Dinamik mekanik karakteristik bir endüksiyon motoruna, geçici çalışma modunun zamanında aynı an için hızın (kayma) anlık değerleri ile elektrik makinesinin momenti arasındaki ilişki denir.

Bir asenkron motorun dinamik mekanik karakteristiğinin grafiği, motorun stator ve rotor devrelerindeki elektriksel denge diferansiyel denklemleri sisteminin ve elektromanyetik torkunun denklemlerinden birinin ortak çözümünden elde edilebilir. bunların türetilmesi:

Denklem sistemi (5.35) aşağıdaki gösterimi kullanır:

A

- eksen boyunca yönlendirilmiş stator sargı voltaj vektörünün bileşeni B sabit koordinat sistemi;

- stator sargısının eşdeğer endüktif direnci, stator sargısının sızıntısının endüktif direncine ve ana alandan gelen endüktif dirence eşit;

- rotor sargısının stator sargısına indirgenmiş eşdeğer endüktif direnci, rotor sargısının sızıntısının endüktif direncine ve ana alandan gelen endüktif dirence eşit;

- stator akımlarının toplam etkisiyle oluşturulan ana alandan (mıknatıslama devresi) endüktif direnç;

A sabit koordinat sistemi;

- eksen boyunca yönlendirilmiş stator sargısı akı bağlantı vektörünün bileşeni B sabit koordinat sistemi;

A sabit koordinat sistemi;

eksen boyunca yönlendirilmiş rotor sargı akı bağlantı vektörünün bileşenidir B sabit koordinat sistemi;

A sabit koordinat sistemi;

- eksen boyunca yönlendirilmiş rotor sargısı akım vektörünün bileşeni B Sabit koordinat sistemi.

Asenkron bir elektrikli sürücüdeki elektromekanik işlemler, hareket denklemi ile tanımlanır. Dava için

motor miline düşen yük direnci momenti nerede; - elektrikli tahrikin motor miline indirgenmiş toplam atalet momenti.

Bir asenkron motordaki enerji dönüşümünün dinamik süreçlerinin analizi, asenkron motoru tanımlayan denklemlerin değişkenlerin çarpımından dolayı önemli ölçüde doğrusal olmaması nedeniyle zor bir iştir. Bu nedenle, bir asenkron motorun dinamik özelliklerinin bilgisayar teknolojisi kullanılarak incelenmesi tavsiye edilir.

Denklem sisteminin (5.62) ve (5.63) MathCAD yazılım ortamında ortak çözümü, hız ω ve torkun geçici süreçlerinin grafiklerini hesaplamanıza olanak tanır Mörnek 5.3'te tanımlanan asenkron bir motorun eşdeğer devresinin parametrelerinin sayısal değerleriyle.

Bir asenkron motorun dinamik mekanik karakteristiği yalnızca geçici akım hesaplamalarının sonuçlarından elde edilebildiğinden, ilk olarak bir asenkron motoru doğrudan bağlantıyla çalıştırırken geçici hız (Şekil 5.9) ve tork (Şekil 5.10) grafiklerini sunuyoruz. ağa.

Pirinç. 5.9.

Pirinç. 5.10.

Pirinç. 5.11.

Grafikler ve geçici olaylar, ağa doğrudan bağlantıyla başlatıldığında asenkron bir motorun dinamik mekanik karakteristiğini (Şekil 5.1 I, eğri I) oluşturmanıza olanak tanır. Karşılaştırma için, aynı şekil, asenkron bir motorun eşdeğer devresinin aynı parametreleri için ifade (5.7) ile hesaplanan statik mekanik karakteristiği - 2'yi göstermektedir.

Asenkron bir motorun dinamik mekanik karakteristiğinin analizi, çalıştırma sırasındaki maksimum şok momentlerinin, statik mekanik özelliğin nominal L / n momentini 4,5 kattan fazla aştığını ve kabul edilemeyecek kadar büyük değerlere ulaşabileceğini göstermektedir. mekanik mukavemete sahiptir. Çalıştırma sırasında ve özellikle asenkron motorun ters çevrilmesi sırasında oluşan darbe torkları, üretim mekanizmalarının kinematiğinin ve asenkron motorun kendisinin arızalanmasına neden olur.

MathCAD yazılım ortamında modelleme, bir asenkron motorun dinamik mekanik özelliklerinin incelenmesini oldukça kolaylaştırır. Dinamik özelliğin yalnızca asenkron motorun eşdeğer devresinin parametreleriyle değil, aynı zamanda eşdeğer atalet momenti, motor şaftındaki direnç momenti gibi elektrikli sürücünün parametreleriyle de belirlendiği tespit edilmiştir. . Sonuç olarak, besleme ağının ve eşdeğer devrenin belirli parametrelerine sahip bir asenkron motor, bir statik ve birçok dinamik mekanik özelliğe sahiptir.

Şekil 1'in dinamik özelliklerinin analizinden aşağıdaki gibi. 5.9-5.10'a göre, kısa devre yapan bir asenkron motorun geçici olarak çalıştırılması işlemi yalnızca başlangıçta değil, aynı zamanda son bölümde de salınımlı bir karaktere sahip olabilir ve motor hızı senkron ω0'ı aşıyor. Pratikte, geçici sürecin son bölümünde motorun açısal hızı ve torkundaki dalgalanmalar her zaman gözlemlenmez. Ayrıca bu tür dalgalanmaların hariç tutulması gereken çok sayıda üretim mekanizması bulunmaktadır. Tipik bir örnek, vinçlerin mekanizmaları ve vinçlerin hareketidir. Bu tür mekanizmalar için yumuşak mekanik özelliklere sahip veya kayması arttırılmış asenkron motorlar üretilmektedir. Asenkron motorun mekanik karakteristiğinin çalışma bölümü ne kadar yumuşaksa ve elektrikli sürücünün eşdeğer atalet momenti ne kadar büyükse, sabit bir hıza ulaşıldığında salınımların genliği o kadar küçük ve daha hızlı bozulduğu tespit edilmiştir.

Bölüm 5.1.1'de gösterildiği gibi, yalnızca statik mekanik özelliklerin hesaba katılması tamamen doğru olmayan sonuçlara yol açabileceğinden ve asenkron motorların çalıştırılması sırasında dinamik yüklerin doğasını bozabileceğinden, dinamik mekanik karakteristiklerle ilgili çalışmalar teorik ve pratik öneme sahiptir. . Çalışmalar, dinamik torkun maksimum değerlerinin, ağa doğrudan bağlantıyla çalıştırıldığında motorun nominal torkunu 2-5 kat, motor ters çevrildiğinde ise 4-10 kat aşabileceğini göstermektedir; bu durumun dikkate alınması gerekir. Elektrikli sürücüleri geliştirirken ve üretirken dikkate alın.

Kısa devre ile tansiyon aleti ve uygulaması rotor.

1) Sabit stator: kutupları oluşturan ve uzayda 120 derece kaydırılan (genellikle) üç fazlı sargılara sahip lamine elektrikli çelik çekirdek.

Stator sargısı genellikle lake izolasyonla yapılır.

2) Hareketli sincap kafesli rotor: stator tipi çekirdek. Oluklara sarma - çekirdeğin uçlarındaki halkalarla kısa devre yapan bakır veya alüminyum çubuklar.

Bazı düşük güçlü motorlardaki rotor sargısı, basınçlı döküm alüminyumdan yapılır.

Düşük güçlü IM'lerde stator ile rotor arasındaki hava boşluğu 0,2 - 0,3 mm, yüksek güçlü motorlarda ise birkaç milimetredir.

13. Anahtarlama önleyici frenleme modunda IM işlemi.

Devreyi tersine çevirmek ve sıfıra eşit bir hızda kapatmak gerekir. Hız kontrolü hız rölesi tarafından gerçekleştirilir.

Asenkron bir motorun dönme hızını kontrol etmenin yolları.

Asenkron kısa devre motorları için rotor

Faz rotorlu motor için: Rotor devresindeki reostattaki adım sayısını değiştirerek.

IM'yi faz rotoruyla başlatmak.

Rotora çalıştırma ayar reostatlarının dahil edilmesi, çalıştırma akımını nominal 2-3'ten fazla aşmadan motoru adım adım hızlandırmanıza olanak tanır.

Grafik - üç adım

Asenkron motorun mekanik karakteristiği, analizi.

1-х.х 2- nominal mod 3- aşırı yük kapasitesi 4 - başlatma

1.Mekanik özellikler 4 noktaya dayanmaktadır:

burada: - senkron hız;

– nominal hız;

– kritik kayma

ƛ - motorun aşırı yük kapasitesi;

An nominaldir;

Nominal hız;

17. Asenkron motorun çalışma prensibi.

IM'nin stator (birincil) sargısının üç fazı alternatif voltajla beslenir sen bir = Hımm günah(w T), sen b= Hımm günah(w T-p/3); sen c= Hımm günah(w T-2p/3), burada w=2π F 1 .

Sargılarda faz akımları da birbirlerine göre 120 derece kaydırılarak akmaya başlar.

Ω 0 =2π açısal hızıyla dönen bir stator manyetik alanı ortaya çıkar F 1 /P.

Stator manyetik alanı, rotor sargısının (ikincil sargı) iletkenlerini geçer ve içinde bir EMF'yi indükler:

Yön e 2 sağ el kuralına göre belirlenir. İndüklenen EMF kapalı sargıda akımlar yaratır.

Rotor çubuklarının endüktif direnci (endüktans) küçüktür, akım pratik olarak EMF ile aynı fazdadır.

Rotor akımlarının manyetik akı ile etkileşimi sonucunda, rotorun iletkenlerine etki eden mekanik kuvvetler ortaya çıkar, yönü sol el kuralı ve dönen bir elektromanyetik moment ile belirlenir.

Aynı zamanda, bir moment yaratmak için stator akısının rotor iletkenlerinden geçmesi, yani stator alanının rotor hızından daha yüksek bir hızda dönmesi gerekir. Dönme hızındaki bu farka kayma denir.

Dolayısıyla IM'nin kendisine adını veren ayırt edici özelliği, stator alanının ve rotorun farklı hızlarda dönmesidir; senkronize değil veya asenkron olarak.

Stator alanının dönüş yönünü değiştirirseniz, rotor da ters yönde dönmeye başlayacaktır - bu bir tersine dönüştür. Şematik olarak bunun için herhangi iki fazın yerini değiştirmek yeterlidir.

18.Asenkron motorları kısa devre ile çalıştırmanın yolları rotor ve özellikleri

Tüm yöntemlerde, çalıştırma akımında bir azalma sağlanır.Motor gücü küçükse veya motor yüksüz olarak çalıştırılırsa doğrudan çalıştırmaya izin verilir.

1. Stator devresindeki direnci değiştirerek asansörlerde kullanılır, dezavantajları: aşırı yük kapasitesi ve kalkış torkunun azalması

2. Gerilimi ve frekansı aynı anda değiştirerek: gerilim frekans dönüştürücü kullanmak, kontrol edilebilirlik açısından yöntemin daha iyi olmasını sağlar, pahalı ekipman gerektirir

3 Yalnızca voltajın büyüklüğünü değiştirerek: sonuç ilk durumdakiyle aynıdır.

4. Deltadan yıldıza geçiş (kutup çifti sayısının değiştirilmesi)

Asenkron motorların mekanik özellikleri

Asenkron motorlar hem sanayide hem de tarımsal sanayi üretiminde en yaygın kullanılan ana motorlardır. Diğer motor türlerine göre önemli avantajları vardır: kullanımı kolaydır, güvenilirdir ve düşük maliyetlidir.

Üç fazlı bir asenkron motorda, stator sargısı üç fazlı bir alternatif voltaj ağına bağlandığında, rotor sargısının iletkenlerini geçen, etkisi altında içlerinde bir EMF'ye neden olan dönen bir manyetik alan oluşturulur. Rotorda hangi akım ve manyetik akının göründüğü. Stator ve rotorun manyetik akılarının etkileşimi, motorun torkunu oluşturur. EMF'nin ve dolayısıyla torkun rotor sargısındaki görünümü, ancak statorun ve rotorun manyetik alanının dönme hızları arasında bir fark olması durumunda mümkündür. Hızdaki bu farka kayma denir.

Bir endüksiyon motorunun kayması, rotorun kendi dönüşü sırasında stator manyetik alanının dönüşünün ne kadar gerisinde olduğunun bir ölçüsüdür. Harf ile belirtilir S ve formülle belirlenir

, (2.17)

burada w 0, stator manyetik alanının açısal dönüş hızıdır (motorun senkron açısal hızı); w rotorun açısal hızıdır; ν bağıl birimler cinsinden motor hızıdır.

Stator manyetik alanının dönüş hızı şebeke akımının frekansına bağlıdır F ve kutup çifti sayısı R motor: . (2.18)

Bir asenkron motorun mekanik karakteristiğine ilişkin denklem, Şekil 2.11'de gösterilen basitleştirilmiş eşdeğer devreye dayanarak türetilebilir. Eşdeğer devrede aşağıdaki gösterim kullanılır: Uf- birincil faz voltajı; ben 1- stator sargılarındaki faz akımı; ben 2- rotor sargılarında azaltılmış akım; x1- stator sargısının reaktansı; R1, R1 2- sırasıyla stator ve azaltılmış rotor sargılarındaki aktif dirençler; x2΄ - rotor sargılarında azaltılmış reaktans; R0, x0- mıknatıslanma devresinin aktif ve reaktif direnci; S- kayıyor.

Şekil 2.11'deki eşdeğer devreye uygun olarak, rotor akımının ifadesi şu şekildedir:

Pirinç. 2.11. Asenkron motorun eşdeğer devresi

Bir asenkron motorun torku ifadeden belirlenebilir. Mw 0 S=3(I 2 ΄) 2 R 2 formüle göre

Akımın değerinin değiştirilmesi ben 2 ΄ formül (2.19)'dan formül (2.20)'ye kadar, kaymaya bağlı olarak motor torkunu belirleriz, yani. bir asenkron motorun mekanik karakteristiğinin analitik ifadesi şu şekildedir:

bağımlılık grafiği M= F (S) motor modu için Şekil 2.12'de gösterilmiştir. Hızlanma sırasında motor torku başlangıçtan itibaren değişir. Mn adı verilen maksimum momente kadar kritik an M'den. En büyük (maksimum) momente karşılık gelen motorun kayması ve hızı kritik olarak adlandırılır ve buna göre belirlenir. S'den w'ye. (2.21) ifadesinde türevi sıfıra eşitleyerek kritik kaymanın değerini elde ederiz. Sk, motorun maksimum tork geliştirdiği nokta:

Nerede X k \u003d (X 1 + X 2 ΄) - motor reaktansı.

Sürüş modu için S'den artı işaretiyle, süpersenkron için eksi işaretiyle alınır.

Değerin değiştirilmesi S'den(2.22)'yi (2.21) ifadesine dönüştürürsek, maksimum moment için formülleri elde ederiz:

a) motor modu için

b) aşırı senkronize frenleme için

Eşitliklerdeki (2.22) ve (2.23) "artı" işareti motor modunu ve karşı kablolamayla frenlemeyi ifade eder; (2.21), (2.22) ve (2.24) formüllerindeki eksi işareti - ağa paralel çalışan motorun senkronüstü moduna (ile w>w0).

(2.23) ve (2.24)'den görülebileceği gibi, senkron olmayan frenleme modunda çalışan motorun maksimum torku, uçlardaki gerilim düşüşünden dolayı motor moduna göre daha büyük olacaktır. R1(Şekil 2.11).

(2.21) ifadesi (2.23)'e bölünür ve (2.22) denklemi dikkate alınarak bir takım dönüşümler yapılırsa bağımlılık için daha basit bir ifade elde edilebilir. M= F (S):

Nerede – katsayısı.

Stator sargısının aktif direncinin ihmal edilmesi R1, Çünkü gücü 10 kW'tan fazla olan asenkron motorlar için R1 direnci çok daha azdır Xk, eşitlenebilir a ≈ 0 motor torkunu kaymasına göre belirlemek için daha kullanışlı ve hesaplanması kolay bir formül elde ederiz (Kloss formülü):

. (2.26) Ifadede (2.25) mevcut değerler yerine M Ve S nominal değerleri değiştirin ve anların çokluğunu belirtin M'den / Mn'ye başından sonuna kadar kmmaks kritik kaymayı belirlemek için basitleştirilmiş bir formül elde ederiz:

(2.27)’de kök altındaki çözümün herhangi bir sonucu “+” işaretiyle alınır, çünkü “-” işaretiyle bu denklemin çözümü bir anlam ifade etmez. Denklemler (2.21), (2.23), (2.24), (2.25) ve (2.26) bir asenkron motorun mekanik karakteristiğini açıklayan ifadelerdir (Şekil 2.12).

Asenkron bir motorun yapay mekanik özellikleri, besleme ağındaki akımın voltajını veya frekansını değiştirerek veya stator veya rotor devresine ek dirençler ekleyerek elde edilebilir.

Bu parametrelerin her birinin etkisini düşünün ( U, f, R e) Asenkron motorun mekanik özellikleri.

Şebeke voltajının etkisi. Denklemlerin (2.21) ve (2.23) analizi, şebeke voltajındaki bir değişikliğin motor torkunu etkilediğini ve kritik kaymasını etkilemediğini göstermektedir. Bu durumda motor tarafından geliştirilen tork, voltajın karesiyle orantılı olarak değişir:

M≡ kU 2, (2.28)

Nerede k- motor ve kayma parametrelerine bağlı katsayı.

Şebeke voltajı değiştiğinde bir asenkron motorun mekanik özellikleri Şekil 2.13'te gösterilmektedir. Bu durumda B n= U 1 > U 2 > U 3.

Stator devresinde bulunan ilave harici aktif direncin etkisi. Akım ve torkun başlangıç ​​​​değerlerini azaltmak için stator devresine ek dirençler eklenir (Şekil 2.14a). Harici dirençteki voltaj düşüşü bu durumda motor akımının bir fonksiyonudur. Motoru çalıştırırken akım büyük olduğunda stator sargılarındaki voltaj azalır.

Şekil 2.14. Stator devresine aktif direnç dahil edildiğinde asenkron motorun anahtarlama devresi (a) ve mekanik özellikleri (b)

Bu durumda (2.21), (2.22) ve (2.23) denklemlerine göre başlangıç ​​torku değişir. M p, kritik an M'den ve açısal hız ω İle. Stator devresindeki çeşitli ek dirençlerin mekanik özellikleri Şekil 2.14b'de gösterilmektedir; R D 2 >R D 1 .

Rotor devresinde bulunan ek harici direncin etkisi. Faz rotorlu bir motorun rotor devresine ek direnç dahil edildiğinde (Şekil 2.15a), ifadeyle açıklandığı gibi kritik kayması artar.

Şekil 2.15. Rotor devresine ek direnç eklendiğinde faz rotorlu asenkron motorun anahtarlama devresi (a) ve mekanik özellikleri (b)

(2.23) ifadesi R/2 miktarını içermez, çünkü bu miktar MK'yi etkilemez, dolayısıyla herhangi bir R/2 için kritik moment değişmeden kalır. Rotor devresindeki çeşitli ek dirençlerdeki faz rotorlu asenkron motorun mekanik özellikleri Şekil 2.15b'de gösterilmektedir.

Şebeke frekansının etkisi. Akımın frekansının değiştirilmesi endüktif reaktansın değerini etkiler Xk asenkron motor ve (2.18), (2.22), (2.23) ve (2.24) denklemlerinden görülebileceği gibi senkron açısal hızı w 0, kritik kaymayı etkiler S'den ve kritik an M'den. Ve ; ; w 0 °f, Nerede C1, C2- akım frekansından bağımsız olarak motor parametreleri tarafından belirlenen katsayılar F.

Akımın frekansını değiştirirken motorun mekanik özellikleri FŞekil 2.16'da sunulmuştur.

Federal Eğitim Ajansı

Yüksek mesleki eğitimin devlet eğitim kurumu

Petrozavodsk Devlet Üniversitesi

Kola şubesi

Yüksek Gerilim Enerji Mühendisliği ve Elektrik Mühendisliği Bölümü

Disiplin “_Elektromekanik_”

Cihaz asenkron makine.

Ölçek

öğrenci __2____ kursu

(grup AVEE - /06/3.5)

Yazışma bölümü

Fizik ve Enerji Fakültesi

uzmanlık: 140201 - "Yüksek gerilim enerji endüstrisi ve elektrik mühendisliği"

Vakhovsky Vladimir Aleksandroviç

Öğretmen -

prof., doç. teknoloji. Bilimler yapay zeka Rakaev

İlgisizlik

Bir asenkron motorun (IM) mekanik özellikleri.

1. Giriş.

2. Asenkron makineler.

3. Asenkron motorun mekanik karakteristiğinin denklemi.

4. Asenkron motorun mekanik karakteristiğinin doğrusallaştırılması.

5. Simetrik modlarda asenkron motorların mekanik özellikleri

8. Cihaz asenkron makine.

9. Çalışma prensibiasenkron makineler.

10. Kaynakça

Bir asenkron motorun (IM) mekanik özellikleri.

1. Giriş.

AC elektrikli sürücüler sanayi, ulaşım, inşaat sektörü ve ekonominin diğer sektörlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Baskın dağıtımları şunlardan kaynaklanmaktadır: bir toplayıcının bulunmaması nedeniyle AC makinesinin yüksek güvenilirliği, çoğu doğrudan ağa bağlı olduğundan düzenlenmemiş sürücülerin kontrol kolaylığı, elektrikli makinelerin düşük maliyeti ve bakımları için basit gereksinimler ve çalışma kuralları.

Kullanılan motor tipine bağlı olarak yalnızca AC ve DC sürücüler değil aynı zamanda asenkron, senkron, adımlı ve diğer sürücü türleri de ayırt edilir. Ancak DC sürücülerin yerine AC sürücülerin her yerde kullanılabileceğini düşünmemek gerekir. Her tahrik türü için ümit verici kullanım alanları mevcuttur. Dahası, sürücü için akım türünün seçimini belirleyen tüm faktörleri önceden ve kesin olarak listelemek zordur. Asenkron ve senkron makineler temelinde oluşturulan geleneksel sürücülerin yanı sıra, son yıllarda üniversal ve kademeli motorlara, çift beslemeli motorlara ve elektromanyetik hız düşürücüye sahip AC sürücüler kullanıldı.

2. Asenkron makineler.

Asenkron bir makinenin en genel haliyle çalışma prensibi şu şekildedir: Makinenin elemanlarından biri olan stator, belirli bir hızda hareket eden bir manyetik alan oluşturmak için kullanılır ve kapalı iletken pasif devrelerde EMF'ler indüklenir. Başka bir rotor elemanının, manyetik alanla etkileşime girdiğinde akım akışına ve kuvvetlerin (torkların) oluşmasına neden olması. Tüm bu olaylar, rotorun, bu tip makinelere - asenkron - adını veren alana göre senkronize olmayan asenkron hareketi sırasında meydana gelir.

Stator genellikle oluklara yerleştirilmiş birkaç bobin şeklinde yapılır ve rotor bir "sincap kafesi" (sincap kafesli rotor) formunda veya birbirine bağlı birkaç bobin (faz rotoru) formundadır. Şaft üzerinde bulunan halkalara getirilip bunların içinden kaydırılarak fırçalar harici dirençlere veya diğer devrelere kapatılabilir.

Fiziksel olayların ve bunları gerçekleştiren yapıların basitliğine rağmen, asenkron bir makinedeki süreçlerin tam bir matematiksel açıklaması çok zordur:

ilk olarak tüm gerilimler, akımlar, akı bağlantıları değişkendir, yani. frekans, genlik, faz veya karşılık gelen vektör büyüklükleri ile karakterize edilen;

ikinci olarak, göreceli konumu uzayda değişen hareketli konturlar etkileşime girer;

üçüncüsü, manyetik akı mıknatıslama akımıyla doğrusal olmayan bir şekilde ilişkilidir (manyetik devrenin doygunluğu görünür), rotor devresinin aktif dirençleri frekansa bağlıdır (akım yer değiştirme etkisi), tüm devrelerin dirençleri sıcaklığa vb. bağlıdır.

Asenkron bir elektrikli tahrikteki ana olayları açıklamaya uygun, asenkron bir makinenin en basit modelini düşünün.

Motorun mekanik özellikleri, elektromekanik sistemin kararlı durumdaki kalitesini ve performansını tamamen belirler. Ayrıca, motorun hızlanmasını veya yavaşlamasını belirleyen aşırı dinamik torku karakterize ederek elektrikli sürücünün dinamik modlarını da etkilerler.

3. Asenkron motorun mekanik karakteristiğinin denklemi

Modern tasarım uygulamasında, mekanik özellikleri hesaplarken makinenin manyetik sisteminin mıknatıslanmasını dikkate alan programlar kullanılır, ancak aynı zamanda çalışmalarında netlik de kaybolur. Bu nedenle, diğer tüm bağımlılıklar bu temel varsayım altında bulunacaktır.

Motora ağdan sağlanan elektrik gücü, mıknatıslama devresindeki kayıpları karşılamak için kullanılır. P μ , bakır statorda P M 1 ve geri kalanı elektromanyetik güce dönüştürülür. Böylece,

(4-12)

Sırasıyla,

burada ω 0 = 2π F 1 /P- makinenin stator kutup çiftlerinin sayısı.

Küçük dönüşümlerden sonra buluyoruz

(4-14)

Bu nedenle bağımlılık M = F(S) kaymanın karmaşık bir fonksiyonudur. Türevini alarak bir ekstremumu inceliyoruz

(4-15)

İfadenin payını (4-15) sıfıra eşitleyerek kritik kaymanın değerini buluruz S K , bağımlılığın olduğu yer M =F(S) maksimumu vardır:

(4-16)

Fiziksel indirgeme M en S K Ve S > S k şu şekilde anlatılmaktadır. Şu tarihte: S s K kaymasının azaltılması, motor akımı ve torkundaki bir azalma ile ilişkilidir ve S > S K motor akımında bir artış olmasına rağmen elektromanyetik torku belirleyen aktif bileşeni artmaz, azalır, bu da motorun geliştirdiği torkun azalmasına neden olur.

olumlu işaret S K motora karşılık gelir ve negatif - makinenin jeneratör çalışma moduna karşılık gelir.

Bir DC makinesi gibi göreceli değerin de akılda tutulması gerekir. R Makinelerin gücündeki artışla 1 azalır ve zaten 100 kW gücündeki motorlar için değerin% 10-15'i kadardır X 1 + X 2 ". Bu nedenle formül (4-16) ihmal edilerek basitleştirilmiş bir biçimde kullanılabilir. R 1

Nerede X K.Z - endüktif azaltılmış kısa devre direnci.

Bu, direncin düşük olduğu orta ve özellikle düşük güçlü makineler için yapılamaz. R 1 ile orantılı X K.Z.

Formülleri (4-14) ve (4-16) kullanarak, kritik anlarının değerlerini bulursanız, asenkron motorun mekanik karakteristiğinin farklı bir kaydını alabilirsiniz. motor M K.D ve jeneratör M KİLOGRAM çalışma modları:

(4-18)

Kritik moment oranı

(4-19)

İşte yaygın olarak kullanılan notasyon:

(4-20)

Formül (4-19), jeneratör modunda makinenin kritik momentinin değerinin, motor modundakinden önemli ölçüde daha yüksek olabileceğini göstermektedir (bkz. Şekil 4-8).

Pratik kullanım açısından, bir endüksiyon motorunun mekanik karakteristiğinin ifadesi olan formül (4-14)'ten daha uygundur. (4-14), (4-17) ve (4-20) formüllerini kullanarak bulalım:

(4-21)

Statorun aktif direncinin etkisini ihmal edersek, o zaman ε = 0 olur ve formül (4-21) aşağıdaki formu alır (ne zaman M K.D = M KG = MİLE):

(4-22)

(4-22) ifadesi ilk kez M. Kloss tarafından elde edilmiş olduğundan Kloss formülü olarak adlandırılmıştır.

Formüller (4-21) veya (4-22), motor parametreleri hakkında bilgi gerektirmediğinden hesaplamalar için (4-14)'ten daha uygundur. Bu durumda tüm hesaplamalar katalog verilerine göre yapılır. Değerden beri S k kataloglarda belirtilmemişse, makinenin aşırı yük kapasitesinin büyüklüğü gibi diğer bilgilere dayanarak belirlenmelidir. MİLE / M NOM = λ M. O zaman formül (4-21)'den şunu elde ederiz:

(4-23)

dolayısıyla ikinci dereceden denklemi çözerek şunu buluruz:

burada γ = λ M + (1 - λ M)ε.

(4-24) ifadesinde kökten önce artı işareti alınmalıdır çünkü başka bir değer vardır. S K fiziksel anlamla çelişiyor.

Denklemin (4-24) yaklaşık bir çözümü ε = 0 katsayısı ile elde edilebilir, ancak değerini belirlemek daha iyidir. En güvenilir sonuçlar, makinenin parametrelerine sahip olarak, ε değerinin formül (4-20)'den belirlenmesi durumunda elde edilecektir. S K - ifadeden (4-16). Faz rotorlu asenkron motorlar için (4-14) ve (4-21) ifadeleri daha güvenilir sonuçlar verir, çünkü bu makinelerde rotor sargılarındaki çelik doygunluğu ve akım kaymasının etkileri (cilt etkisi) daha az fark edilir.

4. Asenkron motorun mekanik karakteristiğinin doğrusallaştırılması

Mekanik karakteristiklerin çalışma bölümünde kayma değeri Sçok daha az kritik S K. Bu nedenle, (4-21) denkleminde terimi ihmal ediyoruz ss K -1 ve ε = 0 olarak ayarlayın. Sonra şunu elde ederiz:

(4-25)

Dolayısıyla ifade (4-25), motorun mekanik karakteristiğinin doğrusallaştırılmış kısmıdır. 0 saniye içerisindeki kayma değişimlerinde kullanılabilir S NOM.

Pirinç. 4-5. Asenkron motorların doğrusallaştırılmış mekanik özellikleri

Yapay özellikleri elde etmek için aynı kayma değerlerine sahip iki doğru denkleminin yazılması yeterlidir. S Ben (Şekil 4-5):

"i" ve "e" endekslerinin yapay ve doğal özellikleri işaretlediği, bulunmasının kolay olduğu yer

(4-26)

Formül (4-26)'ya göre herhangi bir mekanik özelliğin başlangıç ​​bölümlerini oluşturmak mümkündür. Bu durumda kaymanın belirlenen limitlerin dışına çıkmaması gerekmektedir.

Rotor devresine toplam direnç verilirse R 2 NOM, ardından S= 1 Nominal torka karşılık gelen akım rotorda akacaktır M NOM . Daha sonra ifade (4-26) şu şekli alacaktır:

Son ifade, herhangi bir yapay veya doğal özellik için aşağıdaki ilişkiyi yazmamızı sağlar:

burada ρ P, makinenin rotor devresinde bulunan empedansın bağıl değeridir ρ P = ρ 2 + ρ DOB; S - karşılık gelen mekanik karakteristik üzerinde kayma.

Unutulmamalıdır ki ne zaman R 2 = R 2 NOM nominal kayma değeri S Bu yapay karakteristikte H NOM =1 .

5 Simetrik modlarda asenkron motorların mekanik özellikleri

Stator devresindeki şebeke voltajı veya direnci değiştiğinde motor özellikleri .

Besleme ağının değer ve gerilimlerin faz kayması açısından simetrik olduğu, tüm fazların elektrik devrelerine verilen aktif veya reaktif dirençlerin aynı olduğu ve iç parametrelerinin simetrik olduğu asenkron motorların (IM) simetrik çalışma modları denir ( fazlardaki dönüş sayısı, olukların açısal kaymaları ve diğer faktörler).

Her şeyden önce ağdaki değişiklikleri göz önünde bulundurun. (4-9) ilişkisinden şu sonuç çıkıyor: BEN 2 "uygulanan voltajla orantılıdır ve moment [bkz. ifade (4-14)] onun karesidir. Bu, motorun mekanik özelliklerini herhangi bir voltajda oluşturmanıza olanak sağlar (Şekil 4-6). Açıkçası, formül (4-16) kritik kaymanın sabitliğini doğruluyor S K. Voltaj 0,7'ye düştüğünde bile sen NOM kritik anı

Pirinç. 4-6. Asenkron motorun çeşitli besleme gerilimlerindeki mekanik özellikleri.

sadece %49 M K nominal mod. Uygulamada, büyük başlatma akımı nedeniyle motor çalıştırıldığında voltaj düşüşü daha da fazladır. Bütün bunlar, uzun güç hatlarında veya kapasiteleri trafo merkezlerinin gücüyle orantılı olan büyük makineler için, IM'nin normal şekilde başlatılması ve azaltılmış voltajla çalışması olasılığını doğrulayan özel hesaplamaların yapılması gerektiği gerçeğine yol açmaktadır. .

Aynı nedenlerden dolayı, elektrik enerjisinin kalitesi için, endüstriyel bir ağda kaza sonrası voltaj değişikliğini nominal değerinin yalnızca ±% 10'u dahilinde sağlayan özel bir GOST 13109-87 oluşturulmuştur.

Gerilimin düşürülmesi, çalışma koşullarına göre yük altında başlatılması gereken sürücüler (konveyör sürücüleri, kaldırma cihazları, dönüştürücüler ve diğer birçok mekanizma) için özellikle tehlikelidir. Örneğin yüksüz (rölantide) çalıştırıldığında konveyörün statik momenti (0,2-0,3) aşmaz M NOM. Bununla birlikte, konveyör tahriki tam yükte çalışma sırasında devre dışı bırakılırsa, bu durumun üstesinden gelmek zorunda kalacaktır. M Cı ≈ M NOM .

Büyük asenkron makinelerin başlatma akımlarını sınırlamak veya asenkron bir sürücünün yumuşak bir şekilde başlatılmasını sağlamak için, stator devresinde, başlatmanın sonunda çıkan aktif veya endüktif dirençler kullanılır (Şekil 4-7). Bu tür devrelerin bir özelliği, motor terminallerindeki voltajın akımın büyüklüğüne bağlı olmasıdır.

Aktif direncin dahil edilmesi, sürücünün güç faktörünü başlatma modlarında bir miktar arttırsa da, aynı zamanda "reaktör" başlatmaya kıyasla enerji kayıplarını da arttırır.

Pirinç. 4-7. Nominal ve indirgenmiş gerilimde veya aktif durumdaki asenkron motorun mekanik özellikleri ( R DOB) ve reaktif ( X DOB) statordaki ek dirençler.

Son yıllarda, sık açılıp kapatılan yüksek güçlü motorlar için, daha ekonomik olan "frekans" başlatma yöntemi kullanılmaya başlanmıştır. Bu amaçla, başlangıçta motor güç kaynağının frekansını, yani ω 0 değerini sorunsuz bir şekilde değiştiren özel bir dönüştürücü kuruludur. Aynı zamanda voltaj azalır ve bu da başlangıç ​​​​akımını da sınırlar.

Rotor devresine aktif dirençler dahil edildiğinde asenkron motorun özellikleri.

Faz rotorlu asenkron motorlar, kaldırma ve taşıma tahriklerinde ve metalurji tesislerinde yaygın olarak kullanılır; güçlü motorlar ise fanların, rüzgar tünellerinin ve pompaların tahriklerinde kullanılır. Aktif dirençlerin rotor devresine dahil edilmesi nedeniyle, böyle bir asenkron motorun kritik kaymasını, mekanik karakteristiğinin tipini, başlangıç ​​​​akımını ve torkunu değiştirmek mümkündür.

Pompa ve fan tahriklerinde faz rotorlu motorların kullanılması, performanslarının ekonomik olarak ayarlanmasını mümkün kılar ve bu da büyük bir ekonomik etki sağlar. Kritik anın, rotor devresine verilen aktif dirence bağlı olmadığını, bu nedenle seçim yaparak hatırlayın. R DOB, AM'nin mekanik özelliklerini, sürücünün başlangıçta maksimum torka (ω = 0) veya hatta muhalefet modunda olmasını sağlayacak şekilde değiştirmek mümkündür. S k > 1 (Şek. 4-8).

Arttırmak R DOB, rotor akımının aktif bileşeninde bir artışa yol açar BEN 2a "= BEN 2 "çünkü 2, çünkü

(4-30)

Nerede R 2 " = R 2 " + R" DOB - makinenin ikincil devresinin toplam azaltılmış aktif direnci.

Aynı sebepten ötürü, faz rotorlu motorlar, sincap kafesli motorların aksine, daha düşük akımlarda büyük başlangıç ​​torklarına sahiptir. Bu tür makinelerin bu özelliği, ağır başlatma modlarına sahip tahriklerde (vinçler, metalurji tesisleri, döner makineler ve diğer enerji yoğun mekanizmalar) baskın kullanımlarının ana koşuludur. aşırı bir artış olduğu unutulmamalıdır. R DOB akımın aktif bileşeninde keskin bir azalmaya yol açar BEN 2 ". Daha sonra motorun başlangıç ​​torku M P kalkış sırasındaki statik momentten daha az olur M TR . Sonuç olarak, sürücü başlatılamayacak.

Yapay mekanik karakteristik (4-14) veya (4-18), (4-20), (4-24) ve (4-27) formülleri kullanılarak hesaplanabilir. IM'nin yapay özelliklerini bir faz rotoruyla hesaplama yöntemi, aşağıdaki ilişkilere dayanarak basitleştirilebilir. Momentlerin eşit değerleri için ifadeler yazalım M Ben formül (4-21)'e dayalı olarak doğal ve herhangi bir yapay özelliğe göre:

ε değeri, makinenin sekonder devresindeki direncin aktif bileşeninin değerine bağlı değildir, dolayısıyla doğal ve yapay mekanik özellikler için değişmeden kalır. Bu nedenle, formül (4-31)'den elimizde

Verilen değerler dikkate alınabilir: yapay ve doğal özelliklerde kritik kaymalar S K.I Ve S K .E ve doğal karakteristikte kayma S ei. Daha sonra (4-32) ifadesinden şunu elde ederiz:

(4-33)

Dolayısıyla basitleştirilmiş hesaplamanın temeli, motorun doğal mekanik özelliğidir. Faz rotorlu makineler için daha önce de belirtildiği gibi, yaklaşık olarak (4-22) ifadesinden ve daha doğru bir şekilde (4-21) ifadesinden elde edilebilir. Bu hesaplamalar için gerekli olan makine parametrelerinin bir kısmı kataloglarda veya referans kitaplarında belirtilmiştir, bir kısmı da yukarıdaki formüller kullanılarak belirlenebilmektedir.

Pirinç. 4-8. Sargı rotorlu motorun mekanik özellikleri

6. Asenkron motorların frenleme modları

Asenkron makinelere sahip birçok sürücü için frenleme modları, uygulamadaki güvenilirlik ve güvenilirlik gereklilikleri açısından başlatma modlarından daha önemlidir. Genellikle tam olarak belirli bir konumda durmak veya sürücüyü belirli bir süre frenlemek gerekir.

Asenkron motorlar için aşağıdaki modlar kullanılır: ağa enerji çıkışı ile rejeneratif frenleme; muhalefetler; makine bir jeneratör olarak çalıştığında, ikincil devredeki enerjiyi dağıtırken, doğru (düzeltilmiş) akıma sahip çeşitli stator uyarma sistemleriyle dinamik frenleme; dinamik kondansatör veya kendi kendini uyaran manyetik frenleme. Bu nedenle, frenleme modları, stator manyetik alanının uyarılma yöntemine göre iki gruba ayrılabilir: alternatif veya doğru akım ağından gerçekleştirilen bağımsız uyarma (rejeneratif, karşıt ve dinamik frenleme) ve kendi kendine uyarma, şu şekilde gerçekleştirilir: kapasitör bataryası ile enerji alışverişinin bir sonucu veya kendi kendine indüksiyon EMF'si tarafından manyetik akı yaratıldığında motor statorunun kısa devre yapması sonucu. Tanım gereği L.P. Petrov'a göre ikinci tipe manyetik frenleme adı verilecek.

Bu modların tümü hem fazlı hem de sincap kafesli rotorlu makineler için kullanılır.

Güçlü yarı iletken güç cihazlarının (tristörler ve transistörler) kullanımıyla bağlantılı olarak, asenkron sürücülerin tipik frenleme modlarının uygulanmasına yönelik yeni şemalar ortaya çıktı.

Kombine uygulama yöntemleri kullanılarak frenleme verimliliğinde bir artış sağlanabilir. Kombine frenlemenin çoğunun tamamen kontrollü olduğu vurgulanmalıdır. Bu onların etkinliğini daha da artırır.

En etkili olanı muhalefet ve kapasitör dinamik frenlemedir (CDT). Son yöntemin birçok devre çözümü vardır. Örneğin motorun atalet momentinin iki katını aşan büyük azaltılmış atalet momentlerine sahip sürücüler için kullanılması önerilir.

Düşük ataletli sürücüler için kapasitör manyetik frenleme (CMB) kullanılabilir. Manyetik dinamik frenleme (MDB) daha az etkili olmayacaktır. Bireysel sürücüler ve iki ve hatta üç aşamalı frenlemenin diğer birleşik türleri için rasyonel: karşıtlık - dinamik frenleme (PDT), kapasitör frenlemesi ve karşıtlık (CTP), vb.

Bu nedenle, IM frenlemenin modern yöntemlerinin uygulanması büyük ölçüde elektrikli tahrik geliştiricisinin deneyimine ve bilgisine bağlıdır. Bu nedenle frenleme modlarını ayrıntılı olarak ele alalım.

Ağa enerji dönüşü ile frenleme. Elektromanyetik indüksiyon ilkesini (Maxwellian tipi) kullanan diğer makineler gibi, bir endüksiyon motorunun tersinirliği, jeneratör modunda çalışmasına olanak tanır. Motor şaftında yük yoksa ağdan tüketilen enerji, statordaki kayıpların yanı sıra rotordaki çelik ve mekanik kayıpları karşılamak için harcanır. Rotorun dönüş yönünde makine miline harici bir tork uygulanarak senkron hız elde edilebilir. Bu durumda rotordaki kayıplar zaten harici bir enerji kaynağı tarafından karşılanmakta olup, şebekeden sadece statordaki kayıpları karşılayacak enerji tüketilecektir. Hızın senkron hızın üzerinde daha da artması, asenkron makinenin jeneratör moduna geçmesine neden olur.

Bu modda çalışırken, stator iletkenleri manyetik alanla aynı yönde, rotor iletkenleri ise ters yönde kesişir, dolayısıyla rotor EMF'si e 2 işareti değiştirir, yani. e 2 "S = (- S)e 2 " ≈ - e 2 "S. Rotordaki akım sırasıyla şuna eşit olacaktır:

(4-34)

Pirinç. 4-13. Jeneratör modunda çalışan bir asenkron motorun vektör diyagramı

İfadeden (4-34) görülebileceği gibi, AM'nin jeneratör moduna geçişi sırasında, şaft üzerindeki tork, meydana gelene göre yön değiştirdiğinden, yalnızca rotor akımının aktif bileşeninin yön değiştirdiği görülmektedir. Motor modunda. Bu, Şekil 2'deki vektör diyagramı ile gösterilmektedir. 4-13. Burada akımın nedeninin değiştiğini doğrulayan φ 1 > π / 2 açısı BEN 1 EMF şeklinde e 1 (şebeke voltajı değil sen 1 , motor modunda olduğu gibi), ancak mıknatıslama akımının yönü BEN μ aynı kaldı. Akımın aktif bileşeninin işaretinin tersine çevrilmesi BEN" 2a elektromanyetik gücün negatif olmasına, yani ağa verilmesine neden olur, çünkü S 0:

İkincil devrenin reaktif gücünün işareti, makinenin çalışma modundan bağımsız olarak, ifadeden sonra değişmeden kalır.

Aktif statik momentlerin varlığı nedeniyle, kaldırma tesislerinde (Şekil 4-14, a), taşıma tahriklerinde (Şekil 4-14, b) frenleme kullanılır. Bu frenleme modlarındaki fark, ilk durumda (Şekil 4-14, a), büyük bir yükü indirirken motorun inişe geçmesi (ω 3) gerçeğinde yatmaktadır. |ω| için dördüncü çeyrekte > |ω 0 |). Yük Momenti Sınırı MİLE aşmamalı M NOM. Araç "yokuş aşağı" hareket ettiğinde, taşınan yükün potansiyel enerjisi harekete katkıda bulunmaya başlar ve motor miline uygulanan harici bir sürüş momenti oluşturur. Dolayısıyla bu durumda sürücü hızındaki artış (ω > ω 0) ve EMF işaretindeki değişiklik nedeniyle eŞekil 2'de, motor, stator sargılarını değiştirmeden doğrudan ağa enerji çıkışı ile jeneratör moduna geçer (nokta 2 incirde. 4-14b).

Pirinç. 4-14. Aktif statik momentli asenkron motorun mekanik özellikleri: a - ağır yükün inmesi; b - aracın "yokuş aşağı" çalışması

Reaktif bir statik torkun varlığında, kutup sayısını değiştiren asenkron motorlarda veya IM'nin dönme hızının frekans, frekans-akım ve vektör kontrolüne sahip sürücülerde ağa enerji geri kazanımı ile rejeneratif frenleme elde edilebilir.

İlk durumda (Şekil 4-15, a), makinenin statorunu daha az sayıda kutuptan daha büyük bir kutba değiştirmek, senkron hız ω 02 azalır

Hızın frekans regülasyonu ile ana şebekeden stator güç kaynağının frekansı azaltılır F 1 ila F 2 f 1 ve F 3 f 2 , motoru kademeli olarak bir mekanik özellikten diğerine geçirin (Şekil 4-15, b). Sürücü, çalışma noktası ikinci çeyrekte yer alan mekanik karakteristiklerin bölümleri boyunca hareket ederken, ağa enerji çıkışıyla frenleme modunda çalışır. Motor beslemesinin frekansını sorunsuz ve otomatik olarak değiştirerek, sürücünün frenleme torkunun çok az değiştiği bir frenleme modu elde etmek mümkündür. Ancak bu durumda besleme voltajının da belli bir şekilde düzenlenmesi gerekir.

Pirinç. 4-15. Reaktif statik momentli rejeneratif frenleme modunda asenkron bir motorun mekanik özellikleri: a - kutup çifti sayısının değiştirilmesi; b - hızın frekans regülasyonu

Ters frenleme. Bu tip frenleme, motor rotoru, statik momentin etkisi altında stator alanının dönüş yönünün tersi yönde döndüğünde meydana gelir. Reaktif torkun varlığında frenleme süresi kısalır ve ardından makine tekrar frenleme modundan motor moduna geçer (Şekil 4-16, a). Başlangıçta motor o noktada çalışıyordu 1 motor modu ve ardından stator sargısının iki fazını değiştirdikten sonra, makinenin manyetik alanının dönme yönü ve elektromanyetik momenti (nokta) 2 ). Sürücü hareketi noktaya kadar yavaşlar HAKKINDA ve daha sonra rotor ters çevrilir ve motor, bu noktada sabit bir harekete ters yönde hızlandırılır. 3 .

Faz rotorlu motorlar için, büyük bir ek direncin mevcut olması durumunda, frenleme torku ile sürücünün tamamen durdurulması mümkündür M TR (nokta 5 incirde. 4-16a).

Aktif bir torkun varlığında (Şekil 4-16, b), önceki durumda olduğu gibi manyetik alanın dönme yönü değişirse, motor da çalışma modunu değiştirir, yani. karşı anahtarlama ile frenleme yer - ikinci çeyrek daire, rotorun ters yönde dönüş yönüne sahip motor modu - üçüncü çeyrek daire ve yeni bir mod - ağa enerji çıkışı olan jeneratör - uzun vadeli sabit hareket noktasının bulunduğu dördüncü çeyrek daire 3 .

Aktif statik momentli faz rotorlu motorlar için, karşıtlık modu, stator fazlarını değiştirmeden, yalnızca rotora büyük ek dirençler eklenerek elde edilebilir (Şekil 4-16, b). Daha sonra makine bu noktadan itibaren motor modundadır. 1 noktaya çevirir 4 ek direncin tanıtılmasıyla R D, ve daha sonra dördüncü çeyreğe geçerek yapay bir mekanik karakteristik boyunca hareketini değiştirir. Nokta 5 karşıt moddaki asenkron motorun uzun süreli kararlı durum hareketine karşılık gelir.

Pirinç. 4-16. Asenkron motorun anahtarlama devresi ve mekanik özellikleri: a - reaktif statik momentli karşıt modda; b - aynı, aktif bir statik moment ile

Ters akım frenleme modu genellikle kaldırma ve taşıma kurulumlarında kullanılır. Stator fazlarının ek direnç getirmeden değiştirilmesi, yalnızca sincap kafesli rotorlu asenkron motorlarda, noktadaki akımların başlangıç ​​​​değerlerinin olması nedeniyle kullanılır. 2 (şek. 4-16) başlangıçtaki (5-6) olandan biraz daha fazla BEN NOM. Faz rotorlu motorlar için bu tür akım tepe noktaları genellikle kabul edilemez. Muhalefetin frenleme özelliklerinin dezavantajı, yüksek diklikleri ve tamamen motorun ikincil devresinde yayılan ısıya dönüşen önemli enerji kayıplarıdır. Mekanik özelliklerin dikliği nedeniyle, küçük yük değişimlerinde tahrik hızında büyük dalgalanmalar meydana gelebilir.

O an biliniyorsa M Frenlemenin gerekli olduğu C'de, bu noktada (4-25) formülünü kullanarak kayma değerini hesaplamak ve ardından ek direnci belirlemek için (4-29) formülünü kullanmak zor değildir.

Elektrodinamik (dinamik) frenleme. IM statorunun ağ ile bağlantısı kesilirse, artık mıknatıslanmanın manyetik akısı önemsiz bir EMF ve akım oluşturur. rotor.

Bağımsız uyarma ile, dönen rotorun sargılarında EMF'yi ve akımı indükleyen sabit bir stator akısı elde edilir.

Pirinç. 4-17. Asenkron bir motorun stator sargılarını DC (doğrultulmuş) voltaj ağına bağlama şemaları

Stator sargılarını DC (doğrultulmuş) akım ağına bağlamak için, bazıları Şekil 2'de gösterilen çeşitli bağlantı şemaları kullanılır. 4-17.

Dinamik frenleme modunu analiz etmek için MDS'yi değiştirmek daha uygundur F Doğru akımla oluşturulan P, değişken eşdeğer MDS F~, geleneksel bir asenkron motorda olduğu gibi, stator ve rotor sargıları tarafından ortaklaşa oluşturulur. Daha sonra senkron jeneratör modunun yerini asenkron makinenin eşdeğer modu alır. Böyle bir değiştirmede eşitliğe uyulmalıdır: F P = F ~ .

Pirinç. 4-18. "Bir yıldızda" (a) stator sargılarının başlangıcı (H) ve sonunun (K) bağlantı şemaları, stator sargılarının (b) MMF yönlerinin belirlenmesi, MMF'nin (c) geometrik eklenmesi

Rotordaki küçük miktarlardaki manyetik akı ve akımın etkileşimi, büyük bir elektromanyetik moment yaratma yeteneğine sahip değildir. Bu nedenle manyetik akıyı önemli ölçüde artırmanın yollarını bulmak gerekir. Bu, makinenin statorunun dinamik frenleme modunda bir DC veya doğrultulmuş voltaj kaynağına bağlanmasıyla yapılabilir. Ayrıca kapasitörleri stator sargısına bağlayarak motorun kendi kendini uyarma devresini de oluşturabilirsiniz. Sonuç olarak, asenkron bir makinenin bağımsız uyarılma ve kendi kendine uyarılma ile dinamik frenleme modlarını elde ettik.

Şekil 2'deki devre için DC MMF'nin belirlenmesi. 4-17,a Şekil 2'yi açıklıyor. 4-18.

Stator sargısının AC ağına üç fazlı bağlantısıyla, makinenin maksimum MMF'sinin aşağıdakilere eşit olarak belirlenmesi gerekir:

(4-36)

Nerede BEN 1 - alternatif akımın etkin değeri; ω, statorun bir fazının sargı dönüşlerinin sayısıdır.

İlk olarak, stator sargısının doğru akımla güç kaynağını düşünün. Makinenin motor modunda çalışması sırasında kayması ve mıknatıslama akımı çok az değişirse, dinamik frenleme modunda rotorun kayması geniş bir aralıkta değişir. Sonuç olarak, hızdaki bir değişiklikle birlikte rotorun EMF'si, rotordaki akım ve onun yarattığı MMF değişir ve bu da ortaya çıkan MMF üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.

Pirinç. 4-19. Dinamik frenleme modunda bir asenkron makinenin vektör diyagramı

Açıkçası, statora verilen sonuçta ortaya çıkan mıknatıslama akımı şuna eşit olacaktır:

Vektör diyagramını (Şekil 4-19) kullanarak akımlar için aşağıdaki ilişkileri yazıyoruz:

(4-37)

Makinenin rotorundaki EMF değerini daha önce olduğu gibi eşit alarak e 2 rotorun açısal dönme hızında ω 0 , sahip olduğumuz diğer hızlarda

Buna göre rotorun endüktif direnci

Nerede X 2 - rotorun ω 0 frekansındaki endüktif direnci.

Şimdi makinenin ikincil devresi için şunu yazabiliriz:

EMF'yi getirdikten sonra e 2'den sahip olacağımız birincil devrenin parametrelerine e 1 = e 2" ve sonra

İfadeleri (4-38) formül (4-37) ile değiştirerek şunu elde ederiz:

(4-39)

Akım için denklemi (4-39) çözme BEN 2 ", bulduk

(4-40)

Makinenin elektromanyetik momentinin değeri, ikincil devresindeki kayıplara göre belirlenir:

(4-41)

Bu ifadeyi bir ekstremum için araştırarak, maksimum torkun olduğu kritik bağıl rotor hızını ν KP elde etmek kolaydır:

(4-42)

(4-43)

(4-41) - (4-43) formüllerine dayanarak, IM'nin mekanik karakteristiği için aşağıdaki ifade elde edilebilir:

(4-44)

(4-44) ifadesi Kloss formülüne benzer, bu da anlaşılmasını kolaylaştırır. Formüllerin (4-40) - (4-44) analizi ve kan basıncının dinamik frenlenmesinin karakteristik fiziksel fenomenleri, aşağıdaki sonuçları çıkarmamızı sağlar.

1. Dinamik frenleme modunda, asenkron bir makinenin mekanik özelliklerinin özellikleri, motor modunun benzer özelliklerinin özelliklerine benzer, yani kritik an, ikincil devrenin aktif direncine bağlı değildir ve kritik hız ν KP şuna eşittir: S Motor modunda KP, orantılı R 2 ".

2. Parametre Xμ ve akım BEN 1 stator manyetik devresinin doygunluğuna bağlı oldukları için motor modunun benzer değerlerinden önemli ölçüde farklı olabilir.

3. Motor modunda makinenin stator akımı, rotor kaymasının bir fonksiyonudur ve dinamik frenleme sırasında sabittir.

4. Dinamik frenleme ve düşük rotor hızı sırasında ortaya çıkan manyetik akı, rotor reaksiyonunun manyetikliği giderme etkisi azaldığından artar ve motor modunda yaklaşık olarak sabit kalır.

Pirinç. 4-20. Dinamik frenlemeli asenkron motorun mekanik özellikleri ve uyarma akımının çeşitli değerleri veya rotor devresindeki ek dirençler

Şek. 4-20, aşağıdaki özellikleri gösterir: 1 Ve 2 statordaki iki akım değerinde elde edildi BEN 11 I 12 ve sürekli direnç R 21 ve özellikleri 3 Ve 4 aynı akımlarda bulundu, ancak farklı bir değer R 22 > R 21 . Karşılaştırma için motor modunda çalışan makinenin mekanik özellikleri sunulmaktadır. Rotor devresindeki direnci değiştirmek mümkünse, geniş bir sürücü hızı değişiklikleri aralığında yaklaşık olarak sabit torklu özellikler elde etmek mümkündür.

Mıknatıslama devresinin reaktansı X μ makinenin rölantide çalışmasının evrensel özelliği veya deneysel verilerle belirlenir. İkinci durumda, manyetik devrenin doygunluğu dikkate alınmadan değer X μ aşağıdaki formüle göre bulunur:

Nerede sen 0 , BEN Makine rölantideyken 0 - faz voltajı ve akımı.

Daha doğrusu bağımlılık X μ = F(BENμ) aşağıdaki gibi bulunabilir. Rotoru harici bir motor tarafından senkron hızda döndürülen asenkron bir makineye, büyüklüğü değişen bir faz voltajı verilirse, bu EMF'ye karşılık gelir. e 1. Bu nedenle akımı ölçerek BENμ , bağımlılığı hesaplamak kolaydır X μ = e 1 BENμ -1 , makinenin manyetik sisteminin doygunluğunu dikkate alacaktır. Bu durumda mekanik özelliğin inşası noktadan noktaya gerçekleştirilir. Bu değerleri ayarlar M K.P., ν KP ve (4-42) ve (4-43) formüllerine göre değeri hesaplayın R 2 " ve mevcut BEN 1. Daha sonra değiştirerek ν i'yi bulun BENμi sıfıra BEN 1 uygun değerlerde Xμi, formüle göre:

(4-45)

İfade (4-45), (4-37) - (4-38) formülleriyle yapılan işlemlerden sonra elde edilir. Formüle (4-41) göre, makinenin manyetik devresinin doygunluğunun etkisi dikkate alınarak mekanik karakteristik hesaplanabilir.

Bu tür frenleme, kaldırma ve taşımada ve frekans kontrollü sürücülerde düzenlenmemiş bir AC ağı tarafından çalıştırılan makine sürücülerinde kullanılır.

Asenkron motorların kapasitör frenlemesi son yıllarda makine tahriklerinde kullanılmaktadır. Böyle bir rejimin olasılığı 1895 yılında M. Leblanc tarafından ortaya atılmıştı, ancak XX yüzyılın 20-40'lı yıllarında bu tür bir frenlemenin mantıksız olduğu düşünülüyordu. Sadece 1944'te A.T. Golovan ve I.N. Barbash, kullanım vaadini gösterdi. Ancak L.P.'nin çalışmaları sayesinde ancak 50'li yılların sonunda. Petrov'a göre, hem kapasitör hem de diğer kombine frenleme türlerinin kullanımında pratik sonuçlar elde edildi. Bu, kapasitörlerin maliyetinde ve boyutlarında azalma ve asenkron makinelerin dönüş hızlarında geniş bir değişiklik aralığında yoğun bir şekilde kendi kendine uyarılmasını sağlayan yeni devrelerin geliştirilmesi nedeniyle mümkün oldu. Şu anda, kapasitör frenlemesinin uygulanması için çeşitli şemalar kullanılmaktadır.

Pirinç. 4-21. Kapasitör frenlemesi sırasında asenkron bir makinenin kendi kendine uyarılmasına bağımlılık

Kan basıncının kendi kendine uyarılması ilkesi, Şekil 2'de gösterilen resimlerle gösterilmektedir. 4-21. Dönen rotorlu makineleri ağdan kapatırken ve kapasitör bankasını statora bağlarken (Şekil 4-26, a) artık emf nedeniyle e 0 kapasitörler akımla şarj olmaya başlar BEN μ 0 (Şekil 4-21). Bu akım makinenin emk'sini yükseltir e 1 i , bu da kapasitör şarj akımını değere yükseltir BENμi ve daha sonra işlem, şekilde gösterildiği gibi noktaya kadar devam edecektir. 1 (motor alanının sabit dönüş hızında), burada e 1 ben = e 1 ve BENμi = BEN μ .

Eşdeğer devreye göre (Şekil 4-22) EMF e 1 şuna eşit olacak:

burada φ = F X F 0 -1 ve F 0 - devredeki nominal frekans.

Kendi kendini uyarmanın başlangıcında rotordaki akımın sıfıra eşit olduğunu ve BEN 1 ≈ BENμ , kendi kendini uyarmanın başlangıçtaki bağıl frekansını φ BAŞLANGIÇ'ta bulabilirsiniz. Daha sonra (4-46) formülünden şunu buluruz:

Ve X μ , X 1 , X C - şebeke frekansında (50 Hz) eşdeğer devrenin direncinin (Şekil 4-22) reaktif bileşenleri.

Pirinç. 4-22. Kapasitör uyarımlı asenkron makinenin eşdeğer devresi

Değerlerin göz ardı edilmesi İÇİNDE Ve X 1 2 ile karşılaştırıldığında Xμ 2 ve ikinci dereceden denklemi (4-47) çözerek şunu elde ederiz:

Veya (4-48)

Pirinç. 4-23. Asenkron bir makinenin kapasitör kendini uyarma modunun statik özellikleri Ф - manyetik akı; BEN 1 , BEN 2 " , BENμ - sırasıyla statordaki akım, rotordaki akım (azaltılmış değer), mıknatıslanma akımı; φ - statordaki serbest akım salınımlarının frekansı; ω - rotorun açısal hızı; s - kayma; M- elektromanyetik moment

Bu nedenle, asenkron bir jeneratörün kendi kendini uyarma sürecinin başlangıç ​​frekansı, doymamış bir makinenin salınım devresinin doğal frekansına yaklaşık olarak eşittir. Bu aynı zamanda Şekil 2'deki eğrilerle de gösterilmektedir. 4-23 (göreceli birimler halinde). Aşağıdaki sonuçları çıkarmamıza izin veriyorlar.

1. Mod, rotorun açısal hızı açısından, makinenin kendi kendini uyarmasının başladığı ω BAŞLANGIÇ değerleri ve bu sürecin bittiği ω K ve ω K > ω 0 değerleri ile sınırlıdır.

2. Rotor hızındaki önemli bir değişiklik aralığında, makinenin manyetik devresi doymuş kalır ve akış yaklaşık olarak sabit bir değerde (1,5-2,0) F NOM'u korur.

3. Rotor ve stator akımlarının değerleri, nominal değerleri önemli ölçüde aşmaktadır.

Makinede meydana gelen fiziksel süreçleri göz önünde bulundurarak aşağıdakileri tespit edebiliriz. Rotor dönüş hızı ω START'ı aşarsa, makinenin manyetik sisteminin doygunluğuna bağlı olarak stator akımının serbest bileşeninin frekansı artar (bkz. Şekil 4-23) ve φ, φ START'tan daha büyük olacaktır. Stator akım vektörü saat yönünde döner (Şekil 4-24), ancak genliği artar. Aynı zamanda rotordaki akımın artması BENŞekil 2, hava boşluğundaki manyetik akının manyetikliği giderici bir bileşeninin ortaya çıkmasına yol açar. Rotorun dönme hızında ω K, akımların reaktif bileşenleri eşittir BEN 1 ve BEN 2" ve makinenin kendi kendine uyarılma süreci durur.

Eşitlik dikkate alındığında BEN 1 ve BEN 2" aktif bileşenlerinin küçük olması nedeniyle ve (4-49) ifadesini kullanarak şunları buluyoruz:

burada φ K stator alanının bağıl frekansının kritik değeridir.

Pirinç. 4-24. Asenkron bir jeneratörün vektör kendi kendine uyarılma diyagramı

Motor faz değiştirme devresi ve vektör diyagramı, elektromanyetik güç ve tork bağımlılıklarını bulmanızı sağlar; ikincisi, makinenin stator ve rotorundaki termal kayıplarla belirlenir. Ancak bu hesaplamalar, Şekil 1'de gösterilen tüm bağımlılıkların çok karmaşık ve hantal hesaplamalarıyla ilişkilidir. 4-23. Bu nedenle mekanik karakteristiği hesaplamak için aşağıdaki ilişkiyle belirlenen basitleştirilmiş bir yöntem kullanıyoruz:

Nerede M 0 - ω 0 hızında başlangıç ​​(hesaplanan) frenleme torku.

Değer M 0 Ürün olarak deneysel olarak elde edildi M NOM kC° , Nerede k - belirli bir motorun tipine bağlı olarak katsayı. Dört ve altı kutuplu makineler için 0,7, iki kutuplu makineler için 0,5'e eşit alınabilir, С° - göreceli birimlerdeki kapasitörlerin faz kapasitansı C NOM. φ BEGIN değeri ayarlanarak hesaplanabilir С° formüle göre

Kapasitör bankının nominal kapasitesi (faz)

Nerede BENμ NOM - nominal (faz) stator geriliminde makine mıknatıslama akımı; ω 0 - 50 Hz ağ frekansında manyetik alanın senkron dönme hızı.

Pirinç. 4-25. Kapasitör frenlemeli asenkron makinenin statik mekanik özellikleri: faz kapasitansı ile İLE 1 (eğri 1), faz kapasitansı ile İLE 2 (eğri 2 ve 3) ve mıknatıslama akımının çeşitli değerleri BENμ 2 » BENμ 3

Mekanik özellikler (Şekil 4-25), kapasitörlerin kapasitansındaki bir artışın, ω START ve ω K açısal hızlarının değerini ve ayrıca maksimum frenleme torkunu azalttığını göstermektedir. Mıknatıslama akımının artmasıyla (eğri 3 ) manyetik devrenin doygunluğu artar, bu da makinenin endüktif direncinde bir azalmaya ve maksimum frenleme torkunda ve ω K açısal hızında bir artışa yol açar.

Pirinç. 4-26. Kombine kapasitör-dinamik frenleme: a - şematik diyagram; b - mekanik özellikler

Yukarıda belirtildiği gibi, kombine frenleme yöntemleri sürücünün tamamen durdurulmasını sağlamada etkilidir. Fren kontaktörü kontaklarının kapanma sürelerine bağlı olarak BT böyle bir sistemde art arda değişen üç frenleme modu bile elde etmek mümkündür (Şekil 4-26, b): kapasitör (eğri) 1 ), manyetik (eğri 2 ) ve dinamik (eğri 3 ) veya yalnızca ilk ve sonuncusu. Sürücünün motor modundan fren moduna geçişi ve çeşitli fren modlarının değiştirilmesi şekilde oklarla gösterilmiştir. Örneğin, eğer kontak kapatılırsa BT noktaya karşılık gelen anda meydana gelir İle daha sonra kapasitörden manyetik frenlemeye geçişe uğrar ve bu da şu noktada biter: D sonra neredeyse sürücü durana kadar dinamik frenleme gerçekleşir.

7. Teknik uygulamalar. Uygulamalar

Sincap kafesli rotorlu asenkron motor yaklaşık 100 yıldır kullanılmaktadır ve hala tüm endüstriyel elektrikli sürücülerin %90'ından fazlasını oluşturan, kitlesel regüle edilmemiş elektrikli sürücünün pratikte tek uygulaması olarak kullanılacaktır. Son 10-20 yılda, Amerika ve Avrupa'daki birçok firma, enerji tasarruflu motorlar olarak adlandırılan, aktif malzeme kütlesinin %30 oranında artması nedeniyle nominal verimliliğin arttığı motorları geliştirmeye ve pazarlamaya çalışıyor. maliyette buna karşılık gelen bir artışla birlikte %1-5 oranında arttı. Son yıllarda İngiltere'de maliyeti artırmadan enerji tasarruflu motorlar üretmeye yönelik büyük bir proje yürütülüyor.

Son on yılda, elektronikteki (FC) gelişmeler sayesinde, sincap kafesli endüksiyon motoru değişken frekanslı sürücünün temeli haline geldi ve birçok alanda daha önce baskın olan DC sürücünün yerini başarıyla aldı. Geleneksel olarak düzenlenmeyen pompalarda, fanlarda ve kompresörlerde böyle bir elektrikli tahrikin kullanılması özellikle ilgi çekicidir. Deneyimlerin gösterdiği gibi, bu teknik çözüm %50'ye kadar elektrik, %20'ye kadar su ve %10'dan fazla ısı tasarrufu sağlar.

Düzenlenmemiş bir elektrikli tahrikten kontrollü olana geçiş, birçok teknolojide bir elektrikli tahrikin geliştirilmesinde ana yön olarak kabul edilir, çünkü bu, teknolojik süreçlerin kalitesini önemli ölçüde artırır ve% 30'a kadar elektrik tasarrufu sağlar. Bu, frekans kontrollü bir elektrikli sürücünün geliştirilmesine yönelik umutları belirler.

Reostatik kontrollü faz rotorlu motorlara sahip bir elektrikli tahrik, geleneksel olarak vinç endüstrisinde kullanılır ve diğer teknolojilerde de kullanılır. Kademeli devreler ve çift beslemeli makineler, küçük bir kontrol aralığına sahip gaz pompa istasyonlarının güçlü elektrikli tahriklerinde, gemi elektrikli tahrik cihazlarında bulunabilir.

Asenkron makinelerin cihazı

Asenkron bir makinenin çalışma prensibi, rotor sargısında bir elektromotor kuvveti (EMF) indükleyen dönen bir manyetik alanın kullanımına dayanır. Rotorun akımı dönen bir manyetik alanla etkileşime girdiğinde, rotorun dönmesine (motor modunda) neden olan veya onu frenleyen (frenleme modlarında) bir elektromanyetik tork oluşturulur.

8-Asenkron makinenin çalışma prensibi

Asenkron bir makinenin çalışma prensibi, keşfedilen elektromanyetik indüksiyon yasasına dayanmaktadır.

M. Faraday ve D. Maxwell ve E. Lenz'in çalışmaları.

Asenkron bir makinede, sargılardan biri stator 1'e (Şekil 1.1 a), ikincisi ise rotor 5'e yerleştirilir. Rotor ile stator arasında mümkün olduğu kadar küçük yapılmış bir hava boşluğu vardır. Sargılar arasındaki manyetik bağlantıyı iyileştirin. Sabit sargı 2 bobinleri statorun çevresine eşit şekilde yerleştirilmiş çok fazlı (veya özel bir durumda üç fazlı) bir sargıdır. Stator sargı aşamaları AH,İLE Ve cz Y veya A şemasına göre bağlanmış ve üç fazlı bir akım ağına bağlanmıştır. Rotor sargısı 4 çok fazlı, kısa devreli veya üç fazlı olarak gerçekleştirin ve rotorun çevresi boyunca eşit şekilde yerleştirin.

Elektrik mühendisliğinin teorik temellerinden, üç fazlı bir stator sargısına üç fazlı bir sinüzoidal akım sağlandığında, dönme hızı (rpm) olan dönen bir manyetik alanın ortaya çıktığı bilinmektedir.

П1=60f1|р Nerede f 1- şebeke frekansı. R-. kutup çifti sayısı

Dönen manyetik alan, rotorun kısa devre sargısının iletkenlerinde EMF E2'yi indükler ve bunların içinden akım 12 geçer.

Şekil 1.1, (sağ el kuralına göre) manyetik akının (Ф) saat yönünde dönmesi sırasında rotor iletkenlerinde indüklenen EMF'nin yönünü gösterir (bu durumda, rotor iletkenleri, (Ф) akısına göre saat yönünün tersine hareket eder). Rotor sabitse veya dönme frekansı n1 frekansından azsa, rotor akımının aktif bileşeni indüklenen EMF ile aynı fazdadır; Burada şekil 2'deki semboller (çarpılar ve noktalar) bulunmaktadır. 1.1 aynı zamanda akımın aktif bileşeninin yönünü de göstermektedir.

Pirinç. 1.1. Asenkron bir makinenin elektromanyetik devresi ve elektriğinin yönüMakine aşağıdaki modlarda çalışırken tromanyetik moment: motor(A), genrasyonel(B) ve elektrik. frenleme(V)

Elektromanyetik kuvvetler, yönü sol el kuralıyla belirlenen bir manyetik alan içinde bulunan akım taşıyan iletkenlere etki eder. Rotorun tüm iletkenlerine uygulanan toplam Fpe3 kuvveti, rotoru dönen manyetik alanın arkasına sürükleyen bir elektromanyetik moment M oluşturur.

Rotor I2 akımının manyetik akı Phi'nin etkileşiminden kaynaklanan elektromanyetik moment

M=sFI2sosf2

burada c orantılılık katsayısıdır; I2cosph2 - rotor akımının aktif bileşeni; f2 - akım I2 ile EMF arasındaki faz açısı e 2 rotor sargısında.

Elektromanyetik tork M yeterince büyükse, rotor dönmeye başlar ve sabit dönme frekansı n2, elektromanyetik torkun, dönmeye tahrik edilen mekanizma ve iç sürtünme kuvvetleri tarafından oluşturulan frenleme torkuna eşitliğine karşılık gelir. Asenkron bir makinenin bu çalışma modu motordur.

Rotorun P2 dönme frekansı her zaman manyetik alanın P1 dönme frekansından farklıdır, çünkü bu frekanslar çakışırsa, dönme alanı rotor sargısını geçmez ve içinde EMF indüklenmez ve bu nedenle tork oluşmaz. .

Manyetik alanın ve rotorun dönme frekansları arasındaki göreceli farka kayma denir:

S=(P1-P1) | P1

K'ye göre bağıl birimler veya yüzdeler olarak ifade edilir P1 Rotor hızı, dikkate alınarak

Bu nedenle, asenkron bir makinenin karakteristik bir özelliği kaymanın varlığıdır; P1 ve P1 dönme frekanslarının eşitsizliği Bu nedenle makineye asenkron denir (rotoru alanla senkronize olmayan şekilde döner).

Asenkron bir makine motor modunda çalışırken rotor hızı P1 manyetik alanının dönme hızından daha azdır. Makinede elektrik enerjisi mekanik enerjiye dönüştürülür.

Rotor geciktirilmişse (S=1), bu bir kısa devre modudur. Rotorun dönme hızı, manyetik alanın dönme frekansıyla (senkron frekans) çakışırsa, yani S = 0, o zaman tork oluşmaz.

Asenkron bir makinenin rotoru, harici bir momentin yardımıyla (örneğin bir tür motor tarafından) P2 frekansına, P1 manyetik alanının daha yüksek bir dönme frekansına hızlandırılırsa, o zaman EMF'nin yönü rotorun iletkenleri ve rotor akımının aktif bileşeni değişecektir. Aynı zamanda, elektromanyetik moment M de frenleme olacak şekilde yönünü değiştirecektir, yani asenkron makine jeneratör moduna geçecektir (Şekil 1.1, b). Jeneratör modunda asenkron makine, 0>S> - ∞ iken, ana taşıyıcıdan mekanik enerjiyi alıp, elektrik enerjisine dönüştürerek şebekeye verir.

Rotoru harici bir motordan manyetik alanın dönüş yönünün tersi yönde döndürürseniz (Şekil 1.1, c), o zaman EMF ve rotorun iletkenlerindeki akımın aktif bileşeni aynı şekilde yönlendirilir. motor modunda olduğu gibi yani makine elektrik enerjisini şebekeden alır. Ancak bu modda elektromanyetik moment M, rotorun dönüşüne karşı yönlendirilir, yani fren yapar. Asenkron bir makinenin bu çalışma modu, elektromanyetik frenleme modudur. Bu modda rotor ters yönde (manyetik alanın yönüne göre) döner, dolayısıyla P2

9-Asenkron makinelerin tasarımı

Ana motor türleri. Asenkron motorlar iki ana tipe ayrılır: sincap kafesli ve kayar halkalı motorlar (ikincisine kayar halkalı motorlar denir). Söz konusu motorlar aynı stator tasarımına sahiptir ve yalnızca rotor tasarımında farklılık gösterir.

Sincap kafesli motorlar En çok

yaygın; elektrik endüstrisi yılda on milyonlarca adet üretiyor.

Şek. 1.2 A kapalı, havalandırmalı tasarıma sahip sincap kafesli rotora sahip en yaygın asenkron motorun genel görünümünü gösterir. Statorun üç fazlı bir sargısı vardır. Rotor sargısı sincap kafesi şeklinde yapılır, yani. kısa devrelidir.

Kabuğun tasarımı (gövde, kalkanlar vb.) büyük ölçüde koruma derecesi açısından makinenin tasarımına ve seçilen soğutma sistemine bağlıdır. Söz konusu tasarımda, makine gövdesi daha iyi soğutma için kanatlarla donatılmıştır. Makine gövdesinin dışındaki motor şaftında bulunan bir santrifüj fan, nervürlü motor gövdesinin üzerine üfler. Fan bir hava yönlendirme kasası ile kapatılmıştır.

Makinenin içinde hava, kısa devre halkalarıyla birlikte kalıplanmış havalandırma kanatlarıyla çalkalanır. Stator sargısının uçları dışarı çıkarılmış bir terminal panelinin monte edildiği gövdeye bir terminal kutusu takılmıştır.

Daha güçlü motorlarda, soğutma yoğunluğunu arttırmak için hava, rotorun eksenel kanallarından ayrı bir fan veya makinenin dış yüzeyine üfleyen aynı fan tarafından sürülür. Bu amaçla, ortak bir fan kullanıldığında, rotorun eksenel deliklerine, rotor miline monte edilmiş destek disklerinin deliklerine sabitlenen hava ileten borular yerleştirilir (Şekil 1.2, b). Bu, nem içeren dış havanın makinenin sargılarına girmesini önler. Uç kalkanlarda havanın geçişi ve çıkışı için panjurlar bulunur.

Stator çekirdeği (manyetik devre), 0,35 ... 0,5 mm kalınlığında damgalanmış halka şeklinde elektrikli çelik saclardan monte edilir. Levhalar, sarımı yerleştirmek için oluklarla damgalanmıştır (Şekil 1.3). Büyük makinelerde stator, segmentler halindeki levhalardan monte edilir. Levhaların her iki tarafına da izolasyon uygulanır (oksit film, vernik vb.). Çekirdek paketindeki levhalar zımbalarla, kaynakla veya büyük makinelerde pimlerle sabitlenir. 400 kW'ın üzerindeki makinelerde çekirdekler genellikle daha iyi soğutma için radyal kanallara sahiptir. Çekirdeğin uzunluk boyunca birkaç pakete bölünmesi ve aralarına paketin dış tabakalarına kaynaklanmış çelik ara parçaların yerleştirilmesiyle oluşturulurlar.

Pirinç. 1.2. Asenkron sincap kafesli motorlar: 1-kısa salınımlı rotor sargı halkaları; 2, 10 yataklı kalkanlar; 3 - havalandırma kanatları; 4 - stator sargısı;

5 - terminal kutusu; b - vücut (yatak); 7 - stator çekirdeği; 8 rotorlu çekirdek; 9-şaft; 11 fanlı kasa; 12 - fan; 13 tabanlı disk; 14 - hava besleme borusu

Stator manyetik devresinin oluklarına dikdörtgen veya yuvarlak telden yapılmış bir sargı yerleştirilir.Dikdörtgen telin sargıları sert bölümler halinde yapılır ve açık veya yarı açık oluklara yerleştirilir (Şekil 1.4, a, B). Yuvarlak tel sarımları genellikle özel stator sarma makineleri kullanılarak oluktaki bir yarıktan (Şekil 1.5) yarı kapalı oluklara dökülür. Yüksek gerilim makinelerinde bobinlerin gövde izolasyonu genellikle preslenmiş manşon şeklinde yapılır (bkz. Şekil 1.4).

Şekil 1.3 Stator çekirdeği ve damgalı sac

Modern asenkron makinelerde, B ve F ısıya dayanıklılık sınıflarına ait elektrik yalıtım malzemeleri ve zor koşullarda çalışan özel makineler için H sınıfı malzemeler kullanılmaktadır.

Makinelerde dönüşler arası ve kasa yalıtımı ayırt edilir. Dönüşler arası yalıtım (sargı dönüşleri arasında), kablo fabrikalarında üretim sürecinde veya bir elektrikli makinenin imalatı sırasında kendisine uygulanan iletkenin kendisinin yalıtımı ile sağlanır. Kasa yalıtımı, sargı iletkenlerini elektrik makinesinin gövdesinden ayırır. Makineye monte edilmeden önce uygun bobine uygulanan çeşitli contalar, manşonlar veya bir dizi yalıtım katmanı kullanılır.

Şekil 1.4Açık(A)ve sert bölümlerden sarmak için yarı açık (b) stator yuvaları -

1.4.5-yalıtım pedleri 2-iletken 3-bobin izolasyonu (muhafaza) 6-kama Makinenin rotoru, damgalı oluklara sahip bir paket elektrikli çelik sacdan oluşur. Kısa devreli dönerlerde oluklar alüminyum ile doldurulur. Bu durumda, bir sincap kafesinin çubukları oluşturulur (Şekil 1.6 a) Aynı zamanda kısa devre yapan uç halkalar ve havalandırma kanatları da dökülür, böyle bir rotorun genel görünümü Şekil 1'de gösterilmektedir. 1.6, b. Daha büyük ve özel makinelerde, rotorun oluklarına uçları kısa devre yapan bakır halkalara lehimlenen (kaynaklanan) bakır (bronz, pirinç) çubuklar yerleştirilir (Şekil 1.6, c). Alüminyum kafes paketi mile bastırılır.Bakır kafesli rotorlarda saclar monte edilir.

doğrudan şaftın üzerine ve ancak o zaman bakır çubuklar paketin oluklarına yerleştirilir .

Motorların rotorları yataklarda döner, kural olarak rulmanlar kullanılır, 1000 kW'ın üzerindeki makinelerde kaymalı yataklar da kullanılır. Gerekirse mile bir fan monte edilir. Rulmanlar yatak kalkanlarına sabitlenmiştir, yatak kalkanları ise stator mahfazasına bağlanmıştır. Faz rotorlu motorlar, sincap kafesli rotorlulara göre çok daha az kullanılır ve endüstri tarafından esas olarak 100 kW'ın üzerinde güce sahip makineler şeklinde üretilir.

Şekil 1.5 Pirinç. 1.5. Toplu ölçü için stator oluklarıkatmanlı(A) ve iki katmanlı(B) obmoakım:

1 - iletkenler; 2 - oluk yalıtımı (kutu); 3 - kapak - kama; 4 - conta

Şek. 1.7, korumalı bir tasarıma sahip faz rotorlu bir endüksiyon motorunun genel görünümünü gösterir. Daha iyi soğutma için, yüksek ve orta güçteki makinelerdeki stator ve rotor manyetik devreleri, aralarında havalandırma kanallarının bulunduğu ayrı paketlere bölünmüştür. Havalandırma kanatları, güçlendirilmiş

Pirinç. 1.6. Sincap kafesi tasarımı:

/ - rotor çekirdeği; 2 - bir sincap kafesinin çubukları; 3 - havalandırma kanatları

sargının sert bölümlerinin ön (dış) kısımlarında, kalkanlardaki deliklerden makineye hava emerler ve

kasadaki deliklerden dışarı atın. Bu tür havalandırmaya simetrik radyal denir. Kayma halkaları makine kabuğunun dışında bulunur.

Pirinç. 1.7. Faz rotorlu asenkron motor:

7 - terminal kutusu; 2 - şaft; 3 - havalandırma kanatları; 4 - rotor sargısı; 5 - stator sargısı;

6.11 taşıyan kalkanlar; 7 statorlu çekirdek; 8- rotor çekirdeği; 9 - radyal havalandırma kanalı; 10 - difüzör; 12 - fırça travers; 13 - kasa; 14 pinli halkalar

Pirinç. 1.8. Rastgele yuvarlak tel sargılı faz rotorunun yuvaları(A) ve sert sarmayla(B):

1 - kama; 2 - iletkenler; 3- conta; 4 - oluk izolasyonu (kutu)

rotor sargısının çıkış uçları şafttaki delikten geçer ve kayma halkalarına cıvatalarla bağlanır. Fırçalı fırça tutucuları, fırça traversiyle kalkana tutturulur. Faz rotorlu motorlarda, yuvarlak telin gevşek bir sargısı (Şekil 1.8, a) veya rotorun açık oluklarına yerleştirilmiş sert bölümlerden oluşan bir sargı (Şekil 1.8.6) veya rotorun içine yerleştirilmiş çubukların bir sargısı uçtan itibaren yarı kapalı oluklar. Faz sargılarının üç ucu motor miline monte edilmiş kayma halkalarına bağlanır.

10. Referans listesi

1 I.P. Kopylov - "Elektrik Makineleri" - Moskova, 2002

Mekanik karakteristik altında, rotor hızının elektromanyetik torkun n = f(M) bir fonksiyonu olarak bağımlılığını anlamak gelenekseldir. Bu karakteristik (Şekil 2.15), M = f (S) bağımlılığı kullanılarak ve rotor hızının farklı kayma değerlerinde yeniden hesaplanması kullanılarak elde edilebilir.

S = (n0 - n) / n0 olduğundan, n = n0(1 - S) olur. n0 = (60 f) / p'nin manyetik alanın dönme frekansı olduğunu hatırlayın.

Bölüm 1-3 kararlı çalışmaya, bölüm 3-4 - dengesiz çalışmaya karşılık gelir. Nokta 1, n = n0 durumunda motorun ideal rölanti hızına karşılık gelir. Nokta 2, motorun nominal çalışma moduna karşılık gelir, koordinatları Мн ve нн'dir. Nokta 3, kritik moment Мcr'ye ve kritik hız ncr'ye karşılık gelir. 4. nokta motor başlatma torkuna (Mstart) karşılık gelir. Mekanik karakteristik pasaport verilerine göre hesaplanabilir ve oluşturulabilir. 1. Nokta:

n0 = (60f)/p,

burada: p, makinenin kutup çiftlerinin sayısıdır;
f ağ frekansıdır.

nn ve Mn koordinatlarıyla 2. nokta. Nominal hız nн pasaportta belirtilmiştir. Nominal moment aşağıdaki formülle hesaplanır:

burada: Рн - nominal güç (şafttaki güç).

Koordinatları Mcr ncr olan 3. nokta. Kritik moment Мcr = Мн λ formülüyle hesaplanır. Aşırı yük kapasitesi λ motor pasaportunda belirtilmiştir ncr = n0 (1 - Skr), , Sн = (n0 - nн) / n0 – nominal kayma.

4. noktanın koordinatları n=0 ve M=Mstart'tır. Başlangıç ​​torku formülle hesaplanır

Mstart \u003d Mn λstart,

burada: λstart - başlangıç ​​​​torkunun çokluğu pasaportta belirtilir.

Asenkron motorlar katı bir mekanik özelliğe sahiptir, çünkü rotor hızı (bölüm 1-3) şaft üzerindeki yüke pek bağlı değildir. Bu, bu motorların avantajlarından biridir.