Mekanik özellik nedir? Elektrik motorlarının mekanik özellikleri ve üretim mekanizmaları

38) Asenkron motorun mekanik karakteristiği.

Mekanik karakteristik. Rotor hızının yüke (şafttaki tork) bağımlılığına asenkron motorun mekanik özelliği denir (Şekil 262, a). Nominal yükte, çeşitli motorlar için dönme hızı genellikle n 1 dönme hızının% 98-92,5'idir (kayma s nom \u003d 2 - %7,5). Yük ne kadar büyük olursa, yani motorun geliştirmesi gereken tork, rotor hızı o kadar düşük olur. Eğrinin gösterdiği gibi

Pirinç. 262. Mekanik karakteristiği asenkron motor: a - doğal; b - başlangıç ​​​​reostası açıldığında

incirde. Şekil 262, a'da, asenkron bir motorun dönme hızı, yükün sıfırdan en yüksek değere kadar artmasıyla yalnızca biraz azalır. Bu nedenle böyle bir motorun katı bir mekanik özelliğe sahip olduğu söylenir.

Motor, %10-20'lik bazı kayma s kp'lerinde en yüksek Mmax torkunu geliştirir. M max / M nom oranı, motorun aşırı yük kapasitesini belirler ve M p / M nom oranı, çalıştırma özelliklerini belirler.

Motor ancak kendi kendine düzenleme sağlandığında, yani mile uygulanan M ext yük momenti ile motor tarafından geliştirilen M momenti arasında otomatik denge kurulduğunda kararlı bir şekilde çalışabilir. Bu durum, Mmax'a ulaşılıncaya kadar (B noktasına kadar) karakteristiğin üst kısmına karşılık gelir. Yük momenti M ext, M max momentini aşarsa, motor stabilitesini kaybeder ve durur, makinenin sargılarından nominal akımın 5-7 katı akım geçecek ve yanabilirler.

Rotor sargı devresine bir başlatma reostası dahil edildiğinde, bir mekanik özellikler ailesi elde ederiz (Şekil 262, b). Motor çalıştırma reostası olmadan çalışırken karakteristik 1'e doğal denir. R 1p (eğri 2), R 2p (eğri 3) ve R 3p (eğri 4) dirençli bir reostatın motor rotor sargısına bağlanmasıyla elde edilen 2, 3 ve 4 özelliklerine reostatik mekanik özellikler denir. Başlangıç ​​reostası açıldığında, rotor devresi R2'nin aktif direnci arttıkça ve skp arttıkça mekanik karakteristik yumuşar (daha dik düşer). Bu başlangıç ​​akımını azaltır. Başlangıç ​​torku M p aynı zamanda R 2'ye de bağlıdır. Reostatın direncini, başlangıç ​​​​torku M p'nin en büyük M max'a eşit olacağı şekilde seçebilirsiniz.

Arttırılmış çalıştırma torkuna sahip bir motorda, doğal mekanik karakteristik, kendi biçiminde, çalıştırma reostası açık olan bir motorun karakteristiğine yaklaşır. Çift sincap kafesli bir motorun torku, çalışma ve başlatma kafesleri tarafından üretilen iki torkun toplamına eşittir. Bu nedenle, karakteristik 1 (Şekil 263), bu hücreler tarafından oluşturulan karakteristik 2 ve 3'ün toplanmasıyla elde edilebilir. Böyle bir motorun başlatma torku Mp, geleneksel bir sincap kafesli motorun M'p momentinden çok daha büyüktür. Derin yuvalı motorun mekanik performansı çift sincap kafesli motorunkiyle aynıdır.

SADECE ÇALIŞMA ÖZELLİĞİ!!!

Çalışma karakteristikleri. Bir asenkron motorun performans özellikleri, dönme hızı n (veya kayma s), şaft üzerindeki tork M 2, stator akımı I 1 katsayısına bağlıdır. yararlı eylem? ve neden? 1, itibaren faydalı güç P 2 \u003d P mx, U 1 gerilimi ve f 1 frekansının nominal değerlerinde (Şekil 264). Sadece pratik alan için inşa edilmişlerdir. sürdürülebilir çalışma motor, yani sıfıra eşit kaymadan nominal değeri% 10-20 aşan kaymaya kadar. Çıkış gücündeki (P2) artışla birlikte dönme hızı (n) mekanik karakteristikte olduğu gibi çok az değişir; M 2 şaftındaki tork, P 2 gücü ile orantılıdır, sürtünme kuvvetlerinin oluşturduğu M tr frenleme torkunun değeri kadar elektromanyetik tork M'den daha azdır.

Stator akımı I 1, artan güç çıkışıyla birlikte artar, ancak P 2 \u003d 0'da bir miktar yüksüz akım I 0 vardır. Verimlilik, bir transformatörde olduğu gibi hemen hemen aynı şekilde değişir ve nispeten geniş bir yük aralığında oldukça büyük bir değeri korur.

Orta ve yüksek güçlü asenkron motorlar için en yüksek verimlilik değeri 0,75-0,95'tir (yüksek güçlü makinelerin buna bağlı olarak daha yüksek verime sahip olduğu). güç faktörü çünkü? Tam yükte orta ve yüksek güçlü 1 asenkron motor 0,7-0,9'dur. Sonuç olarak, enerji santrallerini ve ağları önemli reaktif akımlarla (nominal akımın% 70 ila 40'ı arasında) yüklerler, bu da bu motorların önemli bir dezavantajıdır.

Pirinç. 263. Arttırılmış başlangıç ​​torkuna sahip asenkron motorun mekanik karakteristiği (çift sincap kafesli)

Pirinç. 264. Asenkron motorun performans özellikleri

Çeşitli mekanizmaların çalışması sırasında sıklıkla karşılaşılan nominalin% 25-50'si kadar yüklerde, güç faktörü enerji açısından yetersiz değerlere (0,5-0,75) düşer.

Yük motordan kaldırıldığında güç faktörü 0,25-0,3 değerlerine düşer, dolayısıyla asenkron motorların rölantide ve önemli derecede düşük yüklerde çalışmasına izin vermek mümkün değildir.

Düşük voltajda çalışın ve fazlardan birinin kırılması.Şebeke voltajının azaltılmasının asenkron motorun rotor hızı üzerinde önemli bir etkisi yoktur. Ancak bu durumda asenkron bir motorun geliştirebileceği maksimum tork büyük ölçüde azalır (gerilim %30 düştüğünde yaklaşık 2 kat azalır). Bu nedenle, önemli bir voltaj düşüşüyle ​​\u200b\u200bmotor durabilir ve düşük voltajla çalışmayabilir.

Bir. not: alternatif akım kontak ağındaki voltaj düştüğünde, yardımcı makineleri (fanlar, kompresörler, pompalar) çalıştıran asenkron motorların çalıştırıldığı üç fazlı ağdaki voltaj da azalır. Sağlamak için normal iş azaltılmış gerilimde asenkron motorlar (gerilim 0,75U nom'a düştüğünde normal çalışmalıdırlar), yardımcı makinelerin tüm motorlarının gücü e. not: onları nominal voltajda sürmek için gerekenden yaklaşık 1,5-1,6 kat daha fazla alınır. Böyle bir güç marjı, faz gerilimlerindeki bazı asimetriler nedeniyle de gereklidir, çünkü e. not: asenkron motorlar üç fazlı bir jeneratör tarafından değil, bir faz ayırıcı tarafından çalıştırılır. Gerilim asimetrisi ile motorun faz akımları aynı olmayacak ve aralarındaki faz kayması 120°'ye eşit olmayacaktır. Sonuç olarak, fazlardan birinden daha büyük bir akım akacak ve bu fazın sargılarının ısınmasının artmasına neden olacaktır. Bu, simetrik bir voltajda çalışmasına kıyasla motorun yükünü sınırlamaya zorlar. Ayrıca voltaj asimetrisi ile dairesel değil eliptik dönen bir manyetik alan ortaya çıkar ve motorun mekanik karakteristiğinin şekli bir miktar değişir. Aynı zamanda maksimum ve başlangıç ​​anları da azalır. Gerilim asimetrisi, bireysel fazlardaki gerilimlerin ortalama (simetrik) gerilimden ortalama bağıl (yüzde olarak) sapmasına eşit olan asimetri katsayısı ile karakterize edilir. Bu katsayının %5'ten az olması durumunda, üç fazlı gerilimlerden oluşan bir sistemin pratik olarak simetrik olduğu kabul edilir.

Fazlardan biri bozulursa motor çalışmaya devam eder, ancak hasarsız fazlardan artan akımlar akarak sargıların ısınmasının artmasına neden olur; böyle bir rejime izin verilmemelidir. Motorun açık fazla çalıştırılması mümkün değildir, çünkü bu, dönen bir manyetik alan oluşturmaz ve bunun sonucunda motor rotoru dönmez.

Yardımcı makineleri tahrik etmek için asenkron motorların kullanılması e. not: motorlara göre önemli avantajlar sağlar doğru akım. Kontak ağındaki voltajın azalmasıyla asenkron motorların dönme hızı ve dolayısıyla kompresörlerin, fanların ve pompaların beslemesi pratikte değişmez. DC motorlarda dönüş hızı, besleme voltajıyla orantılı olduğundan bu makinelerin beslemesi önemli ölçüde azalır.

KONU DERS 10

Elektrik motorlarının mekanik özellikleri

DERS PLANI

1. doğal ve yapaymekanik karakteristiğielektrik motorları

1. Sertlik mekanik karakteristiği
2. Şönt uyarmalı DC motorun doğal mekanik karakteristiği
3. Doğal mekanik karakteristik
4. Doğal
5. Senkron motorun mekanik karakteristiği. Gemilerdeki senkron motorların kapsamı

Motorun mekanik özelliği, akım türünden bağımsız olarak, motor şaftının ω (bundan sonra motor olarak anılacaktır) açısal hızının motorun elektromanyetik torkuna bağımlılığı, yani ω () bağımlılığıdır. .

Burada önemli bir not düşmeli: Moment denklemine göre, sabit durumda = motorun elektromanyetik torku dengeli Statik an (an ohm direnci) mekanizma. Bu demektir motorun elektromanyetik torkunun büyüklüğü tamamen mekanizmanın torkuna bağlıdır Mekanizmanın frenleme torku ne kadar büyük olursa, motorun torku da o kadar büyük olur ve bunun tersi de geçerlidir.

Yani, Herhangi bir motor için giriş değeri mekanizmanın momentidir ve çıkış hızı.

Hemen hemen tüm elektrik motorlarının hızı, motor torkunun azalan bir fonksiyonudur, yani tork arttıkça hız azalır [chil 33]. Ancak farklı elektrik motorları için hız değişiminin derecesi farklıdır ve parametre ile karakterize edilir sertlik mekanik özellikleri.

Sertlik elektrikli sürücünün mekanik özellikleri β – motorun elektromanyetik momentlerindeki farkın oranıdır. farklı hızlar elektrikli sürücünün açısal hızlarındaki karşılık gelen farka.

β = (M 2 M 1 ) /(ω2 ω1 )= Δ / Δω

Genellikle çalışma alanlarında elektrik motorlarının mekanik özellikleri negatif sertliğe sahiptir β< 0, так как(ω2 < ω1 ,

M1< М 2 ) при большей скорости электромагнитный момент меньше.

Ayırt etmek doğal ve yapaymekanik karakteristiğive elektrik motorları.

Doğal mekanik karakteristik, normal şartlarda alınan ω() bağımlılığıdır. motor çalışma koşulları, ör. nominal parametrelerde tedarik ağı ve ek direnç yok Motor sargı devrelerinde.

Şebeke parametreleri şunları içerir: doğru akım voltajıyla, alternatif akım voltajıyla ve akım frekansıyla.

Koşullar altında alınan özellikler normalden farklı yapay denir.

Yapay özellikler, motorun parametrelerini değiştirerek, örneğin bir DC motorun armatür sargı devresine veya asenkron bir motorun rotor sargı devresine dirençler yerleştirerek veya besleme ağının parametrelerini değiştirerek, yani. Alternatif akımın voltajı ve frekansı.

Her elektrik motoru vardır bir doğal Ve birçok yapayözellikleri. Sayı yapay özellikler düzenleme elemanının adım sayısına, örneğin DC motorun armatür sargı devresindeki düzenleyici reostanın adım sayısına bağlıdır. Eğer bir motorda bu tür adımlar varsa, o zaman böyle bir motorun beşi yapay ve biri doğal olmak üzere altı özelliği vardır.

Hız kontrolü, geri vites, elektrikli frenleme vb. motor çalışma modlarını elde etmek için yapay mekanik özellikler kullanılır.

Doğal düşünün S motorların mekanik özellikleri farklı şekiller.

Pirinç. 10.1 Senkron motorun doğal mekanik (a) ve açısal (b) özellikleri; θ– Rotor ekseninin eksenden gecikme açısı manyetik alan stator sargıları

Senkron motorun doğal mekanik karakteristiği

doğal mekanik karakteristik senkronize motor(Şekil 10.1a) kesinlikle zor BT hangi özelliktehız torkla değişmez, sertliği (β = ∞)

β = Δ / Δω = Δ / 0 = ∞.

C senkron bir motorun rotor hızının stabilitesi, senkron motorun θ () açısal karakteristiği ile aşağıdaki gibi açıklanır (Şekil 10.1 b), rotora herhangi bir mekanik yük uygulanmazsa, rotorun eksenleri ve stator sargısının dönen manyetik alanı çakışır, yani. θ = 0° (Şekil 10.1b'de 0 noktası). Motorun elektromanyetik torku M = 0 ise motor rölantidedir.

Motor miline mekanik bir yük uygularsak ve onu arttırırsak, mekanik yükün etkisi altındaki rotor, stator sargısının manyetik alanının artan bir θ açısı kadar gerisinde kalacaktır.

Mil üzerindeki mekanik yük ne kadar büyük olursa, bu açı o kadar büyük olur ve motorun elektromanyetik torku da o kadar büyük olur.

Çok eşzamanlı tork artışı motor, mekanizmanın frenleme torkundaki artıştan kaynaklanır aynen motor hızının stabilitesini sağlar(Şekil 10.1'de \u003d 0'dan \u003d'ye kadar olan özelliğin bir bölümü).

Ancak motorun sabit hızı θ≤90° açısı sürece korunur. θ \u003d 90 °'de, motor kritik (maksimum) bir moment geliştirir (Şekil 10.1 a'daki A noktası).

θ = 90°'de mekanik yük tekrar artırılırsa (θ > 90°), motorun elektromanyetik torku azalacaktır (açısal karakteristiğin AB segmenti), yani. bu an mekanizmanın frenleme torkundan daha az olacaktır. Sonuç olarak motor rotorunun hızı azalacak ve sonunda rotor duracaktır.

Rotorun hızından beri daha az hız stator sargısının dönen manyetik alanı, motorun senkronizasyondan çıktığını söylüyorlar.

Motorun açısal karakteristiğinden de anlaşılacağı üzere motorun senkronizasyon dışına çıkma koşulu: θ≤90°'dir.

Pratikte nominal açı θ= 20…40°.

Senkron motorların kapsamı: gemilerde pervaneleri döndüren sevk motorları olarak; Benzin pompalama istasyonlarındaki kompresörler gibi güçlü mekanizmaları çalıştırmak için karada.

Bir DC motorun doğal mekanik karakteristiği

Doğal DC motorun mekanik karakteristiğiparalel uyarma (Şekil 8.5) peki stkaya, çünkü onun sertliği

β = Δ / Δω ≤ %10.

Pirinç. 10.2 Doğal Paralel uyarımlı DC motorun mekanik karakteristiği

Bu, motorun elektromanyetik torku değiştiğinde anlamına gelir. geniş aralık hızı oldukça sabittir (yani biraz değişir).

Bu tür motorlar, mekanizmanın yükü geniş bir aralıkta değiştiğinde, pompaların, fanların vb. elektrikli tahriklerinde motor hızının keskin bir şekilde değişmemesi gereken yerlerde kullanılır.

Pirinç. 10.3 Doğal mekanik karakteristikseri uyarma DC motor

Doğal Seri uyarılmış bir DC motorun mekanik karakteristiği (Şekil 1). 10.3) yumuşak çünkü sertliği

β = Δ / Δω > %10.

Bu, motorun elektromanyetik torku küçük sınırlar içinde bile değiştiğinde hızının önemli ölçüde değiştiği anlamına gelir.

İki tanesini hatırla özellikler bu motor seri uyarma DC motor:

1. Mil üzerindeki mekanik yükün azalması veya yokluğu ile (=)

motor devri keskin bir şekilde artar, motor "seyyar satıcılık yapar". Bu nedenle bu motor mil üzerinde yüksüz bırakılamaz;

1. Motor çalıştırıldığında gelişir başlangıç ​​anları diğer motor türlerine göre daha fazladır.

Bu motorlar gemilerde kullanılmaz, ancak karada, örneğin elektrikli taşımada, özellikle de troleybüslerde, şaft üzerinde boş kalmadıkları ve büyük başlatma torklarına ihtiyaç duyulan yerlerde (bir troleybüs çalıştırılırken) kullanılır.

Pirinç. 10.4 Doğal Karışık uyarımlı DC motorların mekanik özellikleri: 1 s – paralel seri uyarım;

2 - seri halinde– paralel uyarım

Doğal Karışık uyarmalı bir DC motorun mekanik karakteristiği, paralel ve seri uyarmalı motorların özellikleri arasında orta düzeydedir, çünkü uyarma manyetik akısı, hem paralel hem de seri sargıların birleşik hareketi ile yaratılır.

İki tip karışık uyarma motoru vardır:

1. paralel ile ortaya çıkan manyetik akının ana kısmının paralel bir sargı tarafından oluşturulduğu seri uyarma (% 70'e kadar, kalan% 30)– ardışık);

2. seri ile– ortaya çıkan manyetik akının ana kısmının bir seri sargı tarafından oluşturulduğu paralel uyarma (% 70'e kadar, kalan% 30) paralel).

Bu nedenle birinci tip motorun mekanik özelliklerinin grafiği, ikinci tip motorunkinden daha katıdır.

Her iki mekanik özellik yumuşak çünkü onların sertliği

β = Δ / Δω > %10.

Gemilerde, ayarlanabilir elektrikli tahrikli vinçlerde, kreynlerde, ırgatlarda ve ırgatlarda karışık ikaz motorları kullanılır.

Asenkron motorun doğal mekanik özelliği

Doğal asenkron bir motorun mekanik karakteristiği, çalışmayan (hızlanan) AB ve çalışan BC olmak üzere iki bölüme sahiptir. D (Şekil 8.8).

Pirinç. 10.5 Doğal asenkron motorun mekanik karakteristiği

Çalıştırırken, motor bir başlatma torku geliştirir(OA segmenti), ardından ABC yörüngesi boyunca C noktasına kadar hızlanır. Aynı zamanda AB bölümünde hem hız hem de tork aynı anda artar, B noktasında motor maksimum tork geliştirir. BC bölümünde hız artmaya devam eder ve tork nominal değere (C noktası) düşer. Konum açık M.Ö motor aşırı yüklü, Çünkü bu bölgenin herhangi bir yerinde motorun elektromanyetik torku nominalden daha büyük (> >).

Normal şartlarda motor C bölümünde çalışır. D , sertliği

β = Δ / Δω < 10%.

Bu, tork geniş bir aralıkta değiştiğinde motor devrinin de biraz değiştiği anlamına gelir.

Asenkron motorlar, alternatif akım enerji santraline sahip gemilerde en geniş uygulamayı bulmuştur.

Endüstri, özellikle gemiler için farklı serilerde asenkron motorlar üretmektedir; örneğin, 4A ... OM2 (dördüncü asenkron motor serisi), MAP (deniz asenkron kutup anahtarlamalı), MTF (c) faz rotoru) ve benzeri.

Aynı zamanda, 4A serisi motorlar tek hızlı, MAP serisi iki ve üç hızlı, MTF serisi motorlar ise hız sayısı kontrol şemasına göre belirlenir (5 hıza kadar).

Motorun statik mekanik karakteristiği hızın motorun torkuna bağımlılığı denir. w=¦(M). Hemen hemen tüm elektrik motorları, hızlarının motor torkunun azalan bir fonksiyonu olma özelliğine sahiptir. Bu, endüstride kullanılan tüm yaygın elektrik motorları için geçerlidir; yani bağımsız, seri ve karışık uyarmalı DC motorların yanı sıra asenkron fırçasız ve kolektörlü AC motorlar için de geçerlidir. Bununla birlikte, farklı motorlar için torktaki bir değişiklikle hızdaki değişimin derecesi farklıdır ve sözde ile karakterize edilir. katılık onların mekanik özellikleri.

Elektrikli sürücünün mekanik özelliklerinin sertliği- bu, hızdaki bir değişiklikle birlikte elektrikli motor cihazı tarafından geliştirilen tork artışının, elektrikli sürücünün açısal hızlarındaki karşılık gelen farka oranıdır:

Genellikle çalışma alanlarında motorların mekanik özellikleri negatif sertliğe sahiptir 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

Mekanik özelliğin geometrik anlamda sertliği, motorun mekanik özelliğinin eğimidir.

1. ve 2. özellikleri karşılaştırırsak, 1. özellik daha yumuşak olur çünkü eğimi daha az

DM 1 >DM 2 Þ b 1 >b 2 , çünkü ve .

Elektrik motorlarının mekanik özellikleri dört ana kategoriye ayrılabilir:

1. Kesinlikle sert mekanik özellik(β = ∞), torktaki bir değişiklikle hızın değişmeden kaldığı karakteristiktir. Senkron motorlar bu özelliğe sahiptir (Şekil 1'deki düz çizgi 1).

2. Sert mekanik karakteristik- bu, torkta bir değişiklik olan hızın azalmasına rağmen küçük bir ölçüde olduğu bir özelliktir. Bağımsız uyarımlı DC motorların yanı sıra mekanik karakteristiklerin çalışma kısmındaki asenkron motorlar (Şekil 1'deki eğri 2) katı bir mekanik özelliğe sahiptir.

Bir asenkron motor için mekanik karakteristikteki çeşitli noktalardaki sertlik farklıdır. Motor Mk,d ve jeneratör Mk,g modlarındaki momentlerin maksimum (kritik) değerleri arasında, bir asenkron motorun karakteristiği nispeten yüksek bir sertliğe sahiptir.

3. Yumuşak mekanik karakteristik torktaki bir değişiklikle hızın önemli ölçüde değiştiği bir özelliktir. Seri uyarımlı DC motorlar, özellikle küçük momentler bölgesinde (Şekil 2'deki eğri 3) böyle bir özelliğe sahiptir. Bu motorlarda sertlik tüm performans noktalarında sabit kalmaz.

Karışık uyarımlı DC motorlar, mekanik özelliğin sertliğinin değerine bağlı olarak ikinci veya üçüncü gruba atanabilir.

4. Kesinlikle yumuşak mekanik özellik(β=0), açısal hızdaki değişiklikle motor torkunun değişmeden kaldığı bir karakteristiktir. Böyle bir karakteristiğe, örneğin, bir akım kaynağından beslendiklerinde veya bir akım kaynağında çalışırken bağımsız uyarımlı DC motorlar sahiptir. kapalı sistemler armatür akımı stabilizasyon modunda elektrikli tahrik (Şekil 2'deki düz çizgi 4).

Mekanik karakteristik iş makinası çalışan makinenin hızının yarattığı direnç momentine bağlılığıdır w=¦(M s).

Mekanik özellikler elektrikli tahrik üzerindeki yükü tanımlar.

Tipik yüklerin sınıflandırılması:

1. aktif direnç anı M c \u003d const

Örnek: vinç vinci tahriki.

Yük, mekanizmanın kendisini harekete geçirebilir, bu nedenle aktif olarak adlandırılır. Tasarım bir park freni sağlamalıdır.

2. reaktif direnç momenti M c \u003d const (sabit moment tipinin yükü)

"Kuru sürtünme" tipi mekanizmalar için tipiktir.

M c =M 0 işareti(w).

w>0 Þ M c >0; w<0 Þ М с <0.

Reaktif moment w hızına bir tepkidir.

3. viskoz sürtünme

M c \u003d α v.t ω

Direnç momenti hızla orantılıdır.

bw viskoz sürtünme katsayısıdır.

4. havalandırma anı

M c =kw 2 işareti(w).

Santrifüj fanlar ve pompalar için tipiktir.

Giriş kapalıysa yük momenti azalacaktır.

P=M c w - güç.

5. güç sabitliği P=sabit

Nerede R c \u003d const.

Genellikle takım tezgahlarının (tornalama, frezeleme, delik işleme, taşlama ve diğer makineler) ana tahrikleri için kullanılır.

w maks ∙M min =w min ∙M maks =sabit.

Dönmeyi düşünün:

w= sabit, F p = sabit.

Planya için:

P 1 \u003d v min ∙F max - çalışma stroku, P 1 \u003d v max ∙F min - boşta.

P 1 »P 2 = sabit.

Motor seçim özellikleri:

P 1 =5 kW'ta P dv =5∙100=500 kW elde ederiz.

Sınırlayıcı göstergelere göre motorun doğrudan seçilmesi, kurulu motor gücünün Dw kat kadar fazla tahmin edilmesine yol açar; burada Dw, hız kontrol aralığıdır. Aslında hız kontrol aralığı seçilerek motor gücü bilinçli olarak azaltılabilir.

DPT NV için bu, uyarma akımlarına göre hız kontrolüdür.

Motorun mekanik karakteristiği rotor hızının şaft üzerindeki torka bağımlılığı n = f (M2) olarak adlandırılır. Rölanti torku yük altında küçük olduğundan, M2 ≈ M ve mekanik karakteristik n = f (M) bağımlılığı ile temsil edilir. S = (n1 - n) / n1 ilişkisini dikkate alırsak, mekanik özellik, grafiksel bağımlılığının n ve M koordinatlarında sunulmasıyla elde edilebilir (Şekil 1).

Pirinç. 1. Asenkron motorun mekanik karakteristiği

Asenkron motorun doğal mekanik özelliği dahil edildiği ana (pasaport) devresine ve besleme voltajının nominal parametrelerine karşılık gelir. Yapay özellikler herhangi bir ek elemanın dahil edilmesi durumunda elde edilir: dirençler, reaktörler, kapasitörler. Motor nominal olmayan bir voltajla beslendiğinde, özellikler doğal mekanik özelliklerden de farklılık gösterir.

Mekanik özellikler, elektrikli sürücünün statik ve dinamik modlarının analizinde çok kullanışlı ve kullanışlı bir araçtır.

Mekanik özelliklerin ana noktaları: kritik kayma ve frekans, maksimum tork, başlangıç ​​torku, nominal tork.

Mekanik karakteristik, torkun kaymaya veya başka bir deyişle devir sayısına bağımlılığıdır:

İfadeden formüllerin gösterdiği gibi bu bağımlılığın çok karmaşık olduğu görülebilir)

Ve , kayma da ifadelere dahil edilmiştir. BEN 2 Ve çünkü? 2. Asenkron motorun mekanik karakteristiği genellikle grafiksel olarak verilir.

Karakteristiğin başlangıç ​​noktası şuna karşılık gelir: N= 0 ve S= 1: Bu, motorun çalışmaya başladığı ilk andır. Başlangıç ​​torku Mn - motorun çalışma özelliklerinin çok önemli bir özelliği. Eğer Mn nominal çalışma torkundan küçükse, motor yalnızca rölantide veya buna uygun olarak azaltılmış bir mekanik yükle çalıştırılabilir.

Sembolle belirtin Mnp motorun çalıştığı şaft üzerindeki mekanik yükün yarattığı karşı etki (frenleme) momenti. Motoru çalıştırabilmenin bariz koşulu şudur: Mn > Mnp . Bu koşul karşılanırsa motor rotoru hareket etmeye başlayacak, devir sayısı N artacak ve kayma S azaltmak. Yukarıdaki resimden de görebileceğiniz gibi motor torku artıyor Mn maksimuma kadar Mm kritik kaymaya karşılık gelen S kp bu nedenle torklardaki farkla belirlenen aşırı kullanılabilir motor gücü de artar M Ve Mnp .

Mevcut motor torku arasındaki fark ne kadar büyük olursa (performans eğrisinde belirli bir kayma için mümkün olur) M ve karşı çıkıyor M np , çalıştırma modu ne kadar kolaysa ve motor sabit dönüş hızına o kadar hızlı ulaşır.

Mekanik özelliğin gösterdiği gibi, belirli bir devir sayısında ( S = S kp) motorun mevcut torkunun bu motor için mümkün olan maksimum değere ulaşması (belirli bir voltajda) sen ) değerler M t . Ayrıca motor dönüş hızını artırmaya devam eder ancak mevcut tork hızla azalır. Bazı değerler için N Ve S motor torku karşı etkiye eşit hale gelir: motorun çalıştırılması sona erer, devir sayısı şu orana karşılık gelen bir değere ayarlanır:

Bu oran tüm motor yük modları, yani tüm değerler için zorunludur. Mnp , motorun mevcut maksimum torkunu aşmayan M t . Bu sınırlar dahilinde, motorun kendisi tüm yük dalgalanmalarına otomatik olarak uyum sağlar: eğer motor çalışırken mekanik yükü bir an için artarsa M np motor tarafından daha fazla tork geliştirilecektir. Motor devri düşmeye başlayacak ve tork artacaktır.

Dönme hızı eşitliğe karşılık gelen yeni bir seviyeye ayarlanacaktır. M Ve Mnp . Yük azaldığında yeni yük moduna geçiş süreci tersine dönecektir.

Eğer yükleme momenti Mnp aşacak M t motor hemen duracaktır çünkü hızın daha da azalmasıyla motor torku azalır.

Bu nedenle maksimum motor torku M T aynı zamanda devrilme veya kritik an olarak da adlandırılır.

Eğer şu anda formül yerine geçmek:

sonra şunu elde ederiz:

Birinci türevini alarak M Bunu sıfıra eşitleyerek ve torkun maksimum değerinin aşağıdaki koşullar altında oluştuğunu buluruz:

yani böyle bir kayma ile S = kp Rotorun aktif direncinin endüktif dirence eşit olduğu nokta

Değerler kp çoğu asenkron motor %10 - 25 aralığındadır.

Şu anda aktif direnç yerine formül yukarıda yazılıyorsa R 2 endüktifi formüle göre değiştirin

Bir asenkron motorun maksimum torku, manyetik akının karesiyle (ve dolayısıyla voltajın karesiyle) orantılıdır ve rotor sargısının kaçak endüktansı ile ters orantılıdır.

Motora sağlanan sabit bir voltajda akısı F neredeyse hiç değişmeden kalır.

Rotor devresinin kaçak endüktansı da pratik olarak sabittir. Bu nedenle rotor devresindeki aktif direnç değiştiğinde torkun maksimum değeri M t değişmeyecek, ancak farklı kaymalarda meydana gelecektir (rotorun aktif direncinde bir artışla - büyük kayma değerlerinde).

Açıkçası, motorun mümkün olan maksimum yükü, değeri ile belirlenir. M t . Motor karakteristiğinin çalışma kısmı dar bir devir aralığında yatmaktadır. N karşılık gelen M t , önce. Şu tarihte: N = N 1 (karakteristik son nokta) M = 0, çünkü rotorun senkron hızında S = 0 ve ben 2 = 0.

Motorun etiket gücünün değerini belirleyen nominal tork genellikle 0,4 - 0,6'ya eşit olarak alınır. M t . Böylece asenkron motorlar kısa süreli aşırı yüklenmelere 2 - 2,5 kat izin verir.

Asenkron bir motorun çalışma modunu karakterize eden ana parametre kaymadır s - motor rotorunun dönme frekansı n ile alanı arasındaki göreceli fark n o: s = (n o - n) / n o .

0 ≤ s ≤ 1'e karşılık gelen mekanik karakteristik alanı, motor modlarının alanıdır ve s'de< s кр работа двигателя устойчива, при s >s cr - kararsız. S için< 0 и s >1 motor torku, rotorunun dönme yönüne karşı yönlendirilir (sırasıyla rejeneratif frenleme ve ters akım frenlemesi).

Motorun mekanik karakteristiğinin kararlı bölümü genellikle Kloss formülüyle tanımlanır; bu formüle, kritik kayma s cr'yi belirlemenin mümkün olduğu nominal modun parametreleri ikame edilir:

,

burada: λ = M kp / M n - motorun aşırı yük kapasitesi.

Referans kitabının veya kataloğun verilerine göre mekanik özellik yaklaşık olarak dört noktaya dayandırılabilir (Şekil 7.1):

Nokta 1 - ideal rölanti, n \u003d n o \u003d 60 f / p, M \u003d 0, burada: p, motor manyetik alanının kutup çiftlerinin sayısıdır;

Nokta 2 - nominal, mod: n = n n, M = M n = 9550 P n / n n, burada P n - kW cinsinden nominal motor gücü;

Nokta 3 - kritik mod: n = n cr, M = M cr =λ M n;

Nokta 4 - başlangıç ​​modu: n = 0, M = M başlangıç ​​= β M n.

Motorun Mn ve biraz daha fazla yük aralığında çalışmasını analiz ederken, mekanik özelliğin kararlı bir bölümü yaklaşık olarak “v” katsayısının olduğu n = n 0 - vM düz çizgi denklemiyle tanımlanabilir. nominal mod n n ve M n parametrelerinin denklemde değiştirilmesiyle kolayca belirlenir.

Stator sargılarının tasarımı. Tek katmanlı ve çift katmanlı döngü sargıları.

Bobinlerin tasarımına göre sarımlar yumuşak bobinli gevşek bobinler ve sert bobinli veya yarı bobinli sarımlar olarak ikiye ayrılır. Yumuşak bobinler yuvarlaktan yapılmıştır Yalıtılmış tel. Gerekli şekli vermek için şablonlara önceden sarılırlar ve daha sonra izole edilmiş trapez oluklara yerleştirilirler (bkz. Şekil 3.4, V, G ve 3.5, V); sargı döşenmesi sırasında fazdan faza yalıtım contaları takılır. Daha sonra bobinler oluklarda takozlar veya kapaklar yardımıyla güçlendirilir, son şekli verilir (ön kısımlar oluşturulur), sarım bandajlanır ve emprenye edilir. Gevşek sarımların tüm üretim süreci tamamen mekanize edilebilir.

Sert bobinler (yarım bobinler) dikdörtgen yalıtımlı telden yapılır. Oluklara yerleştirilmeden önce son şekli verilir; aynı zamanda gövde ve faz-faz izolasyonu da uygulanır. Bobinler daha sonra önceden yalıtılmış açık veya yarı açık oluklara yerleştirilir. , güçlendirin ve emprenye edin.

1. Tek katmanlı sargılar- mekanize döşeme için en uygunudur, çünkü bu durumda sargının eşmerkezli olması ve bobinin her iki tarafındaki stator yuvalarına aynı anda oturması gerekir. Ancak bunların kullanımı tüketimin artmasına neden olur. sarma teliön parçaların önemli uzunluğundan dolayı. Ek olarak, bu tür sargılarda perdeyi kısaltmak mümkün değildir, bu da hava boşluğundaki manyetik alanın şeklinin bozulmasına, ek kayıpların artmasına, mekanik özelliklerde düşüşlerin ortaya çıkmasına ve artışa neden olur. gürültü içinde. Ancak basitliği ve düşük maliyeti nedeniyle bu tür sargılar yaygın olarak kullanılmaktadır. asenkron motorlar 10-15 kW'a kadar küçük güç.

2. Çift katmanlı sargılar- sargının oluşturduğu manyetik alanın şeklini iyileştiren ve EMF eğrisindeki daha yüksek harmonikleri bastıran, herhangi bir sayıda diş bölümüyle sargı aralığını kısaltmayı mümkün kılar. Ayrıca iki katmanlı sargılarla daha fazla basit biçim sargıların üretimini kolaylaştıran uç bağlantılar. Bu tür sargılar, elle döşenen sert bobinlere sahip 100 kW'ın üzerinde güce sahip motorlar için kullanılır.

Stator sargıları. Tek ve çift katmanlı dalga sargıları

Stator çekirdeğinin oluklarına alternatif akım ağına bağlanan çok fazlı bir sargı yerleştirilir. Faz sayısına sahip çok fazlı simetrik sargılar T katmak T bir yıldız veya çokgene bağlanan faz sargıları. Yani örneğin şu durumda üç fazlı sargı stator faz sayısı t = 3 ve sargılar yıldız veya üçgen şeklinde bağlanabilir. Faz sargıları kendi aralarında 360 / açıyla kaydırılır. T dolu; üç fazlı bir sargı için bu açı 120°'dir.

Faz sargıları şunlardan yapılmıştır: bireysel bobinler seri, paralel veya seri-paralel olarak bağlanır. Bu durumda, altında makara stator sargısının birkaç dönüşü seri olarak bağlanır, aynı oluklara yerleştirilir ve oluğun duvarlarına göre ortak bir yalıtıma sahiptir. Sırasıyla bobin iki aktif (yani stator çekirdeğinin kendisinde bulunan) iletken göz önünde bulundurulur, bitişik zıt kutupların altındaki iki oyuk içine yerleştirilir ve birbirlerine seri olarak bağlanır. Stator çekirdeğinin dışında yer alan ve aktif iletkenleri birbirine bağlayan iletkenlere sargının ön kısımları denir. Oluklara yerleştirilen sargıların bobinlerinin doğrusal kısımlarına bobinlerin yanları veya oluk parçaları denir.

Sargıların yerleştirildiği statorun olukları, içeri stator sözde dişler. Stator çekirdeğinin iki bitişik dişinin merkezleri arasındaki, hava boşluğuna bakan yüzeyi boyunca ölçülen mesafeye denir. diş bölümü veya oluk bölümü.

Çok katmanlı silindirik bobin sargıları (Şekil 3) yuvarlak telden sarılır ve çubuk boyunca yer alan çok katmanlı disk bobinlerden oluşur. Bobinler arasında (her bobinden veya iki veya üç bobinden) soğutma için radyal kanallar bırakılabilir. Bu tür sargılar yüksek gerilim tarafında kullanılır. S st ≤ 335 kV×A, BEN st ≤ 45 A ve sen l.n ≤ 35 kV.

Tek katmanlı ve çift katmanlı silindirik sargılar (Şekil 4), bir veya daha fazla (dörde kadar) paralel dikdörtgen iletkenden sarılır ve S st ≤ 200 kV×A, BEN st ≤ 800 A ve sen l.n ≤ 6 kV.

Karışık bir uyarma motorunun şematik diyagramı, Şekil 2'de gösterilmektedir. 1. Bu motorun iki uyarma sargısı vardır - paralel (şönt, SHO), armatür devresine paralel olarak bağlanır ve seri (seri, CO), armatür devresine seri olarak bağlanır. Bu manyetik akı sargıları ya da sayaçlara göre bağlanabilir.

Pirinç. 1 - Karışık uyarma elektrik motorunun şeması

Uyarma sargıları uyumlu bir şekilde açıldığında, MMF'leri eklenir ve ortaya çıkan F akısı, her iki sargı tarafından oluşturulan akıların toplamına yaklaşık olarak eşittir. Ters bağlantıda ortaya çıkan akı, paralel ve seri sargıların akıları arasındaki farka eşittir. Buna uygun olarak, karışık uyarımlı bir elektrik motorunun özellikleri ve özellikleri, sargıları açma yöntemine ve MMF oranlarına bağlıdır.

hız karakteristiği n \u003d f (I a) ile U \u003d U n ve I in \u003d const (burada ben paralel sargıdaki akımdır).

Yükün artmasıyla birlikte, sarımların ünsüz dahil edilmesiyle ortaya çıkan manyetik akı artar, ancak seri uyarma motorununkinden daha az ölçüde artar, bu nedenle bu durumda hız karakteristiği paralel motordan daha yumuşak olur. uyarma motoru, ancak seri uyarma motorununkinden daha sert.

Sargıların MMF'si arasındaki oran geniş bir aralıkta değişebilir. Zayıf seri sargılı motorlar hafif azalan bir hız karakteristiğine sahiptir (eğri 1, Şekil 2).

Pirinç. 2 - Karışık uyarılma motorunun hız özellikleri

MMF'nin oluşturulmasında seri sargının oranı ne kadar büyük olursa, hız karakteristiği seri uyarma motorunun karakteristiğine o kadar yaklaşır. Şekil 2'de 3. satır, karışık uyarma motorunun ara özelliklerinden birini göstermektedir ve karşılaştırma amacıyla sıralı uyarma motorunun karakteristiği verilmiştir (eğri 2).

Seri sargı ters yönde açıldığında, ortaya çıkan manyetik akı artan yük ile azalır ve bu da motor hızının artmasına neden olur (eğri 4). Böyle bir hız karakteristiği ile motorun çalışması dengesiz olabilir çünkü. Seri sargının akısı, ortaya çıkan manyetik akıyı büyük ölçüde azaltabilir. Bu nedenle zıt sargılı motorlar kullanılmaz.

Mekanik karakteristik n=f (M), U=U n ve I ile =sabit. karışık uyarma motoru Şekil 3'te (satır 2) gösterilmektedir.

Pirinç. 3 - Karışık ikaz motorunun mekanik özellikleri

Paralel (eğri 1) ve seri (eğri 3) uyarma motorlarının mekanik özellikleri arasında yer alır. Her iki sargının MMF'sinin uygun şekilde seçilmesiyle, paralel veya seri uyarma motorununkine yakın özelliklere sahip bir elektrik motoru elde etmek mümkündür.