pentru a crește intensitatea răcirii, aerul este condus prin canalele axiale ale rotorului de un ventilator separat sau de același ventilator care suflă pe suprafața exterioară a mașinii. În acest scop, la utilizarea unui ventilator comun, tuburile conductoare de aer sunt introduse în orificiile axiale ale rotorului, fixate în orificiile discurilor suport montate pe arborele rotorului (Fig. 1.2, b). Acest lucru împiedică pătrunderea aerului din exterior, care conține umiditate, în înfășurările mașinii. Scuturile de la capăt au jaluzele pentru trecerea și ieșirea aerului.

Miezul statorului (miezul magnetic) este asamblat din foi de oțel electric ștanțate în formă de inel cu o grosime de 0,35... 0,5 mm. Foile au șanțuri ștanțate în ele pentru a găzdui înfășurarea (Fig. 1.3). La mașinile mari, statorul este asamblat din foi sub formă de segmente. Izolația (film de oxid, lac, etc.) este aplicată pe foi pe ambele părți. Foile din pachetul de bază sunt ținute împreună prin capse, sudură sau, în mașini mari, știfturi. La mașinile de peste 400 kW, miezurile au de obicei canale radiale pentru o răcire mai bună. Ele sunt formate prin împărțirea miezului de-a lungul lungimii sale într-un număr de pachete și instalarea distanțierilor de oțel între ele, care sunt sudate pe foile exterioare ale pachetului.

Orez. 1.2. Motoare asincrone cu rotor cu colivie: 1-inele de scurtcircuitare ale înfășurării rotorului; 2, scuturi cu 10 lagăre; 3 - lame de ventilație; 4 - înfășurare statorică;

5 - cutie de borne; b - corp (pat); 7 - miezul statorului; rotor cu 8 miezuri; 9-ax; 11-carcasa ventilatorului; 12 - ventilator; 13-disc suport; 14 - tub de alimentare cu aer

În canelurile circuitului magnetic al statorului se plasează o înfășurare din sârmă dreptunghiulară sau rotundă.Înfășurările din sârmă dreptunghiulară sunt realizate sub formă de secțiuni rigide și plasate în șanțuri deschise sau semideschise (Fig. 1.4, a, b). Înfășurările de sârmă rotundă sunt de obicei turnate în fantele semi-închise printr-o fantă din fantă (Fig. 1.5) folosind mașini speciale de înfășurare a statorului. La mașinile de înaltă tensiune, izolarea corpului bobinelor se realizează de obicei sub forma unui manșon comprimat (vezi Figura 1.4).La mașinile asincrone moderne se folosesc materiale electroizolante din clasele de rezistență la căldură B și F, iar pentru mașinile speciale functionand in conditii dificile se folosesc materiale de clasa H.

Fig 1.3 Miezul statorului și tabla ștanțată

La mașinile asincrone moderne se folosesc materiale electroizolante din clasele de rezistență la căldură B și F, iar pentru mașinile speciale care funcționează în condiții grele se folosesc materiale din clasa H.

La mașini, se face o distincție între izolarea ture-la-tur și izolarea caroseriei. Izolarea interturn (între spirele înfășurării) este asigurată de izolarea conductorului în sine, aplicată acestuia în timpul procesului de fabricație la fabricile de cabluri sau în timpul fabricării unei mașini electrice. Izolația carcasei separă conductoarele de înfășurare de corpul mașinii electrice. Folosește diferite garnituri, manșoane sau un număr de straturi de izolație aplicate pe bobina corespunzătoare înainte de a o instala în mașină

Fig 1.4Deschis(A)și întredeschise (b) fante pentru stator pentru înfășurarea din secțiuni rigide -

1.4.5 - garnituri izolatoare 2 - conductoare 3 - izolatie bobina (carcasa) 6-pane Rotorul masinii este format dintr-un pachet de table electrice de otel cu caneluri stantate. În rotoarele cu scurtcircuit, canelurile sunt umplute cu aluminiu. În acest caz, se formează tijele unei cuști de veveriță (Fig. 1.6 a). Inelele de capăt de scurtcircuitare și lamele de ventilație sunt turnate în același timp; vedere generală a unui astfel de rotor este prezentată în Fig. 1.6, b. La mașinile mai mari și speciale, tijele de cupru (bronz, alamă) sunt introduse în canelurile rotorului, ale căror capete sunt lipite (sudate) în inele de cupru în scurtcircuit (Fig. 1.6, c). Un pachet cu o cușcă de aluminiu este presat pe arbore.La rotoarele cu o cușcă de cupru, foile sunt asamblate

direct pe arbore și numai atunci tijele de cupru sunt introduse în canelurile pachetului .

Rotoarele motorului se rotesc în lagăre; de ​​regulă, se folosesc rulmenți; la mașinile de peste 1000 kW se folosesc și rulmenți alți. Dacă este necesar, pe arbore este instalat un ventilator. Rulmenții sunt fixați în scuturi pentru rulmenți, scuturile pentru rulmenți sunt atașate la carcasa statorului. Motoarele cu rotor bobinat găsesc mult mai puțină aplicație decât cele cu rotor cu colivie și sunt produse de industrie în principal sub formă de mașini cu o putere de peste 100 kW.

Fig 1.5 Orez. 1.5. Fante pentru stator pentru tipul vracnolayer(A) și cu două straturi(b) obmoactual:

1 - conductoare; 2 - izolarea canelurilor (carcasa); 3 - capac - pană; 4 - garnitura

În fig. Figura 1.7 prezintă o vedere generală a unui motor asincron cu un rotor de fază protejat. Pentru o răcire mai bună, miezurile magnetice ale statorului și rotorului în mașinile de mare și medie putere sunt împărțite în pachete separate, între care există canale de ventilație. Lame de ventilație, întărite

Orez. 1.6. Design rotor cu cușcă veveriță:

/ - miezul rotorului; 2 - tije pentru cusca veverita; 3 - lame de ventilație

pe părțile frontale (exterioare) ale secțiunilor rigide de înfășurare, aspirați aer în mașină prin găurile din scuturi și

aruncați-l afară prin găurile din corp. Acest tip de ventilație se numește ventilație radială simetrică. Inelele colectoare sunt situate în afara carcasei mașinii.

Orez. 1.7. Motor asincron cu rotor bobinat:

7 - cutie de borne; 2 -ax; 3 - lame de ventilație; 4 - înfășurarea rotorului; 5 - înfășurarea statorului;

6.11 scuturi de rulment; miez cu 7 statori; 8- miezul rotorului; 9 - conducta radiala de ventilatie; 10 - difuzor; 12-perse traversare; 13 - carcasă; Inele cu 14 pini

Orez. 1.8. Fante ale unui rotor bobinat cu o înfășurare aleatorie din sârmă rotundă(A) si cu infasurare rigida(b):

1 - pană; 2 - conductoare; 3- garnitura; 4 - izolație caneluri (carcasă)

capetele de ieșire ale înfășurării rotorului trec printr-un orificiu din arbore și sunt conectate la inelele colectoare cu șuruburi. Suporturile pentru perii cu perii sunt atașate de scut printr-o bară transversală pentru perii. La motoarele cu rotor bobinat, o înfășurare liberă de sârmă rotundă este plasată în fantele rotorului (Fig. 1.8, a) sau o înfășurare constând din secțiuni rigide așezate în fantele deschise ale rotorului (Fig. 1.8,6) sau o înfăşurare de tije introduse în caneluri semiînchise la capăt. Cele trei capete ale înfășurărilor de fază sunt conectate la inele colectoare montate pe arborele motorului.

10.Referințe

1 I.P Kopylov - „Mașini electrice” - Moscova 2002

Caracteristica mecanică este de obicei înțeleasă ca dependența turației rotorului în funcție de cuplul electromagnetic n = f(M). Această caracteristică (Fig. 2.15) poate fi obținută folosind dependența M = f(S) și recalculând viteza rotorului la diferite valori de alunecare.

Deoarece S = (n0 - n) / n0, deci n = n0(1 - S). Să ne amintim că n0 = (60 f) / p este frecvența de rotație a câmpului magnetic.

Secțiunea 1-3 corespunde funcționării stabile, secțiunea 3-4 – funcționare instabilă. Punctul 1 corespunde turației de ralanti ideală a motorului când n = n0. Punctul 2 corespunde regimului nominal de funcționare al motorului, coordonatele acestuia sunt Mn și nn. Punctul 3 corespunde momentului critic Mcr și vitezei critice de rotație ncr. Punctul 4 corespunde cuplului de pornire al motorului Mstart. Caracteristica mecanică poate fi calculată și construită folosind datele pașaportului. Punctul 1:

n0 = (60 f) / p,

unde: p – numărul de perechi de poli ai mașinii;
f – frecvența rețelei.

Punctul 2 cu coordonatele nn și Mn. Viteza nominală de rotație nn este specificată în pașaport. Cuplul nominal este calculat folosind formula:

aici: Рн – puterea nominală (puterea arborelui).

Punctul 3 cu coordonatele Mkr nkr. Momentul critic se calculează folosind formula Mkr = Mn λ. Capacitatea de suprasarcină λ este specificată în pașaportul motorului ncr = n0 (1 - Skr), , Sн = (n0 - nn) / n0 – alunecare nominală.

Punctul 4 are coordonatele n=0 și M=Mstart. Cuplul de pornire este calculat folosind formula

Mstart = Mn λstart,

unde: λstart – multiplicitatea cuplului de pornire este specificată în pașaport.

Motoarele asincrone au o caracteristică mecanică rigidă, deoarece Viteza rotorului (secțiunea 1–3) depinde puțin de sarcina pe arbore. Acesta este unul dintre avantajele acestor motoare.