Šta je mehanička karakteristika. Mehaničke karakteristike elektromotora i proizvodnih mehanizama

38) Mehaničke karakteristike asinhronog motora.

Mehaničke karakteristike. Ovisnost brzine rotora o opterećenju (okretni moment na osovini) naziva se mehanička karakteristika asinhronog motora (Sl. 262, a). Pri nazivnom opterećenju, brzina rotacije za različite motore je obično 98-92,5% brzine rotacije n 1 (slip s nom = 2 - 7,5%). Što je veće opterećenje, odnosno obrtni moment koji motor mora razviti, to je niža brzina rotora. Kao što pokazuje kriva

Rice. 262. Mehaničke karakteristike asinhroni motor: a - prirodni; b - kada je startni reostat uključen

na sl. 262a, brzina rotacije asinhronog motora opada samo neznatno s povećanjem opterećenja u rasponu od nule do najveće vrijednosti. Stoga se za takav motor kaže da ima krute mehaničke karakteristike.

Motor razvija najveći obrtni moment M max sa nekim proklizavanjem s kp od 10-20%. Omjer M max /M nom određuje kapacitet preopterećenja motora, a omjer M p /M nom određuje njegova startna svojstva.

Motor može stabilno raditi samo ako je osigurana samoregulacija, tj. uspostavlja se automatska ravnoteža između momenta opterećenja M int primijenjenog na osovinu i momenta M koji razvija motor. Ovaj uslov odgovara gornjem dijelu karakteristike dok se ne postigne M max (do tačke B). Ako moment opterećenja M in premašuje obrtni moment M max, tada motor gubi stabilnost i staje, dok će struja 5-7 puta veća od nazivne struje dugo prolaziti kroz namote mašine i oni mogu izgorjeti .

Kada se startni reostat spoji na krug namotaja rotora, dobijamo familiju mehaničkih karakteristika (Sl. 262, b). Karakteristika 1 kada motor radi bez startnog reostata naziva se prirodnom. Karakteristike 2, 3 i 4, dobijene spajanjem reostata sa otporima R 1p (kriva 2), R 2p (kriva 3) i R 3p (kriva 4) na namotaj rotora motora, nazivaju se reostatskim mehaničkim karakteristikama. Kada se uključi startni reostat, mehanička karakteristika postaje mekša (strmije pada), kako se aktivni otpor kruga rotora R 2 povećava i s kp raste. Ovo smanjuje početnu struju. Početni moment M p takođe zavisi od R 2. Možete odabrati otpor reostata tako da početni moment M p bude jednak maksimalnom M max.

Kod motora sa povećanim startnim momentom, prirodna mehanička karakteristika se po svom obliku približava karakteristici motora s uključenim startnim reostatom. Moment motora sa dvostrukim kaveznim kavezom jednak je zbroju dva momenta koja stvaraju radni i startni kavez. Dakle, karakteristika 1 (slika 263) može se dobiti zbrajanjem karakteristika 2 i 3 koje stvaraju ove ćelije. Početni moment M p takvog motora je znatno veći od momenta M ' p konvencionalnog kaveznog motora. Mehaničke performanse motora sa dubokim prorezima su iste kao i kod motora sa duplim kavezom.

RADNE KARAKTERISTIKE SAMO U SVAKOM SLUČAJU!!!

Karakteristike performansi. Radne karakteristike asinhronog motora su zavisnosti brzine rotacije n (ili klizanja s), momenta na osovini M 2, koeficijenta struje statora I 1 korisna akcija? and cos? 1, od korisna snaga P 2 = P mx pri nazivnom naponu U 1 i frekvenciji f 1 (Sl. 264). Izgrađeni su samo za praktičnu zonu stabilan rad motora, odnosno od proklizavanja jednakog nuli do proklizavanja većeg od nominalnog za 10-20%. Brzina rotacije n se malo mijenja sa povećanjem izlazne snage P2, baš kao u mehaničkoj karakteristici; moment na osovini M 2 proporcionalan je snazi ​​P 2, manji je od elektromagnetnog momenta M za vrijednost kočnog momenta M tr stvorenog silama trenja.

Struja statora I 1 raste sa povećanjem izlazne snage, ali pri P 2 = 0 postoji neka struja praznog hoda I 0 . Efikasnost varira na približno isti način kao kod transformatora, održavajući prilično veliku vrijednost u relativno širokom rasponu opterećenja.

Najveća vrijednost efikasnosti za asinhrone motore srednje i velike snage je 0,75-0,95 (mašine velike snage imaju odgovarajuću veću efikasnost). Faktor snage cos? 1 asinhronih motora srednje i velike snage pri punom opterećenju je 0,7-0,9. Shodno tome, opterećuju elektrane i mreže značajnim reaktivnim strujama (od 70 do 40% nazivne struje), što je značajan nedostatak ovih motora.

Rice. 263. Mehaničke karakteristike asinhronog motora sa povećanim startnim momentom (sa duplim kavezom)

Rice. 264. Karakteristike performansi asinhronog motora

Pri opterećenjima od 25-50% nazivnog opterećenja, koja se često susreću tokom rada različitih mehanizama, faktor snage se smanjuje na vrijednosti koje su sa energetskog gledišta nezadovoljavajuće (0,5-0,75).

Kada se opterećenje ukloni s motora, faktor snage se smanjuje na vrijednosti od 0,25-0,3, stoga Asinkronim motorima ne bi trebalo dozvoliti da rade u praznom hodu ili pri značajnom podopterećenju.

Rad na niskom naponu i kvar jedne od faza. Smanjenje napona mreže nema značajan uticaj na brzinu rotora asinhronog motora. Međutim, u ovom slučaju, maksimalni moment koji asinhroni motor može razviti uvelike je smanjen (kada se napon smanji za 30%, smanjuje se otprilike 2 puta). Stoga, ako napon značajno padne, motor može stati, a ako je napon nizak, možda neće početi raditi.

Na e. p.s. naizmjenična struja kada se smanji napon u kontaktnoj mreži, shodno tome opada i napon u trofaznoj mreži iz koje rade asinhroni motori koji pokreću rotaciju pomoćnih mašina (ventilatori, kompresori, pumpe). Kako bi se osiguralo normalan rad asinhroni motori na smanjenom naponu (trebali bi normalno da rade kada se napon smanji na 0,75U nom), snaga svih motora pomoćnih mašina na e. p.s. uzima se otprilike 1,5-1,6 puta veća nego što je potrebno za pogon na nazivnom naponu. Takva rezerva snage je neophodna i zbog neke asimetrije faznih napona, jer kod npr. p.s. asinhroni motori se napajaju ne iz trofaznog generatora, već iz faznog razdjelnika. Ako su naponi neuravnoteženi, fazne struje motora će biti nejednake i fazni pomak između njih neće biti jednak 120°. Kao rezultat toga, više struje će teći kroz jednu od faza, uzrokujući povećano zagrijavanje namotaja ove faze. Ovo prisiljava motor da ograniči svoje opterećenje u odnosu na rad na simetričnom naponu. Osim toga, asimetrijom napona nastaje ne kružno, već eliptično rotirajuće magnetsko polje, a oblik mehaničkih karakteristika motora se donekle mijenja. Istovremeno se smanjuju njegov maksimalni i startni momenti. Asimetriju napona karakterizira koeficijent asimetrije, koji je jednak prosječnom relativnom (u procentima) odstupanju napona u pojedinim fazama od prosječnog (simetričnog) napona. Trofazni naponski sistem se smatra praktično simetričnim ako je ovaj koeficijent manji od 5%.

Ako se jedna od faza prekine, motor nastavlja raditi, ali povećane struje će teći kroz neoštećene faze, uzrokujući pojačano zagrijavanje namotaja; takav režim ne bi trebalo dozvoliti. Pokretanje motora s prekinutom fazom je nemoguće, jer to ne stvara rotirajuće magnetsko polje, zbog čega se rotor motora neće okretati.

Upotreba asinhronih motora za pogon pomoćnih mašina. p.s. pruža značajne prednosti u odnosu na motore jednosmerna struja. Kada se napon u kontaktnoj mreži smanji, brzina rotacije asinhronih motora, a time i napajanje kompresora, ventilatora i pumpi, praktički se ne mijenja. Kod DC motora brzina rotacije je proporcionalna naponu napajanja, pa je napajanje ovih mašina značajno smanjeno.

TEMA PREDAVANJA 10

Mehaničke karakteristike elektromotora

PLAN PREDAVANJA

1. Prirodno i vještačkomehaničke karakteristikeelektrični motori

1. Krutost mehaničke karakteristike
2. Prirodne mehaničke karakteristike DC paralelnog motora
3. Prirodne mehaničke karakteristike
4. Prirodno
5. Mehaničke karakteristike sinhronog motora. Područje primjene sinhronih motora na brodovima

Mehanička karakteristika motora, bez obzira na vrstu struje, je zavisnost ugaone brzine osovine elektromotora ω (u daljem tekstu motor) od elektromagnetnog momenta motora, odnosno zavisnost ω ().

Ovdje treba uzeti u obzir važnu napomenu: u skladu sa jednadžbom momenta, u stacionarnom stanju = , elektromagnetski moment motora je uravnotežen statički moment (trenutak otpornost oma) mehanizam. To znači da veličina elektromagnetnog momenta motora u potpunosti ovisi o momentu mehanizmašto je veći kočioni moment mehanizma, veći je obrtni moment motora, i obrnuto.

To je, za bilo koji motor, ulazna veličina je obrtni moment mehanizma i izlaz njegovu brzinu.

Brzina gotovo svih elektromotora je opadajuća funkcija momenta motora, odnosno, kako se moment povećava, brzina se smanjuje [chill 33]. Ali stupanj promjene brzine za različite elektromotore je različit i karakterizira parametar mehaničke karakteristike krutosti.

Krutost mehaničke karakteristike električnog pogona β – ovo je omjer razlike između elektromagnetnih momenta motora pri različite brzine na odgovarajuću razliku ugaonih brzina električnog pogona.

β = (M 2 M 1) /(ω2 ω1)= Δ / Δω

Tipično, u radnim područjima, mehaničke karakteristike elektromotora imaju negativnu krutost β< 0, так как(ω2 < ω1 ,

M 1< М 2 ) при большей скорости электромагнитный момент меньше.

Razlikovati prirodni i veštačkimehaničke karakteristikei elektromotore.

Prirodna mehanička karakteristika je zavisnost ω(), uzeta u normali radni uslovi motora, tj. pri nominalnim parametrima opskrbna mreža i odsustvo dodatnih otpornika u krugovima namotaja motora.

Parametri mreže za napajanje uključuju: sa jednosmernim naponom, sa naponom i frekvencijom naizmenične struje.

Karakteristike uzete pod uslovima drugačije od normalnog nazivaju se vještačkim.

Umjetne karakteristike se mogu dobiti promjenom parametara motora, na primjer, uvođenjem otpornika u krug namotaja armature DC motora ili u krug namota rotora asinhronog motora, ili promjenom parametara napojne mreže, tj. AC napon i frekvencija.

Svaki elektromotor ima jedan prirodni I mnoge veštačke karakteristike. Broj vještačke karakteristike ovisi o broju stupnjeva regulacijskog elementa, na primjer, broju stupnjeva regulacijskog reostata u kolu namotaja armature DC motora. Ako motor ima pet takvih stupnjeva, onda takav motor ima šest karakteristika: pet umjetnih i jednu prirodnu.

Umjetne mehaničke karakteristike koriste se za postizanje takvih načina rada motora kao što su kontrola brzine, rikverc, električno kočenje itd.

Razmotrimo prirodno s mehaničke karakteristike motora različite vrste.

Rice. 10.1 Prirodne mehaničke (a) i ugaone (b) karakteristike sinhronog motora; θ– ugao zaostajanja ose rotora od ose magnetsko polje namotaja statora

Prirodne mehaničke karakteristike sinhronog motora

Prirodno mehanički karakteristika sinhroni motor(Sl. 10.1a) apsolutno teško ovo karakteristika kod kojebrzina se ne mijenja s promjenom momenta, njegova krutost (β = ∞)

β = Δ / Δω = Δ / 0 = ∞.

C, stabilnost brzine rotora sinhronog motora se objašnjava ugaonim karakteristikama sinhronog motora θ() kako slijedi (slika 10.1 b), ako se na rotor ne primjenjuje mehaničko opterećenje, tada osi rotora i obrtno magnetsko polje namotaja statora se poklapaju, tj. θ = 0° (tačka 0 na slici 10.1 b). Ako je elektromagnetski moment motora M = 0, motor radi u praznom hodu.

Ako primijenite mehaničko opterećenje na osovinu motora i povećate ga, tada će rotor, pod utjecajem mehaničkog opterećenja, početi zaostajati za magnetskim poljem namotaja statora za sve veći kut θ.

Što je veće mehaničko opterećenje na osovini, veći je ovaj kut i veći je rotirajući elektromagnetski moment motora.

Ovo istovremeno povećanje obrtnog momenta motor, uzrokovano povećanjem momenta kočenja mehanizma samo tako osigurava stabilnost brzine motora(na slici 10.1a karakteristični presjek je od = 0 do =).

Međutim, brzina motora ostaje konstantna sve dok je ugao θ≤90°. Pri θ = 90°, motor razvija kritični (maksimalni) obrtni moment (tačka A na slici 10.1 a).

Ako se pri θ = 90° mehaničko opterećenje ponovo poveća (θ > 90°), elektromagnetski moment motora će početi da opada (segment AB ugaone karakteristike), tj. ovaj trenutak će biti manji od momenta kočenja mehanizma. Kao rezultat toga, brzina rotora motora će se smanjiti i na kraju će se rotor zaustaviti.

Budući da je u ovom slučaju brzina rotora manja brzina rotirajuće magnetno polje namotaja statora, kažu da je motor ispao iz sinhronizma.

Kao što proizilazi iz ugaonih karakteristika motora, uslov da motor ispadne iz sinhronizma je: θ≤90°.

U praksi, nazivni ugao je θ= 20…40°.

Područje primjene sinhronih motora: na brodovima kao pogonski elektromotori koji rotiraju propelere; na kopnu za pogon moćnih mehanizama, na primjer, kompresora na pumpnim stanicama za gas.

Prirodne mehaničke karakteristike DC motora

Prirodno mehaničke karakteristike DC motoraparalelna pobuda (slika 8.5) tvrd, zbog svoje žilavosti

β = Δ / Δω ≤ 10%.

Rice. 10.2 Prirodno mehaničke karakteristike paralelno pobuđenog DC motora

To znači da kada se elektromagnetski moment motora promijeni u širokim granicama njegova brzina je prilično stabilna (tj. blago se mijenja).

Takvi motori se koriste tamo gdje se, kada se opterećenje mehanizma mijenja u širokom rasponu, brzina motora ne bi trebala naglo mijenjati u električnim pogonima pumpi, ventilatora itd.

Rice. 10.3 Prirodno mehaničke karakteristikeserijski pobuđeni DC motor

Prirodno mehaničke karakteristike serijski pobuđenog DC motora (sl. 10.3) mekana , zbog njegove krutosti

β = Δ / Δω > 10%.

To znači da kada se elektromagnetski moment motora promijeni, čak i unutar malih granica, njegova brzina se značajno mijenja.

Podsjetimo dva karakteristike ovaj motor serijski pobuđeni DC motor:

1. Kada se mehaničko opterećenje na osovini smanji ili izostane (=)

brzina motora naglo raste, motor "podivlja". Stoga ovaj motor ne može ostati bez opterećenja na osovini;

1. Prilikom pokretanja, motor se razvija momente pokretanja više od ostalih tipova motora.

Ovi motori se ne koriste na brodovima, ali se koriste na kopnu, na primjer, u električnom transportu, posebno u trolejbusima, gdje ne ostaju bez opterećenja na osovini i gdje su potrebni veliki startni momenti (pri pokretanju trolejbusa).

Rice. 10.4 Prirodno mehaničke karakteristike DC motora mješovite pobude: 1 s – paralelna serijska pobuda;

2 - s uzastopno– paralelna ekscitacija

Prirodno Mehaničke karakteristike DC motora s mješovitom pobudom su srednje između karakteristika paralelno i serijski pobuđenih motora, jer fluks magnetske pobude nastaje kombinovanim djelovanjem oba namotaja, paralelnih i serijskih.

Postoje dvije vrste mješovitih pobudnih motora:

1. sa paralelnim serijska pobuda, u kojoj glavni dio rezultirajućeg magnetskog fluksa stvara paralelni namotaj (do 70%, preostalih 30%– sekvencijalno);

2.s sekvencijalno– paralelna pobuda, u kojoj glavni dio rezultirajućeg magnetskog fluksa stvara serijski namotaj (do 70%, preostalih 30% paralelno).

Stoga je graf mehaničkih karakteristika motora prvog tipa stroži od onog kod motora drugog tipa.

Obje mehaničke karakteristike soft zbog njihove rigidnosti

β = Δ / Δω > 10%.

Na brodovima se motori mješovite pobude koriste u podesivim električnim pogonima - vitlima, dizalicama, vitlama i vitlima.

Prirodne mehaničke karakteristike indukcionog motora

Prirodno Mehanička karakteristika asinhronog motora ima dva dijela: neradni (ubrzavajući) AB i radni BC D (sl. 8.8).

Rice. 10.5 Prirodno mehaničke karakteristike asinhronog motora

Prilikom pokretanja, motor razvija početni moment(segment OA), nakon čega ubrzava duž putanje ABC do tačke C. Istovremeno, u sekciji AB, i brzina i obrtni moment se istovremeno povećavaju, u tački B motor razvija maksimalni obrtni moment. U BC sekciji, brzina nastavlja da raste, a obrtni moment se smanjuje, do nominalne vrijednosti (tačka C). Lokacija uključena B.C. motor je preopterećen, jer bilo gdje u ovoj oblasti elektromagnetski moment motora je veći od nominalnog (> >).

U normalnim uslovima, motor radi u delu C D , čija krutost

β = Δ / Δω < 10%.

To znači da kada se obrtni moment mijenja u širokom rasponu, brzina motora se mijenja samo neznatno.

Indukcijski motori se najčešće koriste na brodovima s elektranom na izmjeničnu struju.

Industrija proizvodi asinhrone motore raznih serija posebno za brodove, na primjer, 4A...OM2 (četvrta serija asinhronih motora), MAP (pomorski asinhroni motor s prekidačem polova), MTF (c namotanog rotora) i sl.

U ovom slučaju, motori serije 4A su jednobrzinski, serije MAP su dvo- i trobrzinske, serije MTF broj brzina je određen upravljačkim krugom (do 5 brzina).

Statičke mehaničke karakteristike motora naziva se zavisnost brzine od obrtnog momenta motora. w=¦(M). Gotovo svi elektromotori imaju svojstvo da je njihova brzina opadajuća funkcija momenta motora. Ovo se odnosi na sve konvencionalne elektromotore koji se koriste u industriji, odnosno na jednosmerne motore nezavisne, serijske i mešovite pobude, kao i na asinhrone motore na naizmeničnu struju bez četkica i četkica. Međutim, stepen promjene brzine s promjenom obrtnog momenta je različit za različite motore i karakterizira ga tzv. rigidnost njihove mehaničke karakteristike.

Krutost mehaničkih karakteristika električnog pogona je omjer prirasta momenta koji razvija elektromotorni uređaj pri promjeni brzine prema odgovarajućoj razlici ugaonih brzina električnog pogona:

Tipično, u radnim područjima, mehaničke karakteristike motora imaju negativnu krutost β<0. Линейные механические характеристики обладают постоянной жесткостью. В случае нелинейных характеристик их жесткость не постоянна и определяется в каждой точке как производная момента по угловой скорости

Krutost mehaničke karakteristike u geometrijskom smislu je nagib mehaničke karakteristike motora.

Ako uporedimo karakteristike 1 i 2, onda je karakteristika 1 mekša, jer njegova sklonost je manja

DM 1 >DM 2 Þ b 1 >b 2 , budući da i .

Mehaničke karakteristike elektromotora mogu se podijeliti u četiri glavne kategorije:

1. Apsolutno krute mehaničke performanse(β = ∞) je karakteristika u kojoj brzina ostaje nepromijenjena s promjenom momenta. Sinhroni motori imaju ovu karakteristiku (pravac 1 na sl. 1).

2. Čvrsta mehanička karakteristika- ovo je karakteristika u kojoj se brzina s promjenom okretnog momenta, iako se smanjuje, ali u maloj mjeri. Nezavisno pobuđeni DC motori, kao i asinhroni motori unutar radnog dijela mehaničke karakteristike (kriva 2 na sl. 1) imaju krutu mehaničku karakteristiku.

Za asinhroni motor, krutost na različitim točkama mehaničke karakteristike je različita. Između maksimalnih (kritičnih) vrijednosti momenta u modovima motora Mk,d i generatora Mk,g, karakteristika asinhronog motora ima relativno visoku krutost.

3. Meke mehaničke karakteristike- ovo je karakteristika u kojoj se brzina značajno mijenja s promjenom obrtnog momenta. Serijski pobuđeni DC motori imaju ovu karakteristiku, posebno u oblasti malih obrtnih momenta (kriva 3 na sl. 2). Za ove motore, krutost ne ostaje konstantna na svim tačkama performansi.

DC motori s mješovitom pobudom mogu se svrstati u drugu ili treću grupu ovisno o vrijednosti krutosti mehaničke karakteristike.

4. Apsolutno mekane mehaničke karakteristike(β=0) je karakteristika u kojoj moment motora ostaje nepromijenjen s promjenom ugaone brzine. Ovu karakteristiku poseduju, na primer, jednosmerni motori sa nezavisnom pobudom kada se napajaju iz izvora struje ili kada rade u zatvoreni sistemi električni pogon u režimu stabilizacije struje armature (prava linija 4 na sl. 2).

Mehaničke karakteristike radna mašina – ovo je zavisnost brzine radne mašine od momenta otpora koji ona stvara w=¦(M s).

Mehaničke karakteristike opisuju opterećenje električnog pogona.

Klasifikacija tipičnih opterećenja:

1. aktivni moment otpora M s =konst

Primjer: pogon vitla za kran.

Opterećenje je sposobno pokretati sam mehanizam, zbog čega se naziva aktivnim. Dizajn mora osigurati parkirnu kočnicu.

2. reaktivni moment otpora M s =const (opterećenje tipa konstantnog momenta)

Karakteristično za mehanizme tipa „suvog trenja“.

M c = M 0 znak(w).

w>0 Þ M s>0; w<0 Þ М с <0.

Reakcioni moment je reakcija na brzinu w.

3. viskozno trenje

M s = α v.t ω

Moment otpora je proporcionalan brzini.

bvt – koeficijent viskoznog trenja.

4. ventilacioni momenat

M c =kw 2 znak(w).

Tipično za centrifugalne ventilatore i pumpe.

Ako zatvorite ulaz, obrtni moment opterećenja će se smanjiti.

P=M c w - snaga.

5. konstantnost snage P=konst

Gdje je R s =konst.

Često se koristi za glavne pogone alatnih mašina (strugove, glodalice, bušenje, brušenje i druge mašine).

w max ∙M min =w min ∙M max =konst.

Pogledajmo okretanje:

w= const, F p = const.

za rendal:

R 1 =v min ∙F max – radni hod, R 1 =v max ∙F min – u praznom hodu.

P 1 »P 2 =konst.

Karakteristike izbora motora:

Sa P 1 =5 kW dobijamo P dv =5∙100=500 kW.

Direktan odabir motora prema graničnim vrijednostima dovodi do precjenjivanja instalirane snage motora za Dw puta, gdje je Dw raspon kontrole brzine. Zapravo, snaga motora se može posebno smanjiti odabirom raspona kontrole brzine.

Za DPT, NV je kontrola brzine zasnovana na strujama pobude.

Mehaničke karakteristike motora naziva se zavisnost brzine rotora od momenta na osovini n = f (M2). Budući da je moment praznog hoda mali pod opterećenjem, M2 ≈ M, a mehanička karakteristika je predstavljena ovisnošću n = f (M). Ako uzmemo u obzir odnos s = (n1 - n) / n1, tada se mehanička karakteristika može dobiti prikazom njene grafičke zavisnosti u koordinatama n i M (slika 1).

Rice. 1. Mehaničke karakteristike asinhronog motora

Prirodne mehaničke karakteristike indukcionog motora odgovara glavnom (sertifikatnom) kolu njegovog priključka i nazivnim parametrima napona napajanja. Veštačke karakteristike dobijaju se ako su uključeni neki dodatni elementi: otpornici, prigušnici, kondenzatori. Kada se motor napaja nenaglašenim naponom, karakteristike se također razlikuju od prirodnih mehaničkih karakteristika.

Mehaničke karakteristike su vrlo zgodan i koristan alat za analizu statičkih i dinamičkih načina rada električnog pogona.

Glavne tačke mehaničkih karakteristika: kritično klizanje i frekvencija, maksimalni obrtni moment, startni moment, nazivni obrtni moment.

Mehanička karakteristika je ovisnost momenta od klizanja, odnosno, drugim riječima, od broja okretaja:

Iz izraza jasno je da je ova zavisnost vrlo složena, jer, kao što pokazuju formule)

I , klizanje je također uključeno u izraze za I 2 I cos? 2. Mehaničke karakteristike asinhronog motora obično se daju grafički

Polazna tačka karakteristike odgovara n= 0 i s= 1: ovo je prvi trenutak kada se motor pokreće. Vrijednost startnog momenta Mn - vrlo važna karakteristika radnih svojstava motora. Ako Mn mali, manji od nazivnog radnog momenta, motor se može pokrenuti samo u praznom hodu ili uz odgovarajuće smanjeno mehaničko opterećenje.

Označimo simbolom Mnp suprotni (kočni) moment stvoren mehaničkim opterećenjem na vratilu pri kojem se motor pokreće. Očigledni uslov za pokretanje motora je: Mn > Mnp . Ako je ovaj uvjet ispunjen, rotor motora će se početi kretati, njegova brzina će biti nće se povećati, a klizanje s smanjiti. Kao što se može vidjeti sa gornje slike, okretni moment motora raste od Mn do maksimuma M m , što odgovara kritičnom klizanju s kp stoga se povećava i višak raspoložive snage motora, određen razlikom obrtnog momenta M I Mnp .

Što je veća razlika između raspoloživog obrtnog momenta motora (moguće za dano proklizavanje duž radne karakteristike) M i protivljenje M np , lakši je način pokretanja i brže motor postiže stalnu brzinu rotacije.

Kao što pokazuju mehaničke karakteristike, pri određenom broju okretaja (at s = s kp) raspoloživi obrtni moment motora dostiže maksimum mogućeg za dati motor (pri datom naponu U ) vrijednosti M t . Zatim, motor nastavlja da povećava brzinu rotacije, ali njegov raspoloživi obrtni moment brzo se smanjuje. Na nekim vrijednostima n I s obrtni moment motora postaje jednak kontramotoru: pokretanje motora završava, njegova brzina se postavlja na vrijednost koja odgovara omjeru:

Ovaj omjer je obavezan za sve načine opterećenja motora, odnosno za sve vrijednosti Mnp , unutar maksimalnog raspoloživog obrtnog momenta motora M t . Unutar ovih granica, sam motor se automatski prilagođava svim fluktuacijama opterećenja: ako se tokom rada motora njegovo mehaničko opterećenje na trenutak poveća M n.p. motor će razviti veći obrtni moment. Brzina motora će početi da se smanjuje, a obrtni moment će se povećati.

Brzina rotacije će se uspostaviti na novom nivou koji odgovara jednakosti M I Mnp . Kada se opterećenje smanji, proces prijelaza na novi način opterećenja bit će obrnut.

Ako je moment opterećenja Mnp će premašiti M t , motor će se odmah zaustaviti, jer s daljnjim smanjenjem brzine, okretni moment motora opada.

Dakle, maksimalni obrtni moment motora M T takođe se naziva preokret ili kritični trenutak.

Ako u trenutku formula zamjena:

onda dobijamo:

Uzimajući prvi derivat od M i izjednačavajući ga sa nulom, nalazimo da se maksimalna vrijednost momenta javlja pod uvjetom:

odnosno sa takvim klizanjem s = s kp , pri čemu je aktivni otpor rotora jednak induktivnoj reaktansi

Vrijednosti s kp za većinu asinhronih motora oni se kreću od 10 do 25%.

Ako je u formuli momenta napisanoj gore, umjesto aktivnog otpora r 2 zamijenite induktivnu formulom

Maksimalni obrtni moment asinhronog motora proporcionalan je kvadratu magnetnog fluksa (a samim tim i kvadratu napona) i obrnuto proporcionalan induktivnosti curenja namotaja rotora.

Kada je napon koji se dovodi do motora konstantan, njegov protok F ostaje praktično nepromijenjena.

Induktivnost curenja rotorskog kola je takođe praktično konstantna. Stoga, kada se aktivni otpor u krugu rotora promijeni, maksimalna vrijednost momenta M t neće se promijeniti, već će se pojaviti pri različitim klizanjima (s povećanjem aktivnog otpora rotora - pri velikim vrijednostima klizanja).

Očigledno, maksimalno moguće opterećenje motora određeno je njegovom vrijednošću M t . Radni dio karakteristika motora leži u uskom rasponu brzina od n, odgovarajući M t , prije. At n = n 1 (karakteristična krajnja tačka) M = 0, budući da je pri sinhronoj brzini rotora s = 0 i I 2 = 0.

Nazivni obrtni moment, koji određuje snagu motora na natpisnoj pločici, obično se uzima jednakim 0,4 - 0,6 od M t . Tako asinhroni motori dozvoljavaju kratkotrajna preopterećenja od 2 do 2,5 puta.

Glavni parametar koji karakterizira način rada asinhronog motora je klizanje s - relativna razlika između brzine rotora motora n i njegovog polja n o: s = (n o - n) / n o .

Područje mehaničkih karakteristika koje odgovara 0 ≤ s ≤ 1 je područje motoričkih modova, a na s< s кр работа двигателя устойчива, при s >s cr - nestabilan. Kada s< 0 и s >1 obrtni moment motora usmjeren je protiv smjera rotacije njegovog rotora (regenerativno kočenje i kočenje protiv pokretanja, respektivno).

Stabilan dio mehaničkih karakteristika motora često se opisuje Klossovom formulom, zamjenom parametara nominalnog načina rada u koji se može odrediti kritično klizanje scr:

,

gdje je: λ = M kp / M n - kapacitet preopterećenja motora.

Mehanička karakteristika prema referentnoj knjizi ili katalogu može se približno konstruirati koristeći četiri tačke (slika 7.1):

Tačka 1 - idealna brzina u praznom hodu, n = n o = 60 f / p, M = 0, gdje je: p - broj parova polova magnetnog polja motora;

Tačka 2 - nominalni, način rada: n = n n, M = M n = 9550 P n / n n, gdje je P n nazivna snaga motora u kW;

Tačka 3 - kritični režim: n = n cr, M = M cr =λ M n;

Tačka 4 - način pokretanja: n = 0, M = M start = β M n.

Kada se analizira rad motora u opsegu opterećenja do Mn i nešto više, stabilan dio mehaničke karakteristike može se približno opisati jednadžbom prave linije n = n 0 - vM, gdje se koeficijent “b” lako određuje pomoću zamjenom parametara nominalnog moda n n i M n u jednadžbu.

Projektovanje namotaja statora. Jednoslojni i dvoslojni namotaji petlje.

Na osnovu dizajna zavojnica, namotaji se dijele na labave namote sa mekim zavojnicama i namote sa tvrdim zavojnicama ili polunamotajima. Mekani kalemovi su napravljeni od okruglog izolovane žice. Da bi dali traženi oblik, prvo se namotaju na šablone, a zatim postavljaju u izolirane trapezoidne žljebove (vidi sliku 3.4, V, G i 3.5, V); Prilikom ugradnje namotaja ugrađuju se međufazni izolacijski odstojnici. Zatim se zavojnice učvršćuju u žljebove uz pomoć klinova ili poklopaca, daju im konačni oblik (formiraju se čeoni dijelovi), namotaj je trakast i impregniran. Cijeli proces proizvodnje nasumičnih namotaja može se u potpunosti mehanizirati.

Kruti namotaji (polunamotaji) se izrađuju od pravougaone izolovane žice. Oni dobijaju svoj konačni oblik prije postavljanja u žljebove; Istovremeno se na njih primjenjuje izolacija školjke i faze u fazu. Zavojnice se zatim postavljaju u predizolovane otvorene ili poluotvorene proreze , ojačani i impregnirani.

1. Jednoslojni namotaji- najprikladniji za mehanizovanu instalaciju, jer u ovom slučaju namotaj mora biti koncentričan i istovremeno postavljen u proreze statora sa obe strane zavojnice. Međutim, njihova upotreba dovodi do povećane potrošnje žica za namotavanje zbog značajne dužine prednjih dijelova. Osim toga, u takvim namotajima nije moguće skratiti korak, što dovodi do pogoršanja oblika magnetskog polja u zračnom zazoru, povećanja dodatnih gubitaka, pojave padova u mehaničkim karakteristikama i povećane buke. Međutim, zbog svoje jednostavnosti i niske cijene, takvi namoti se široko koriste asinhroni motori male snage do 10-15 kW.

2. Dvoslojni namotaji- omogućavaju vam da skratite korak namota za bilo koji broj zupčastih podjela, čime se poboljšava oblik magnetnog polja stvorenog namotajem i potiskuje krivulje viših harmonskih EMF-a. Osim toga, sa dvoslojnim namotajima, više jednostavan oblik frontalne veze, što pojednostavljuje izradu namotaja. Ovakvi namoti se koriste za motore snage preko 100 kW sa krutim namotajima koji se postavljaju ručno.

Namotaji statora. Jednoslojni i dvoslojni talasni namotaji

U utore jezgre statora postavljen je višefazni namotaj koji je povezan na mrežu naizmjenične struje. Višefazni simetrični namotaji sa brojem faza T uključiti T fazni namotaji koji su povezani u zvijezdu ili poligon. Tako, na primjer, u slučaju trofazni namotaj broj faza statora t = 3 i namotaji se mogu spojiti u zvijezdu ili trokut. Fazni namotaji su pomaknuti jedan od drugog pod uglom od 360/ T tuča; za trofazni namotaj ovaj ugao je 120°.

Fazni namotaji su napravljeni od pojedinačni namotaji spojeni serijski, paralelno ili serijski paralelno. U ovom slučaju, pod kalem odnosi se na nekoliko serijski povezanih zavoja namotaja statora, postavljenih u iste utore i imaju zajedničku izolaciju u odnosu na zidove utora. Zauzvrat kalem Razmatraju se dva aktivna (tj. smještena u samom jezgru statora) provodnika, položena u dva proreza ispod susjednih suprotnih polova i međusobno povezana u seriju. Provodnici koji se nalaze izvan jezgre statora i povezuju aktivne vodiče jedan s drugim nazivaju se krajnji dijelovi namota. Pravi dijelovi namotaja koji se nalaze u utorima nazivaju se strane zavojnice ili dijelovi utora.

Na statorskim utorima se formiraju utori u koje se postavljaju namotaji unutra zupci statora. Udaljenost između centara dva susjedna zuba jezgre statora, mjerena duž njegove površine okrenute prema zračnom zazoru, naziva se zupčasta podjela ili groove podjela.

Višeslojni cilindrični namotaji namotaja (slika 3) su namotani od okrugle žice i sastoje se od višeslojnih diskova koji se nalaze duž šipke. Između kalemova mogu se ostaviti radijalni kanali za hlađenje (kroz svaki namotaj ili kroz dva ili tri namotaja). Takvi namoti se koriste na strani visokog napona kada S st ≤ 335 kV×A, I st ≤ 45 A i U l.n ≤ 35 kV.

Jednoslojni i dvoslojni cilindrični namotaji (slika 4) namotani su od jednog ili više (do četiri) paralelnih pravokutnih vodiča i koriste se kada S st ≤ 200 kV×A, I st ≤ 800 A i U l.n ≤ 6 kV.

Šematski dijagram električnog motora mješovite pobude prikazan je na Sl. 1. Ovaj motor ima dva pobudna namotaja - paralelna (shunt, ŠO), povezana paralelno sa armaturnim kolom, i serijska (serijska, SO), povezana serijski sa krugom armature. Ovi namoti se mogu spojiti prema magnetskom toku u skladu sa ili u suprotnosti.

Rice. 1 - Krug elektromotora mješovite pobude

Kada su uzbudni namoti uključeni u skladu, njihovi MMF-ovi se zbrajaju i rezultujući fluks F je približno jednak zbiru fluksa koje stvaraju oba namota. Uz protuvezu, rezultirajući fluks jednak je razlici između tokova paralelnog i serijskog namotaja. U skladu s tim, svojstva i karakteristike elektromotora mješovite pobude zavise od načina uključivanja namotaja i omjera njihovog MMF-a.

Karakteristika brzine n=f (I a) sa U=U n i I in =const (ovdje je I in struja u paralelnom namotaju).

S povećanjem opterećenja, rezultirajući magnetni tok kada su namoti uključeni u skladu jedni s drugima povećava se, ali u manjoj mjeri nego kod serijski pobuđenog motora, stoga je karakteristika brzine u ovom slučaju mekša od paralelno pobuđeni motor, ali čvršći od motora serijski pobuđenog.

Odnos između MMF-a namotaja može varirati u širokim granicama. Motori sa slabim serijskim namotajima imaju blago opadajuću karakteristiku brzine (kriva 1, slika 2).

Rice. 2 — Brzinske karakteristike motora mješovite pobude

Što je veći udio serijskog namota u stvaranju MMF-a, to se karakteristika brzine približava karakteristici serijski pobuđenog motora. Na Sl. 2, linija 3 prikazuje jednu od intermedijarnih karakteristika motora mješovite pobude, a za poređenje je data karakteristika motora sa serijskom pobudom (kriva 2).

Kada se serijski namotaj uključi suprotno s povećanjem opterećenja, rezultirajući magnetni tok se smanjuje, što dovodi do povećanja brzine motora (kriva 4). Sa takvom brzinskom karakteristikom, rad motora može biti nestabilan, jer serijski fluks namotaja može značajno smanjiti rezultujući magnetni tok. Stoga se ne koriste motori sa kontra-povezanim namotajima.

Mehaničke karakteristike n=f (M) sa U=U n i I u =konst. mješoviti uzbudni motor je prikazan na slici 3 (linija 2).

Rice. 3 — Mehaničke karakteristike motora mješovite pobude

Nalazi se između mehaničkih karakteristika paralelnih (kriva 1) i sekvencijalnih (kriva 3) pobudnih motora. Odgovarajućim odabirom MMF-a oba namota, moguće je dobiti elektromotor sa karakteristikom bliskom onoj kod paralelnog ili serijskog uzbudnog motora.