Ροπή ασύγχρονου κινητήρα. Παραγωγή του τύπου. Ονομαστικές, κρίσιμες και ροπές εκκίνησης

Δράση μαγνητικό πεδίοανά στροφή με ρεύμα σάς επιτρέπει να το χρησιμοποιήσετε για να προσδιορίσετε μονάδα μαγνητικής επαγωγής.Η περιστροφή του πηνίου σε ένα μαγνητικό πεδίο δείχνει ότι τουλάχιστον δύο δυνάμεις ασκούν πάνω του. Τα αποτελέσματα αυτών των δυνάμεων θα εφαρμοστούν στα σημεία Α και Β (Εικ. 6.8). Ροπή, ενεργώντας στη στροφή, θα είναι ίσο με το γινόμενο μιας από αυτές τις δυνάμεις ΦΑανά ακτίνα στροφής r.Αυτή η στιγμή δεν χρειάζεται να υπολογιστεί. Μπορεί να μετρηθεί χρησιμοποιώντας ένα σπειροειδές ελατήριο ή άλλη συσκευή μέτρησης ροπής συνδεδεμένη στο πηνίο.

Τα πειράματα δείχνουν ότι ένα πηνίο με ρεύμα σε μαγνητικό πεδίο γυρίζει πάντα έτσι ώστε η φορά του να είναι κανονική n̅συμπίπτει με την κατεύθυνση της μαγνητικής επαγωγής του υπό μελέτη πεδίου ΣΙ.Προφανώς, σε αυτή την περίπτωση η ροπή θα είναι μηδενική. Θα έχει μέγιστη τιμή όταν η γωνία μεταξύ της μαγνητικής επαγωγής ΣΙκαι κανονικό n̅θα είναι ίση με 90°.

Η μαγνητική επαγωγή μπορεί να προσδιοριστεί από την επίδραση δύναμης του μαγνητικού πεδίου στο ηλεκτρικό ρεύμα με το ρεύμα.

Χωρίς να αλλάξουμε την ένταση του ρεύματος στον αγωγό, εξετάζουμε πώς εξαρτάται η τιμή μέγιστη ροπήστις παραμέτρους του πηνίου.

Έχοντας τοποθετήσει το πηνίο σε μια ορισμένη απόσταση από τον αγωγό που μεταφέρει ρεύμα, μετράμε τη μέγιστη ροπή Mmaxγια μια ορισμένη τρέχουσα τιμή σε μια στροφή Ι 1. Ας διπλασιάσουμε το ρεύμα στη στροφή. Στο Ι 2 = 2Ι 1η μέγιστη μηχανική ροπή θα είναι ίση με M max 2 = 2M max 1. Το ίδιο θα παρατηρήσουμε όταν το ρεύμα αυξηθεί κατά 3, 4, 5 φορές. Ετσι, μέγιστη τιμή ροπής, που δρα στο πηνίο με ρεύμα, θα είναι ανάλογο με το ρεύμα στη στροφή

M max ~I vit.

Ροπή , που ενεργεί σε μια στροφή σε ένα μαγνητικό πεδίο, είναι ανάλογη με την ένταση του ρεύματος σε αυτό.Υλικό από τον ιστότοπο

Εάν αντικαταστήσετε αυτό το πηνίο με ένα άλλο, με μεγαλύτερη ή μικρότερη επιφάνεια S vit, τότε θα παρατηρήσουμε αντίστοιχη αύξηση ή μείωση στην τιμή της μέγιστης ροπής. Ετσι,

μέγιστη ροπή , που ενεργεί σε μια στροφή σε ένα μαγνητικό πεδίο, είναι ανάλογο με το εμβαδόν του:

M max ~S vit.

Συνδυάζοντας τα αποτελέσματα και των δύο σταδίων της μελέτης, παίρνουμε

M max ~I vit.S vit.

Σε αυτή τη σελίδα υπάρχει υλικό για τα ακόλουθα θέματα:

Η τάση U 1 που εφαρμόζεται στη φάση περιέλιξης του στάτορα εξισορροπείται από το κύριο emf E 1 , το emf διαρροής και την πτώση τάσης στην ενεργή αντίσταση της περιέλιξης του στάτη:

Σε μια περιέλιξη ρότορα, μια παρόμοια εξίσωση θα μοιάζει με:

Επειδή όμως η περιέλιξη του ρότορα είναι κλειστή, η τάση U 2 =0, και αν λάβουμε επίσης υπόψη ότι E 2s = SE 2 και x 2s = Sx 2, τότε η εξίσωση μπορεί να ξαναγραφτεί ως:

Η εξίσωση ρεύματος για έναν ασύγχρονο κινητήρα επαναλαμβάνει μια παρόμοια εξίσωση για έναν μετασχηματιστή:

28 Ροπή ασύγχρονου κινητήρα

Η ροπή σε έναν ασύγχρονο κινητήρα δημιουργείται από την αλληλεπίδραση του ρεύματος του ρότορα με το μαγνητικό πεδίο της μηχανής. Η ροπή μπορεί να εκφραστεί μαθηματικά ως προς την ηλεκτρομαγνητική ισχύ της μηχανής:

Οπου w 1 =2 pn 1 /60 - γωνιακή συχνότητα περιστροφής πεδίου. Με τη σειρά του, n 1 =στ 1 60/R, Επειτα

Ας αντικαταστήσουμε τον τύπο Μ 1 έκφραση RΕμ=Πε2/ΜΙΚΡΟκαι διαιρώντας με το 9,81, παίρνουμε:

Εξίσωση ροπής κινητήρα επαγωγής

Από αυτό προκύπτει ότι η ροπή του κινητήρα είναι ανάλογη των ηλεκτρικών απωλειών στον ρότορα. Ας αντικαταστήσουμε την τρέχουσα τιμή στον τελευταίο τύπο Εγώ 2 ’ :

παίρνουμε την εξίσωση για τη ροπή ενός ασύγχρονου κινητήρα:

Οπου U 1 - τάση φάσης της περιέλιξης του στάτη.

29 .Μηχανικά χαρακτηριστικά του κινητήραονομάζεται η εξάρτηση της ταχύτητας του δρομέα από τη ροπή στον άξονα n = f (M2). Εφόσον υπό φορτίο η ροπή χωρίς φορτίο είναι μικρή, τότε M2 ≈ M και μηχανικά χαρακτηριστικάπαριστάνεται από την εξάρτηση n = f (M). Αν λάβουμε υπόψη τη σχέση s = (n1 - n) / n1, τότε το μηχανικό χαρακτηριστικό μπορεί να ληφθεί παρουσιάζοντας τη γραφική του εξάρτηση στις συντεταγμένες n και M (Εικ. 1).

Ρύζι. 1. Μηχανικά χαρακτηριστικά ασύγχρονος κινητήρας

Φυσικό μηχανικό χαρακτηριστικό επαγωγικού κινητήρααντιστοιχεί στο κύριο (πιστοποιητικό) κύκλωμα της σύνδεσής του και στις ονομαστικές παραμέτρους της τάσης τροφοδοσίας. Τεχνητά χαρακτηριστικάλαμβάνονται εάν περιλαμβάνονται πρόσθετα στοιχεία: αντιστάσεις, αντιδραστήρες, πυκνωτές. Όταν ο κινητήρας τροφοδοτείται με μη ονομαστική τάση, τα χαρακτηριστικά διαφέρουν επίσης από τα φυσικά μηχανικά χαρακτηριστικά.

Τα μηχανικά χαρακτηριστικά είναι πολύ βολικά και χρήσιμο εργαλείοκατά την ανάλυση στατικών και δυναμικές λειτουργίεςηλεκτρική κίνηση.

30 Μηχανικά χαρακτηριστικά και αυτορρύθμιση του κινητήρα. Το γράφημα που συνδέει μηχανικά μεγέθη - ταχύτητα και ροπή - ονομάζεται μηχανικό χαρακτηριστικό ενός ασύγχρονου κινητήρα (Εικ. 7) n = ƒ(M). Η αυτορρύθμιση ενός ασύγχρονου κινητήρα έχει ως εξής. Αφήστε τον κινητήρα να λειτουργεί σταθερά σε κάποια λειτουργία, αναπτύσσοντας ταχύτητα n1 και ροπή M1. Με ομοιόμορφη περιστροφή, αυτή η ροπή είναι ίση με τη ροπή πέδησης M t1, δηλ. Μ1=Μ Τ 1, n1= σύνολο. Η αύξηση της ροπής πέδησης σε M2 θα προκαλέσει μείωση της ταχύτητας της μηχανής, καθώς η ροπή πέδησης θα γίνει μεγαλύτερη από τη ροπή. Καθώς η ταχύτητα μειώνεται, η ολίσθηση αυξάνεται, η οποία με τη σειρά της προκαλεί αύξηση του emf και του ρεύματος στον ρότορα. Αυτό αυξάνει τη ροπή του κινητήρα. Αυτή η διαδικασία τελειώνει όταν η ροπή M2 που αναπτύσσεται από τον κινητήρα γίνει ίση με M Τ 2. Σε αυτήν την περίπτωση, η ταχύτητα περιστροφής ρυθμίζεται χαμηλότερη από n1. Η ιδιότητα της αυτόματης δημιουργίας ισορροπίας μεταξύ πέδησης και ροπής ονομάζεται αυτορρύθμιση.

Σε έναν πάγκο εργαστηρίου, ο κινητήρας φορτώνεται με ένα ηλεκτρικό φρένο, που αποτελείται από έναν ηλεκτρομαγνήτη, στο διάκενο του οποίου περιστρέφεται ένας δίσκος τοποθετημένος στον άξονα του κινητήρα. Αλλάζοντας την τάση που τροφοδοτεί το ηλεκτρομαγνητικό πηνίο με τη λαβή του αυτομετασχηματιστή, μπορείτε να αλλάξετε τη δύναμη πέδησης, η ροπή της οποίας είναι ίση με: M BRAKE = F r (N m)

όπου F είναι η δύναμη (δύναμη) που ασκείται στην περιφέρεια της τροχαλίας, (N).

r είναι η ακτίνα της τροχαλίας, ίση με 0,18 m. Καθαρή ισχύς στον άξονα του κινητήρα:

Οπου n- ταχύτητα περιστροφής κινητήρα, σ.α.λ.

όπου ƒ είναι η συχνότητα δικτύου (ίση με 50 Hz),

R- αριθμός ζευγών πόλων της περιέλιξης του στάτορα (ίσος με 2).

n 1 - σύγχρονη ταχύτητα του περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου.

Η ταχύτητα περιστροφής του κινητήρα προσδιορίζεται με στροφόμετρο. Η ολίσθηση υπολογίζεται με τον τύπο:

31 Χαρακτηριστικά απόδοσηςπου ονομάζεται εξαρτήσεις εξουσίας, που καταναλώνεται από τον κινητήρα, κατανάλωση ρεύματος I, συντελεστής ισχύος, ταχύτητα περιστροφής κινητήρα, απόδοση και ροπή M από τη χρήσιμη ισχύ του κινητήρα που παρέχεται στον άξονα. Τα χαρακτηριστικά απόδοσης καθορίζουν τις βασικές λειτουργικές ιδιότητες ενός ασύγχρονου κινητήρα. Χαρακτηριστικά απόδοσης ασύγχρονου κινητήρα μέσης ισχύοςφαίνεται στο Σχ. 8.8. Η συμπεριφορά τους εξηγείται ως εξής. Σε ελαφρά φορτία, το ρεύμα που καταναλώνεται από τον κινητήρα I (ρεύμα χωρίς φορτίο) μπορεί να κυμαίνεται από 20 έως 70% του ονομαστικού ρεύματος. Καθώς το φορτίο αυξάνεται, το ρεύμα στο κύκλωμα του ρότορα αυξάνεται, γεγονός που οδηγεί σε σχεδόν αναλογική αύξηση του ρεύματος Εγώστο κύκλωμα του στάτορα.

Εικ.8.8 Ροπή κινητήρα () είναι επίσης σχεδόν ανάλογη με το φορτίο, αλλά σε υψηλά φορτία η γραμμικότητα του γραφήματος διαταράσσεται κάπως λόγω της μείωσης της ταχύτητας περιστροφής του κινητήρα. Το χαρακτηριστικό απόδοσης εκφράζει τη σχέση μεταξύ της ισχύος που αναπτύσσεται από τον κινητήρα και της μετατόπισης φάσης μεταξύ του ρεύματος και της τάσης του στάτη. Ένας ασύγχρονος κινητήρας, όπως ένας μετασχηματιστής, καταναλώνει ρεύμα I από το δίκτυο, το οποίο είναι σημαντικά εκτός φάσης με την εφαρμοζόμενη τάση. Για παράδειγμα, σε κατάσταση αναμονής. Καθώς το φορτίο στον άξονα του κινητήρα αυξάνεται, τα ενεργά συστατικά του ρότορα και τα ρεύματα του στάτη αυξάνονται, αυξάνοντας . Η μέγιστη τιμή επιτυγχάνεται στο .

Με περαιτέρω αύξηση, η τιμή θα μειωθεί ελαφρώς. Αυτό εξηγείται από την αύξηση της ολίσθησης s, η οποία προκαλεί αύξηση της αντίδρασης της περιέλιξης του ρότορα, και κατά συνέπεια, τη μετατόπιση φάσης . ΜΕαυξάνεται και, δηλ. θα μειωθεί.

η ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ χαρακτηριστικά απόδοσηςεξηγείται ως εξής. Η τιμή απόδοσης καθορίζεται από την αναλογία χρήσιμη δύναμηστην ισχύ που καταναλώνεται από το δίκτυο.

Η ποσότητα ονομάζεται απώλεια ισχύος. Εκτός από τις απώλειες στον χάλυβα στάτορα και ρότορα λόγω αντιστροφής μαγνήτισης και δινορευμάτων, οι οποίες μαζί με τις μηχανικές απώλειες μπορούν να θεωρηθούν σταθερές, σε έναν ασύγχρονο κινητήρα υπάρχουν απώλειες σε χαλκό , εκείνοι. στις περιελίξεις του στάτορα και του ρότορα, οι οποίες είναι ανάλογες με το τετράγωνο του ρεύματος ροής και, επομένως, εξαρτώνται από το φορτίο. Κατά τη λειτουργία χωρίς φορτίο, όπως και σε έναν μετασχηματιστή, κυριαρχούν οι απώλειες στον χάλυβα, αφού το α είναι ίσο με το ρεύμα χωρίς φορτίο, το οποίο είναι μικρό. Σε μικρά φορτία στον άξονα, οι απώλειες σε χαλκό εξακολουθούν να παραμένουν μικρές, και επομένως η απόδοση, που καθορίζεται από τον τύπο (8.5)

με την αύξηση, πρώτα αυξάνεται απότομα. Όταν οι σταθερές απώλειες γίνονται ίσες με απώλειες που εξαρτώνται από το φορτίο , αποδοτικότητα φτάνει στη μέγιστη τιμή του. Με περαιτέρω αύξηση του φορτίου, οι μεταβλητές απώλειες ισχύος αυξάνονται σημαντικά, με αποτέλεσμα την απόδοση. μειώνεται αισθητά. Φύση του εθισμού ) μπορεί να εξηγηθεί από τη σχέση . Εάν η αποτελεσματικότητα ήταν σταθερή, τότε μεταξύ και θα ήταν γραμμική εξάρτηση. Αλλά από την αποτελεσματικότητα εξαρτάται και αυτή η εξάρτηση αρχικά αυξάνεται απότομα, και με περαιτέρω αύξηση του φορτίου αλλάζει ασήμαντα, τότε η καμπύλη ) Στην αρχή μεγαλώνει αργά και μετά αυξάνεται απότομα.

32 Σε οποιαδήποτε ηλεκτρικό κύκλωματο άθροισμα των δυνάμεων όλων των πηγών ηλεκτρικής ενέργειας πρέπει να είναι ίσο με το άθροισμα των δυνάμεων όλων των δεκτών και των βοηθητικών στοιχείων. Έχοντας αποκτήσει προηγουμένως τις εκφράσεις ισχύος, μπορούμε να τις γράψουμε γενική εικόναεξίσωση ισοζυγίου ισχύος για οποιοδήποτε ηλεκτρικό κύκλωμα:

Σ μι → Εγώ → + Σ U ← Εγώ → = Σ μι ← Εγώ → + Σ U → Εγώ → + Σ Εγώ 2 r.

Η εξίσωση (1.35) μπορεί να γραφτεί τόσο για τις πραγματικές κατευθύνσεις του emf, τις τάσεις και τα ρεύματα, όσο και για την περίπτωση που ορισμένες από αυτές επιλέγονται αυθαίρετα θετικές κατευθύνσεις. Στην πρώτη περίπτωση, όλοι οι όροι σε αυτό θα είναι θετικοί και τα αντίστοιχα στοιχεία του κυκλώματος θα είναι στην πραγματικότητα πηγές ή δέκτες ηλεκτρικής ενέργειας. Εάν ορισμένοι όροι γράφονται λαμβάνοντας υπόψη αυθαίρετα επιλεγμένες θετικές κατευθύνσεις, τα αντίστοιχα στοιχεία πρέπει να θεωρούνται ως πιθανές πηγές και δέκτες. Ως αποτέλεσμα υπολογισμού ή ανάλυσης, ορισμένα από αυτά μπορεί να αποδειχθούν αρνητικά. Αυτό θα σημαίνει ότι ορισμένες από τις υποτιθέμενες πηγές είναι στην πραγματικότητα ένας δέκτης και μερικοί από τους υποτιθέμενους δέκτες είναι στην πραγματικότητα μια πηγή.

33 Εκκίνηση ασύγχρονου κινητήρασυνοδεύεται από μια μεταβατική διαδικασία της μηχανής που σχετίζεται με τη μετάβαση του ρότορα από κατάσταση ηρεμίας σε κατάσταση ομοιόμορφης περιστροφής, στην οποία η ροπή του κινητήρα εξισορροπεί τη στιγμή των δυνάμεων αντίστασης στον άξονα της μηχανής. Κατά την εκκίνηση ενός ασύγχρονου κινητήρα, υπάρχει αυξημένη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας από το δίκτυο τροφοδοσίας, η οποία δαπανάται όχι μόνο για την υπέρβαση της ροπής πέδησης που εφαρμόζεται στον άξονα και την κάλυψη των απωλειών στον ίδιο τον ασύγχρονο κινητήρα, αλλά και για τη μετάδοση μιας ορισμένης κινητικής ενέργειας στα κινούμενα μέρη της μονάδας παραγωγής. Επομένως, κατά την εκκίνηση, ένας ασύγχρονος κινητήρας πρέπει να αναπτύξει αυξημένη ροπή. Για ασύγχρονος κινητήρας με τυλιγμένο ρότορα η αρχική ροπή εκκίνησης που αντιστοιχεί σε ολίσθηση sp = 1 εξαρτάται από την ενεργή αντίσταση των ρυθμιζόμενων αντιστάσεων που εισάγονται στο κύκλωμα του δρομέα.

Ρύζι. 1. Εκκίνηση τριφασικού ασύγχρονου κινητήρα με περιελιγμένο ρότορα: α - γραφήματα της εξάρτησης της ροπής ενός κινητήρα με περιελιγμένο ρότορα στην ολίσθηση σε διάφορες ενεργές αντιστάσεις αντιστάσεων στο κύκλωμα του ρότορα, β - διάγραμμα συμπερίληψης αντιστάσεις και επαφές επιτάχυνσης κλεισίματος στο κύκλωμα του ρότορα. Έτσι, με κλειστές επαφές επιτάχυνσης U1, U2, δηλ. κατά την εκκίνηση ενός ασύγχρονου κινητήρα με βραχυκυκλωμένους δακτυλίους ολίσθησης, η αρχική ροπή εκκίνησης Mn1 = (0,5 -1,0) Mnom και το αρχικό ρεύμα εκκίνησης Iп = (4,5 - 7) Inom κι αλλα. Χαμηλή αρχική ροπή εκκίνησης ασύγχρονος ηλεκτροκινητήραςμε περιτυλιγμένο ρότορα μπορεί να είναι ανεπαρκής για την κίνηση της μονάδας παραγωγής και την επακόλουθη επιτάχυνσή της και ένα σημαντικό ρεύμα εκκίνησης θα προκαλέσει αυξημένη θέρμανση των περιελίξεων του κινητήρα, που περιορίζει τη συχνότητα ενεργοποίησης του και σε δίκτυα χαμηλής ισχύος οδηγεί σε προσωρινή πτώση τάσης που είναι ανεπιθύμητη για τη λειτουργία άλλων δεκτών. Αυτές οι συνθήκες μπορεί να είναι ο λόγος που αποκλείει τη χρήση ασύγχρονων κινητήρων με περιελιγμένο ρότορα με μεγάλο ρεύμα εκκίνησης για την κίνηση μηχανισμών λειτουργίας. Η εισαγωγή ρυθμιζόμενων αντιστάσεων, που ονομάζονται αντιστάσεις εκκίνησης, στο κύκλωμα του ρότορα κινητήρα όχι μόνο μειώνει το αρχικό ρεύμα εκκίνησης, αλλά ταυτόχρονα αυξάνει την αρχική ροπή εκκίνησης, η οποία μπορεί να φτάσει τη μέγιστη ροπή Mmax (Εικ. 1, α, καμπύλη 3 ), εάν η κρίσιμη ολίσθηση του κινητήρα περιτυλιγμένου ρότορα είναι skr = (R2" + Rd") / (X1 + X2") = 1, όπου Rd" είναι η ενεργή αντίσταση της αντίστασης που βρίσκεται στη φάση του ρότορα κινητήρα περιέλιξη, μειωμένη στη φάση της περιέλιξης του στάτορα. Μια περαιτέρω αύξηση της ενεργού αντίστασης της αντίστασης εκκίνησης δεν είναι πρακτική, καθώς οδηγεί σε εξασθένηση της αρχικής ροπής εκκίνησης και το σημείο μέγιστης ροπής εισέρχεται στην περιοχή ολίσθησης s > 1, γεγονός που εξαλείφει την πιθανότητα επιτάχυνσης του ρότορα. Απαραίτητη ενεργητική αντίστασηΟι αντιστάσεις για την εκκίνηση ενός κινητήρα περιελιγμένου ρότορα καθορίζονται με βάση τις απαιτήσεις εκκίνησης, οι οποίες μπορεί να είναι εύκολες όταν Mn = (0,1 - 0,4) Mn, κανονικές εάν Mn - (0,5 - 0,75) Mn και σοβαρές όταν Mn ≥ Mn. Για να διατηρηθεί μια αρκετά μεγάλη ροπή από έναν κινητήρα περιτυλιγμένου ρότορα κατά την επιτάχυνση μιας μονάδας παραγωγής προκειμένου να μειωθεί η διάρκεια διαδικασία μετάβασηςκαι για να μειωθεί η θέρμανση του κινητήρα, είναι απαραίτητο να μειωθεί σταδιακά η ενεργή αντίσταση των αντιστάσεων εκκίνησης. Η επιτρεπόμενη μεταβολή της ροπής κατά την επιτάχυνση M(t) καθορίζεται από ηλεκτρικές και μηχανικές συνθήκες που περιορίζουν το όριο μέγιστης ροπής M > 0,85 Mmax, τη ροπή μεταγωγής M2 > > Ms (Εικ. 2), καθώς και την επιτάχυνση.

Ρύζι. 2. Χαρακτηριστικά εκκίνησης τριφασικού ασύγχρονου κινητήρα με τυλιγμένο ρότορα. Η εναλλαγή των αντιστάσεων εκκίνησης εξασφαλίζεται με εναλλάξ ενεργοποίηση των επαφών επιτάχυνσης Y1, Y2, αντίστοιχα, σε χρόνους t1, t2 που υπολογίζονται από τη στιγμή που ξεκινά ο κινητήρας, όταν κατά την επιτάχυνση η ροπή M γίνεται ίση με τη ροπή μεταγωγής M2. Χάρη σε αυτό, καθ' όλη τη διάρκεια της εκκίνησης, όλες οι στιγμές αιχμής είναι ίδιες και όλες οι στιγμές μεταγωγής είναι ίσες μεταξύ τους. Δεδομένου ότι η ροπή και το ρεύμα ενός ασύγχρονου κινητήρα με τυλιγμένο ρότορα συνδέονται αμοιβαία, είναι δυνατό, κατά την επιτάχυνση του ρότορα, να ρυθμιστεί το όριο ρεύματος αιχμής I1 = (1,5 - 2,5) Inom και το ρεύμα μεταγωγής I2, το οποίο θα πρέπει να διασφαλίζει την ροπή μεταγωγής M2 > Mc. Η αποσύνδεση ασύγχρονων κινητήρων με περιτυλιγμένο ρότορα από το δίκτυο τροφοδοσίας πραγματοποιείται πάντα με βραχυκυκλωμένο κύκλωμα ρότορα, προκειμένου να αποφευχθεί η εμφάνιση υπερτάσεων στις φάσεις της περιέλιξης του στάτορα, που μπορεί να υπερβεί την ονομαστική τάση αυτών των φάσεων κατά 3 - 4 φορές εάν το κύκλωμα του ρότορα είναι ανοιχτό τη στιγμή που σβήνει ο κινητήρας.

34 Ρύθμιση συχνότητας.Αυτή η μέθοδος ελέγχου ταχύτητας επιτρέπει τη χρήση των πιο αξιόπιστων και φθηνότερων ασύγχρονων κινητήρων με ρότορα κλωβού σκίουρου. Ωστόσο, για να αλλάξετε τη συχνότητα της τάσης τροφοδοσίας, απαιτείται πηγή ηλεκτρικού ρεύματος μεταβλητής συχνότητας. Ως το τελευταίο, είτε σύγχρονες γεννήτριες με μεταβλητή συχνότηταπεριστροφής, ή μετατροπείς συχνότητας - ηλεκτρική μηχανή ή στατικοί, κατασκευασμένοι σε ελεγχόμενες βαλβίδες ημιαγωγών (θυρίστορ). Επί του παρόντος, οι μετατροπείς συχνότητας έχουν ένα αρκετά περίπλοκο κύκλωμα και ένα σχετικά υψηλό κόστος. Ωστόσο, η ταχεία ανάπτυξη της τεχνολογίας ημιαγωγών ισχύος μας επιτρέπει να ελπίζουμε σε περαιτέρω βελτίωση των μετατροπέων συχνότητας, γεγονός που ανοίγει προοπτικές για την ευρεία χρήση της ρύθμισης συχνότητας. Αναλυτική περιγραφή των νόμων ελέγχου για ρύθμιση συχνότηταςκαι ανάλυση της λειτουργίας ενός ασύγχρονου κινητήρα όταν τροφοδοτείται από μετατροπέα συχνότητας δίνονται στις παραγράφους 4.13 και 4.14. Ρύθμιση με αλλαγή του αριθμού των πόλων.Αυτός ο κανονισμός σας επιτρέπει να επιτύχετε μια σταδιακή αλλαγή στην ταχύτητα περιστροφής. Στο Σχ. 4.35 φαίνεται απλούστερο σχήμα(για μία φάση), επιτρέποντάς σας να διπλασιάσετε τον αριθμό των πόλων της περιέλιξης του στάτορα. Για να γίνει αυτό, κάθε φάση της περιέλιξης του στάτορα χωρίζεται σε δύο μέρη, τα οποία αλλάζουν από μια σειριακή σύνδεση σε μια παράλληλη. Από το σχήμα είναι σαφές ότι όταν τα πηνία 1-2 και 3-4 συνδέονται σε δύο παράλληλους κλάδους, ο αριθμός των πόλων μειώνεται στο μισό και επομένως η συχνότητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου διπλασιάζεται.Κατά την εναλλαγή, ο αριθμός των στροφών που συνδέονται σε σειρά σε κάθε φάση μειώνεται στο μισό, αλλά δεδομένου ότι η ταχύτητα περιστροφής διπλασιάζεται, το emf που προκαλείται στη φάση παραμένει αμετάβλητο. Κατά συνέπεια, ο κινητήρας μπορεί να συνδεθεί στο δίκτυο με την ίδια τάση και στις δύο ταχύτητες. Για να αποφευχθεί η εναλλαγή στην περιέλιξη του ρότορα, εκτελείται η τελευταία βραχυκυκλωμένος. Εάν πρέπει να έχετε τρεις ή τέσσερις συχνότητες περιστροφής, τότε τοποθετείται άλλη περιέλιξη στον στάτορα, κατά την εναλλαγή του μπορείτε να λάβετε δύο επιπλέον συχνότητες. Ονομάζονται ασύγχρονοι κινητήρες με μεταγωγή του αριθμού των πόλων πολλαπλών ταχυτήτων. Ρύθμιση με τη συμπερίληψη ενός ρεοστάτη στο κύκλωμα του ρότορα. Όταν συνδέονται πρόσθετες ενεργές αντιστάσεις στο κύκλωμα του ρότορα R ext1, R ext2, R ext3 και άλλα η μορφή της εξάρτησης αλλάζει M = f(s)και μηχανικά χαρακτηριστικά n 2 = f(M)κινητήρας (Εικ. 4.37, α). Ταυτόχρονα, μια συγκεκριμένη στιγμή φορτίου Μ n δελτίο αγώνα μικρό 1 , s 2 , s 3 , ..., μεγαλύτερη από ολίσθηση μικρόε , όταν ο κινητήρας λειτουργεί με φυσικά χαρακτηριστικά (με R ext = 0). Κατά συνέπεια, οι στροφές του κινητήρα σε σταθερή κατάσταση μειώνονται από n μιπριν Π 1 Π 2 , Π 3 ,... (Εικ. 4.37, β). Αυτή η μέθοδος ελέγχου μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο για κινητήρες περιτυλιγμένου ρότορα. Σας επιτρέπει να αλλάζετε ομαλά την ταχύτητα περιστροφής εντός ευρέων ορίων. Τα μειονεκτήματά του είναι: α) μεγάλες απώλειεςενέργεια στον ρεοστάτη ελέγχου. β) υπερβολικά «μαλακά» μηχανικά χαρακτηριστικά του κινητήρα με υψηλή αντίσταση στο κύκλωμα του ρότορα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, το τελευταίο είναι απαράδεκτο, καθώς μια μικρή αλλαγή στη ροπή του φορτίου αντιστοιχεί σε σημαντική αλλαγή στην ταχύτητα περιστροφής.

35 Ασύγχρονη γεννήτριαείναι μια ασύγχρονη ηλεκτρική μηχανή (ηλεκτρικός κινητήρας) που λειτουργεί σε λειτουργία γεννήτριας. Με τη βοήθεια ενός κινητήρα μετάδοσης κίνησης (στην περίπτωσή μας, ενός κινητήρα στροβίλου), ο ρότορας μιας ασύγχρονης ηλεκτρικής γεννήτριας περιστρέφεται στην ίδια κατεύθυνση με το μαγνητικό πεδίο. Σε αυτή την περίπτωση, η ολίσθηση του ρότορα γίνεται αρνητική, εμφανίζεται μια ροπή πέδησης στον άξονα της ασύγχρονης μηχανής και η γεννήτρια μεταδίδει ενέργεια στο δίκτυο. Για ενθουσιασμό ηλεκτροκινητική δύναμηΤο κύκλωμα εξόδου του χρησιμοποιεί την υπολειπόμενη μαγνήτιση του ρότορα. Για αυτό χρησιμοποιούνται πυκνωτές. Οι ασύγχρονες γεννήτριες δεν είναι ευαίσθητες σε βραχυκυκλώματα. Μια ασύγχρονη γεννήτρια είναι απλούστερη από μια σύγχρονη (για παράδειγμα γεννήτρια αυτοκινήτου): εάν η τελευταία έχει επαγωγικά πηνία τοποθετημένα στον ρότορα, τότε ο ρότορας μιας ασύγχρονης γεννήτριας είναι παρόμοιος με έναν κανονικό σφόνδυλο. Μια τέτοια γεννήτρια προστατεύεται καλύτερα από τη βρωμιά και την υγρασία και είναι πιο ανθεκτική βραχυκύκλωμακαι υπερφορτώσεις, και η τάση εξόδου μιας ασύγχρονης ηλεκτρικής γεννήτριας έχει χαμηλότερο βαθμό μη γραμμικής παραμόρφωσης. Αυτό επιτρέπει τη χρήση ασύγχρονων γεννητριών όχι μόνο για την τροφοδοσία βιομηχανικών συσκευών που δεν είναι κρίσιμες για το σχήμα της τάσης εισόδου, αλλά και για τη σύνδεση ηλεκτρονικού εξοπλισμού. Είναι η ασύγχρονη ηλεκτρική γεννήτρια δηλαδή ιδανική πηγήρεύμα για συσκευές με ενεργό (ωμικό) φορτίο: ηλεκτρικοί θερμαντήρες, μετατροπείς συγκόλλησης, λαμπτήρες πυρακτώσεως, ηλεκτρονικές συσκευές, μηχανική υπολογιστών και ραδιοφώνου. Πλεονεκτήματα μιας ασύγχρονης γεννήτριας. Τέτοια πλεονεκτήματα περιλαμβάνουν έναν χαμηλό συντελεστή εκκαθάρισης (αρμονικός συντελεστής), που χαρακτηρίζει ποσοτική παρουσίαστην τάση εξόδου της υψηλότερης αρμονικής γεννήτριας. Οι υψηλότερες αρμονικές προκαλούν ανομοιόμορφη περιστροφή και περιττή θέρμανση των ηλεκτροκινητήρων. Οι σύγχρονες γεννήτριες μπορούν να έχουν συντελεστή εκκαθάρισης έως και 15%, και ο συντελεστής εκκαθάρισης μιας ασύγχρονης ηλεκτρικής γεννήτριας δεν υπερβαίνει το 2%. Έτσι, μια ασύγχρονη ηλεκτρική γεννήτρια παράγει σχεδόν μόνο χρήσιμη ενέργεια. Ένα άλλο πλεονέκτημα μιας ασύγχρονης ηλεκτρικής γεννήτριας είναι ότι στερείται εντελώς περιστρεφόμενων περιελίξεων και ηλεκτρονικών εξαρτημάτων, τα οποία είναι ευαίσθητα στις εξωτερικές επιδράσεις και είναι αρκετά συχνά επιρρεπή σε ζημιές. Να γιατί ασύγχρονη γεννήτριαΕίναι ελάχιστα υποκείμενο σε φθορά και μπορεί να χρησιμεύσει για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα. Η έξοδος των γεννητριών μας είναι άμεσα 220/380V AC, που μπορεί να χρησιμοποιηθεί απευθείας σε οικιακές συσκευές (π.χ. θερμάστρες), για φόρτιση μπαταριών, σύνδεση σε πριονιστήριο, καθώς και για παράλληλη λειτουργία με παραδοσιακό δίκτυο. Σε αυτή την περίπτωση, θα πληρώσετε τη διαφορά μεταξύ αυτού που καταναλώνεται από το δίκτυο και αυτού που παράγεται από τον ανεμόμυλο. Επειδή η τάση πηγαίνει απευθείας σε βιομηχανικές παραμέτρους, τότε δεν θα χρειαστείτε διάφορους μετατροπείς (inverters) όταν συνδέετε την ανεμογεννήτρια απευθείας στο φορτίο σας. Για παράδειγμα, μπορείτε να συνδεθείτε απευθείας σε ένα πριονιστήριο και, παρουσία ανέμου, να εργαστείτε σαν να είχατε απλώς συνδεθεί σε ένα δίκτυο 380V. Όπως είναι γνωστό, για τη μείωση του χρόνου πέδησης όταν σταματούν οι μηχανές και οι μηχανισμοί παραγωγής, χρησιμοποιούνται συχνά μηχανικά φρένα. Η μείωση του χρόνου πέδησης, ειδικά σε περίπτωση σύντομου κύκλου λειτουργίας, οδηγεί σε σημαντική αύξηση της παραγωγικότητας μηχανών και μηχανισμών. Τα μειονεκτήματα των μηχανικών φρένων είναι η γρήγορη φθορά των επιφανειών τριβής, η πολυπλοκότητα και η ανάγκη για περιοδική ρύθμιση της δύναμης πέδησης και η ανάγκη για επιπλέον χώρο για την υποδοχή του φρένου και τη σύνδεσή του με τον μηχανισμό. Όλα τα αναφερόμενα μειονεκτήματα εξαλείφονται εάν, για τους σκοπούς αυτούς, αντί για μηχανικό φρένο, χρησιμοποιούνται οι ιδιότητες των ηλεκτροκινητήρων για να λειτουργούν σε τρόπους πέδησης, δηλαδή λειτουργούν ουσιαστικά ως γεννήτρια και αναπτύσσουν όχι περιστρεφόμενη, αλλά ροπή πέδησης. Σε πολλές μηχανές ανύψωσης και μεταφοράς (γερανοί, ανελκυστήρες, κυλιόμενες σκάλες, κ.λπ.), όπου είναι δυνατή η κίνηση υπό την επίδραση της βαρύτητας, εξασφαλίζεται σταθερή, σταθερή ταχύτητα χαμηλώματος φορτίων χρησιμοποιώντας τη ροπή πέδησης του ηλεκτροκινητήρα. Ηλεκτροκινητήρες συνεχές ρεύμαμπορεί να λειτουργήσει σε τρεις τρόπους φρεναρίσματος:

Σε λειτουργία anti-switch.

Σε λειτουργία γεννήτριας με έξοδο ενέργειας στο δίκτυο.

Σε λειτουργία δυναμικής πέδησης.

Σε οποιαδήποτε από τις λειτουργίες πέδησης, ο ηλεκτροκινητήρας λειτουργεί ως γεννήτρια, μετατρέποντας, για παράδειγμα, την κινητική ενέργεια των κινούμενων μερών ή δυναμική ενέργειαμειούμενο βάρος σε ηλεκτρική ενέργεια.

36 Κατά την όπισθεν του κινητήρα ενώ κινείστε με αλλαγή του διακόπτη, ο κινητήρας αρχικά επιβραδύνεται από μια δεδομένη ταχύτητα στο μηδέν και στη συνέχεια επιταχύνεται προς την άλλη κατεύθυνση. Τέτοια πέδηση μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για φρενάρισμα κατά τη λεγόμενη κατά της ένταξης. Με τέτοια οπισθοπορεία ή πέδηση, συμβαίνουν σημαντικά ρεύματα σε έναν ασύγχρονο κινητήρα με ρότορα κλωβού σκίουρου. Επομένως, με βάση τις συνθήκες θέρμανσης για αυτούς τους κινητήρες, ο αριθμός των αναστροφών ανά ώρα δεν υπερβαίνει τις δεκάδες. Για να περιοριστούν τα ρεύματα και να αυξηθούν οι ροπές, εισάγεται μια αντίσταση στο κύκλωμα του ρότορα φάσης ενός ασύγχρονου κινητήρα. Ας εξετάσουμε τρεις κύριες μεθόδους ηλεκτρικής πέδησης ασύγχρονων κινητήρων. Φρενάρισμα με μέθοδο αντίθετης εναλλαγής, όπως αναφέρθηκε, παράγεται όταν ο κινητήρας είναι εν κινήσει. Σε αυτή την περίπτωση, το μαγνητικό πεδίο περιστρέφεται προς την αντίθετη κατεύθυνση σε σχέση με την κατεύθυνση περιστροφής του κινητήρα και η ροπή του κινητήρα φρενάρει - δρα ενάντια στην κατεύθυνση περιστροφής. Φρενάρισμα γεννήτριας συμβαίνει όταν ένας κινητήρας πολλαπλών ταχυτήτων ενεργοποιείται εν κινήσει από υψηλότερη σε χαμηλότερη, δηλ. όταν αλλάζετε ένα μηχάνημα από μικρότερο αριθμό πόλων σε μεγαλύτερο. Την πρώτη στιγμή της εναλλαγής, οι στροφές του κινητήρα αποδεικνύονται πολύ μεγαλύτερες από την ταχύτητα του πεδίου του, δηλαδή, η ολίσθηση αποδεικνύεται αρνητική και το μηχάνημα μεταβαίνει σε λειτουργία ως γεννήτρια. Η πέδηση συμβαίνει με τη μετατροπή της κινητικής ενέργειας των περιστρεφόμενων μερών σε ηλεκτρική ενέργεια, το οποίο, μείον τις απώλειες στο μηχάνημα, αποστέλλεται στο δίκτυο. Το φρενάρισμα της γεννήτριας μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε ανύψωση όταν χαμηλώνει ένα βαρύ φορτίο, επιταχύνοντας τον κινητήρα σε ταχύτητα που υπερβαίνει τη σύγχρονη ταχύτητα. τότε το μηχάνημα αρχίζει να απελευθερώνει στο δίκτυο την ενέργεια που του μεταδίδεται από το κατερχόμενο φορτίο. Το φρενάρισμα στον τρόπο λειτουργίας της γεννήτριας είναι δυνατό μόνο σε υπερσύγχρονη ταχύτητα. Εάν ο κινητήρας πρέπει να σταματήσει στο τέλος του φρεναρίσματος, τότε στο τέλος του φρεναρίσματος θα πρέπει να μεταβείτε σε μηχανικό φρενάρισμα ή άλλο είδος ηλεκτρικού φρεναρίσματος (δυναμικό, back-on). Εάν είναι απαραίτητο, η θέση στο άκρο μπορεί να ασφαλιστεί μόνο με μηχανικό φρένο. Στο δυναμικό φρενάρισμα Η περιέλιξη του στάτορα κινητήρα έχει αποσυνδεθεί από τριφασικό δίκτυοκαι συνδέεται σε δίκτυο συνεχούς ή μονοφασικού εναλλασσόμενου ρεύματος. Σε αυτή την περίπτωση, είναι δυνατοί διάφοροι τρόποι σύνδεσης των φάσεων της περιέλιξης του στάτορα. Η περιέλιξη του στάτορα, που τροφοδοτείται από συνεχές ρεύμα, δημιουργεί ένα σταθερό μαγνητικό πεδίο. Ακριβώς όπως κατά την κανονική λειτουργία ενός κινητήρα, το περιστρεφόμενο πεδίο του σέρνει τον ρότορα μαζί του, ένα ακίνητο πεδίο κατά τη δυναμική πέδηση αναγκάζει τον ρότορα να σταματήσει γρήγορα. Κινητική ενέργειαΤα περιστρεφόμενα μέρη μετατρέπονται σε θερμότητα που απελευθερώνεται στο κύκλωμα του ρότορα λόγω των ρευμάτων που προκαλούνται σε αυτό από το ακίνητο πεδίο του στάτορα. Η ομαλή πέδηση εξασφαλίζεται με τη ρύθμιση της τάσης στους ακροδέκτες του στάτη.Η ροπή πέδησης ενός κινητήρα με περιτυλιγμένο ρότορα μπορεί επίσης να ρυθμιστεί από έναν ρεοστάτη στο κύκλωμα του ρότορα. Το μειονέκτημα του δυναμικού φρεναρίσματος είναι ότι απαιτεί πηγή DC χαμηλής τάσης.

37 Σύγχρονη μηχανήείναι μια ηλεκτρική μηχανή εναλλασσόμενου ρεύματος, η ταχύτητα του ρότορα της οποίας είναι ίση με την ταχύτητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου στο διάκενο αέρα. Τα κύρια μέρη μιας σύγχρονης μηχανής είναι ο οπλισμός και ο επαγωγέας. Ο πιο συνηθισμένος σχεδιασμός είναι αυτός στον οποίο ο οπλισμός βρίσκεται στον στάτορα και ο επαγωγέας βρίσκεται στον ρότορα που χωρίζεται από αυτόν με ένα διάκενο αέρα. Ο οπλισμός αποτελείται από μία ή περισσότερες περιελίξεις εναλλασσόμενου ρεύματος. Στους κινητήρες, τα ρεύματα που εγχέονται στον οπλισμό δημιουργούν ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο, το οποίο συνδέεται με το πεδίο του επαγωγέα και έτσι λαμβάνει χώρα μετατροπή ενέργειας. Το πεδίο του οπλισμού επηρεάζει το πεδίο του επαγωγέα και επομένως ονομάζεται επίσης πεδίο αντίδρασης οπλισμού. Στις γεννήτριες δημιουργείται το πεδίο αντίδρασης οπλισμού εναλλασσόμενα ρεύματαπου προκαλείται στην περιέλιξη του οπλισμού από τον επαγωγέα. Ο επαγωγέας αποτελείται από πόλους - ηλεκτρομαγνήτες συνεχούς ρεύματος ή μόνιμους μαγνήτες (σε μικρομηχανές). Επαγωγείς σύγχρονες μηχανέςέχουν δύο διάφορα σχέδια: προεξέχων-πόλος ή μη-εξέχων-πόλος. Μια σημαντική μηχανή πόλων διακρίνεται από το γεγονός ότι οι πόλοι είναι έντονοι και έχουν ένα σχέδιο παρόμοιο με τους πόλους μιας μηχανής DC. Με σχέδιο μη προεξέχοντος πόλου, η περιέλιξη διέγερσης τοποθετείται στις αυλακώσεις του πυρήνα του επαγωγέα, παρόμοια με την περιέλιξη των ρότορων των ασύγχρονων μηχανών με περιελιγμένο ρότορα, με τη μόνη διαφορά ότι μεταξύ των πόλων υπάρχει ένας χώρος έμεινε απλήρωτο με αγωγούς (τα λεγόμενα μεγάλο δόντι). Τα μη εμφανή σχέδια πόλων χρησιμοποιούνται σε μηχανές υψηλής ταχύτητας για τη μείωση του μηχανικού φορτίου στους πόλους. Για τη μείωση της μαγνητικής αντίστασης, δηλαδή για τη βελτίωση της διέλευσης της μαγνητικής ροής, χρησιμοποιούνται σιδηρομαγνητικοί πυρήνες του ρότορα και του στάτορα. Βασικά, είναι μια πολυστρωματική κατασκευή κατασκευασμένη από ηλεκτρικό χάλυβα (δηλαδή, συναρμολογημένη από ξεχωριστά φύλλα). Ο ηλεκτρικός χάλυβας έχει έναν αριθμό από ενδιαφέρουσες ιδιότητες. Μεταξύ άλλων, έχει υψηλή περιεκτικότητα σε πυρίτιο για να αυξήσει την ηλεκτρική του αντίσταση και έτσι να μειώσει τα δινορεύματα.

Ηλεκτρομαγνητικές περιστροφικές δυνάμεις δρουν στους πόλους του ρότορα και του στάτορα.
ροπές που είναι ίσες σε μέγεθος και κατευθύνονται σε αντίθετες κατευθύνσεις.
Η ισχύς που απαιτείται για την περιστροφή των πόλων του στάτη σε σύγχρονη συχνότητα είναι

πού είναι η γωνιακή ταχύτητα.

Η μηχανική ισχύς που αναπτύσσεται από τον ρότορα είναι

Οπου - γωνιακή ταχύτητα του ρότορα.

Διαφορά ισχύος

όπου R E2 - ηλεκτρικές απώλειες στην περιέλιξη του ρότορα.
m 2 - αριθμός φάσεων της περιέλιξης του ρότορα.
R 2 - ενεργή αντίσταση της περιέλιξης του ρότορα.
I 2 - ρεύμα ρότορα.

που

Ροπή:

(12.4).

όπου CT είναι ο λόγος μετασχηματισμού ενός κινητήρα με κλειδωμένο ρότορα,

- σταθερό.

Στο Σχ. Το Σχήμα 12.5 δείχνει την εξάρτηση της ηλεκτρομαγνητικής ροπής από την ολίσθηση με τη μορφή μιας συμπαγούς γραμμής.

Αφήστε τον ενεργοποιητή που κινείται από αυτόν τον κινητήρα να δημιουργήσει μια αντίθετη ροπή πέδησης M2.
Στο Σχ. 12.5 υπάρχουν δύο σημεία για τα οποία ισχύει η ισότητα M em = M 2 ;
αυτές είναι οι τελείες ΕΝΑ Και V .
Στο σημείο ΕΝΑ ο κινητήρας λειτουργεί σταθερά. Εάν ο κινητήρας, υπό την επίδραση οποιουδήποτε λόγου, μειώσει την ταχύτητα περιστροφής, τότε η ολίσθησή του θα αυξηθεί και μαζί με αυτό θα αυξηθεί και η ροπή. Χάρη σε αυτό, οι στροφές του κινητήρα θα αυξηθούν και η ισορροπία θα αποκατασταθεί ξανά. M em = M 2 ;.
Στο σημείο V Η λειτουργία του κινητήρα δεν μπορεί να είναι σταθερή: τυχαία απόκλισηΗ ταχύτητα περιστροφής είτε θα σταματήσει τον κινητήρα είτε θα τον κάνει να φτάσει σε ένα σημείο ΕΝΑ .
Κατά συνέπεια, ολόκληρος ο ανοδικός κλάδος του χαρακτηριστικού είναι η περιοχή σταθερή λειτουργίακινητήρα, και ολόκληρο το κατάντη τμήμα είναι μια περιοχή ασταθούς λειτουργίας. Τελεία σι , που αντιστοιχεί στη μέγιστη ροπή, διαχωρίζει τις περιοχές σταθερής και ασταθούς λειτουργίας.
Η μέγιστη τιμή ροπής αντιστοιχεί στην κρίσιμη ολίσθηση S k . Γλιστρώντας S=1 αντιστοιχεί στη ροπή εκκίνησης. Εάν το μέγεθος της αντίθετης ροπής πέδησης Μ 2 περισσότερο από το MP εκκίνησης, ο κινητήρας δεν θα ξεκινήσει όταν είναι ενεργοποιημένος και θα παραμείνει ακίνητος.

Το μηχανικό χαρακτηριστικό ενός ασύγχρονου κινητήρα είναι η εξάρτηση της ταχύτητας του κινητήρα από τη ροπή στον άξονα n 2 = f (M 2). Το μηχανικό χαρακτηριστικό λαμβάνεται υπό την συνθήκη U 1 - const, f 1 - const. Το μηχανικό χαρακτηριστικό του κινητήρα είναι η εξάρτηση της ροπής από την ολίσθηση, που απεικονίζεται σε διαφορετική κλίμακα. Στο Σχ. Το σχήμα 12.6 δείχνει ένα τυπικό μηχανικό χαρακτηριστικό ενός ασύγχρονου κινητήρα.

Με την αύξηση του φορτίου, η ροπή στον άξονα αυξάνεται σε μια ορισμένη μέγιστη τιμή και η ταχύτητα περιστροφής μειώνεται. Κατά κανόνα, ένας ασύγχρονος κινητήρας έχει ροπή εκκίνησης μικρότερη από τη μέγιστη. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι στη λειτουργία εκκίνησης, όταν n 2 = 0 και S = 1, ο ασύγχρονος κινητήρας βρίσκεται σε λειτουργία παρόμοια με βραχυκύκλωμα σε μετασχηματιστή. Το μαγνητικό πεδίο του ρότορα κατευθύνεται αντίθετα από το μαγνητικό πεδίο του στάτορα.

Η προκύπτουσα ή κύρια μαγνητική ροή στο διάκενο αέρα του μηχανήματος στη λειτουργία εκκίνησης, καθώς και το emf στον στάτορα και τον ρότορα E 1 και E 2, μειώνονται σημαντικά. Αυτό οδηγεί σε μείωση της ροπής εκκίνησης του κινητήρα και απότομη αύξηση του ρεύματος εκκίνησης.

12.4. Ρύθμιση της ταχύτητας περιστροφής των ασύγχρονων κινητήρων.
Αντιστροφή ασύγχρονου κινητήρα

Από τον τύπο (12.2) παίρνουμε

. (12.11)

Από τον τύπο (12.11) είναι σαφές ότι η ταχύτητα περιστροφής ενός ασύγχρονου κινητήρα μπορεί να αλλάξει με τρεις τρόπους:

1. αλλαγή της συχνότητας της τάσης τροφοδοσίας.

2. αλλαγή του αριθμού των πόλων του κινητήρα. Για να γίνει αυτό, τοποθετείται μια περιέλιξη στις υποδοχές του στάτη, η οποία μπορεί να αλλάξει σε διαφορετικό αριθμό πόλων.

3. αλλαγή στην ολίσθηση. Αυτή η μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ασύγχρονους κινητήρες με περιελιγμένο ρότορα. Για να γίνει αυτό, περιλαμβάνεται ένας ρεοστάτης ρύθμισης στο κύκλωμα του ρότορα. Η αύξηση της ενεργού αντίστασης του κυκλώματος του ρότορα οδηγεί σε αύξηση της ολίσθησης από S a σε S g (βλ. Εικ. 12.5) και, κατά συνέπεια, σε μείωση των στροφών του κινητήρα.

Οι ασύγχρονοι κινητήρες έχουν απλό σχέδιοκαι αξιόπιστη στη λειτουργία. Το μειονέκτημα των ασύγχρονων κινητήρων είναι η δυσκολία ρύθμισης της ταχύτητας περιστροφής τους.
Για να αντιστρέψετε έναν τριφασικό ασύγχρονο κινητήρα (αλλάξτε την κατεύθυνση περιστροφής του κινητήρα προς το αντίθετο), είναι απαραίτητο να αλλάξετε δύο φάσεις, δηλαδή να αλλάξετε οποιαδήποτε δύο γραμμικά καλώδια κατάλληλα για την περιέλιξη του στάτορα του κινητήρα.

Σε μια περιέλιξη ρότορα, μια παρόμοια εξίσωση θα μοιάζει με:

Η εξίσωση ρεύματος για έναν ασύγχρονο κινητήρα επαναλαμβάνει μια παρόμοια εξίσωση για έναν μετασχηματιστή:

28 Ροπή ασύγχρονου κινητήρα

Οπου w 1 =2 pn 1 /60 - γωνιακή συχνότητα περιστροφής πεδίου. Με τη σειρά του, n 1 =στ 1 60/R, Επειτα

Ας αντικαταστήσουμε τον τύπο Μ 1 έκφραση RΕμ=Πε2/ΜΙΚΡΟκαι διαιρώντας με το 9,81, παίρνουμε:

Εξίσωση ροπής κινητήρα επαγωγής

παίρνουμε την εξίσωση για τη ροπή ενός ασύγχρονου κινητήρα:

Οπου U 1 - τάση φάσης της περιέλιξης του στάτη.

29 .Μηχανικά χαρακτηριστικά του κινητήραονομάζεται η εξάρτηση της ταχύτητας του δρομέα από τη ροπή στον άξονα n = f (M2). Δεδομένου ότι η ροπή χωρίς φορτίο είναι μικρή υπό φορτίο, M2 ≈ M και το μηχανικό χαρακτηριστικό αντιπροσωπεύεται από την εξάρτηση n = f (M). Αν λάβουμε υπόψη τη σχέση s = (n1 - n) / n1, τότε το μηχανικό χαρακτηριστικό μπορεί να ληφθεί παρουσιάζοντας τη γραφική του εξάρτηση στις συντεταγμένες n και M (Εικ. 1).

Ρύζι. 1. Μηχανικά χαρακτηριστικά ασύγχρονου κινητήρα

Τα μηχανικά χαρακτηριστικά είναι ένα πολύ βολικό και χρήσιμο εργαλείο για την ανάλυση των στατικών και δυναμικών τρόπων μιας ηλεκτρικής κίνησης.

όπου F είναι η δύναμη (δύναμη) που ασκείται στην περιφέρεια της τροχαλίας, (N).

r είναι η ακτίνα της τροχαλίας, ίση με 0,18 m. Καθαρή ισχύς στον άξονα του κινητήρα:

Οπου n- ταχύτητα περιστροφής κινητήρα, σ.α.λ.

όπου ƒ είναι η συχνότητα δικτύου (ίση με 50 Hz),

R- αριθμός ζευγών πόλων της περιέλιξης του στάτορα (ίσος με 2).

n 1 - σύγχρονη ταχύτητα του περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου.

Η ταχύτητα περιστροφής του κινητήρα προσδιορίζεται με στροφόμετρο. Η ολίσθηση υπολογίζεται με τον τύπο:

31 Χαρακτηριστικά απόδοσηςονομάζονται οι εξαρτήσεις της ισχύος που καταναλώνει ο κινητήρας, η κατανάλωση ρεύματος I, ο συντελεστής ισχύος, η ταχύτητα περιστροφής του κινητήρα, η απόδοση και η ροπή M από τη χρήσιμη ισχύ του κινητήρα που παρέχεται στον άξονα. Τα χαρακτηριστικά απόδοσης καθορίζουν τις βασικές λειτουργικές ιδιότητες ενός ασύγχρονου κινητήρα. Τα χαρακτηριστικά απόδοσης ενός ασύγχρονου κινητήρα μέσης ισχύος φαίνονται στο Σχ. 8.8. Η συμπεριφορά τους εξηγείται ως εξής. Σε ελαφρά φορτία, το ρεύμα που καταναλώνεται από τον κινητήρα I (ρεύμα χωρίς φορτίο) μπορεί να κυμαίνεται από 20 έως 70% του ονομαστικού ρεύματος. Καθώς το φορτίο αυξάνεται, το ρεύμα στο κύκλωμα του ρότορα αυξάνεται, γεγονός που οδηγεί σε σχεδόν αναλογική αύξηση του ρεύματος Εγώστο κύκλωμα του στάτορα.

Η συμπεριφορά του λειτουργικού χαρακτηριστικού εξηγείται ως εξής. Η τιμή απόδοσης καθορίζεται από τον λόγο της χρήσιμης ισχύος προς την ισχύ που καταναλώνεται από το δίκτυο.

με την αύξηση, πρώτα αυξάνεται απότομα. Όταν οι σταθερές απώλειες γίνονται ίσες με απώλειες που εξαρτώνται από το φορτίο , αποδοτικότητα φτάνει στη μέγιστη τιμή του. Με περαιτέρω αύξηση του φορτίου, οι μεταβλητές απώλειες ισχύος αυξάνονται σημαντικά, με αποτέλεσμα την απόδοση. μειώνεται αισθητά. Φύση του εθισμού ) μπορεί να εξηγηθεί από τη σχέση . Εάν η αποτελεσματικότητα ήταν σταθερή, τότε θα υπήρχε μια γραμμική σχέση μεταξύ και. Αλλά από την αποτελεσματικότητα εξαρτάται και αυτή η εξάρτηση αρχικά αυξάνεται απότομα, και με περαιτέρω αύξηση του φορτίου αλλάζει ασήμαντα, τότε η καμπύλη ) Στην αρχή μεγαλώνει αργά και μετά αυξάνεται απότομα.

32 Σε κάθε ηλεκτρικό κύκλωμα, το άθροισμα των δυνάμεων όλων των πηγών ηλεκτρικής ενέργειας πρέπει να είναι ίσο με το άθροισμα των δυνάμεων όλων των δεκτών και των βοηθητικών στοιχείων. Έχοντας προηγουμένως λάβει τις εκφράσεις ισχύος, μπορούμε να γράψουμε σε γενική μορφή την εξίσωση ισοζυγίου ισχύος για οποιοδήποτε ηλεκτρικό κύκλωμα:

Σ μι → Εγώ → + Σ U ← Εγώ → = Σ μι ← Εγώ → + Σ U → Εγώ → + Σ Εγώ 2 r.

33 Εκκίνηση ασύγχρονου κινητήρασυνοδεύεται από μια μεταβατική διαδικασία της μηχανής που σχετίζεται με τη μετάβαση του ρότορα από κατάσταση ηρεμίας σε κατάσταση ομοιόμορφης περιστροφής, στην οποία η ροπή του κινητήρα εξισορροπεί τη στιγμή των δυνάμεων αντίστασης στον άξονα της μηχανής. Κατά την εκκίνηση ενός ασύγχρονου κινητήρα, υπάρχει αυξημένη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας από το δίκτυο τροφοδοσίας, η οποία δαπανάται όχι μόνο για την υπέρβαση της ροπής πέδησης που εφαρμόζεται στον άξονα και την κάλυψη των απωλειών στον ίδιο τον ασύγχρονο κινητήρα, αλλά και για τη μετάδοση μιας ορισμένης κινητικής ενέργειας στα κινούμενα μέρη της μονάδας παραγωγής. Επομένως, κατά την εκκίνηση, ένας ασύγχρονος κινητήρας πρέπει να αναπτύξει αυξημένη ροπή. Για ασύγχρονος κινητήρας με τυλιγμένο ρότοραη αρχική ροπή εκκίνησης που αντιστοιχεί σε ολίσθηση sp = 1 εξαρτάται από την ενεργή αντίσταση των ρυθμιζόμενων αντιστάσεων που εισάγονται στο κύκλωμα του δρομέα.

Ρύζι. 1. Εκκίνηση τριφασικού ασύγχρονου κινητήρα με περιελιγμένο ρότορα: α - γραφήματα της εξάρτησης της ροπής ενός κινητήρα με περιελιγμένο ρότορα στην ολίσθηση σε διάφορες ενεργές αντιστάσεις αντιστάσεων στο κύκλωμα του ρότορα, β - διάγραμμα συμπερίληψης αντιστάσεις και επαφές επιτάχυνσης κλεισίματος στο κύκλωμα του ρότορα. Έτσι, με κλειστές επαφές επιτάχυνσης U1, U2, δηλ. κατά την εκκίνηση ενός ασύγχρονου κινητήρα με βραχυκυκλωμένους δακτυλίους ολίσθησης, η αρχική ροπή εκκίνησης Mn1 = (0,5 -1,0) Mnom και το αρχικό ρεύμα εκκίνησης Iп = (4,5 - 7) Inom κι αλλα. Μια μικρή αρχική ροπή εκκίνησης ενός ασύγχρονου ηλεκτροκινητήρα με περιελιγμένο ρότορα μπορεί να είναι ανεπαρκής για την κίνηση μιας μονάδας παραγωγής και την επακόλουθη επιτάχυνσή της και ένα σημαντικό ρεύμα εκκίνησης θα προκαλέσει αυξημένη θέρμανση των περιελίξεων του κινητήρα, η οποία περιορίζει τη συχνότητα ενεργοποίησής της. και σε δίκτυα χαμηλής ισχύος οδηγεί σε ανεπιθύμητη λειτουργία άλλων δεκτών προσωρινή πτώση τάσης. Αυτές οι συνθήκες μπορεί να είναι ο λόγος που αποκλείει τη χρήση ασύγχρονων κινητήρων με περιελιγμένο ρότορα με μεγάλο ρεύμα εκκίνησης για την κίνηση μηχανισμών λειτουργίας. Η εισαγωγή ρυθμιζόμενων αντιστάσεων, που ονομάζονται αντιστάσεις εκκίνησης, στο κύκλωμα του ρότορα κινητήρα όχι μόνο μειώνει το αρχικό ρεύμα εκκίνησης, αλλά ταυτόχρονα αυξάνει την αρχική ροπή εκκίνησης, η οποία μπορεί να φτάσει τη μέγιστη ροπή Mmax (Εικ. 1, α, καμπύλη 3 ), εάν η κρίσιμη ολίσθηση του κινητήρα περιτυλιγμένου ρότορα είναι skr = (R2" + Rd") / (X1 + X2") = 1, όπου Rd" είναι η ενεργή αντίσταση της αντίστασης που βρίσκεται στη φάση του ρότορα κινητήρα περιέλιξη, μειωμένη στη φάση της περιέλιξης του στάτορα. Μια περαιτέρω αύξηση της ενεργού αντίστασης της αντίστασης εκκίνησης δεν είναι πρακτική, καθώς οδηγεί σε εξασθένηση της αρχικής ροπής εκκίνησης και το σημείο μέγιστης ροπής εισέρχεται στην περιοχή ολίσθησης s > 1, γεγονός που εξαλείφει την πιθανότητα επιτάχυνσης του ρότορα. Η απαιτούμενη ενεργή αντίσταση των αντιστάσεων για την εκκίνηση ενός κινητήρα περιελιγμένου ρότορα καθορίζεται με βάση τις απαιτήσεις εκκίνησης, οι οποίες μπορεί να είναι εύκολες όταν Mn = (0,1 - 0,4) Mnom, κανονική εάν Mn - (0,5 - 0,75) Mn και βαριά όταν Mn ≥ Mn. Για να διατηρηθεί μια αρκετά μεγάλη ροπή από έναν κινητήρα περιελιγμένου ρότορα κατά την επιτάχυνση μιας μονάδας παραγωγής, προκειμένου να μειωθεί η διάρκεια της μεταβατικής διαδικασίας και να μειωθεί η θέρμανση του κινητήρα, είναι απαραίτητο να μειωθεί σταδιακά η ενεργή αντίσταση των αντιστάσεων εκκίνησης. Η επιτρεπόμενη μεταβολή της ροπής κατά την επιτάχυνση M(t) καθορίζεται από ηλεκτρικές και μηχανικές συνθήκες που περιορίζουν το όριο μέγιστης ροπής M > 0,85 Mmax, ροπή μεταγωγής M2 > > Ms (Εικ. 2), καθώς και την επιτάχυνση.

34 Ρύθμιση συχνότητας.Αυτή η μέθοδος ελέγχου ταχύτητας επιτρέπει τη χρήση των πιο αξιόπιστων και φθηνότερων ασύγχρονων κινητήρων με ρότορα κλωβού σκίουρου. Ωστόσο, για να αλλάξετε τη συχνότητα της τάσης τροφοδοσίας, απαιτείται πηγή ηλεκτρικού ρεύματος μεταβλητής συχνότητας. Ως το τελευταίο, χρησιμοποιούνται είτε σύγχρονες γεννήτριες με μεταβλητή ταχύτητα είτε μετατροπείς συχνότητας - ηλεκτρική μηχανή ή στατικοί, κατασκευασμένοι σε ελεγχόμενες βαλβίδες ημιαγωγών (θυρίστορ). Επί του παρόντος, οι μετατροπείς συχνότητας έχουν ένα αρκετά περίπλοκο κύκλωμα και ένα σχετικά υψηλό κόστος. Ωστόσο, η ταχεία ανάπτυξη της τεχνολογίας ημιαγωγών ισχύος μας επιτρέπει να ελπίζουμε σε περαιτέρω βελτίωση των μετατροπέων συχνότητας, γεγονός που ανοίγει προοπτικές για την ευρεία χρήση της ρύθμισης συχνότητας. Λεπτομερής περιγραφή των νόμων ελέγχου για τη ρύθμιση συχνότητας και ανάλυση της λειτουργίας ενός ασύγχρονου κινητήρα όταν τροφοδοτείται από μετατροπέα συχνότητας δίνονται στις παραγράφους 4.13 και 4.14. Ρύθμιση με αλλαγή του αριθμού των πόλων.Αυτός ο κανονισμός σας επιτρέπει να επιτύχετε μια σταδιακή αλλαγή στην ταχύτητα περιστροφής. Στο Σχ. Το σχήμα 4.35 δείχνει το απλούστερο κύκλωμα (για μία φάση), το οποίο σας επιτρέπει να διπλασιάσετε τον αριθμό των πόλων της περιέλιξης του στάτορα. Για να γίνει αυτό, κάθε φάση της περιέλιξης του στάτορα χωρίζεται σε δύο μέρη, τα οποία αλλάζουν από μια σειριακή σύνδεση σε μια παράλληλη. Από το σχήμα είναι σαφές ότι όταν τα πηνία 1-2 και 3-4 συνδέονται σε δύο παράλληλους κλάδους, ο αριθμός των πόλων μειώνεται στο μισό και επομένως η συχνότητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου διπλασιάζεται.Κατά την εναλλαγή, ο αριθμός των στροφών που συνδέονται σε σειρά σε κάθε φάση μειώνεται στο μισό, αλλά δεδομένου ότι η ταχύτητα περιστροφής διπλασιάζεται, το emf που προκαλείται στη φάση παραμένει αμετάβλητο. Κατά συνέπεια, ο κινητήρας μπορεί να συνδεθεί στο δίκτυο με την ίδια τάση και στις δύο ταχύτητες. Για να αποφευχθεί η εναλλαγή στην περιέλιξη του ρότορα, εκτελείται η τελευταία βραχυκυκλωμένος. Εάν πρέπει να έχετε τρεις ή τέσσερις συχνότητες περιστροφής, τότε τοποθετείται άλλη περιέλιξη στον στάτορα, κατά την εναλλαγή του μπορείτε να λάβετε δύο επιπλέον συχνότητες. Ονομάζονται ασύγχρονοι κινητήρες με μεταγωγή του αριθμού των πόλων πολλαπλών ταχυτήτων. Ρύθμιση με τη συμπερίληψη ενός ρεοστάτη στο κύκλωμα του ρότορα. Όταν συνδέονται πρόσθετες ενεργές αντιστάσεις στο κύκλωμα του ρότορα R ext1, R ext2, R ext3 και άλλα η μορφή της εξάρτησης αλλάζει M = f(s)και μηχανικά χαρακτηριστικά n 2 = f(M)κινητήρας (Εικ. 4.37, α). Ταυτόχρονα, μια συγκεκριμένη στιγμή φορτίου Μ n δελτίο αγώνα μικρό 1 , s 2 , s 3 , ..., μεγαλύτερη από ολίσθηση μικρόε , όταν ο κινητήρας λειτουργεί με φυσικά χαρακτηριστικά (με R ext = 0). Κατά συνέπεια, οι στροφές του κινητήρα σε σταθερή κατάσταση μειώνονται από n μιπριν Π 1 Π 2 , Π 3 ,... (Εικ. 4.37, β). Αυτή η μέθοδος ελέγχου μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο για κινητήρες περιτυλιγμένου ρότορα. Σας επιτρέπει να αλλάζετε ομαλά την ταχύτητα περιστροφής σε μεγάλο εύρος. Τα μειονεκτήματά του είναι: α) μεγάλες απώλειες ενέργειας στον ρεοστάτη ελέγχου. β) υπερβολικά «μαλακά» μηχανικά χαρακτηριστικά του κινητήρα με υψηλή αντίσταση στο κύκλωμα του ρότορα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, το τελευταίο είναι απαράδεκτο, καθώς μια μικρή αλλαγή στη ροπή του φορτίου αντιστοιχεί σε σημαντική αλλαγή στην ταχύτητα περιστροφής.

35 Ασύγχρονη γεννήτριαείναι μια ασύγχρονη ηλεκτρική μηχανή (ηλεκτρικός κινητήρας) που λειτουργεί σε λειτουργία γεννήτριας. Με τη βοήθεια ενός κινητήρα μετάδοσης κίνησης (στην περίπτωσή μας, ενός κινητήρα στροβίλου), ο ρότορας μιας ασύγχρονης ηλεκτρικής γεννήτριας περιστρέφεται στην ίδια κατεύθυνση με το μαγνητικό πεδίο. Σε αυτή την περίπτωση, η ολίσθηση του ρότορα γίνεται αρνητική, εμφανίζεται μια ροπή πέδησης στον άξονα της ασύγχρονης μηχανής και η γεννήτρια μεταδίδει ενέργεια στο δίκτυο. Για να διεγείρει την ηλεκτροκινητική δύναμη στο κύκλωμα εξόδου του, χρησιμοποιείται η υπολειπόμενη μαγνήτιση του ρότορα. Για αυτό χρησιμοποιούνται πυκνωτές. Οι ασύγχρονες γεννήτριες δεν είναι ευαίσθητες σε βραχυκυκλώματα. Μια ασύγχρονη γεννήτρια σχεδιάζεται απλούστερα από μια σύγχρονη γεννήτρια (για παράδειγμα, μια γεννήτρια αυτοκινήτου): εάν η τελευταία έχει πηνία επαγωγής τοποθετημένα στον ρότορά της, τότε ο ρότορας μιας ασύγχρονης γεννήτριας είναι παρόμοιος με έναν κανονικό σφόνδυλο. Μια τέτοια γεννήτρια προστατεύεται καλύτερα από τη βρωμιά και την υγρασία, είναι πιο ανθεκτική σε βραχυκυκλώματα και υπερφορτίσεις και η τάση εξόδου μιας ασύγχρονης ηλεκτρικής γεννήτριας έχει χαμηλότερο βαθμό μη γραμμικής παραμόρφωσης. Αυτό επιτρέπει τη χρήση ασύγχρονων γεννητριών όχι μόνο για την τροφοδοσία βιομηχανικών συσκευών που δεν είναι κρίσιμες για το σχήμα της τάσης εισόδου, αλλά και για τη σύνδεση ηλεκτρονικού εξοπλισμού. Είναι η ασύγχρονη ηλεκτρική γεννήτρια που είναι η ιδανική πηγή ρεύματος για συσκευές με ενεργά (ωμικά) φορτία: ηλεκτρικοί θερμαντήρες, μετατροπείς συγκόλλησης, λαμπτήρες πυρακτώσεως, ηλεκτρονικές συσκευές, εξοπλισμός υπολογιστών και ραδιοφώνου. Πλεονεκτήματα μιας ασύγχρονης γεννήτριας . Τέτοια πλεονεκτήματα περιλαμβάνουν έναν χαμηλό συντελεστή καθαρότητας (αρμονικός συντελεστής), ο οποίος χαρακτηρίζει την ποσοτική παρουσία υψηλότερων αρμονικών στην τάση εξόδου της γεννήτριας. Οι υψηλότερες αρμονικές προκαλούν ανομοιόμορφη περιστροφή και περιττή θέρμανση των ηλεκτροκινητήρων. Οι σύγχρονες γεννήτριες μπορούν να έχουν συντελεστή εκκαθάρισης έως και 15%, και ο συντελεστής εκκαθάρισης μιας ασύγχρονης ηλεκτρικής γεννήτριας δεν υπερβαίνει το 2%. Έτσι, μια ασύγχρονη ηλεκτρική γεννήτρια παράγει σχεδόν μόνο χρήσιμη ενέργεια. Ένα άλλο πλεονέκτημα μιας ασύγχρονης ηλεκτρικής γεννήτριας είναι ότι στερείται εντελώς περιστρεφόμενων περιελίξεων και ηλεκτρονικών εξαρτημάτων, τα οποία είναι ευαίσθητα στις εξωτερικές επιδράσεις και είναι αρκετά συχνά επιρρεπή σε ζημιές. Επομένως, η ασύγχρονη γεννήτρια υπόκειται σε μικρή φθορά και μπορεί να λειτουργήσει για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα. Η έξοδος των γεννητριών μας είναι άμεσα 220/380V AC, που μπορεί να χρησιμοποιηθεί απευθείας σε οικιακές συσκευές (π.χ. θερμάστρες), για φόρτιση μπαταριών, σύνδεση σε πριονιστήριο, καθώς και για παράλληλη λειτουργία με παραδοσιακό δίκτυο. Σε αυτή την περίπτωση, θα πληρώσετε τη διαφορά μεταξύ αυτού που καταναλώνεται από το δίκτυο και αυτού που παράγεται από τον ανεμόμυλο. Επειδή η τάση πηγαίνει απευθείας σε βιομηχανικές παραμέτρους, τότε δεν θα χρειαστείτε διάφορους μετατροπείς (inverters) όταν συνδέετε την ανεμογεννήτρια απευθείας στο φορτίο σας. Για παράδειγμα, μπορείτε να συνδεθείτε απευθείας σε ένα πριονιστήριο και, παρουσία ανέμου, να εργαστείτε σαν να είχατε απλώς συνδεθεί σε ένα δίκτυο 380V. Όπως είναι γνωστό, για τη μείωση του χρόνου πέδησης όταν σταματούν οι μηχανές και οι μηχανισμοί παραγωγής, χρησιμοποιούνται συχνά μηχανικά φρένα. Η μείωση του χρόνου πέδησης, ειδικά σε περίπτωση σύντομου κύκλου λειτουργίας, οδηγεί σε σημαντική αύξηση της παραγωγικότητας μηχανών και μηχανισμών. Τα μειονεκτήματα των μηχανικών φρένων είναι η γρήγορη φθορά των επιφανειών τριβής, η πολυπλοκότητα και η ανάγκη για περιοδική ρύθμιση της δύναμης πέδησης και η ανάγκη για επιπλέον χώρο για την υποδοχή του φρένου και τη σύνδεσή του με τον μηχανισμό. Όλα τα αναφερόμενα μειονεκτήματα εξαλείφονται εάν, για τους σκοπούς αυτούς, αντί για μηχανικό φρένο, χρησιμοποιούνται οι ιδιότητες των ηλεκτροκινητήρων για να λειτουργούν σε τρόπους πέδησης, δηλαδή λειτουργούν ουσιαστικά ως γεννήτρια και αναπτύσσουν όχι περιστρεφόμενη, αλλά ροπή πέδησης. Σε πολλές μηχανές ανύψωσης και μεταφοράς (γερανοί, ανελκυστήρες, κυλιόμενες σκάλες, κ.λπ.), όπου είναι δυνατή η κίνηση υπό την επίδραση της βαρύτητας, εξασφαλίζεται σταθερή, σταθερή ταχύτητα χαμηλώματος φορτίων χρησιμοποιώντας τη ροπή πέδησης του ηλεκτροκινητήρα. Οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος μπορούν να λειτουργήσουν σε τρεις τρόπους πέδησης:

Σε λειτουργία anti-switch.

Σε λειτουργία γεννήτριας με έξοδο ενέργειας στο δίκτυο.

Σε λειτουργία δυναμικής πέδησης.

Σε οποιαδήποτε από τις λειτουργίες πέδησης, ο ηλεκτροκινητήρας λειτουργεί ως γεννήτρια, μετατρέποντας, για παράδειγμα, την κινητική ενέργεια των κινούμενων μερών ή τη δυναμική ενέργεια ενός χαμηλώματος φορτίου σε ηλεκτρική ενέργεια.

36 Κατά την όπισθεν του κινητήρα ενώ κινείστε με αλλαγή του διακόπτη, ο κινητήρας αρχικά επιβραδύνεται από μια δεδομένη ταχύτητα στο μηδέν και στη συνέχεια επιταχύνεται προς την άλλη κατεύθυνση. Τέτοια πέδηση μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για φρενάρισμα κατά τη λεγόμενη κατά της ένταξης. Με τέτοια οπισθοπορεία ή πέδηση, συμβαίνουν σημαντικά ρεύματα σε έναν ασύγχρονο κινητήρα με ρότορα κλωβού σκίουρου. Επομένως, με βάση τις συνθήκες θέρμανσης για αυτούς τους κινητήρες, ο αριθμός των αναστροφών ανά ώρα δεν υπερβαίνει τις δεκάδες. Για να περιοριστούν τα ρεύματα και να αυξηθούν οι ροπές, εισάγεται μια αντίσταση στο κύκλωμα του ρότορα φάσης ενός ασύγχρονου κινητήρα. Ας εξετάσουμε τρεις κύριες μεθόδους ηλεκτρικής πέδησης ασύγχρονων κινητήρων. Φρενάρισμα με μέθοδο αντίθετης εναλλαγής, όπως αναφέρθηκε, παράγεται όταν ο κινητήρας είναι εν κινήσει. Σε αυτή την περίπτωση, το μαγνητικό πεδίο περιστρέφεται προς την αντίθετη κατεύθυνση σε σχέση με την κατεύθυνση περιστροφής του κινητήρα και η ροπή του κινητήρα φρενάρει - δρα ενάντια στην κατεύθυνση περιστροφής. Φρενάρισμα γεννήτριας συμβαίνει όταν ένας κινητήρας πολλαπλών ταχυτήτων ενεργοποιείται εν κινήσει από υψηλότερη σε χαμηλότερη, δηλ. όταν αλλάζετε ένα μηχάνημα από μικρότερο αριθμό πόλων σε μεγαλύτερο. Την πρώτη στιγμή της εναλλαγής, οι στροφές του κινητήρα αποδεικνύονται πολύ μεγαλύτερες από την ταχύτητα του πεδίου του, δηλαδή, η ολίσθηση αποδεικνύεται αρνητική και το μηχάνημα μεταβαίνει σε λειτουργία ως γεννήτρια. Η πέδηση συμβαίνει με τη μετατροπή της κινητικής ενέργειας των περιστρεφόμενων εξαρτημάτων σε ηλεκτρική ενέργεια, η οποία, μείον τις απώλειες στο μηχάνημα, μεταδίδεται στο δίκτυο. Το φρενάρισμα της γεννήτριας μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε ανύψωση όταν χαμηλώνει ένα βαρύ φορτίο, επιταχύνοντας τον κινητήρα σε ταχύτητα που υπερβαίνει τη σύγχρονη ταχύτητα. τότε το μηχάνημα αρχίζει να απελευθερώνει στο δίκτυο την ενέργεια που του μεταδίδεται από το κατερχόμενο φορτίο. Το φρενάρισμα στον τρόπο λειτουργίας της γεννήτριας είναι δυνατό μόνο σε υπερσύγχρονη ταχύτητα. Εάν ο κινητήρας πρέπει να σταματήσει στο τέλος του φρεναρίσματος, τότε στο τέλος του φρεναρίσματος θα πρέπει να μεταβείτε σε μηχανικό φρενάρισμα ή άλλο είδος ηλεκτρικού φρεναρίσματος (δυναμικό, back-on). Εάν είναι απαραίτητο, η θέση στο άκρο μπορεί να ασφαλιστεί μόνο με μηχανικό φρένο. Στο δυναμικό φρενάρισμα Η περιέλιξη του στάτορα του κινητήρα αποσυνδέεται από το τριφασικό δίκτυο και συνδέεται στο δίκτυο συνεχούς ρεύματος ή μονοφασικού εναλλασσόμενου ρεύματος. Σε αυτή την περίπτωση, είναι δυνατοί διάφοροι τρόποι σύνδεσης των φάσεων της περιέλιξης του στάτορα. Η περιέλιξη του στάτορα, που τροφοδοτείται από συνεχές ρεύμα, δημιουργεί ένα σταθερό μαγνητικό πεδίο. Ακριβώς όπως κατά την κανονική λειτουργία ενός κινητήρα, το περιστρεφόμενο πεδίο του σέρνει τον ρότορα μαζί του, ένα ακίνητο πεδίο κατά τη δυναμική πέδηση αναγκάζει τον ρότορα να σταματήσει γρήγορα. Η κινητική ενέργεια των περιστρεφόμενων μερών μετατρέπεται σε θερμότητα, που απελευθερώνεται στο κύκλωμα του δρομέα λόγω των ρευμάτων που προκαλούνται σε αυτό από το ακίνητο πεδίο του στάτορα. Η ομαλή πέδηση εξασφαλίζεται με τη ρύθμιση της τάσης στους ακροδέκτες του στάτη.Η ροπή πέδησης ενός κινητήρα με περιτυλιγμένο ρότορα μπορεί επίσης να ρυθμιστεί από έναν ρεοστάτη στο κύκλωμα του ρότορα. Το μειονέκτημα του δυναμικού φρεναρίσματος είναι ότι απαιτεί πηγή DC χαμηλής τάσης.

37 Σύγχρονη μηχανήείναι μια ηλεκτρική μηχανή εναλλασσόμενου ρεύματος, η ταχύτητα του ρότορα της οποίας είναι ίση με την ταχύτητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου στο διάκενο αέρα. Τα κύρια μέρη μιας σύγχρονης μηχανής είναι ο οπλισμός και ο επαγωγέας. Ο πιο συνηθισμένος σχεδιασμός είναι αυτός στον οποίο ο οπλισμός βρίσκεται στον στάτορα και ο επαγωγέας βρίσκεται στον ρότορα που χωρίζεται από αυτόν με ένα διάκενο αέρα. Ο οπλισμός αποτελείται από μία ή περισσότερες περιελίξεις εναλλασσόμενου ρεύματος. Στους κινητήρες, τα ρεύματα που εγχέονται στον οπλισμό δημιουργούν ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο, το οποίο συνδέεται με το πεδίο του επαγωγέα και έτσι λαμβάνει χώρα μετατροπή ενέργειας. Το πεδίο του οπλισμού επηρεάζει το πεδίο του επαγωγέα και επομένως ονομάζεται επίσης πεδίο αντίδρασης οπλισμού. Στις γεννήτριες, το πεδίο αντίδρασης οπλισμού δημιουργείται από εναλλασσόμενα ρεύματα που προκαλούνται στην περιέλιξη του οπλισμού από έναν επαγωγέα. Ο επαγωγέας αποτελείται από πόλους - ηλεκτρομαγνήτες συνεχούς ρεύματος ή μόνιμους μαγνήτες (σε μικρομηχανές). Τα σύγχρονα πηνία μηχανών έχουν δύο διαφορετικά σχέδια: προεξέχον-πολικό ή μη-εξέχοντα πόλο. Μια σημαντική μηχανή πόλων διακρίνεται από το γεγονός ότι οι πόλοι είναι έντονοι και έχουν ένα σχέδιο παρόμοιο με τους πόλους μιας μηχανής DC. Με σχέδιο μη προεξέχοντος πόλου, η περιέλιξη διέγερσης τοποθετείται στις αυλακώσεις του πυρήνα του επαγωγέα, παρόμοια με την περιέλιξη των ρότορων των ασύγχρονων μηχανών με περιελιγμένο ρότορα, με τη μόνη διαφορά ότι μεταξύ των πόλων υπάρχει ένας χώρος έμεινε απλήρωτο με αγωγούς (τα λεγόμενα μεγάλο δόντι). Τα μη εμφανή σχέδια πόλων χρησιμοποιούνται σε μηχανές υψηλής ταχύτητας για τη μείωση του μηχανικού φορτίου στους πόλους. Για τη μείωση της μαγνητικής αντίστασης, δηλαδή για τη βελτίωση της διέλευσης της μαγνητικής ροής, χρησιμοποιούνται σιδηρομαγνητικοί πυρήνες του ρότορα και του στάτορα. Βασικά, είναι μια πολυστρωματική κατασκευή κατασκευασμένη από ηλεκτρικό χάλυβα (δηλαδή, συναρμολογημένη από ξεχωριστά φύλλα). Ο ηλεκτρικός χάλυβας έχει μια σειρά από ενδιαφέρουσες ιδιότητες. Μεταξύ άλλων, έχει υψηλή περιεκτικότητα σε πυρίτιο για να αυξήσει την ηλεκτρική του αντίσταση και έτσι να μειώσει τα δινορεύματα.