ลักษณะทางกลของสูตรมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส สมการของคุณสมบัติทางกลของมอเตอร์เหนี่ยวนำ

ลักษณะทางกลของมอเตอร์เหนี่ยวนำสามารถแสดงเป็น n=f(M) หรือ n=f(I) อย่างไรก็ตาม บ่อยครั้งลักษณะทางกลของมอเตอร์เหนี่ยวนำจะแสดงเป็นการพึ่งพา M = f (S) โดยที่ S คือสลิป S = (nc-n) / nc โดยที่ n s คือความเร็วซิงโครนัส

ในทางปฏิบัติ สำหรับการสร้างกราฟิกของคุณลักษณะเชิงกล จะใช้สูตรอย่างง่ายที่เรียกว่าสูตร Kloss:

ที่นี่: Mk คือค่าวิกฤต (สูงสุด) ของช่วงเวลานั้น ค่าของช่วงเวลานี้สอดคล้องกับสลิปวิกฤต

ที่ไหน λm = Mk/Mn

สูตร Kloss ใช้ในการแก้ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับไดรฟ์ไฟฟ้า โดยใช้มอเตอร์แบบอะซิงโครนัส เมื่อใช้สูตร Kloss คุณสามารถสร้างกราฟของลักษณะทางกลตามข้อมูลพาสปอร์ตของมอเตอร์เหนี่ยวนำ สำหรับการคำนวณเชิงปฏิบัติในสูตร เมื่อกำหนดช่วงเวลาวิกฤติที่หน้ารูท ควรพิจารณาเฉพาะเครื่องหมายบวกเท่านั้น

ข้าว. 1. มอเตอร์แบบอะซิงโครนัส: a - แผนผัง, b - ลักษณะทางกล M \u003d f (S) - เป็นธรรมชาติในโหมดมอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า, c - ลักษณะทางกลตามธรรมชาติ n \u003d f (M) ในโหมดมอเตอร์, d - กลไกรีโอสแตติกเทียม ลักษณะ e - ลักษณะทางกลสำหรับแรงดันไฟฟ้าและความถี่ต่างๆ

ดังจะเห็นได้จากรูป 1, ลักษณะทางกลของมอเตอร์เหนี่ยวนำอยู่ในจตุภาค I และ III ส่วนหนึ่งของเส้นโค้งในควอดแรนต์ I สอดคล้องกับค่าสลิปที่เป็นบวกและแสดงลักษณะโหมดการทำงานของมอเตอร์ของมอเตอร์เหนี่ยวนำและในควอดแดรนต์ III - โหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า โหมดมอเตอร์เป็นสิ่งที่น่าสนใจที่สุดในทางปฏิบัติ

กราฟของลักษณะทางกลของโหมดมอเตอร์ประกอบด้วยจุดลักษณะสามจุด: A, B, C และสามารถแบ่งออกเป็นสองส่วนตามเงื่อนไข: OB และ BC (รูปที่ 1, c)

จุด A สอดคล้องกัน พิกัดแรงบิดของมอเตอร์และถูกกำหนดโดยสูตร Mn = 9.55 10 3 (พ n/n n)

ช่วงเวลานี้สอดคล้องกับ ซึ่งสำหรับเครื่องยนต์ที่ใช้ในอุตสาหกรรมทั่วไปมีค่าในช่วงตั้งแต่ 1 ถึง 7% เช่น Sн=1 - 7% ในขณะเดียวกัน เครื่องยนต์ขนาดเล็กมีการลื่นไถลมากกว่า และเครื่องยนต์ขนาดใหญ่จะมีน้อยกว่า

มอเตอร์สลิปสูงออกแบบมาเพื่อทำงานกับการโหลดแรงกระแทกมีค่า Sn ~ 15% ตัวอย่างเช่น เครื่องยนต์ของ AC ซีรีส์เดียว

จุด C บนคุณลักษณะสอดคล้องกับค่า แรงบิดเริ่มต้นเกิดขึ้นที่เพลามอเตอร์ขณะสตาร์ท ช่วงเวลานี้ Mn เรียกว่าการเริ่มต้นหรือการเริ่มต้น สลิปในกรณีนี้มีค่าเท่ากับหนึ่งและความเร็วเท่ากับศูนย์ ง่ายต่อการตรวจสอบตามตารางอ้างอิงซึ่งระบุอัตราส่วนของแรงบิดเริ่มต้นต่อ Mp / Mn เล็กน้อย

ค่าของแรงบิดเริ่มต้นที่แรงดันคงที่และความถี่ปัจจุบันขึ้นอยู่กับความต้านทานที่ใช้งานอยู่ในวงจรโรเตอร์ ในกรณีนี้ ในตอนแรก เมื่อความต้านทานแบบแอกทีฟเพิ่มขึ้น แรงบิดเริ่มต้นจะเพิ่มขึ้น ถึงจุดสูงสุดเมื่อความต้านทานแบบแอกทีฟของวงจรโรเตอร์เท่ากับความต้านทานเชิงเหนี่ยวนำทั้งหมดของมอเตอร์ ในอนาคตด้วยการเพิ่มขึ้นของความต้านทานแบบแอคทีฟของโรเตอร์ ค่าของแรงบิดเริ่มต้นจะลดลง โดยมีค่าเป็นศูนย์ในขีดจำกัด

จุด B (รูปที่ 1, b และ c) สอดคล้องกับ ช่วงเวลาสูงสุดซึ่งสามารถพัฒนาเครื่องยนต์ได้ตลอดช่วงความเร็วตั้งแต่ n = 0 ถึง n = n s ช่วงเวลานี้เรียกว่าช่วงเวลาวิกฤต (หรือพลิกคว่ำ) Mk ช่วงเวลาที่สำคัญตรงกับสลิปสำคัญ Sc. ยิ่งค่าของสลิปวิกฤต Sk มีค่าน้อยลง เช่นเดียวกับค่าของสลิปเล็กน้อย S n ความแข็งแกร่งของคุณสมบัติเชิงกลก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

ทั้งช่วงเวลาเริ่มต้นและช่วงเวลาวิกฤตถูกกำหนดผ่านค่าเล็กน้อย ตาม GOST สำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าสำหรับมอเตอร์กรงกระรอกต้องปฏิบัติตามเงื่อนไข Mp / Mn \u003d 0.9 - 1.2, Mk / Mn \u003d 1.65 - 2.5

ควรระลึกไว้เสมอว่าค่าของช่วงเวลาวิกฤตไม่ได้ขึ้นอยู่กับความต้านทานที่ใช้งานของวงจรโรเตอร์ ในขณะที่ค่าวิกฤต S k เป็นสัดส่วนโดยตรงกับความต้านทานนี้ ซึ่งหมายความว่าเมื่อเพิ่มความต้านทานแบบแอกทีฟของวงจรโรเตอร์ ค่าของช่วงเวลาวิกฤตจะไม่เปลี่ยนแปลง อย่างไรก็ตาม เส้นโค้งแรงบิดสูงสุดจะเปลี่ยนไปสู่ค่าสลิปที่เพิ่มขึ้น (รูปที่ 1, d)

ขนาดของโมเมนต์วิกฤตเป็นสัดส่วนโดยตรงกับกำลังสองของแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับสเตเตอร์ และแปรผกผันกับกำลังสองของความถี่แรงดันและความถี่กระแสในสเตเตอร์

ตัวอย่างเช่น หากแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับมอเตอร์เท่ากับ 85% ของค่าเล็กน้อย ค่าของช่วงเวลาวิกฤตจะเท่ากับ 0.85 2 \u003d 0.7225 \u003d 72.25% ของช่วงเวลาวิกฤตที่แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด

สังเกตปรากฏการณ์ตรงกันข้ามเมื่อความถี่เปลี่ยนแปลง ตัวอย่างเช่น หากมอเตอร์ที่ออกแบบมาเพื่อทำงานด้วยความถี่ปัจจุบัน f = 60 Hz ได้รับกระแสไฟฟ้าที่มีความถี่ f = 50 Hz ดังนั้นช่วงเวลาวิกฤตจะได้รับค่า (60/50) 2 = 1.44 เท่ามากกว่า ที่ความถี่ที่เป็นทางการ (รูปที่ 1, e)

ช่วงเวลาวิกฤตแสดงถึงความสามารถในการโอเวอร์โหลดของเครื่องยนต์ในทันที เช่น มันแสดงให้เห็นว่าเครื่องยนต์สามารถถ่ายโอนโอเวอร์โหลดแบบทันทีทันใด (ไม่กี่วินาที) ได้โดยไม่มีผลกระทบที่เป็นอันตรายใดๆ

ส่วนของคุณสมบัติเชิงกลจากศูนย์ถึงค่าสูงสุด (วิกฤต) (ดูรูปที่ 1, biv) เรียกว่า ส่วนที่มั่นคงของคุณลักษณะ, และส่วน BC (รูปที่ 1, c) - ส่วนที่ไม่เสถียร.

แผนกนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าในส่วนที่เพิ่มขึ้นของคุณลักษณะ OF ที่มีสลิปเพิ่มขึ้นคือ เมื่อความเร็วลดลง แรงบิดที่พัฒนาโดยเครื่องยนต์จะเพิ่มขึ้น ซึ่งหมายความว่าเมื่อมีภาระเพิ่มขึ้น เช่น เมื่อแรงบิดในการเบรกเพิ่มขึ้น ความเร็วของเครื่องยนต์จะลดลง และแรงบิดที่พัฒนาโดยมันจะเพิ่มขึ้น เมื่อโหลดลดลง ในทางกลับกัน ความเร็วจะเพิ่มขึ้นและแรงบิดจะลดลง เมื่อภาระเปลี่ยนแปลงตลอดช่วงของชิ้นส่วนที่มั่นคงของคุณลักษณะ ความเร็วการหมุนและแรงบิดของเครื่องยนต์จะเปลี่ยนไป

เครื่องยนต์ไม่สามารถพัฒนาช่วงเวลาที่สูงกว่าช่วงวิกฤตได้ และหากแรงบิดในการเบรกมากขึ้น เครื่องยนต์จะต้องหยุดอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ มันเกิดขึ้นอย่างที่พวกเขาพูดว่า การโรลโอเวอร์ของเครื่องยนต์.

ลักษณะทางกลที่ค่าคงที่ U และ I และไม่มีความต้านทานเพิ่มเติมในวงจรโรเตอร์เรียกว่า ลักษณะทางธรรมชาติ(ลักษณะของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสแบบกรงกระรอกที่มีเฟสโรเตอร์โดยไม่มีความต้านทานเพิ่มเติมในวงจรโรเตอร์) ลักษณะประดิษฐ์หรือรีโอสแตติกเรียกว่าสิ่งที่สอดคล้องกับความต้านทานเพิ่มเติมในวงจรโรเตอร์

ค่าแรงบิดเริ่มต้นทั้งหมดจะแตกต่างกันและขึ้นอยู่กับความต้านทานที่ใช้งานของวงจรโรเตอร์ โมเมนต์ที่ระบุเดียวกัน Mn สอดคล้องกับสลิปขนาดต่างๆ เมื่อความต้านทานของวงจรโรเตอร์เพิ่มขึ้น การลื่นไถลจะเพิ่มขึ้น และส่งผลให้ความเร็วของเครื่องยนต์ลดลง

เนื่องจากการรวมความต้านทานแบบแอกทีฟไว้ในวงจรโรเตอร์ ลักษณะทางกลในส่วนที่มั่นคงจึงขยายออกไปในทิศทางของการลื่นที่เพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของความต้านทาน ซึ่งหมายความว่าความเร็วของมอเตอร์เริ่มเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงขึ้นอยู่กับภาระบนเพลา และลักษณะจะอ่อนจากแข็ง

38) ลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส

ลักษณะทางกล. การพึ่งพาความเร็วของโรเตอร์กับโหลด (แรงบิดบนเพลา) เรียกว่าลักษณะทางกลของมอเตอร์เหนี่ยวนำ (รูปที่ 262, a) ที่โหลดพิกัด ความเร็วของเครื่องยนต์ต่างๆ มักจะอยู่ที่ 98-92.5% ของความเร็ว n 1 (สลิป s nom = 2 - 7.5%) ยิ่งโหลดมาก เช่น แรงบิดที่เครื่องยนต์ต้องพัฒนา ความเร็วโรเตอร์ก็จะยิ่งลดลง ดังที่เส้นโค้งแสดง

ข้าว. 262. ลักษณะทางกลของมอเตอร์เหนี่ยวนำ: a - ธรรมชาติ; b - เมื่อรีโอสแตทสตาร์ทเปิดอยู่

ในรูป 262, a, ความเร็วในการหมุนของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสลดลงเพียงเล็กน้อยเมื่อโหลดเพิ่มขึ้นในช่วงจากศูนย์ถึงค่าสูงสุด ดังนั้นจึงกล่าวได้ว่าเครื่องยนต์ดังกล่าวมีลักษณะทางกลที่เข้มงวด

เครื่องยนต์พัฒนาแรงบิดสูงสุด M max ที่บางสลิป s kp 10-20% อัตราส่วน M สูงสุด / M nom กำหนดความสามารถในการรับน้ำหนักเกินของเครื่องยนต์ และอัตราส่วน M p / M nom กำหนดคุณสมบัติเริ่มต้น

เครื่องยนต์จะทำงานได้อย่างเสถียรก็ต่อเมื่อมั่นใจในการควบคุมตนเอง กล่าวคือ สมดุลอัตโนมัติถูกสร้างขึ้นระหว่างโมเมนต์โหลด M ต่อเพลากับโมเมนต์ M ที่พัฒนาโดยเครื่องยนต์ เงื่อนไขนี้สอดคล้องกับส่วนบนของคุณลักษณะจนกระทั่งถึงค่า M สูงสุด (ถึงจุด B) หากช่วงเวลาการโหลด M ขยายเกินช่วงเวลา M สูงสุด มอเตอร์จะสูญเสียเสถียรภาพและหยุดทำงาน ในขณะที่กระแส 5-7 เท่าของกระแสไฟฟ้าเล็กน้อยจะผ่านขดลวดของเครื่องและอาจไหม้ได้

เมื่อรีโอสแตทเริ่มต้นรวมอยู่ในวงจรการพันของโรเตอร์ เราได้รับลักษณะเชิงกลของครอบครัว (รูปที่ 262, b) ลักษณะที่ 1 เมื่อเครื่องยนต์ทำงานโดยไม่มีรีโอสแตทสตาร์ทเรียกว่าเป็นธรรมชาติ คุณลักษณะ 2, 3 และ 4 ที่ได้จากการต่อรีโอสแตทที่มีความต้านทาน R 1p (เส้นโค้ง 2), R 2p (เส้นโค้ง 3) และ R 3p (เส้นโค้ง 4) เข้ากับขดลวดโรเตอร์ของมอเตอร์ เรียกว่า ลักษณะทางกลแบบรีโอสแตติก เมื่อรีโอสแตทสตาร์ทเปิดอยู่ ลักษณะทางกลจะนุ่มนวลขึ้น (ตกชันมากขึ้น) เนื่องจากความต้านทานแบบแอกทีฟของวงจรโรเตอร์ R 2 เพิ่มขึ้นและ s kp เพิ่มขึ้น สิ่งนี้จะลดกระแสเริ่มต้น แรงบิดเริ่มต้น M p ยังขึ้นอยู่กับ R 2 . คุณสามารถเลือกความต้านทานของรีโอสแตทในลักษณะที่แรงบิดเริ่มต้น M p เท่ากับ M สูงสุดที่ใหญ่ที่สุด

ในเครื่องยนต์ที่มีแรงบิดเริ่มต้นเพิ่มขึ้น คุณลักษณะเชิงกลตามธรรมชาติจะเข้าใกล้ในรูปลักษณะของเครื่องยนต์ที่มีรีโอสแตทสตาร์ทเปิดอยู่ แรงบิดของมอเตอร์กรงกระรอกคู่เท่ากับผลรวมของแรงบิดสองตัวที่เกิดจากการทำงานของกรงกระรอกและสตาร์ท ดังนั้นจึงสามารถรับลักษณะ 1 (รูปที่ 263) ได้โดยการรวมลักษณะ 2 และ 3 ที่สร้างโดยเซลล์เหล่านี้ แรงบิดเริ่มต้น M p ของมอเตอร์ดังกล่าวมีค่ามากกว่าโมเมนต์ M ' p ของมอเตอร์กรงกระรอกทั่วไป ประสิทธิภาพเชิงกลของมอเตอร์ช่องลึกนั้นเหมือนกับของมอเตอร์กรงกระรอกคู่

เพียงแค่ลักษณะการทำงาน !!!

ลักษณะการทำงาน.ลักษณะการทำงานของมอเตอร์เหนี่ยวนำขึ้นอยู่กับความเร็วในการหมุน n (หรือสลิป s), แรงบิดบนเพลา M 2, ประสิทธิภาพของสเตเตอร์ปัจจุบัน I 1? และเพราะ? 1 จากพลังงานที่มีประโยชน์ P 2 \u003d P mx ที่ค่าแรงดัน U 1 และความถี่ f 1 (รูปที่ 264) พวกมันถูกสร้างขึ้นเฉพาะสำหรับโซนของการทำงานที่เสถียรของเครื่องยนต์เท่านั้น เช่น จากสลิปเท่ากับศูนย์ถึงสลิปเกินค่าเล็กน้อย 10-20% ความเร็วในการหมุน n พร้อมกำลังขับที่เพิ่มขึ้น P 2 เปลี่ยนแปลงเล็กน้อยเช่นเดียวกับลักษณะทางกล แรงบิดบนเพลา M 2 เป็นสัดส่วนกับกำลัง P 2 ซึ่งน้อยกว่าแรงบิดแม่เหล็กไฟฟ้า M โดยค่าของแรงบิดเบรก M tr ที่สร้างขึ้นโดยแรงเสียดทาน

กระแสสเตเตอร์ I 1 เพิ่มขึ้นเมื่อกำลังขับเพิ่มขึ้น แต่ที่ P 2 \u003d 0 มีกระแสที่ไม่มีโหลด I 0 ประสิทธิภาพจะแตกต่างกันไปโดยประมาณในลักษณะเดียวกับในหม้อแปลง โดยรักษาค่าที่มากพอสมควรในช่วงโหลดที่ค่อนข้างกว้าง

ค่าประสิทธิภาพสูงสุดสำหรับมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่มีกำลังปานกลางและสูงคือ 0.75-0.95 (เครื่องจักรกำลังสูงจะมีประสิทธิภาพที่สูงกว่าตามลำดับ) เพาเวอร์แฟกเตอร์ cos? มอเตอร์แบบอะซิงโครนัส 1 ตัวที่มีกำลังปานกลางและสูงที่โหลดเต็มคือ 0.7-0.9 ดังนั้น โหลดสถานีพลังงานและเครือข่ายด้วยกระแสปฏิกิริยาที่สำคัญ (จาก 70 ถึง 40% ของกระแสไฟฟ้าที่กำหนด) ซึ่งเป็นข้อเสียเปรียบที่สำคัญของมอเตอร์เหล่านี้

ข้าว. 263. ลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่มีแรงบิดเริ่มต้นเพิ่มขึ้น (พร้อมกรงกระรอกคู่)

ข้าว. 264. ลักษณะการทำงานของมอเตอร์เหนี่ยวนำ

ที่โหลด 25-50% ของค่าเล็กน้อยซึ่งมักพบระหว่างการทำงานของกลไกต่าง ๆ ตัวประกอบกำลังจะลดลงเป็นค่าที่ไม่น่าพอใจจากมุมมองพลังงาน (0.5-0.75)

เมื่อโหลดออกจากเครื่องยนต์ตัวประกอบกำลังจะลดลงเป็นค่า 0.25-0.3 ดังนั้น เป็นไปไม่ได้ที่จะอนุญาตการทำงานของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่ไม่ได้ใช้งานและมีภาระมาก

ทำงานที่แรงดันไฟต่ำและการแตกของเฟสใดเฟสหนึ่งการลดแรงดันไฟหลักไม่ส่งผลอย่างมีนัยสำคัญต่อความเร็วโรเตอร์ของมอเตอร์เหนี่ยวนำ อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้ แรงบิดสูงสุดที่มอเตอร์อะซิงโครนัสสามารถพัฒนาได้จะลดลงอย่างมาก (เมื่อแรงดันไฟฟ้าลดลง 30% จะลดลงประมาณ 2 เท่า) ดังนั้น เมื่อแรงดันไฟฟ้าตกมาก มอเตอร์อาจหยุดทำงาน และด้วยแรงดันไฟฟ้าต่ำ มอเตอร์อาจไม่เริ่มทำงาน

หนึ่ง. ปล. กระแสสลับ เมื่อแรงดันไฟฟ้าในเครือข่ายสัมผัสลดลง แรงดันไฟฟ้าในเครือข่ายสามเฟสก็จะลดลงเช่นกัน ซึ่งขับเคลื่อนมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสซึ่งขับเคลื่อนเครื่องจักรเสริม (พัดลม คอมเพรสเซอร์ ปั๊ม) เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานปกติของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่แรงดันไฟฟ้าลดลง (ควรทำงานตามปกติเมื่อแรงดันไฟฟ้าลดลงถึง 0.75U nom) กำลังของมอเตอร์ทั้งหมดของเครื่องจักรเสริมคือ e ปล. ใช้เวลาประมาณ 1.5-1.6 เท่าของความจำเป็นในการขับเคลื่อนด้วยแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด ระยะขอบพลังงานดังกล่าวก็จำเป็นเช่นกันเนื่องจากความไม่สมมาตรของแรงดันเฟสตั้งแต่ที่ e ปล. มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสไม่ได้ขับเคลื่อนโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามเฟส แต่ใช้ตัวแยกเฟส ด้วยความไม่สมมาตรของแรงดันไฟฟ้า กระแสเฟสของมอเตอร์จะไม่เท่ากันและการเลื่อนเฟสระหว่างกันจะไม่เท่ากับ 120 ° เป็นผลให้กระแสที่มากขึ้นจะไหลผ่านเฟสใดเฟสหนึ่ง ทำให้ขดลวดของเฟสนี้ร้อนขึ้น สิ่งนี้บังคับให้จำกัดภาระของมอเตอร์เมื่อเปรียบเทียบกับการทำงานที่แรงดันสมมาตร นอกจากนี้ด้วยความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าไม่ใช่วงกลม แต่เกิดสนามแม่เหล็กหมุนเป็นวงรีและรูปร่างของลักษณะทางกลของเครื่องยนต์เปลี่ยนไปบ้าง ในเวลาเดียวกัน เวลาสูงสุดและเวลาเริ่มต้นจะลดลง ความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้ามีลักษณะเฉพาะด้วยค่าสัมประสิทธิ์ความไม่สมมาตร ซึ่งเท่ากับค่าเบี่ยงเบนสัมพัทธ์เฉลี่ย (เป็นเปอร์เซ็นต์) ของแรงดันไฟฟ้าในแต่ละเฟสจากแรงดันไฟฟ้าเฉลี่ย (สมมาตร) ระบบของแรงดันไฟฟ้าสามเฟสถือว่ามีความสมมาตรในทางปฏิบัติหากค่าสัมประสิทธิ์นี้น้อยกว่า 5%

หากเฟสใดเฟสหนึ่งเสีย มอเตอร์จะยังคงทำงานต่อไป แต่กระแสที่เพิ่มขึ้นจะไหลผ่านเฟสที่ไม่เสียหาย ทำให้ขดลวดร้อนขึ้น ไม่ควรอนุญาตให้ใช้ระบอบการปกครองดังกล่าว ไม่สามารถสตาร์ทมอเตอร์ด้วยเฟสเปิดได้เนื่องจากจะไม่สร้างสนามแม่เหล็กหมุนซึ่งจะทำให้โรเตอร์ของมอเตอร์ไม่หมุน

การใช้มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสเพื่อขับเคลื่อนเครื่องจักรเสริม e. ปล. ให้ข้อได้เปรียบที่สำคัญเหนือมอเตอร์กระแสตรง ด้วยการลดลงของแรงดันไฟฟ้าในเครือข่ายหน้าสัมผัส ความเร็วในการหมุนของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส และด้วยเหตุนี้ การจ่ายคอมเพรสเซอร์ พัดลม และปั๊มจึงไม่เปลี่ยนแปลง ในมอเตอร์กระแสตรง ความเร็วในการหมุนจะแปรผันตามแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่าย ดังนั้น การจ่ายพลังงานของเครื่องเหล่านี้จึงลดลงอย่างมาก

หน่วยงานกลางเพื่อการศึกษา

สถาบันการศึกษาระดับอุดมศึกษาของรัฐ

มหาวิทยาลัยแห่งรัฐเปโตรซาวอดสค์

สาขาโคล่า

ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้าแรงสูงและวิศวกรรมไฟฟ้า

ระเบียบวินัย “_เครื่องกลไฟฟ้า_”

อุปกรณ์ กเครื่องซิงโครนัส

ทดสอบ

นักเรียน __2___ หลักสูตร

(กลุ่ม อาวี - /06/3.5)

ฝ่ายติดต่อ

คณะฟิสิกส์และพลังงาน

ความพิเศษ: 140201 - "อุตสาหกรรมไฟฟ้าแรงสูงและวิศวกรรมไฟฟ้า"

วาคอฟสกี วลาดิเมียร์ อเล็กซานโดรวิช

ครู -

ศ., doc. เทคโนโลยี วิทยาศาสตร์ AI. ราคาเยฟ

ความเฉื่อยชา

ลักษณะทางกลของมอเตอร์เหนี่ยวนำ (IM)

1. บทนำ.

2. เครื่องอะซิงโครนัส

3. สมการของลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส

4. เชิงเส้นของลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส

5. ลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสในโหมดสมมาตร

8. อุปกรณ์ กเครื่องซิงโครนัส

9. หลักการทำงานเครื่องอะซิงโครนัส

10. บรรณานุกรม

ลักษณะทางกลของมอเตอร์เหนี่ยวนำ (IM)

1. บทนำ.

ไดรฟ์ไฟฟ้ากระแสสลับใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม การขนส่ง อุตสาหกรรมการก่อสร้าง และภาคส่วนอื่นๆ ของเศรษฐกิจ การกระจายที่โดดเด่นของพวกเขาเกิดจาก: ความน่าเชื่อถือสูงของเครื่อง AC เนื่องจากไม่มีตัวสะสม, ความสะดวกในการควบคุมไดรฟ์ที่ไม่ได้ควบคุม, เนื่องจากส่วนใหญ่เชื่อมต่อโดยตรงกับเครือข่าย, ต้นทุนต่ำของเครื่องจักรไฟฟ้าและข้อกำหนดง่าย ๆ สำหรับการบำรุงรักษา และระเบียบปฏิบัติ

ขึ้นอยู่กับประเภทของมอเตอร์ที่ใช้ ไม่เพียงเฉพาะไดรฟ์ AC และ DC เท่านั้น แต่ยังรวมถึงไดรฟ์แบบอะซิงโครนัส ซิงโครนัส สเต็ปปิ้ง และประเภทอื่นๆ ด้วย อย่างไรก็ตาม เราไม่ควรคิดว่าไดรฟ์ AC สามารถใช้ได้ทุกที่แทนไดรฟ์ DC สำหรับไดรฟ์แต่ละประเภท มีพื้นที่การใช้งานที่มีแนวโน้มที่กำหนดไว้ ยิ่งไปกว่านั้นเป็นการยากที่จะระบุปัจจัยทั้งหมดล่วงหน้าอย่างชัดเจนและแน่นอนซึ่งกำหนดทางเลือกของประเภทของกระแสสำหรับไดรฟ์ นอกเหนือจากไดรฟ์แบบดั้งเดิมที่สร้างขึ้นบนพื้นฐานของเครื่องอะซิงโครนัสและซิงโครนัสแล้ว ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา ไดรฟ์ AC ที่มียูนิเวอร์แซลและสเต็ปมอเตอร์ มอเตอร์แบบฟีดคู่ และตัวลดความเร็วแม่เหล็กไฟฟ้าได้ถูกนำมาใช้

2. เครื่องอะซิงโครนัส

หลักการทำงานของเครื่องอะซิงโครนัสในรูปแบบทั่วไปมีดังนี้: หนึ่งในองค์ประกอบของเครื่อง สเตเตอร์ ถูกใช้เพื่อสร้างสนามแม่เหล็กที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่แน่นอน และ EMF จะถูกเหนี่ยวนำในวงจรพาสซีฟตัวนำแบบปิด ขององค์ประกอบโรเตอร์อื่น ทำให้เกิดการไหลของกระแสและการก่อตัวของแรง (แรงบิด) เมื่อกระทบกับสนามแม่เหล็ก ปรากฏการณ์ทั้งหมดนี้เกิดขึ้นระหว่างการเคลื่อนที่ของโรเตอร์แบบไม่ซิงโครนัสและอะซิงโครนัสที่สัมพันธ์กับสนามซึ่งให้ชื่อแก่เครื่องจักรประเภทนี้ - อะซิงโครนัส

สเตเตอร์มักจะทำในรูปแบบของขดลวดหลายอันที่อยู่ในร่องและโรเตอร์จะอยู่ในรูปของ "กรงกระรอก" (โรเตอร์กรงกระรอก) หรือในรูปแบบของขดลวดหลายอัน (เฟสโรเตอร์) ซึ่งเชื่อมต่อถึงกัน นำมาที่วงแหวนที่อยู่บนเพลาและด้วยความช่วยเหลือของการเลื่อนผ่านพวกมันสามารถปิดแปรงกับตัวต้านทานภายนอกหรือวงจรอื่น ๆ

แม้จะมีความเรียบง่ายของปรากฏการณ์ทางกายภาพและโครงสร้างที่ทำให้มันเป็นจริง แต่คำอธิบายทางคณิตศาสตร์ที่สมบูรณ์ของกระบวนการในเครื่องอะซิงโครนัสนั้นยากมาก:

ประการแรก แรงดัน กระแส ฟลักซ์ลิงก์ทั้งหมดเป็นตัวแปร เช่น ระบุความถี่ แอมพลิจูด เฟส หรือปริมาณเวกเตอร์ที่เกี่ยวข้อง

ประการที่สองรูปทรงที่เคลื่อนไหวโต้ตอบตำแหน่งสัมพัทธ์ที่เปลี่ยนแปลงในอวกาศ

ประการที่สาม ฟลักซ์แม่เหล็กไม่เกี่ยวข้องกับกระแสแม่เหล็ก (ความอิ่มตัวของวงจรแม่เหล็กปรากฏขึ้น) ความต้านทานที่ใช้งานของวงจรโรเตอร์ขึ้นอยู่กับความถี่ (เอฟเฟกต์การเคลื่อนที่ของกระแส) ความต้านทานของวงจรทั้งหมดขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ฯลฯ

พิจารณาแบบจำลองที่ง่ายที่สุดของเครื่องอะซิงโครนัส ซึ่งเหมาะสำหรับการอธิบายปรากฏการณ์หลักในไดรฟ์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัส

ลักษณะทางกลของเครื่องยนต์กำหนดคุณภาพของระบบเครื่องกลไฟฟ้าอย่างสมบูรณ์ในสถานะคงที่และประสิทธิภาพการทำงาน นอกจากนี้ยังส่งผลต่อโหมดไดนามิกของไดรฟ์ไฟฟ้า โดยระบุลักษณะแรงบิดไดนามิกที่มากเกินไปซึ่งจะกำหนดการเร่งหรือลดความเร็วของมอเตอร์

3. สมการของคุณสมบัติทางกลของมอเตอร์เหนี่ยวนำ

ในทางปฏิบัติการออกแบบสมัยใหม่มีการใช้โปรแกรมที่คำนึงถึงการดึงดูดของระบบแม่เหล็กของเครื่องเมื่อคำนวณลักษณะทางกลแต่ในขณะเดียวกันความชัดเจนในการศึกษาของพวกเขาก็หายไป ดังนั้น การพึ่งพาเพิ่มเติมทั้งหมดจะพบได้ภายใต้สมมติฐานพื้นฐานนี้

พลังงานไฟฟ้าที่จ่ายให้กับมอเตอร์จากเครือข่ายจะใช้เพื่อครอบคลุมการสูญเสียในวงจรการทำให้เป็นแม่เหล็ก หน้า μ , ในสเตเตอร์ทองแดง หน้า M 1 , และส่วนที่เหลือจะถูกแปลงเป็นพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า ดังนั้น,

(4-12)

ในทางกลับกัน

โดยที่ ω 0 = 2π ฉ 1 /หน้า- จำนวนคู่สเตเตอร์ของเครื่อง

หลังจากการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย เราพบว่า

(4-14)

ดังนั้นการพึ่งพา ม = ฉ(ส) เป็นฟังก์ชันที่ซับซ้อนของสลิป เราตรวจสอบหาค่าสุดขั้วโดยการหาอนุพันธ์

(4-15)

การทำให้ตัวเศษของนิพจน์เท่ากัน (4-15) เป็นศูนย์ เราจะหาค่าของสลิปวิกฤต ส K ซึ่งการพึ่งพาอาศัยกัน ม =ฉ(ส) มีสูงสุด:

(4-16)

การลดทางกายภาพ ม ที่ สเอส เค และ ส > สเค อธิบายได้ดังนี้ ที่ ส s การลดลงของ K สลิปนั้นสัมพันธ์กับกระแสมอเตอร์และแรงบิดที่ลดลง และที่ ส > ส K แม้ว่าจะมีกระแสมอเตอร์เพิ่มขึ้น แต่ส่วนประกอบที่ใช้งานซึ่งกำหนดแรงบิดแม่เหล็กไฟฟ้าจะไม่เพิ่มขึ้น แต่ลดลงซึ่งนำไปสู่การลดลงของแรงบิดที่พัฒนาโดยมอเตอร์

เครื่องหมายบวก ส K สอดคล้องกับมอเตอร์และลบ - กับโหมดการทำงานของเครื่องกำเนิด

โปรดทราบว่าเช่นเดียวกับเครื่อง DC ค่าสัมพัทธ์ ร 1 ลดลงเมื่อเพิ่มกำลังของเครื่องจักรและสำหรับเครื่องยนต์ที่มีกำลัง 100 กิโลวัตต์คือ 10-15% ของมูลค่า x 1 + x 2 ". ดังนั้นจึงสามารถใช้สูตร (4-16) ในรูปแบบที่เรียบง่ายโดยไม่ละเลย ร 1

ที่ไหน x K.Z - อุปนัยลดความต้านทานไฟฟ้าลัดวงจร

สิ่งนี้ไม่สามารถทำได้สำหรับเครื่องจักรขนาดกลางและพลังงานต่ำโดยเฉพาะอย่างยิ่งซึ่งมีความต้านทาน ร 1 สมน้ำสมเนื้อกับ xเค.ซี.

การใช้สูตร (4-14) และ (4-16) คุณจะได้รับบันทึกลักษณะทางกลของมอเตอร์เหนี่ยวนำที่แตกต่างกันหากคุณพบค่าของช่วงเวลาวิกฤตใน เครื่องยนต์ มเค.ดี.และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า มกิโลกรัม โหมดการทำงาน:

(4-18)

อัตราส่วนช่วงเวลาวิกฤต

(4-19)

นี่คือสัญกรณ์ที่ใช้กันทั่วไป:

(4-20)

สูตร (4-19) แสดงให้เห็นว่าค่าของช่วงเวลาวิกฤตของเครื่องในโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอาจมากกว่าในโหมดมอเตอร์อย่างมีนัยสำคัญ (ดูรูปที่ 4-8)

สำหรับการใช้งานจริงจะสะดวกกว่าในสูตร (4-14) ซึ่งเป็นการแสดงออกของลักษณะทางกลของมอเตอร์เหนี่ยวนำ ลองหาโดยใช้สูตร (4-14), (4-17) และ (4-20):

(4-21)

หากเราละเลยอิทธิพลของความต้านทานที่ใช้งานของสเตเตอร์ ดังนั้น ε = 0 และสูตร (4-21) จะอยู่ในรูปแบบต่อไปนี้ (เมื่อ ม K.D = ม K.G = มถึง):

(4-22)

เป็นครั้งแรกที่ M. Kloss ได้รับนิพจน์ (4-22) ดังนั้นจึงเรียกว่าสูตร Kloss

สูตร (4-21) หรือ (4-22) สะดวกสำหรับการคำนวณมากกว่า (4-14) เนื่องจากไม่จำเป็นต้องมีความรู้เกี่ยวกับพารามิเตอร์ของเครื่องยนต์ ในกรณีนี้ การคำนวณทั้งหมดจะทำตามข้อมูลในแคตตาล็อก ตั้งแต่ค่า สเค ที่ไม่ได้ระบุไว้ในแค็ตตาล็อก จะต้องพิจารณาจากข้อมูลอื่น เช่น ขนาดของความจุเกินพิกัดของเครื่องจักร มถึง / ม NOM = λ M จากนั้นจากสูตร (4-21) เราได้รับ:

(4-23)

ดังนั้นเราจึงพบการแก้สมการกำลังสอง

โดยที่ γ = λ M + (1 - λ M)ε

ในนิพจน์ (4-24) ควรใช้เครื่องหมายบวกนำหน้ารูท เนื่องจากเป็นค่าอื่น ส K ขัดแย้งกับความหมายทางกายภาพ

คำตอบโดยประมาณของสมการ (4-24) สามารถหาได้จากค่าสัมประสิทธิ์ ε = 0 แต่จะเป็นการดีกว่าที่จะหาค่าของมัน จะได้ผลลัพธ์ที่น่าเชื่อถือที่สุดหากมีพารามิเตอร์ของเครื่อง ค่าของ ε ถูกกำหนดจากสูตร (4-20), a ส K - จากนิพจน์ (4-16) สำหรับมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่มีเฟสโรเตอร์ การแสดงออก (4-14) และ (4-21) ให้ผลลัพธ์ที่น่าเชื่อถือมากกว่า เนื่องจากในเครื่องเหล่านี้ ผลกระทบของความอิ่มตัวของเหล็กและการเคลื่อนตัวของกระแสในขดลวดโรเตอร์ (ผลกระทบทางผิวหนัง) จะสังเกตเห็นได้น้อยกว่า

4. เชิงเส้นของลักษณะทางกลของมอเตอร์เหนี่ยวนำ

ในส่วนการทำงานของลักษณะทางกล ค่าสลิป สมีความสำคัญน้อยกว่ามาก สเค ดังนั้นในสมการ (4-21) เราจึงละเลยเทอมนี้ เอสเอส K -1 และตั้งค่า ε = 0 จากนั้นเราจะได้

(4-25)

ดังนั้น นิพจน์ (4-25) จึงเป็นส่วนเชิงเส้นของคุณลักษณะเชิงกลของเครื่องยนต์ สามารถใช้สำหรับรูปแบบสลิปภายใน 0 วินาที สนอม.

ข้าว. 4-5. ลักษณะทางกลเชิงเส้นของมอเตอร์เหนี่ยวนำ

เพื่อให้ได้คุณลักษณะเทียม ก็เพียงพอแล้วที่จะเขียนสมการเส้นสองเส้นสำหรับค่าสลิปเดียวกัน สฉัน (รูปที่ 4-5):

โดยที่ดัชนี "i" และ "e" ทำเครื่องหมายลักษณะเทียมและธรรมชาติซึ่งง่ายต่อการค้นหา

(4-26)

ตามสูตร (4-26) เป็นไปได้ที่จะสร้างส่วนเริ่มต้นของคุณสมบัติเชิงกลใดๆ ในกรณีนี้สลิปไม่ควรเกินขอบเขตที่กำหนด

หากนำความต้านทานทั้งหมดเข้าสู่วงจรโรเตอร์ ร 2 NOM จากนั้นที่ ส= 1 กระแสที่สอดคล้องกับแรงบิดที่กำหนดจะไหลในโรเตอร์ มนอม . จากนั้นนิพจน์ (4-26) จะอยู่ในรูปแบบ

นิพจน์สุดท้ายช่วยให้เราสามารถเขียนความสัมพันธ์ต่อไปนี้สำหรับลักษณะเทียมหรือธรรมชาติ:

โดยที่ ρ P คือค่าสัมพัทธ์ของอิมพีแดนซ์ที่รวมอยู่ในวงจรโรเตอร์ของเครื่อง ρ P = ρ 2 + ρ DOB; ส - เลื่อนตามลักษณะทางกลที่สอดคล้องกัน

ควรระลึกไว้เสมอว่าเมื่อใด ร 2 = ร 2 NOM มูลค่าเล็กน้อยของสลิป ส H NOM =1 ในคุณลักษณะประดิษฐ์นี้ .

5 ลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสในโหมดสมมาตร

ลักษณะเฉพาะของมอเตอร์เมื่อแรงดันไฟหลักหรือความต้านทานในวงจรสเตเตอร์เปลี่ยนไป .

โหมดการทำงานแบบสมมาตรของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส (AM) เรียกว่าซึ่งเครือข่ายอุปทานมีความสมมาตรในค่าและการเปลี่ยนเฟสของแรงดันไฟฟ้าความต้านทานแบบแอกทีฟหรือปฏิกิริยาที่นำเข้าสู่วงจรไฟฟ้าของทุกเฟสจะเหมือนกันและพารามิเตอร์ภายในนั้นสมมาตร (จำนวนรอบในเฟส การเลื่อนเชิงมุมของร่อง และปัจจัยอื่นๆ)

ก่อนอื่น พิจารณาการเปลี่ยนแปลงในเครือข่าย จากความสัมพันธ์ (4-9) เป็นไปตามกระแส ฉัน 2 "เป็นสัดส่วนกับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้และขณะนี้คือ [ดูนิพจน์ (4-14)] กำลังสอง สิ่งนี้ช่วยให้คุณสร้างลักษณะทางกลของเครื่องยนต์ที่แรงดันไฟฟ้าใด ๆ (รูปที่ 4-6) เห็นได้ชัดว่าสูตร (4-16) ยืนยันความคงตัวของสลิปวิกฤต สเค แม้ว่าแรงดันไฟฟ้าจะลดลงถึง 0.7 ยู NOM ช่วงเวลาวิกฤตคือ

ข้าว. 4-6. ลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่แรงดันไฟฟ้าต่างๆ

เพียง 49% ม K โหมดปกติ ในทางปฏิบัติ แรงดันตกคร่อมจะยิ่งมากขึ้นเมื่อสตาร์ทมอเตอร์เนื่องจากกระแสสตาร์ทขนาดใหญ่ ทั้งหมดนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าด้วยสายไฟยาวหรือสำหรับเครื่องจักรขนาดใหญ่ที่มีความจุเทียบเท่ากับกำลังของสถานีย่อยหม้อแปลงจำเป็นต้องทำการคำนวณพิเศษเพื่อยืนยันความเป็นไปได้ของการเริ่มต้นระบบ IM และการทำงานด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ลดลง .

ด้วยเหตุผลเดียวกัน GOST 13109-87 พิเศษจึงถูกกำหนดขึ้นสำหรับคุณภาพของพลังงานไฟฟ้า ซึ่งให้การเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าในเครือข่ายอุตสาหกรรมหลังเกิดอุบัติเหตุภายใน ± 10% ของค่าเล็กน้อยเท่านั้น

การลดแรงดันไฟฟ้าเป็นอันตรายอย่างยิ่งสำหรับไดรฟ์ที่ต้องสตาร์ทภายใต้โหลด (ไดรฟ์ของสายพานลำเลียง อุปกรณ์ยก ตัวแปลง และกลไกอื่นๆ ตามสภาพการใช้งาน) ตัวอย่างเช่น เมื่อเริ่มต้นโดยไม่มีโหลด (ไม่ได้ใช้งาน) โมเมนต์คงที่ของสายพานลำเลียงจะไม่เกิน (0.2-0.3) มนอม. อย่างไรก็ตาม หากไดรฟ์สายพานลำเลียงถูกปิดใช้งานระหว่างการบรรทุกเต็มพิกัด จะต้องเอาชนะ มค ≈ มนอม .

ในการจำกัดกระแสเริ่มต้นของเครื่องจักรแบบอะซิงโครนัสขนาดใหญ่หรือเพื่อให้ได้การเริ่มต้นแบบนุ่มนวลของไดรฟ์แบบอะซิงโครนัส วงจรสเตเตอร์จะใช้ตัวต้านทานแบบแอคทีฟหรือแบบอุปนัย ซึ่งจะส่งออกเมื่อสิ้นสุดการเริ่มต้น (รูปที่ 4-7) คุณลักษณะของวงจรดังกล่าวคือการพึ่งพาแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วมอเตอร์กับขนาดของกระแส

การรวมความต้านทานที่ใช้งานอยู่แม้ว่าจะเพิ่มปัจจัยด้านพลังงานของไดรฟ์ในโหมดเริ่มต้น แต่ในขณะเดียวกันก็เพิ่มการสูญเสียพลังงานเมื่อเทียบกับการเริ่มต้น "เครื่องปฏิกรณ์"

ข้าว. 4-7. ลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่พิกัดและแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงหรือแอกทีฟ ( รทบ.) และปฏิกิริยา ( x DOB) ความต้านทานเพิ่มเติมในสเตเตอร์

ในทศวรรษที่ผ่านมา สำหรับการเปิดและปิดมอเตอร์กำลังสูงบ่อยครั้ง มีการใช้การสตาร์ท "ความถี่" ซึ่งประหยัดกว่า เพื่อจุดประสงค์นี้จึงมีการติดตั้งตัวแปลงพิเศษซึ่งจะเปลี่ยนความถี่ของแหล่งจ่ายไฟของมอเตอร์ได้อย่างราบรื่นเมื่อเริ่มต้นใช้งานนั่นคือค่า ω 0 ในเวลาเดียวกัน แรงดันไฟฟ้าจะลดลง ซึ่งจะจำกัดกระแสเริ่มต้นด้วย

ลักษณะของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสเมื่อรวมความต้านทานแบบแอกทีฟไว้ในวงจรโรเตอร์.

มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่มีเฟสโรเตอร์ใช้กันอย่างแพร่หลายในการขับเคลื่อนของรอกและการขนส่ง รวมถึงการติดตั้งโลหะวิทยา มอเตอร์กำลังสูงจะใช้ในการขับเคลื่อนพัดลม อุโมงค์ลม และปั๊ม เนื่องจากการรวมความต้านทานแบบแอกทีฟไว้ในวงจรโรเตอร์ จึงเป็นไปได้ที่จะเปลี่ยนสลิปวิกฤตของมอเตอร์เหนี่ยวนำ ประเภทของลักษณะทางกล กระแสเริ่มต้น และแรงบิด

การใช้มอเตอร์เฟสโรเตอร์ในปั๊มและไดรฟ์พัดลมทำให้สามารถปรับประสิทธิภาพในเชิงเศรษฐกิจได้ ซึ่งให้ผลทางเศรษฐกิจที่ดี โปรดจำไว้ว่าช่วงเวลาวิกฤตไม่ได้ขึ้นอยู่กับความต้านทานที่ใช้งานอยู่ในวงจรโรเตอร์ ดังนั้นโดยการเลือก ร DOB เป็นไปได้ที่จะเปลี่ยนลักษณะทางกลของ AM ในลักษณะที่ไดรฟ์จะมีแรงบิดสูงสุดเมื่อเริ่มต้น (ω = 0) หรือแม้กระทั่งในโหมดต่อต้าน สเค > 1 (รูปที่ 4-8)

เพิ่มขึ้น ร DOB นำไปสู่การเพิ่มขึ้นในส่วนประกอบที่ใช้งานของกระแสโรเตอร์ ฉัน 2a "= ฉัน 2 "cosψ 2 ตั้งแต่

(4-30)

ที่ไหน ร 2 " = ร 2 " + ร" DOB - ความต้านทานที่ใช้งานลดลงทั้งหมดของวงจรทุติยภูมิของเครื่อง

ด้วยเหตุผลเดียวกัน มอเตอร์ที่มีเฟสโรเตอร์ ซึ่งแตกต่างจากมอเตอร์กรงกระรอก คือมีแรงบิดเริ่มต้นสูงที่กระแสต่ำ คุณสมบัตินี้ของเครื่องจักรดังกล่าวเป็นเงื่อนไขหลักสำหรับการใช้งานหลักในไดรฟ์ที่มีโหมดสตาร์ทอัพจำนวนมาก (เครน โรงงานโลหะวิทยา เครื่องจักรโรตารี และกลไกที่ใช้พลังงานมากอื่นๆ) ควรระลึกไว้เสมอว่าการเพิ่มขึ้นมากเกินไป รทบ นำไปสู่การลดลงอย่างรวดเร็วในองค์ประกอบที่ใช้งานของกระแส ฉัน 2 ". จากนั้นแรงบิดเริ่มต้นของเครื่องยนต์ มพี น้อยกว่าช่วงเวลาคงที่เมื่อออกสตาร์ท มที.อาร์ . เป็นผลให้ไดรฟ์จะไม่สามารถเริ่มต้นได้

คุณลักษณะเชิงกลประดิษฐ์สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร (4-14) หรือ (4-18), (4-20), (4-24) และ (4-27) วิธีการคำนวณลักษณะเทียมของ IM ด้วยเฟสโรเตอร์สามารถทำให้ง่ายขึ้นโดยอิงตามความสัมพันธ์ต่อไปนี้ ลองเขียนนิพจน์สำหรับช่วงเวลาเท่ากัน มฉัน ตามลักษณะธรรมชาติและเทียมตามสูตร (4-21):

ค่าของ ε ไม่ได้ขึ้นอยู่กับค่าของส่วนประกอบแอคทีฟของความต้านทานในวงจรทุติยภูมิของเครื่อง ดังนั้นจึงยังคงไม่เปลี่ยนแปลงสำหรับลักษณะทางกลตามธรรมชาติและเทียม ดังนั้นจากสูตร (4-31) เรามี

สามารถพิจารณาค่าที่กำหนดได้: ใบสำคัญเกี่ยวกับลักษณะประดิษฐ์และธรรมชาติ สเค.ไอ และ ส K .E และรอยเลื่อนตามลักษณะธรรมชาติ สอี จากนั้นเราได้นิพจน์ (4-32)

(4-33)

ดังนั้น พื้นฐานของการคำนวณอย่างง่ายคือลักษณะทางกลตามธรรมชาติของเครื่องยนต์ ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้สำหรับเครื่องจักรที่มีเฟสโรเตอร์ สามารถหาได้โดยประมาณจากนิพจน์ (4-22) และแม่นยำยิ่งขึ้นจาก (4-21) พารามิเตอร์เครื่องบางอย่างที่จำเป็นสำหรับการคำนวณเหล่านี้ระบุไว้ในแคตตาล็อกหรือหนังสืออ้างอิง และบางอย่างสามารถกำหนดได้ด้วยสูตรข้างต้น

ข้าว. 4-8. ลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบโรเตอร์โรเตอร์

6. โหมดการเบรกของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส

โหมดการเบรกสำหรับไดรฟ์จำนวนมากที่มีเครื่องแบบอะซิงโครนัสมีความสำคัญมากกว่าโหมดการเริ่มทำงานที่เกี่ยวข้องกับข้อกำหนดสำหรับความน่าเชื่อถือและความน่าเชื่อถือในการใช้งาน บ่อยครั้งที่จำเป็นต้องหยุดตรงตำแหน่งที่กำหนดหรือเบรกไดรฟ์ในช่วงเวลาหนึ่ง

สำหรับมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสจะใช้โหมดต่อไปนี้: การเบรกแบบสร้างพลังงานใหม่พร้อมเอาต์พุตพลังงานไปยังเครือข่าย ฝ่ายค้าน; การเบรกแบบไดนามิกพร้อมระบบกระตุ้นสเตเตอร์ต่าง ๆ ด้วยกระแสตรง (แก้ไข) เมื่อเครื่องทำงานเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะกระจายพลังงานในวงจรทุติยภูมิ ตัวเก็บประจุแบบไดนามิกหรือการเบรกด้วยแม่เหล็กพร้อมการกระตุ้นตัวเอง ดังนั้นโหมดการเบรกสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มตามวิธีการกระตุ้นของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์: การกระตุ้นแบบอิสระซึ่งดำเนินการจากเครือข่ายกระแสสลับหรือกระแสตรง (การสร้างใหม่, การต่อต้านและการเบรกแบบไดนามิก) และการกระตุ้นด้วยตนเอง ผลจากการแลกเปลี่ยนพลังงานกับแบตเตอรี่ตัวเก็บประจุหรือเมื่อสเตเตอร์ของมอเตอร์ลัดวงจรเมื่อ EMF ของการเหนี่ยวนำตัวเองสร้างฟลักซ์แม่เหล็ก ตามคำนิยาม L.P. Petrov ประเภทหลังจะเรียกว่าการเบรกด้วยแม่เหล็ก

โหมดทั้งหมดนี้ใช้สำหรับเครื่องจักรที่มีทั้งโรเตอร์แบบเฟสและแบบกรงกระรอก

ในการเชื่อมต่อกับการใช้อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์พลังงานที่ทรงพลัง (ไทริสเตอร์และทรานซิสเตอร์) มีรูปแบบใหม่สำหรับการใช้โหมดเบรกทั่วไปของไดรฟ์แบบอะซิงโครนัส

การเพิ่มประสิทธิภาพการเบรกสามารถทำได้โดยใช้วิธีการแบบผสมผสานในการนำไปใช้งาน ควรเน้นว่าการเบรกแบบรวมส่วนใหญ่นั้นควบคุมได้อย่างเต็มที่ สิ่งนี้จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของพวกเขาต่อไป

ที่มีประสิทธิภาพที่สุดคือการเบรกแบบต่อต้านและตัวเก็บประจุแบบไดนามิก (CDT) วิธีสุดท้ายมีวิธีแก้ปัญหาวงจรมากมาย ขอแนะนำให้ใช้สำหรับไดรฟ์ที่มีโมเมนต์ความเฉื่อยลดลงอย่างมาก เช่น โมเมนต์ความเฉื่อยของมอเตอร์เกินสองเท่า

สำหรับไดรฟ์ที่มีความเฉื่อยต่ำ สามารถใช้คาปาซิเตอร์-แมกเนติกเบรก (CMB) ได้ การเบรกแบบไดนามิกด้วยแม่เหล็ก (MDB) จะมีประสิทธิภาพไม่น้อย เหตุผลสำหรับไดรฟ์แต่ละตัวและการเบรกแบบสองและสามขั้นตอนแบบรวมกันอื่น ๆ : ฝ่ายค้าน - การเบรกแบบไดนามิก (PDT), การเบรกด้วยตัวเก็บประจุและการต่อต้าน (CTP) เป็นต้น

ดังนั้นการนำวิธีการเบรก IM ที่ทันสมัยมาใช้จึงขึ้นอยู่กับประสบการณ์และความรู้ของผู้พัฒนาไดรฟ์ไฟฟ้าเป็นส่วนใหญ่ ดังนั้นให้เราพิจารณารายละเอียดเกี่ยวกับโหมดการเบรก

การเบรกด้วยการส่งพลังงานกลับคืนสู่เครือข่าย. ความสามารถในการย้อนกลับของมอเตอร์เหนี่ยวนำเช่นเดียวกับเครื่องจักรอื่น ๆ ที่ใช้หลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า (ประเภท Maxwellian) ช่วยให้สามารถทำงานในโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้ หากไม่มีโหลดบนเพลามอเตอร์ พลังงานที่ใช้จากเครือข่ายจะถูกใช้ไปเพื่อชดเชยการสูญเสียในสเตเตอร์ รวมถึงการสูญเสียในเหล็กและการสูญเสียเชิงกลในโรเตอร์ ด้วยการใช้แรงบิดภายนอกกับเพลาของเครื่องจักรในทิศทางการหมุนของโรเตอร์ สามารถทำความเร็วซิงโครนัสได้ ในกรณีนี้ การสูญเสียในโรเตอร์ได้รับการครอบคลุมโดยแหล่งพลังงานภายนอกแล้ว และเฉพาะพลังงานที่จะครอบคลุมการสูญเสียในสเตเตอร์เท่านั้นที่จะถูกใช้จากเครือข่าย ความเร็วที่เพิ่มขึ้นเหนือซิงโครนัสนำไปสู่ความจริงที่ว่าเครื่องอะซิงโครนัสเข้าสู่โหมดตัวสร้าง

เมื่อทำงานในโหมดนี้ สนามแม่เหล็กจะข้ามตัวนำของสเตเตอร์ในทิศทางเดียวกัน และตัวนำของโรเตอร์จะถูกข้ามในทิศทางตรงกันข้าม ดังนั้น EMF ของโรเตอร์ อีเครื่องหมายการเปลี่ยนแปลง 2 รายการ ได้แก่ อี 2 "ส = (- ส)อี 2 " ≈ - อี 2 "ส. กระแสในโรเตอร์ตามลำดับจะเท่ากับ

(4-34)

ข้าว. 4-13. แผนภาพเวกเตอร์ของมอเตอร์เหนี่ยวนำที่ทำงานในโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

จะเห็นได้จากนิพจน์ (4-34) ว่าในระหว่างการเปลี่ยน AM เป็นโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เฉพาะส่วนประกอบที่ใช้งานของกระแสโรเตอร์เท่านั้นที่เปลี่ยนทิศทาง เนื่องจากแรงบิดบนเพลาเปลี่ยนทิศทางเมื่อเทียบกับที่เกิดขึ้น ในโหมดมอเตอร์ ซึ่งแสดงโดยแผนภาพเวกเตอร์ในรูปที่ 4-13. นี่คือมุม φ 1 > π / 2 ซึ่งยืนยันการเปลี่ยนแปลงในสาเหตุของกระแส ฉัน 1 ในรูปของ EMF อี 1 (ไม่ใช่แรงดันไฟเมน ยู 1 , เช่นเดียวกับในโหมดมอเตอร์) แม้ว่าทิศทางของกระแสแม่เหล็ก ฉัน μ ยังคงเหมือนเดิม การกลับรายการของส่วนประกอบที่ใช้งานอยู่ของกระแส ฉัน" 2a นำไปสู่ความจริงที่ว่าพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้ากลายเป็นลบนั่นคือมันถูกส่งไปยังเครือข่ายตั้งแต่นั้นมา ส 0:

สัญญาณของพลังงานปฏิกิริยาของวงจรทุติยภูมิยังคงไม่เปลี่ยนแปลงโดยไม่คำนึงถึงโหมดการทำงานของเครื่อง ซึ่งตามมาจากนิพจน์

เนื่องจากมีช่วงเวลาคงที่ที่ใช้งานอยู่ จึงใช้การเบรกในการติดตั้งแบบยก (รูปที่ 4-14, a) ในไดรฟ์ขนส่ง (รูปที่ 4-14, b) ความแตกต่างในโหมดการเบรกเหล่านี้อยู่ที่ความจริงที่ว่าในกรณีแรก (รูปที่ 4-14, a) เครื่องยนต์เมื่อลดภาระลงมากจะเปลี่ยนเป็นโคตร (ω 3 ในจตุภาคที่สี่สำหรับ |ω| > |ω 0 |). ขีดจำกัดช่วงเวลาโหลด มกับ ไม่ควรเกิน มนอม. เมื่อรถเคลื่อนที่ "ลงเนิน" พลังงานศักย์ของน้ำหนักบรรทุกที่บรรทุกจะเริ่มมีส่วนช่วยในการเคลื่อนที่และสร้างโมเมนต์ขับเคลื่อนภายนอกที่ส่งไปยังเพลามอเตอร์ ดังนั้น ในกรณีนี้ เนื่องจากการเพิ่มความเร็วในการขับเคลื่อน (ω > ω 0) และการเปลี่ยนแปลงสัญลักษณ์ของ EMF อี 2 , มอเตอร์โดยตรงโดยไม่ต้องเปลี่ยนขดลวดสเตเตอร์ , เข้าสู่โหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพร้อมเอาต์พุตพลังงานไปยังเครือข่าย (จุด 2 ในรูป 4-14ข).

ข้าว. 4-14. ลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่มีช่วงเวลาคงที่แบบแอคทีฟ: a - การสืบเชื้อสายของภาระหนัก b - การทำงานของยานพาหนะ "ลงเขา"

เมื่อมีแรงบิดคงที่แบบรีแอกทีฟ การเบรกแบบสร้างใหม่พร้อมการกู้คืนพลังงานไปยังเครือข่ายสามารถรับได้ในมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่มีการสลับจำนวนเสาหรือในไดรฟ์ที่มีการควบคุมความถี่ กระแสความถี่ และเวกเตอร์ของความเร็วการหมุนของ IM

ในกรณีแรก (รูปที่ 4-15, a) การเปลี่ยนสเตเตอร์ของเครื่องจากจำนวนเสาที่น้อยลงไปเป็นเสาที่ใหญ่ขึ้นความเร็วซิงโครนัส ω 02 จะลดลง

ด้วยการควบคุมความถี่ของความเร็ว ลดความถี่ของแหล่งจ่ายไฟสเตเตอร์จากหลัก ฉ 1 ถึง ฉ 2 ฉ 1 และ ฉ 3 f 2 ค่อยๆ เปลี่ยนเครื่องยนต์จากคุณสมบัติเชิงกลหนึ่งไปเป็นอีกลักษณะหนึ่ง (รูปที่ 4-15, b) ไดรฟ์ทำงานในโหมดเบรกโดยส่งพลังงานออกไปยังเครือข่ายในขณะที่จุดทำงานเคลื่อนที่ไปตามส่วนต่างๆ ของลักษณะทางกลที่อยู่ในควอแดรนท์ที่สอง ด้วยการเปลี่ยนความถี่ของการจ่ายมอเตอร์อย่างราบรื่นและอัตโนมัติ เป็นไปได้ที่จะได้รับโหมดการเบรกของไดรฟ์ด้วยแรงบิดในการเบรกที่เปลี่ยนแปลงเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้ แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายต้องได้รับการควบคุมด้วยวิธีใดวิธีหนึ่งด้วย

ข้าว. 4-15. ลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสในโหมดเบรกที่เกิดใหม่พร้อมช่วงเวลาคงที่แบบรีแอกทีฟ: a - การสลับจำนวนคู่ขั้ว; b - การควบคุมความถี่ของความเร็ว

เบรกถอยหลัง. การเบรกประเภทนี้เกิดขึ้นเมื่อโรเตอร์ของมอเตอร์หมุนภายใต้การกระทำของโมเมนต์คงที่ในทิศทางตรงกันข้ามกับการหมุนของสนามสเตเตอร์ เมื่อมีแรงบิดตอบสนอง ระยะเวลาของการเบรกจะสั้น หลังจากนั้นเครื่องจะเปลี่ยนจากโหมดการเบรกเป็นโหมดมอเตอร์อีกครั้ง (รูปที่ 4-16, a) เบื้องต้นเครื่องยนต์ได้ทำงานตรงจุด 1 โหมดมอเตอร์และหลังจากสลับขดลวดสเตเตอร์สองเฟสแล้วทิศทางการหมุนของสนามแม่เหล็กของเครื่องและโมเมนต์แม่เหล็กไฟฟ้า (จุด 2 ). การเคลื่อนที่ของไดรฟ์ช้าลงจนถึงจุด เกี่ยวกับจากนั้นโรเตอร์จะกลับด้านและเครื่องยนต์จะถูกเร่งในทิศทางตรงกันข้ามกับการเคลื่อนที่ที่จุด 3 .

สำหรับมอเตอร์ที่มีเฟสโรเตอร์ เมื่อมีความต้านทานเพิ่มเติมมาก สามารถหยุดไดรฟ์ได้อย่างสมบูรณ์ด้วยแรงบิดในการเบรก มที.อาร์ (จุด 5 ในรูป 4-16ก).

เมื่อมีแรงบิดที่ใช้งานอยู่ (รูปที่ 4-16, b) หากทิศทางการหมุนของสนามแม่เหล็กเปลี่ยนไปเช่นในกรณีก่อนหน้า มอเตอร์จะเปลี่ยนโหมดการทำงานด้วย เช่น การเบรกโดยใช้สวิตช์เคาน์เตอร์ สถานที่ - ควอแดรนท์ที่สอง โหมดมอเตอร์ที่มีทิศทางกลับของโรเตอร์หมุน - ควอดแดรนต์ที่สามและโหมดใหม่ - เครื่องกำเนิดพร้อมเอาต์พุตพลังงานไปยังเครือข่าย - ควอแดรนต์ที่สี่ ซึ่งจุดของการเคลื่อนไหวระยะยาวที่มั่นคงอยู่ 3 .

สำหรับมอเตอร์ที่มีเฟสโรเตอร์ที่มีแรงบิดคงที่แบบแอคทีฟ สามารถรับโหมดการต่อต้านได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนเฟสของสเตเตอร์ โดยเพิ่มความต้านทานเพิ่มเติมเข้าไปในโรเตอร์เท่านั้น (รูปที่ 4-16, b) จากนั้นเครื่องจะเข้าสู่โหมดมอเตอร์จากจุดนั้น 1 แปลเป็นจุด 4 ด้วยการแนะนำของความต้านทานเพิ่มเติม รง, จากนั้นมันก็เปลี่ยนการเคลื่อนที่ไปตามลักษณะทางกลเทียม ผ่านเข้าสู่จตุภาคที่สี่ จุด 5 สอดคล้องกับการเคลื่อนไหวในสภาวะคงที่ในระยะยาวของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสในโหมดการต่อต้าน

ข้าว. 4-16. วงจรสวิตชิ่งและลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส: a - ในโหมดการต่อต้านที่มีโมเมนต์คงที่แบบรีแอกทีฟ b - เหมือนกันกับช่วงเวลาคงที่ที่ใช้งานอยู่

โหมดเบรกกระแสย้อนกลับมักใช้ในการติดตั้งการยกและการขนส่ง การสลับเฟสสเตเตอร์โดยไม่แนะนำความต้านทานเพิ่มเติมจะใช้เฉพาะในมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่มีโรเตอร์กรงกระรอกเนื่องจากค่าเริ่มต้นของกระแสที่จุด 2 (รูปที่ 4-16) มากกว่าจุดเริ่มต้นเล็กน้อยซึ่งก็คือ (5-6) ฉันนอม. สำหรับมอเตอร์ที่มีเฟสโรเตอร์ โดยทั่วไปแล้วจุดสูงสุดดังกล่าวจะไม่เป็นที่ยอมรับ ข้อเสียของลักษณะการเบรกของฝ่ายค้านคือความชันสูงและการสูญเสียพลังงานที่สำคัญซึ่งจะถูกแปลงเป็นความร้อนที่กระจายไปในวงจรทุติยภูมิของเครื่องยนต์อย่างสมบูรณ์ เนื่องจากลักษณะทางกลที่สูงชัน อาจมีความผันผวนอย่างมากในความเร็วของไดรฟ์ด้วยการเปลี่ยนแปลงโหลดเพียงเล็กน้อย

ถ้ารู้เดี๋ยวนั้น ม C ซึ่งจำเป็นต้องทำการเบรก การคำนวณค่าสลิป ณ จุดนี้ไม่ใช่เรื่องยากโดยใช้สูตร (4-25) จากนั้นใช้สูตร (4-29) เพื่อกำหนดความต้านทานเพิ่มเติม

การเบรกด้วยไฟฟ้า (ไดนามิก) หากสเตเตอร์ IM ถูกตัดการเชื่อมต่อจากเครือข่าย ฟลักซ์แม่เหล็กของการดึงดูดแม่เหล็กที่เหลือจะสร้าง EMF ที่ไม่มีนัยสำคัญและกระแสใน โรเตอร์

ด้วยการกระตุ้นแบบอิสระ จะได้ฟลักซ์ของสเตเตอร์ที่อยู่นิ่ง ซึ่งจะเหนี่ยวนำให้เกิด EMF และกระแสในขดลวดของโรเตอร์ที่กำลังหมุน

ข้าว. 4-17. แบบแผนสำหรับการเชื่อมต่อขดลวดสเตเตอร์ของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสกับเครือข่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง (แก้ไข)

ในการเชื่อมต่อขดลวดสเตเตอร์กับเครือข่ายกระแสตรง (แก้ไขแล้ว) จะใช้โครงร่างการเชื่อมต่อที่หลากหลายซึ่งบางส่วนแสดงในรูปที่ 4-17.

ในการวิเคราะห์โหมดการเบรกแบบไดนามิก การเปลี่ยน MDS จะสะดวกกว่า ฉ P, สร้างโดยกระแสตรง, MDS เทียบเท่าตัวแปร ฉ~ เกิดขึ้นร่วมกันโดยขดลวดสเตเตอร์และโรเตอร์ เช่นเดียวกับมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสทั่วไป จากนั้นโหมดตัวสร้างซิงโครนัสจะถูกแทนที่ด้วยโหมดเทียบเท่าของเครื่องอะซิงโครนัส ด้วยการเปลี่ยนดังกล่าวจะต้องปฏิบัติตามความเท่าเทียมกัน: ฉพี = ฉ ~ .

ข้าว. 4-18. แผนภาพการเชื่อมต่อของจุดเริ่มต้น (H) และจุดสิ้นสุด (K) ของขดลวดสเตเตอร์ "ในดาว" (a) การกำหนดทิศทางของ MMF ของขดลวดสเตเตอร์ (b) การเพิ่มทางเรขาคณิตของ MMF (c)

การทำงานร่วมกันของฟลักซ์แม่เหล็กจำนวนเล็กน้อยและกระแสในโรเตอร์นั้นไม่สามารถสร้างโมเมนต์แม่เหล็กไฟฟ้าขนาดใหญ่ได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องหาวิธีเพิ่มฟลักซ์แม่เหล็กอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งสามารถทำได้โดยเชื่อมต่อสเตเตอร์ของเครื่องในโหมดเบรกแบบไดนามิกกับแหล่งจ่ายไฟกระแสตรงหรือกระแสไฟตรง คุณยังสามารถสร้างวงจรกระตุ้นตัวเองของมอเตอร์ได้ด้วยการเชื่อมต่อตัวเก็บประจุเข้ากับขดลวดสเตเตอร์ เป็นผลให้เราได้รับโหมดของการเบรกแบบไดนามิกของเครื่องแบบอะซิงโครนัสพร้อมการกระตุ้นและการกระตุ้นตัวเองอย่างอิสระ

การกำหนด DC MMF สำหรับวงจรในรูปที่ 4-17 ก อธิบายรูป 4-18.

ด้วยการเชื่อมต่อสามเฟสของสเตเตอร์ที่คดเคี้ยวกับเครือข่าย AC จำเป็นต้องกำหนด MMF สูงสุดของเครื่องเท่ากับ:

(4-36)

ที่ไหน ฉัน 1 - ค่าประสิทธิผลของกระแสสลับ ω คือจำนวนรอบที่คดเคี้ยวของหนึ่งเฟสของสเตเตอร์

ก่อนอื่นให้พิจารณาแหล่งจ่ายไฟของสเตเตอร์ที่คดเคี้ยวด้วยกระแสตรง หากระหว่างการทำงานของเครื่องในโหมดมอเตอร์ การลื่นไถลและกระแสแม่เหล็กเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อย จากนั้นในโหมดเบรกแบบไดนามิก การเลื่อนของโรเตอร์จะแตกต่างกันไปในช่วงกว้าง ดังนั้นเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงความเร็ว EMF ของโรเตอร์จะเปลี่ยนไป กระแสในโรเตอร์และ MMF ที่สร้างขึ้นนั้นมีผลอย่างมากต่อ MMF ที่ได้

ข้าว. 4-19. แผนภาพเวกเตอร์ของเครื่องเหนี่ยวนำในโหมดเบรกแบบไดนามิก

เห็นได้ชัดว่ากระแสแม่เหล็กที่เกิดขึ้นซึ่งมอบให้กับสเตเตอร์จะเท่ากับ

ใช้แผนภาพเวกเตอร์ (รูปที่ 4-19) เราเขียนความสัมพันธ์ต่อไปนี้สำหรับกระแส:

(4-37)

รับค่า EMF ในโรเตอร์ของเครื่องเท่ากับ อี 2 ที่ความเร็วเชิงมุมของการหมุนของโรเตอร์ ω 0 ที่ความเร็วอื่นที่เรามี

ดังนั้น ความต้านทานเชิงอุปนัยของโรเตอร์

ที่ไหน เอ็กซ์ 2 - ความต้านทานอุปนัยของโรเตอร์ที่ความถี่ ω 0 .

ตอนนี้สำหรับวงจรทุติยภูมิของเครื่องเราสามารถเขียนได้

หลังจากนำอีเอ็มเอฟ อี 2 ถึงพารามิเตอร์ของวงจรหลักที่เราจะมี อี 1 = อี 2" แล้ว

แทนที่นิพจน์ (4-38) ลงในสูตร (4-37) เราได้รับ:

(4-39)

การแก้สมการ (4-39) สำหรับกระแส ฉัน 2 "เราพบ

(4-40)

ค่าของโมเมนต์แม่เหล็กไฟฟ้าของเครื่องถูกกำหนดโดยการสูญเสียในวงจรทุติยภูมิ กล่าวคือ:

(4-41)

การตรวจสอบการแสดงออกนี้เพื่อหาค่าสูงสุดนั้นเป็นเรื่องง่ายที่จะได้รับความเร็วโรเตอร์สัมพัทธ์วิกฤต ν KP ซึ่งมีแรงบิดสูงสุด:

(4-42)

(4-43)

ตามสูตร (4-41) - (4-43) สามารถรับนิพจน์ต่อไปนี้สำหรับคุณลักษณะเชิงกลของ IM:

(4-44)

นิพจน์ (4-44) คล้ายกับสูตร Kloss ซึ่งทำให้เข้าใจได้ง่ายขึ้น การวิเคราะห์สูตร (4-40) - (4-44) และลักษณะปรากฏการณ์ทางกายภาพของการเบรกแบบไดนามิกของความดันโลหิตช่วยให้เราสามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้

1. ในโหมดการเบรกแบบไดนามิก คุณสมบัติของลักษณะทางกลของเครื่องอะซิงโครนัสจะคล้ายกับคุณสมบัติของลักษณะที่คล้ายคลึงกันของโหมดมอเตอร์ นั่นคือ ช่วงเวลาวิกฤตไม่ได้ขึ้นอยู่กับความต้านทานที่ใช้งานของวงจรทุติยภูมิ และ ความเร็ววิกฤต ν KP เท่ากับ ส KP ในโหมดมอเตอร์ ตามสัดส่วน ร 2 ".

2. พารามิเตอร์ xμ และกระแส ฉัน 1 อาจแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญจากค่าที่คล้ายกันของโหมดมอเตอร์เนื่องจากขึ้นอยู่กับความอิ่มตัวของวงจรแม่เหล็กของสเตเตอร์

3. กระแสสเตเตอร์ของเครื่องในโหมดมอเตอร์เป็นฟังก์ชันของสลิปโรเตอร์ และในระหว่างการเบรกแบบไดนามิกจะเป็นค่าคงที่

4. ฟลักซ์แม่เหล็กที่เกิดขึ้นระหว่างการเบรกแบบไดนามิกและความเร็วโรเตอร์ต่ำจะเพิ่มขึ้น เนื่องจากผลกระทบของการล้างอำนาจแม่เหล็กของปฏิกิริยาโรเตอร์จะลดลง และในโหมดมอเตอร์จะยังคงค่าคงที่โดยประมาณ

ข้าว. 4-20. ลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่มีการเบรกแบบไดนามิกและค่าต่าง ๆ ของกระแสกระตุ้นหรือความต้านทานเพิ่มเติมในวงจรโรเตอร์

บนมะเดื่อ 4-20 แสดงลักษณะซึ่ง 1 และ 2 ได้รับสองค่าของกระแสในสเตเตอร์ ฉัน 11 I 12 และความต้านทานคงที่ ร 21 , และลักษณะเฉพาะ 3 และ 4 พบที่กระแสน้ำเดียวกันแต่มีค่าต่างกัน ร 22 > ร 21 . สำหรับการเปรียบเทียบ จะแสดงลักษณะทางกลของเครื่องที่ทำงานในโหมดมอเตอร์ หากสามารถเปลี่ยนความต้านทานในวงจรโรเตอร์ได้ ก็จะสามารถรับคุณลักษณะที่มีแรงบิดคงที่โดยประมาณในช่วงความเร็วของการขับเคลื่อนที่หลากหลาย

รีแอกแตนซ์ของวงจรแม่เหล็ก x μ ถูกกำหนดโดยลักษณะสากลของการไม่ทำงานของเครื่องหรือข้อมูลการทดลอง ในกรณีหลังโดยไม่คำนึงถึงความอิ่มตัวของวงจรแม่เหล็ก ค่า x μ พบได้ตามสูตร:

ที่ไหน ยู 0 , ฉันแรงดันและกระแสไฟฟ้า 0 เฟสเมื่อเครื่องเดินเบา

อย่างแม่นยำยิ่งขึ้นการพึ่งพาอาศัยกัน x μ = ฉ(ฉันμ) สามารถหาได้ดังนี้ หากเครื่องอะซิงโครนัส โรเตอร์ซึ่งหมุนโดยมอเตอร์ภายนอกด้วยความเร็วแบบซิงโครนัส ได้รับแรงดันไฟฟ้าเฟสที่มีขนาดแตกต่างกัน จากนั้นจะสอดคล้องกับ EMF อี 1 . ดังนั้นโดยการวัดกระแส ฉันμ ง่ายต่อการคำนวณการพึ่งพา x μ = อี 1 ฉันμ -1 ซึ่งจะคำนึงถึงความอิ่มตัวของระบบแม่เหล็กของเครื่อง การสร้างลักษณะทางกลในกรณีนี้จะดำเนินการทีละจุด สิ่งนี้ตั้งค่า มเค.พี. ν KP และคำนวณค่าตามสูตร (4-42) และ (4-43) ร 2 " และปัจจุบัน ฉัน 1 . จากนั้นหา ν i โดยการเปลี่ยน ฉันไม ศูนย์ถึง ฉัน 1 ที่ค่าที่เหมาะสม xไม , ตามสูตร:

(4-45)

ได้รับนิพจน์ (4-45) หลังจากการดำเนินการกับสูตร (4-37) - (4-38) ตามสูตร (4-41) สามารถคำนวณลักษณะทางกลโดยคำนึงถึงผลกระทบความอิ่มตัวของวงจรแม่เหล็กของเครื่อง

การเบรกประเภทนี้ใช้ในการยกและการขนส่ง และในไดรฟ์เครื่องจักร ซึ่งขับเคลื่อนโดยเครือข่ายไฟฟ้ากระแสสลับที่ไม่ได้รับการควบคุมในไดรฟ์ที่ควบคุมด้วยความถี่

การเบรกตัวเก็บประจุของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสถูกนำมาใช้ในการขับเคลื่อนด้วยเครื่องจักรในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา ความเป็นไปได้ของระบอบการปกครองดังกล่าวก่อตั้งขึ้นเมื่อปี พ.ศ. 2438 โดย M. Leblanc แต่ในช่วงทศวรรษที่ 20-40 ของศตวรรษที่ XX การเบรกประเภทนี้ถือว่าไม่มีเหตุผล เฉพาะในปี พ.ศ. 2487 A.T. Golovan และ I.N. Barbash แสดงคำมั่นสัญญาในการใช้งาน อย่างไรก็ตามในช่วงปลายทศวรรษที่ 50 ต้องขอบคุณผลงานของ L.P. Petrov บรรลุผลในทางปฏิบัติในการใช้ทั้งตัวเก็บประจุและการเบรกแบบรวมประเภทอื่น ๆ สิ่งนี้เป็นไปได้เนื่องจากการลดต้นทุนและขนาดของตัวเก็บประจุและการพัฒนาวงจรใหม่ที่ให้การกระตุ้นตนเองอย่างเข้มข้นของเครื่องอะซิงโครนัสในการเปลี่ยนแปลงความเร็วการหมุนที่หลากหลาย ปัจจุบันมีการใช้รูปแบบต่าง ๆ สำหรับการใช้งานการเบรกของตัวเก็บประจุ

ข้าว. 4-21. การพึ่งพาการกระตุ้นตัวเองของเครื่องอะซิงโครนัสระหว่างการเบรกของตัวเก็บประจุ

หลักการของการกระตุ้นความดันโลหิตด้วยตนเองแสดงโดยภาพที่แสดงในรูปที่ 4-21. เมื่อปิดเครื่องด้วยโรเตอร์หมุนจากเครือข่ายและเชื่อมต่อตัวเก็บประจุกับสเตเตอร์ (รูปที่ 4-26, a) เนื่องจากแรงเคลื่อนไฟฟ้าตกค้าง อี 0 ตัวเก็บประจุเริ่มชาร์จด้วยกระแส ฉัน μ 0 (ภาพที่ 4-21) กระแสนี้ทำให้แรงเคลื่อนไฟฟ้าของเครื่องเพิ่มขึ้นเป็น อี 1 ผม ซึ่งจะเพิ่มประจุไฟฟ้าของตัวเก็บประจุเป็นค่า ฉันμi จากนั้นกระบวนการจะดำเนินต่อไปดังรูปจนถึงจุด 1 (ที่ความเร็วรอบคงที่ของสนามมอเตอร์) โดยที่ อี 1 ฉัน = อี 1 และ ฉันไม = ฉัน μ .

ตามวงจรสมมูล (รูปที่ 4-22) EMF อี 1 จะเท่ากับ

โดยที่ φ = ฉเอ็กซ์ ฉ 0 -1 และ ฉ 0 - ความถี่เล็กน้อยในวงจร

สมมติว่าที่จุดเริ่มต้นของการกระตุ้นตัวเองกระแสในโรเตอร์จะเท่ากับศูนย์และ ฉัน 1 ≈ ฉันμ คุณสามารถหาความถี่สัมพัทธ์เริ่มต้นของการกระตุ้นตัวเองได้ φ BEGINNING จากนั้นเราพบจากสูตร (4-46)

และ x μ , x 1 , x C - ส่วนประกอบปฏิกิริยาของความต้านทานของวงจรสมมูล (รูปที่ 4-22) ที่ความถี่หลัก (50 Hz)

ข้าว. 4-22. วงจรสมมูลของเครื่องอะซิงโครนัสพร้อมการกระตุ้นด้วยตัวเก็บประจุ

ละเว้นค่า ใน และ x 1 2 เมื่อเทียบกับ xไมโคร 2 และการแก้สมการกำลังสอง (4-47) เราได้:

หรือ (4-48)

ข้าว. 4-23. ลักษณะคงที่ของโหมดตัวเก็บประจุกระตุ้นตัวเองของเครื่องอะซิงโครนัสФ - ฟลักซ์แม่เหล็ก ฉัน 1 , ฉัน 2 " , ฉันμ - กระแสในสเตเตอร์, กระแสในโรเตอร์ (ค่าลดลง), กระแสแม่เหล็ก, ตามลำดับ; φ - ความถี่ของการสั่นของกระแสอิสระในสเตเตอร์ ω - ความเร็วเชิงมุมของโรเตอร์ s - สลิป; ม- โมเมนต์แม่เหล็กไฟฟ้า

ดังนั้นความถี่เริ่มต้นของกระบวนการกระตุ้นตัวเองของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสจึงมีค่าประมาณเท่ากับความถี่ธรรมชาติของวงจรการสั่นของเครื่องที่ไม่อิ่มตัว นอกจากนี้ยังแสดงโดยเส้นโค้งในรูป 4-23 (ในหน่วยสัมพัทธ์). พวกเขาช่วยให้เราสามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้

1. โหมดนี้ถูกจำกัดในแง่ของความเร็วเชิงมุมของโรเตอร์ด้วยค่า ω BEGINNING ที่ซึ่งการกระตุ้นตัวเองของเครื่องเริ่มต้นและ ω K ที่ซึ่งกระบวนการนี้สิ้นสุดลง และ ω K > ω 0 .

2. ในช่วงการเปลี่ยนแปลงความเร็วโรเตอร์ที่มีนัยสำคัญ วงจรแม่เหล็กของเครื่องยังคงอิ่มตัวและการไหลจะรักษาค่าคงที่โดยประมาณ (1.5-2.0) F NOM

3. ค่าของกระแสของโรเตอร์และสเตเตอร์มีค่าเกินกว่าค่าเล็กน้อย

เมื่อพิจารณาถึงกระบวนการทางกายภาพที่เกิดขึ้นในเครื่อง เราสามารถสร้างสิ่งต่อไปนี้ได้ หากความเร็วในการหมุนของโรเตอร์เกิน ω START ความถี่ของส่วนประกอบอิสระของกระแสสเตเตอร์จะเพิ่มขึ้นเนื่องจากความอิ่มตัวของระบบแม่เหล็กของเครื่อง (ดูรูปที่ 4-23) และ φ จะมากกว่า φ START เวกเตอร์ปัจจุบันของสเตเตอร์หมุนตามเข็มนาฬิกา (รูปที่ 4-24) แต่แอมพลิจูดของมันเพิ่มขึ้น ในขณะเดียวกันกระแสที่เพิ่มขึ้นในโรเตอร์ ฉัน 2 นำไปสู่การปรากฏตัวขององค์ประกอบการล้างอำนาจแม่เหล็กของฟลักซ์แม่เหล็กในช่องว่างอากาศ ที่ความเร็วการหมุนของโรเตอร์ ω K ส่วนประกอบปฏิกิริยาของกระแสจะเท่ากัน ฉัน 1 และ ฉัน 2" และกระบวนการกระตุ้นตัวเองของเครื่องจะหยุดลง

ถือว่าเท่ากัน ฉัน 1 และ ฉัน 2 "เนื่องจากองค์ประกอบที่ใช้งานมีขนาดเล็กและใช้นิพจน์ (4-49) เราพบ:

โดยที่ φ K คือค่าวิกฤตของความถี่สัมพัทธ์ของสนามสเตเตอร์

ข้าว. 4-24. ไดอะแกรมการกระตุ้นตัวเองของเว็กเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัส

วงจรเปลี่ยนเฟสมอเตอร์และไดอะแกรมเวกเตอร์ช่วยให้คุณค้นหาการพึ่งพาพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าและแรงบิด ซึ่งวงจรหลังจะพิจารณาจากการสูญเสียความร้อนในสเตเตอร์และโรเตอร์ของเครื่อง อย่างไรก็ตาม การคำนวณเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการคำนวณที่ซับซ้อนและยุ่งยากของการขึ้นต่อกันทั้งหมดที่แสดงในรูป 4-23. ดังนั้นเราจึงใช้วิธีง่ายๆ ในการคำนวณคุณลักษณะทางกล ซึ่งพิจารณาจากความสัมพันธ์ต่อไปนี้:

ที่ไหน ม 0 - แรงบิดเบรกเริ่มต้น (คำนวณ) ที่ความเร็ว ω 0 .

ค่า ม 0 ได้ทดลองเป็นผลิตภัณฑ์ มนอม กิโลซี° , ที่ไหน เค - ค่าสัมประสิทธิ์ขึ้นอยู่กับประเภทของเครื่องยนต์เฉพาะ สามารถรับได้เท่ากับ 0.7 สำหรับเครื่องจักรสี่และหกขั้วและ 0.5 สำหรับสองขั้ว องศาเซลเซียส - ความจุเฟสของตัวเก็บประจุในหน่วยสัมพัทธ์จาก คนอม. โดยการตั้งค่าของ φ BEGIN เราสามารถคำนวณได้ องศาเซลเซียส ตามสูตร

ความจุสูงสุดของธนาคารตัวเก็บประจุ (เฟส)

ที่ไหน ฉันμ NOM - กระแสแม่เหล็กของเครื่องที่แรงดันไฟฟ้าสเตเตอร์ (เฟส) ที่กำหนด ω 0 - ความเร็วในการหมุนของสนามแม่เหล็กแบบซิงโครนัสที่ความถี่เครือข่าย 50 Hz

ข้าว. 4-25. ลักษณะทางกลแบบคงที่ของเครื่องอะซิงโครนัสที่มีการเบรกด้วยตัวเก็บประจุ: ด้วยความจุในเฟส กับ 1 (เส้นโค้ง 1) พร้อมความจุในเฟส กับ 2 (โค้ง2 และ 3) และค่าต่าง ๆ ของกระแสแม่เหล็ก ฉันไมโคร 2 » ฉันไมโคร 3

ลักษณะทางกล (รูปที่ 4-25) แสดงให้เห็นว่าการเพิ่มความจุของตัวเก็บประจุจะลดค่าของความเร็วเชิงมุม ω START และ ω K รวมถึงแรงบิดในการเบรกสูงสุด ด้วยการเพิ่มขึ้นของกระแสแม่เหล็ก (เส้นโค้ง 3 ) ความอิ่มตัวของวงจรแม่เหล็กเพิ่มขึ้นซึ่งนำไปสู่การลดลงของความต้านทานอุปนัยของเครื่องและเพิ่มแรงบิดในการเบรกสูงสุดและความเร็วเชิงมุม ω K

ข้าว. 4-26. การเบรกแบบไดนามิกของตัวเก็บประจุแบบรวม: a - แผนผัง; ข - ลักษณะทางกล

ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น วิธีการเบรกแบบผสมผสานมีประสิทธิภาพในการหยุดการขับโดยสมบูรณ์ ขึ้นอยู่กับเวลาปิดของหน้าสัมผัสเบรค CTในระบบดังกล่าวเป็นไปได้ที่จะได้รับโหมดการเบรกที่เปลี่ยนต่อเนื่องกันสามโหมด (รูปที่ 4-26, b): ตัวเก็บประจุ (เส้นโค้ง 1 ), แม่เหล็ก (เส้นโค้ง 2 ) และไดนามิก(เส้นโค้ง 3 ) หรือเฉพาะครั้งแรกและครั้งสุดท้าย การเปลี่ยนไดรฟ์จากโหมดมอเตอร์เป็นโหมดเบรกและการสลับโหมดเบรกต่างๆ จะแสดงในรูปด้วยลูกศร เช่น ถ้าปิดการติดต่อ CTเกิดขึ้นในขณะที่ตรงกับจุด กับจากนั้นจะผ่านการเปลี่ยนจากตัวเก็บประจุเป็นเบรกแม่เหล็กซึ่งจะสิ้นสุดที่จุดนั้น งจากนั้นเกือบจนกว่าไดรฟ์จะหยุด การเบรกแบบไดนามิกจะเกิดขึ้น

7. การใช้งานด้านเทคนิค แอพพลิเคชั่น

มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่มีโรเตอร์แบบกรงกระรอกถูกใช้มาประมาณ 100 ปีแล้ว และจะถูกใช้เป็นไดรฟ์ไฟฟ้าแบบไร้การควบคุมจำนวนมากที่ใช้งานจริงเพียงอย่างเดียว ซึ่งยังคงมีสัดส่วนมากกว่า 90% ของไดรฟ์ไฟฟ้าอุตสาหกรรมทั้งหมด ในช่วง 10-20 ปีที่ผ่านมา บริษัทหลายแห่งในอเมริกาและยุโรปพยายามพัฒนาและทำการตลาดมอเตอร์ประหยัดพลังงาน ซึ่งเป็นผลมาจากมวลของวัสดุที่ใช้งานเพิ่มขึ้น 30% ประสิทธิภาพเล็กน้อยคือ เพิ่มขึ้น 1-5% ตามต้นทุนที่เพิ่มขึ้น ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีโครงการสำคัญในสหราชอาณาจักรเพื่อสร้างมอเตอร์ประหยัดพลังงานโดยไม่ต้องเพิ่มต้นทุน

ในทศวรรษที่ผ่านมา ด้วยความก้าวหน้าทางอิเล็กทรอนิกส์ (FC) มอเตอร์เหนี่ยวนำแบบกรงกระรอกได้กลายเป็นพื้นฐานของตัวแปลงความถี่ ซึ่งประสบความสำเร็จในการแทนที่ไดรฟ์ DC ที่โดดเด่นก่อนหน้านี้ในหลายพื้นที่ สิ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษคือการใช้ไดรฟ์ไฟฟ้าดังกล่าวในปั๊ม พัดลม และคอมเพรสเซอร์แบบดั้งเดิมที่ไม่มีการควบคุม จากประสบการณ์ที่แสดงให้เห็น โซลูชันทางเทคนิคนี้ช่วยประหยัดพลังงานไฟฟ้าได้ถึง 50% น้ำสูงสุด 20% และความร้อนมากกว่า 10%

การเปลี่ยนจากไดรฟ์ไฟฟ้าที่ไม่มีการควบคุมไปเป็นไดรฟ์ที่มีการควบคุมนั้นถือเป็นทิศทางหลักในการพัฒนาไดรฟ์ไฟฟ้าในหลาย ๆ เทคโนโลยี เนื่องจากสิ่งนี้ช่วยปรับปรุงคุณภาพของกระบวนการทางเทคโนโลยีอย่างมีนัยสำคัญและช่วยประหยัดไฟฟ้าได้มากถึง 30% สิ่งนี้กำหนดโอกาสในการพัฒนาไดรฟ์ไฟฟ้าที่ควบคุมความถี่

ไดรฟ์ไฟฟ้าพร้อมมอเตอร์ที่มีเฟสโรเตอร์ที่มีการควบคุมแบบรีโอสแตติกนั้นใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรมเครน และใช้ในเทคโนโลยีอื่นๆ วงจรคาสเคดและเครื่องป้อนคู่สามารถพบได้ในไดรฟ์ไฟฟ้าอันทรงพลังของสถานีสูบจ่ายก๊าซที่มีช่วงการควบคุมขนาดเล็ก ในอุปกรณ์ขับเคลื่อนไฟฟ้าของเรือ

อุปกรณ์ของเครื่องอะซิงโครนัส

หลักการทำงานของเครื่องอะซิงโครนัสขึ้นอยู่กับการใช้สนามแม่เหล็กหมุนซึ่งทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้า (EMF) ในขดลวดของโรเตอร์ เมื่อกระแส "ของโรเตอร์ทำปฏิกิริยากับสนามแม่เหล็กหมุน แรงบิดแม่เหล็กไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นซึ่งทำให้โรเตอร์หมุน (ในโหมดมอเตอร์) หรือเบรก (ในโหมดเบรก)

8- หลักการทำงานของเครื่องอะซิงโครนัส

หลักการทำงานของเครื่องอะซิงโครนัสนั้นขึ้นอยู่กับกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าที่ค้นพบ

M. Faraday และผลงานของ D. Maxwell และ E. Lenz

ในเครื่องอะซิงโครนัส ขดลวดอันหนึ่งวางอยู่บนสเตเตอร์ 1 (รูปที่ 1.1 ก) และอันที่สองบนโรเตอร์ 5 มีช่องว่างอากาศระหว่างโรเตอร์และสเตเตอร์ซึ่งทำขึ้นให้เล็กที่สุด ปรับปรุงการเชื่อมต่อแม่เหล็กระหว่างขดลวด ขดลวดสเตเตอร์ 2 เป็นขดลวดแบบหลายเฟส (หรือในกรณีเฉพาะแบบสามเฟส) ซึ่งขดลวดจะถูกวางไว้รอบ ๆ เส้นรอบวงของสเตเตอร์อย่างสม่ำเสมอ เฟสที่คดเคี้ยวของสเตเตอร์ โอ้,โดย และ รัสเซีย เชื่อมต่อตามรูปแบบ Y หรือ A และเชื่อมต่อกับเครือข่ายกระแสไฟสามเฟส ขดลวดโรเตอร์ 4 ทำการลัดวงจรหลายเฟสหรือสามเฟสและวางให้เท่ากันตามเส้นรอบวงของโรเตอร์

จากพื้นฐานทางทฤษฎีของวิศวกรรมไฟฟ้าเป็นที่ทราบกันว่าเมื่อกระแสไซน์สามเฟสจ่ายให้กับขดลวดสเตเตอร์สามเฟสสนามแม่เหล็กหมุนจะเกิดขึ้นความเร็วรอบ (รอบต่อนาที) ซึ่ง

П1=60f1|р โดยที่ฉ 1- ความถี่ไฟหลัก ร- จำนวนคู่เสา

สนามแม่เหล็กหมุนทำให้เกิด EMF E 2 ในตัวนำของขดลวดที่ลัดวงจรของโรเตอร์และกระแส 1 2 ไหลผ่าน

รูปที่ 1.1 แสดง (ตามกฎมือขวา) ทิศทางของ EMF ที่เหนี่ยวนำในตัวนำของโรเตอร์ในระหว่างการหมุนของฟลักซ์แม่เหล็ก Ф ตามเข็มนาฬิกา (ในกรณีนี้ ตัวนำของโรเตอร์จะเคลื่อนที่ทวนเข็มนาฬิกาเมื่อเทียบกับฟลักซ์ Ф) หากโรเตอร์อยู่กับที่หรือความถี่ของการหมุนน้อยกว่าความถี่ n1 แสดงว่าส่วนประกอบที่ใช้งานอยู่ของกระแสโรเตอร์จะอยู่ในเฟสที่มี EMF เหนี่ยวนำ นี่คือสัญลักษณ์ (กากบาทและจุด) ในรูป 1.1 แสดงทิศทางของส่วนประกอบที่ใช้งานอยู่ในเวลาเดียวกัน

ข้าว. 1.1. วงจรแม่เหล็กไฟฟ้าของเครื่องอะซิงโครนัสและทิศทางของไฟฟ้าช่วงเวลาแม่เหล็กไฟฟ้าเมื่อเครื่องทำงานในโหมดต่อไปนี้: มอเตอร์(ก), ยีนเกี่ยวกับเหตุผล(ข) และไฟฟ้า การเบรก(วี)

แรงแม่เหล็กไฟฟ้ากระทำต่อตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าอยู่ในสนามแม่เหล็ก ทิศทางจะถูกกำหนดโดยกฎมือซ้าย แรงรวม F pe 3 ที่ใช้กับตัวนำทั้งหมดของโรเตอร์ก่อให้เกิดโมเมนต์แม่เหล็กไฟฟ้า M ซึ่งเคลื่อนตัวไปด้านหลังสนามแม่เหล็กหมุน

โมเมนต์แม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากการทำงานร่วมกันของฟลักซ์แม่เหล็ก Phi ของกระแสของโรเตอร์ I2

M=sFI2sosf2

โดยที่ c คือสัมประสิทธิ์ของสัดส่วน I2cosph2 - ส่วนประกอบที่ใช้งานอยู่ของกระแสโรเตอร์ f2 - มุมเฟสระหว่าง I2 และ EMF ปัจจุบัน อี 2 ในขดลวดโรเตอร์

หากแรงบิดแม่เหล็กไฟฟ้า M มีขนาดใหญ่พอ โรเตอร์จะเข้าสู่การหมุนและความถี่การหมุนคงที่ n 2 จะสอดคล้องกับความเท่าเทียมกันของแรงบิดแม่เหล็กไฟฟ้ากับแรงบิดเบรกที่สร้างขึ้นโดยกลไกที่ขับเคลื่อนสู่การหมุนและแรงเสียดทานภายใน โหมดการทำงานของเครื่องอะซิงโครนัสนี้คือมอเตอร์

ความถี่ของการหมุนของโรเตอร์ P2 จะแตกต่างจากความถี่ของการหมุนของสนามแม่เหล็ก P1 เสมอ เนื่องจากหากความถี่เหล่านี้ตรงกัน สนามการหมุนจะไม่ข้ามขดลวดของโรเตอร์และไม่มีการเหนี่ยวนำ EMF ดังนั้นจึงไม่มีการสร้างแรงบิด .

ความแตกต่างสัมพัทธ์ระหว่างความถี่ของการหมุนของสนามแม่เหล็กและโรเตอร์เรียกว่า สลิป:

S=(P1- P1) | P1

ซึ่งแสดงเป็นหน่วยสัมพัทธ์หรือเปอร์เซ็นต์ตาม K P1 ความเร็วของโรเตอร์ โดยคำนึงถึง

ดังนั้น คุณลักษณะเฉพาะของเครื่องอะซิงโครนัสคือการมีสลิป เช่น ความไม่เท่าเทียมกันของความถี่การหมุน P1 และ P1 ดังนั้นเครื่องจึงเรียกว่าอะซิงโครนัส (โรเตอร์ของมันหมุนไม่ตรงกับสนาม)

เมื่อเครื่องอะซิงโครนัสทำงานในโหมดมอเตอร์ ความเร็วของโรเตอร์จะน้อยกว่าความเร็วการหมุนของสนามแม่เหล็ก P1 ในเครื่อง พลังงานไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นพลังงานกล

หากโรเตอร์ทำงานช้า (S=1) นี่เป็นโหมดไฟฟ้าลัดวงจร หากความเร็วในการหมุนของโรเตอร์ตรงกับความถี่ในการหมุนของสนามแม่เหล็ก (ความถี่ซิงโครนัส) เช่น S = 0 จะไม่มีแรงบิดเกิดขึ้น

หากโรเตอร์ของเครื่องอะซิงโครนัสถูกเร่งด้วยความช่วยเหลือของช่วงเวลาภายนอก (เช่น มอเตอร์บางชนิด) ไปที่ความถี่ P2 ซึ่งเป็นความถี่ที่สูงขึ้นของการหมุนของสนามแม่เหล็ก P1 จากนั้นทิศทางของ EMF ใน ตัวนำของโรเตอร์และส่วนประกอบที่ใช้งานของกระแสโรเตอร์จะเปลี่ยนไป ในเวลาเดียวกัน โมเมนต์แม่เหล็กไฟฟ้า M จะเปลี่ยนทิศทางซึ่งจะกลายเป็นการเบรก เช่น เครื่องอะซิงโครนัสจะเปลี่ยนเป็นโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (รูปที่ 1.1, ข) ในโหมดเจเนอเรเตอร์ เครื่องอะซิงโครนัสได้รับพลังงานกลจากตัวส่งกำลังหลัก แปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าและจ่ายให้กับเครือข่าย ในขณะที่ 0>S> - ∞

หากคุณหมุนโรเตอร์จากมอเตอร์ภายนอกในทิศทางตรงกันข้ามกับการหมุนของสนามแม่เหล็ก (รูปที่ 1.1, c) จากนั้น EMF และส่วนประกอบที่ใช้งานของกระแสในตัวนำของโรเตอร์จะถูกนำไปในลักษณะเดียวกัน เช่นเดียวกับในโหมดมอเตอร์ กล่าวคือ เครื่องได้รับพลังงานไฟฟ้าจากเครือข่าย . อย่างไรก็ตาม ในโหมดนี้ โมเมนต์แม่เหล็กไฟฟ้า M จะหันเข้าหาการหมุนของโรเตอร์ กล่าวคือ กำลังเบรก โหมดการทำงานของเครื่องอะซิงโครนัสนี้เป็นโหมดของการเบรกด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า ในโหมดนี้ โรเตอร์จะหมุนไปในทิศทางตรงกันข้าม (ตามทิศทางของสนามแม่เหล็ก) ดังนั้น P2

9-การออกแบบเครื่องอะซิงโครนัส

เครื่องยนต์ประเภทหลักมอเตอร์เหนี่ยวนำแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก: มอเตอร์กรงกระรอกและมอเตอร์สลิปริง (ชนิดหลังเรียกว่ามอเตอร์สลิปริง) มอเตอร์ที่พิจารณามีการออกแบบสเตเตอร์เหมือนกันและแตกต่างกันเฉพาะในการออกแบบโรเตอร์

มอเตอร์กรงกระรอก มากที่สุด

ทั่วไป; อุตสาหกรรมไฟฟ้าผลิตได้หลายสิบล้านเครื่องต่อปี

บนมะเดื่อ 1.2 กแสดงมุมมองทั่วไปของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่พบมากที่สุดด้วยโรเตอร์แบบกรงกระรอกของการออกแบบแบบปิดและมีการระบายอากาศ สเตเตอร์มีขดลวดสามเฟส ขดลวดของโรเตอร์ทำในรูปแบบของกรงกระรอกนั่นคือ มันลัดวงจร

การออกแบบของเปลือก (ตัวถัง กระบัง ฯลฯ) ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับการออกแบบของเครื่องจักรในแง่ของระดับการป้องกันและระบบระบายความร้อนที่เลือก ในการออกแบบภายใต้การพิจารณา ตัวเครื่องมีการติดตั้งซี่โครงเพื่อการระบายความร้อนที่ดีขึ้น พัดลมแบบแรงเหวี่ยงซึ่งอยู่บนเพลามอเตอร์ด้านนอกเปลือกเครื่องจักร จะพัดผ่านโครงมอเตอร์แบบซี่ พัดลมปิดด้วยท่อนำอากาศ

ภายในเครื่อง อากาศจะปั่นป่วนโดยใบพัดระบายอากาศที่ขึ้นรูปพร้อมกับวงแหวนลัดวงจร กล่องขั้วต่อติดอยู่กับตัวเครื่องซึ่งติดตั้งแผงขั้วต่อโดยดึงปลายขดลวดสเตเตอร์ออกมา

ในเครื่องยนต์ที่ทรงพลังมากขึ้น เพื่อเพิ่มความเข้มในการทำความเย็น อากาศจะถูกขับเคลื่อนผ่านช่องแกนของโรเตอร์โดยพัดลมแยกต่างหากหรือพัดลมตัวเดียวกันที่เป่าผ่านพื้นผิวด้านนอกของเครื่อง เพื่อจุดประสงค์นี้ เมื่อใช้พัดลมทั่วไปหนึ่งตัว ท่อนำอากาศจะถูกสอดเข้าไปในรูตามแนวแกนของโรเตอร์ โดยยึดไว้ในรูของแผ่นรองรับที่ติดตั้งบนเพลาโรเตอร์ (รูปที่ 1.2, b) สิ่งนี้จะป้องกันไม่ให้อากาศภายนอกซึ่งมีความชื้นเข้าไปในขดลวดของเครื่อง แผ่นปิดท้ายมีบานเกล็ดสำหรับให้อากาศผ่านเข้าและออก

แกนสเตเตอร์ (วงจรแม่เหล็ก) ประกอบขึ้นจากแผ่นเหล็กไฟฟ้ารูปวงแหวนที่มีความหนา 0.35 ... 0.5 มม. แผ่นถูกประทับด้วยร่องสำหรับวางขดลวด (รูปที่ 1.3) ในเครื่องจักรขนาดใหญ่ สเตเตอร์จะประกอบจากแผ่นงานในรูปแบบของเซ็กเมนต์ ฉนวนกันความร้อนถูกนำไปใช้กับแผ่นทั้งสองด้าน (ฟิล์มออกไซด์, วานิช, ฯลฯ ) แผ่นในแพ็คหลักจะยึดด้วยลวดเย็บ การเชื่อม หรือในเครื่องจักรขนาดใหญ่ด้วยหมุด ในเครื่องจักรที่มีขนาดมากกว่า 400 กิโลวัตต์ แกนมักจะมีช่องรัศมีเพื่อการระบายความร้อนที่ดีขึ้น พวกมันถูกสร้างขึ้นโดยการแบ่งแกนตามความยาวออกเป็นแพ็คเกจจำนวนหนึ่งและติดตั้งเหล็กเว้นวรรคระหว่างพวกมันซึ่งเชื่อมเข้ากับแผ่นด้านนอกของแพ็คเกจ

ข้าว. 1.2. มอเตอร์กรงกระรอกแบบอะซิงโครนัส:วงแหวนโรเตอร์ที่คดเคี้ยวสั้น 1 วง; 2, 10 เกราะป้องกัน; 3 - ใบมีดระบายอากาศ 4 - สเตเตอร์ที่คดเคี้ยว;

5 - กล่องขั้วต่อ; b - ตัว (เตียง); 7 - แกนสเตเตอร์; แกน 8 ใบพัด; 9 เพลา; ปลอกพัดลม 11 ตัว; 12 - พัดลม; ดิสก์ 13 ฐาน; 14 - ท่อจ่ายอากาศ

ในร่องของวงจรแม่เหล็ก stator ขดลวดสี่เหลี่ยมหรือกลมจะอยู่ในร่องของลวดสี่เหลี่ยมขดลวดของลวดสี่เหลี่ยมจะทำในรูปแบบของส่วนแข็งและวางไว้ในร่องเปิดหรือกึ่งเปิด (รูปที่ 1.4, a, ข). ขดลวดลวดกลมมักจะถูกเทลงในร่องกึ่งปิดผ่านช่องในร่อง (รูปที่ 1.5) โดยใช้เครื่องม้วนสเตเตอร์แบบพิเศษ ในเครื่องจักรไฟฟ้าแรงสูง ฉนวนของขดลวดมักจะทำในรูปแบบของปลอกกด (ดูรูปที่ 1.4) ในเครื่องอะซิงโครนัสสมัยใหม่ จะใช้วัสดุฉนวนไฟฟ้าของคลาสทนความร้อน B และ F และสำหรับเครื่องจักรพิเศษที่ทำงาน ในสภาวะที่ยากลำบาก วัสดุของคลาส H

รูปที่ 1.3 แกนสเตเตอร์และแผ่นปั๊ม

ในเครื่องอะซิงโครนัสสมัยใหม่จะใช้วัสดุฉนวนไฟฟ้าของคลาสทนความร้อน B และ F และสำหรับเครื่องจักรพิเศษที่ทำงานในสภาวะที่ยากลำบาก วัสดุของคลาส H

ในเครื่องจักรมีความแตกต่างระหว่างการเลี้ยวและฉนวนของเคส ฉนวนระหว่างการเลี้ยว (ระหว่างการเลี้ยวที่คดเคี้ยว) มีให้โดยฉนวนของตัวนำเอง ซึ่งนำไปใช้กับมันในระหว่างกระบวนการผลิตที่โรงงานผลิตสายเคเบิลหรือในระหว่างการผลิตเครื่องจักรไฟฟ้า ฉนวนของเคสจะแยกตัวนำที่คดเคี้ยวออกจากตัวเครื่องไฟฟ้า โดยจะใช้ปะเก็น ปลอกหุ้ม หรือฉนวนหลายชั้นติดเข้ากับขดลวดที่เหมาะสมก่อนติดตั้งลงในเครื่อง

รูปที่ 1.4เปิด(เอ)และช่องสเตเตอร์ครึ่งเปิด (b) สำหรับไขลานจากส่วนที่แข็ง -

1.4.5 แผ่นฉนวน 2 ตัวนำ 3 ขดลวดฉนวน (ตัวเรือน) 6 ลิ่ม โรเตอร์ของเครื่องประกอบด้วยแผ่นเหล็กไฟฟ้าที่มีร่องประทับ ในโรตารีที่ลัดวงจร ร่องจะเต็มไปด้วยอะลูมิเนียม ในกรณีนี้แท่งของกรงกระรอกจะเกิดขึ้น (รูปที่ 1.6 ก) ในเวลาเดียวกันจะมีการหล่อวงแหวนปลายลัดวงจรและใบพัดระบายอากาศมุมมองทั่วไปของโรเตอร์ดังกล่าวจะแสดงในรูปที่ 1.6 ข. ในเครื่องขนาดใหญ่และพิเศษแท่งทองแดง (ทองแดง, ทองเหลือง) จะถูกสอดเข้าไปในร่องของโรเตอร์ซึ่งปลายจะถูกบัดกรี (เชื่อม) เข้ากับวงแหวนทองแดงที่ลัดวงจร (รูปที่ 1.6, c) บรรจุภัณฑ์กรงอลูมิเนียมถูกกดลงบนเพลาแผ่นจะประกอบเข้าด้วยกันสำหรับโรเตอร์ที่มีกรงทองแดง

โดยตรงบนเพลาจากนั้นจึงเสียบแท่งทองแดงเข้าไปในร่องของบรรจุภัณฑ์เท่านั้น .

โรเตอร์ของมอเตอร์หมุนในตลับลูกปืนตามกฎแล้วจะใช้ตลับลูกปืนแบบหมุนในเครื่องที่มีกำลังมากกว่า 1,000 กิโลวัตต์ยังใช้ตลับลูกปืนธรรมดา หากจำเป็นให้ติดตั้งพัดลมบนเพลา ตลับลูกปืนได้รับการแก้ไขในตลับลูกปืนตลับลูกปืนติดอยู่กับตัวเรือนสเตเตอร์ มอเตอร์ที่มีเฟสโรเตอร์มีการใช้งานน้อยกว่ามอเตอร์ที่มีโรเตอร์แบบกรงกระรอกมาก และอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ผลิตในรูปแบบของเครื่องจักรที่มีกำลังมากกว่า 100 กิโลวัตต์

รูปที่ 1.5 ข้าว. 1.5. ร่องสเตเตอร์สำหรับสินค้าจำนวนมากชั้น(เอ) และแบบสองชั้น(ข) โอมปัจจุบัน:

1 - ตัวนำ; ฉนวน 2 ร่อง (เคส); 3 - ฝาครอบ - ลิ่ม; 4 - ปะเก็น

บนมะเดื่อ 1.7 แสดงมุมมองทั่วไปของมอเตอร์เหนี่ยวนำที่มีเฟสโรเตอร์ของการออกแบบที่มีการป้องกัน เพื่อการระบายความร้อนที่ดีขึ้น วงจรแม่เหล็กของสเตเตอร์และโรเตอร์ในเครื่องจักรขนาดใหญ่และขนาดกลางจะถูกแบ่งออกเป็นแพ็คเกจแยกกันซึ่งมีท่อระบายอากาศ ใบระบายอากาศ เสริมแรง

ข้าว. 1.6. การออกแบบกรงกระรอก:

/ - แกนโรเตอร์; กรงกระรอก 2 แท่ง; 3 - ใบมีดระบายอากาศ

ที่ส่วนหน้า (ภายนอก) ของส่วนแข็งของขดลวด พวกมันดูดอากาศเข้าไปในเครื่องผ่านรูในเกราะป้องกันและ

โยนมันออกไปทางรูในเคส การระบายอากาศดังกล่าวเรียกว่าสมมาตรในแนวรัศมี แหวนสลิปอยู่นอกตัวเครื่อง

ข้าว. 1.7. มอเตอร์เหนี่ยวนำพร้อมโรเตอร์เฟส:

7 - กล่องขั้วต่อ; 2 - เพลา; 3 - ใบมีดระบายอากาศ 4 - โรเตอร์ที่คดเคี้ยว; 5 - สเตเตอร์ที่คดเคี้ยว;

6.11- เกราะป้องกัน; แกน 7 สเตเตอร์; 8- แกนโรเตอร์; 9 - ท่อระบายอากาศในแนวรัศมี; 10 - ดิฟฟิวเซอร์; 12 - แปรงหมุนวน; 13 - ปลอก; แหวน 14 พิน

ข้าว. 1.8. สล็อตของเฟสโรเตอร์ที่มีขดลวดกลมแบบสุ่ม(เอ) และคดเคี้ยวยาก(ข):

1 - ลิ่ม; 2 - ตัวนำ; 3- ปะเก็น; 4 - ฉนวนร่อง (กรณี)

ปลายขาออกของโรเตอร์ที่คดเคี้ยวผ่านรูในเพลาและเชื่อมต่อกับแหวนสลิปด้วยสลักเกลียว ที่ยึดแปรงพร้อมแปรงติดอยู่กับที่ป้องกันด้วยแปรงหมุน ในมอเตอร์ที่มีเฟสโรเตอร์ ขดลวดหลวมของลวดกลม (รูปที่ 1.8, a) หรือขดลวดที่ประกอบด้วยส่วนแข็งที่วางอยู่ในร่องเปิดของโรเตอร์ (รูปที่ 1.8.6) หรือขดลวดของแท่งที่ใส่เข้าไป ร่องกึ่งปิดจากส่วนท้าย ปลายสามด้านจากขดลวดเฟสเชื่อมต่อกับวงแหวนสลิปที่ติดตั้งบนเพลามอเตอร์

10. รายการอ้างอิง

1 I.P. Kopylov - "เครื่องจักรไฟฟ้า" - มอสโก, 2545

มอเตอร์ไฟฟ้าที่ใช้กันมากที่สุดในอุตสาหกรรม การเกษตร และการใช้งานอื่นๆ ทั้งหมดคือมอเตอร์เหนี่ยวนำ อาจกล่าวได้ว่ามอเตอร์เหนี่ยวนำแบบกรงกระรอกเป็นวิธีหลักในการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล หลักการทำงานของมอเตอร์เหนี่ยวนำถูกกล่าวถึงใน§ 1.2 และ 6.1

สนามแม่เหล็กไฟฟ้าของสเตเตอร์หมุนในช่องว่างอากาศของเครื่องด้วยความเร็ว co = 2 nf( /r พี. ที่ความถี่มาตรฐาน 50 Hz ความเร็วโรเตอร์ที่กำหนดจะขึ้นอยู่กับจำนวนคู่ขั้ว r พี(ตารางที่ 6.1)

ตารางที่ 6.1

การพึ่งพาความเร็วของการหมุนของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสกับจำนวนคู่

เสา

ขึ้นอยู่กับการออกแบบโรเตอร์ของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสจะแตกต่างกับ เฟสและ โรเตอร์กรงกระรอกในมอเตอร์ที่มีเฟสโรเตอร์ ขดลวดแบบกระจายสามเฟสจะอยู่บนโรเตอร์ ซึ่งมักจะเชื่อมต่อกับดาว ปลายของขดลวดจะเชื่อมต่อกับวงแหวนสลิป ซึ่งวงจรไฟฟ้าของโรเตอร์จะถูกลบออกจากเครื่อง การเชื่อมต่อกับความต้านทานเริ่มต้นตามด้วยการลัดวงจร ในมอเตอร์กรงกระรอกขดลวดจะทำในรูปแบบ กรงกระรอก -แท่งลัดวงจรทั้งสองด้านพร้อมวงแหวน แม้จะมีการออกแบบเฉพาะ แต่กรงกระรอกก็สามารถพิจารณาได้ว่าเป็นขดลวดสามเฟสที่ลัดวงจร

โมเมนต์แม่เหล็กไฟฟ้า มในมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสถูกสร้างขึ้นเนื่องจากการทำงานร่วมกันของสนามแม่เหล็กหมุนของสเตเตอร์Фกับส่วนประกอบที่ใช้งานของกระแสโรเตอร์:

ที่ไหน ถึง -ค่าคงที่เชิงสร้างสรรค์

กระแสโรเตอร์เกิดขึ้นเนื่องจาก EMF อี 2,ซึ่งถูกเหนี่ยวนำในขดลวดของโรเตอร์โดยสนามแม่เหล็กหมุน เมื่อโรเตอร์อยู่กับที่ มอเตอร์เหนี่ยวนำจะเป็นหม้อแปลงสามเฟสที่มีขดลวดลัดวงจรหรือโหลดด้วยความต้านทานเริ่มต้น EMF ที่เกิดขึ้นเมื่อโรเตอร์หยุดนิ่งในขดลวดเรียกว่า จัดอันดับเฟส EMFโรเตอร์ อี 2 น.แรงเคลื่อนไฟฟ้านี้มีค่าประมาณเท่ากับแรงดันเฟสของสเตเตอร์หารด้วยอัตราส่วนการเปลี่ยนแปลง ถึง t:

เมื่อมอเตอร์หมุน EMF ของโรเตอร์ อี 2และความถี่ของ EMF นี้ (และด้วยเหตุนี้ความถี่ของกระแสในขดลวดโรเตอร์) ^ ขึ้นอยู่กับความถี่ของสนามหมุนที่ข้ามตัวนำของขดลวดโรเตอร์ (ในมอเตอร์กรงกระรอก - แท่ง) ความถี่นี้ถูกกำหนดโดยความแตกต่างของความเร็วของสนามสเตเตอร์ w และโรเตอร์ w ซึ่งเรียกว่า สลิปแน่นอน:

เมื่อวิเคราะห์โหมดการทำงานของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่มีความถี่คงที่ของแรงดันไฟฟ้า (50 Hz) โดยปกติจะใช้ค่าสลิปสัมพัทธ์

เมื่อโรเตอร์ของมอเตอร์อยู่กับที่ ส= 1. EMF สูงสุดของโรเตอร์เมื่อทำงานในโหมดมอเตอร์จะอยู่ที่โรเตอร์อยู่กับที่ ( อี 2n) เมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น (การลื่นไถลลดลง) EMF อี 2จะลดลง:

ในทำนองเดียวกันความถี่ของ EMF และกระแสโรเตอร์ / 2 ที่มีโรเตอร์อยู่กับที่จะเท่ากับความถี่ปัจจุบันของสเตเตอร์ / และเมื่อความเร็วเพิ่มขึ้นก็จะลดลงตามสัดส่วนของสลิป:

ในโหมดระบุความเร็วของโรเตอร์จะแตกต่างจากความเร็วสนามเล็กน้อยและสลิปเล็กน้อยสำหรับมอเตอร์อเนกประสงค์ที่มีกำลัง 1.5 ... 200.0 กิโลวัตต์เพียง 2 ... 3% และสำหรับมอเตอร์ที่มีกำลังสูงกว่า ประมาณ 1% ดังนั้นในโหมดระบุ EMF ของโรเตอร์คือ 1 ... 3% ของค่าเล็กน้อยของ EMF นี้ที่ 5 \u003d 1 ความถี่ของกระแสโรเตอร์ในโหมดระบุจะอยู่ที่ 0.5 ... 1.5 เท่านั้น เฮิรตซ์ ที่ 5 = 0 เมื่อความเร็วของโรเตอร์เท่ากับความเร็วสนาม EMF ของโรเตอร์ อี 2และกระแสโรเตอร์ / 2 จะเป็นศูนย์ แรงบิดของมอเตอร์ก็จะเป็นศูนย์เช่นกัน โหมดนี้คือ โหมดว่างในอุดมคติ

การพึ่งพาอาศัยกันของความถี่ EMF และกระแสของโรเตอร์บนสลิปจะกำหนดลักษณะเฉพาะของคุณสมบัติทางกลของมอเตอร์เหนี่ยวนำ

การทำงานของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสกับเฟสโรเตอร์ ขดลวดที่ลัดวงจรดังที่แสดงใน (6.16) แรงบิดของมอเตอร์เป็นสัดส่วนกับฟลักซ์Фและส่วนประกอบที่ใช้งานของกระแสโรเตอร์ / 2 "a ซึ่งลดลงเป็นสเตเตอร์ ฟลักซ์ที่สร้างขึ้นโดยขดลวดขึ้นอยู่กับค่าและความถี่ของแรงดันไฟฟ้า

กระแสโรเตอร์คือ

โดยที่ Z 2 คืออิมพีแดนซ์ของเฟสของขดลวดโรเตอร์

ควรระลึกไว้เสมอว่าความต้านทานเชิงอุปนัยของขดลวดโรเตอร์ x 2 เป็นค่าแปรผันที่ขึ้นอยู่กับความถี่ของกระแสโรเตอร์ ดังนั้นบนสลิป: x 2 \u003d 2p 2 2 \u003d 2k เสื้อ 2.

ด้วยโรเตอร์นิ่งที่ ส=ความต้านทานอุปนัย 1 ของขดลวดโรเตอร์มีค่าสูงสุด เมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น (การลื่นลดลง) รีแอกแตนซ์อุปนัยของโรเตอร์ x 2ลดลงและเมื่อถึงความเร็วที่กำหนดจะเหลือเพียง 1 ... 3% ของแนวต้านที่ 5 \u003d 1 แสดงว่า x 2s \u003d l \u003d x 2n,เราได้รับ

ให้เรานำพารามิเตอร์ของวงจรโรเตอร์ไปที่ขดลวดสเตเตอร์โดยคำนึงถึงอัตราส่วนการเปลี่ยนแปลงและบนพื้นฐานของการอนุรักษ์

ความเท่าเทียมกันของพลังงาน:

และส่วนประกอบที่ใช้งานอยู่ของกระแสโรเตอร์มีรูปแบบ:

การหารตัวเศษและตัวส่วนของสูตร (6.26) ด้วย เอสเราได้รับ

ดำเนินการทางคณิตศาสตร์ - หารเศษและส่วนด้วย สแน่นอนว่าไม่ได้เปลี่ยนความถูกต้องของความเท่าเทียมกัน (6.29) แต่มีลักษณะที่เป็นทางการซึ่งต้องนำมาพิจารณาเมื่อพิจารณาความสัมพันธ์นี้ ในความเป็นจริง จากสูตรดั้งเดิม (6.26) การลื่นขึ้นอยู่กับความต้านทานอุปนัยของโรเตอร์ x 2,และการต่อต้านอย่างแข็งขัน กรัม 2ยังคงที่ การใช้นิพจน์ (6.29) ช่วยให้สามารถวาดวงจรสมมูลสำหรับมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสได้โดยเปรียบเทียบกับหม้อแปลงซึ่งแสดงในรูปที่ 6.4 ,อ.

ข้าว. 6.4.วงจรสมมูลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส: a - วงจรสมบูรณ์; b - โครงร่างพร้อมวงจรแม่เหล็กระยะไกล

สำหรับการวิเคราะห์ไดรฟ์ไฟฟ้าที่ไม่มีการควบคุม โครงร่างนี้สามารถทำให้ง่ายขึ้นได้โดยการถ่ายโอนวงจรการทำให้เป็นแม่เหล็กไปยังขั้วมอเตอร์ วงจรสมมูลรูปตัวยูอย่างง่ายแสดงในรูปที่ 6.4D ขึ้นอยู่กับว่ากระแสของโรเตอร์จะเท่ากับ:

ที่ไหน x k \u003d x + x "2i- รีแอคแตนซ์อุปนัยไฟฟ้าลัดวงจร ส่วนประกอบที่ใช้งานของกระแสโรเตอร์โดยคำนึงถึง (6.28) จะเป็น:

แทนที่ (6.22) และ (6.31) เป็น (6.16) เราได้นิพจน์สำหรับช่วงเวลาของมอเตอร์เหนี่ยวนำ

ลักษณะทางกลตามธรรมชาติของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส oz = ฉ(ม)ด้วยเฟสโรเตอร์ซึ่งขดลวดลัดวงจรจะแสดงในรูปที่ 6.5. นอกจากนี้ยังแสดงคุณลักษณะทางไฟฟ้าของมอเตอร์ u = /(/j) ซึ่งพิจารณาจากแผนภาพเวกเตอร์ของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสในรูปที่ 6.6, ฉัน x = ฉัน + / 2 ".

ข้าว. ที่ 5ลักษณะทางกลและเครื่องกลไฟฟ้าตามธรรมชาติของมอเตอร์เหนี่ยวนำ

ข้าว. วี.วี.ไดอะแกรมเวกเตอร์อย่างง่ายของมอเตอร์เหนี่ยวนำ

สมมติว่ากระแสการสะกดจิตเป็นปฏิกิริยาเราจะได้ที่ไหน

การเทียบอนุพันธ์ dM/ds= , จงหาค่าสูงสุดของโมเมนต์ของมอเตอร์เหนี่ยวนำ M k \u003d มและค่าสลิปวิกฤตที่เกี่ยวข้อง สเค:

ที่ไหน เอส เค- สลิปที่สำคัญ เครื่องหมาย "+" หมายความว่าค่านี้หมายถึงโหมดมอเตอร์ เครื่องหมาย "-" - เป็นโหมดกำเนิดของการเบรกแบบปฏิรูปใหม่

โดยคำนึงถึง (6.34) และ (6.35) สูตรคุณลักษณะเชิงกล (6.32) สามารถแปลงเป็นนิพจน์ที่สะดวกยิ่งขึ้นสำหรับการใช้งาน - Kloss สูตร:

สำหรับมอเตอร์ที่มีกำลังมากกว่า 15 กิโลวัตต์ ความต้านทานของสเตเตอร์ที่คดเคี้ยว r นั้นน้อยและที่ความถี่ 50 Hz จะน้อยกว่ามาก x ก.ดังนั้นในนิพจน์ข้างต้น ค่าของ r สามารถละเลยได้:

ตามสูตรที่ได้รับ เป็นไปได้ที่จะคำนวณลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส โดยใช้ข้อมูลพาสปอร์ต รู้พิกัดแรงบิด ม n,สลิปเล็กน้อย s h และความจุมอเตอร์เกินพิกัด x.

โปรดทราบว่าเมื่อวิเคราะห์กระบวนการแม่เหล็กไฟฟ้าในมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสในสถานะคงที่ เราได้ความสัมพันธ์เดียวกัน (6.9) และ (6.10) ซึ่งได้รับใน§ 6.1 บนพื้นฐานของสมการเชิงอนุพันธ์ของเครื่องสองเฟสทั่วไป

การวิเคราะห์คุณสมบัติทางกลของมอเตอร์เหนี่ยวนำ (ดูรูปที่ 6.5) ไม่เป็นเชิงเส้นและประกอบด้วยสองส่วน ส่วนแรก - ส่วนการทำงาน - อยู่ในช่วงการเลื่อนจาก 0 ถึง เอส เคลักษณะส่วนนี้ใกล้เคียงกับเส้นตรงและมีความฝืดเป็นลบ ที่นี่ ช่วงเวลาที่พัฒนาโดยมอเตอร์จะมีสัดส่วนโดยประมาณกับกระแสสเตเตอร์ 1 Xและโรเตอร์ / 2 . เนื่องจากในส่วนของลักษณะนี้ s แล้วเทอมที่สองของตัวส่วนในสูตร (6.39) จะน้อยกว่าเทอมแรกมากและสามารถละเลยได้ จากนั้นส่วนการทำงานของคุณลักษณะเชิงกลสามารถแสดงในรูปแบบเชิงเส้นโดยประมาณโดยที่โมเมนต์เป็นสัดส่วนกับสลิป:

ส่วนที่สองของลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่มีสลิปขนาดใหญ่ s K (s>s K)เส้นโค้งที่มีค่าความแข็งเป็นบวก (3. แม้ว่ากระแสมอเตอร์จะเพิ่มขึ้นเมื่อสลิปเพิ่มขึ้น แต่ในทางกลับกันจะลดลง หากขดลวดโรเตอร์ของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่มีเฟสโรเตอร์ในวงจรภายนอกสั้น - วงจรแล้วกระแสเริ่มต้นของมอเตอร์ดังกล่าว (ด้วย \u003d 0 และ 5 \u003d 1) จะมีขนาดใหญ่มากและเกินพิกัด 10-12 เท่า ในขณะเดียวกันแรงบิดเริ่มต้นจะอยู่ที่ประมาณ 0.4 . .. 5 ... 6) / n และแรงบิดเริ่มต้น (1.1 ... 1.3) A / n

เพื่ออธิบายความแตกต่างระหว่างกระแสเริ่มต้นและแรงบิด ให้พิจารณาแผนภาพเวกเตอร์ของวงจรโรเตอร์ (รูปที่ 6.7) สำหรับสองกรณี: เมื่อสลิปมีขนาดใหญ่ (ส่วนเริ่มต้นของคุณลักษณะ); เมื่อสลิปมีขนาดเล็ก (ส่วนการทำงานของคุณลักษณะ) เมื่อเริ่มต้น เมื่อ 5=1 ความถี่ของกระแสโรเตอร์จะเท่ากับความถี่ของแหล่งจ่ายไฟหลัก (ฉ 2 = 50 เฮิร์ต) ความต้านทานเชิงอุปนัยของขดลวดโรเตอร์ (ดู (6.24)] มีขนาดใหญ่และเกินความต้านทานที่ใช้งานอยู่ของโรเตอร์ / * 2 อย่างมีนัยสำคัญ กระแสจะล้าหลัง EMF ของโรเตอร์ในมุมกว้าง φ เช่น กระแสโรเตอร์ส่วนใหญ่เป็นปฏิกิริยา เนื่องจาก EMF ของโรเตอร์ในกรณีนี้จะมีขนาดใหญ่ 2 \u003d 2n ดังนั้นกระแสเริ่มต้นจะมีขนาดใหญ่มากเช่นกัน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากค่า cp 2 มีค่าน้อย ส่วนประกอบที่ใช้งานของกระแสโรเตอร์ 1 2aจะมีขนาดเล็ก ดังนั้นช่วงเวลาที่พัฒนาโดยเครื่องยนต์ก็จะมีขนาดเล็กเช่นกัน

เมื่อมอเตอร์เร่งความเร็ว สลิปจะลดลง EMF ของโรเตอร์ ความถี่ของกระแสของโรเตอร์ ความต้านทานเชิงอุปนัยของโรเตอร์จะลดลงตามสัดส่วน ดังนั้นค่าของกระแสรวมของโรเตอร์และสเตเตอร์จึงลดลง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของ f 2 ส่วนประกอบที่ใช้งานของกระแสโรเตอร์จะเพิ่มขึ้นและแรงบิดของมอเตอร์จะเพิ่มขึ้น

เมื่อการลื่นไถลของมอเตอร์น้อยลง เอสเค ,ความถี่ของกระแสโรเตอร์จะลดลงมากจนรีแอคแตนซ์อุปนัยจะน้อยกว่าแอคทีฟอยู่แล้ว และกระแสโรเตอร์จะทำงานจริง (รูปที่ 6.7,6), แรงบิดของมอเตอร์จะแปรผันตามกระแสโรเตอร์ ดังนั้นหากค่าสลิปเล็กน้อยของมอเตอร์คือ 5 n = 2% เมื่อเทียบกับพารามิเตอร์เริ่มต้น ความถี่กระแสของโรเตอร์จะลดลง 50 เท่า และความต้านทานอุปนัยของโรเตอร์จะลดลงตามลำดับ ดังนั้นแม้ว่า EMF ของโรเตอร์จะลดลง 50 เท่า แต่ก็เพียงพอที่จะสร้างกระแสพิกัดของโรเตอร์ซึ่งให้แรงบิดพิกัดของมอเตอร์ ดังนั้นความคิดริเริ่มของลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสจึงถูกกำหนดโดยการพึ่งพาความต้านทานแบบเหนี่ยวนำของโรเตอร์บนสลิป

ข้าว. ที่ 7 แผนภาพเวกเตอร์ของวงจรโรเตอร์ของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส: a - มีสลิปขนาดใหญ่: b - มีและสลิปขนาดเล็ก

ตามที่กล่าวมาแล้ว ในการสตาร์ทมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสด้วยเฟสโรเตอร์ จะต้องดำเนินมาตรการเพื่อเพิ่มแรงบิดเริ่มต้นและลดกระแสเริ่มต้น เพื่อจุดประสงค์นี้ วงจรโรเตอร์จะรวมความต้านทานแบบแอกทีฟเพิ่มเติม ดังต่อไปนี้จากสูตร (6.34), (6.35), การแนะนำของความต้านทานที่ใช้งานเพิ่มเติมไม่ได้เปลี่ยนแรงบิดสูงสุดของเครื่องยนต์ แต่เปลี่ยนค่าเท่านั้น

คริติคอลสลิป: , ที่ไหน /?" ต่อ - ลดเหลือ

ความต้านทานเพิ่มเติมของสเตเตอร์ในวงจรโรเตอร์

การแนะนำตัวต้านทานแบบแอคทีฟเพิ่มเติมจะเพิ่มอิมพีแดนซ์ของวงจรโรเตอร์ ส่งผลให้กระแสเริ่มต้นลดลงและ cp ของวงจรโรเตอร์เพิ่มขึ้น ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของส่วนประกอบแอคทีฟของกระแสโรเตอร์ และเป็นผลให้การเริ่มต้น แรงบิดของเครื่องยนต์

โดยปกติแล้ว ความต้านทานแบบแบ่งส่วนจะถูกนำเข้าสู่วงจรโรเตอร์ของมอเตอร์ที่มีเฟสโรเตอร์ ซึ่งเป็นขั้นตอนที่เชื่อมต่อกันโดยคอนแทคสตาร์ท การคำนวณลักษณะเริ่มต้นแบบรีโอสแตติกสามารถทำได้ตามสูตร (6.39) โดยใช้ค่า เอสเค ,ที่สอดคล้องกัน R2 b สำหรับความต้านทานเริ่มต้นแต่ละขั้น วงจรสำหรับการเปิดความต้านทานเพิ่มเติมและลักษณะทางกลศาสตร์รีโอสแตติกที่สอดคล้องกันของเครื่องยนต์จะแสดงในรูปที่ 6.8. ลักษณะทางกลมีจุดว่างในอุดมคติร่วมกันเท่ากับความเร็วในการหมุนของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าของสเตเตอร์ และความแข็งแกร่งของส่วนการทำงานของคุณลักษณะจะลดลงเมื่อความต้านทานรวมของวงจรโรเตอร์เพิ่มขึ้น (2 + /? ต่อ)

เมื่อสตาร์ทเครื่องยนต์ ความต้านทานเพิ่มเติมทั้งหมด /? 1ต่อ เมื่อถึงความเร็วที่แรงบิดของเครื่องยนต์ L / ใกล้เคียงกับช่วงเวลาต้านทาน นางสาว,ส่วนหนึ่งของความต้านทานเริ่มต้นถูกปัดโดยคอนแทค K1 และมอเตอร์จะเปลี่ยนเป็นคุณลักษณะที่สอดคล้องกับค่าของความต้านทานเพิ่มเติม /? 2ต่อ ในกรณีนี้แรงบิดของเครื่องยนต์จะเพิ่มขึ้นเป็นค่า เอ็ม 2 .เมื่อมอเตอร์เร่งความเร็วมากขึ้น คอนแทคเตอร์ K2 จะลัดวงจรความต้านทานเริ่มต้นขั้นที่สอง หลังจากปิดหน้าสัมผัสของคอนแทคไฟฟ้าลัดวงจร มอเตอร์จะเปลี่ยนเป็นลักษณะธรรมชาติและจะทำงานด้วยความเร็วที่สอดคล้องกับจุดที่ 1

ในการคำนวณลักษณะการเริ่มต้น คุณต้องตั้งค่าแรงบิด เอ็ม (ซึ่งขั้นตอนการเปลี่ยนตัวต้านทานเริ่มต้น ม.x = 1,2นางสาว.ค่าเริ่มต้นของแรงบิด เอ็ม 2(รูปที่ 6.8) พบได้จากสูตร \u003d A / โดยที่ ที -จำนวนขั้นตอน

ในการคำนวณระยะของความต้านทานเริ่มต้น เราจะหาค่าความต้านทานเล็กน้อยของโรเตอร์ R 2h \u003d 2n.lin /\u003e / 3 2n

ความต้านทานขั้นตอน:

ในมอเตอร์เหนี่ยวนำแบบกรงกระรอก การนำความต้านทานเพิ่มเติมเข้าสู่วงจรโรเตอร์เป็นไปไม่ได้ อย่างไรก็ตามสามารถรับผลลัพธ์เดียวกันได้โดยใช้ ผลกระทบของการกระจัดของกระแสบนพื้นผิวของตัวนำสาระสำคัญของปรากฏการณ์นี้มีดังนี้ ตามกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า เมื่อกระแสสลับไหลผ่านตัวนำ EMF ของการเหนี่ยวนำตัวเองจะถูกเหนี่ยวนำขึ้นในนั้น โดยพุ่งตรงไปที่กระแส:

ค่าของ EMF นี้ขึ้นอยู่กับกระแส ฉัน ,ความถี่และความเหนี่ยวนำที่กำหนดโดยลักษณะของตัวกลางที่อยู่รอบ ๆ ตัวนำ หากตัวนำอยู่ในอากาศ การซึมผ่านของแม่เหล็กในตัวกลางจะน้อยมาก ดังนั้นตัวนำจึงมีขนาดเล็ก แอลในกรณีนี้ ที่ความถี่ 50 Hz co = / s อิทธิพลของ EMF ที่เหนี่ยวนำตัวเองจะไม่มีนัยสำคัญ อีกสิ่งหนึ่งคือเมื่อวางตัวนำในร่างกายของวงจรแม่เหล็ก จากนั้นค่าความเหนี่ยวนำจะเพิ่มขึ้นหลายครั้งและ EMF ของการเหนี่ยวนำตัวเองที่พุ่งเข้าหากระแสจะมีบทบาทต้านทานการเหนี่ยวนำที่ป้องกันไม่ให้กระแสไหล

ข้าว. ที่ 9 การออกแบบโรเตอร์ของมอเตอร์กรงกระรอกแบบอะซิงโครนัส: ก- มีร่องลึก b - พร้อมกรงคู่ วี- แผนภาพอธิบายผลของการกระจัดในปัจจุบัน

พิจารณาการแสดงการกระทำของ EMF ของการเหนี่ยวนำตัวเองสำหรับตัวนำ (แกนม้วนของโรเตอร์) ที่วางอยู่ในร่องลึกของวงจรแม่เหล็กของโรเตอร์มอเตอร์ (รูปที่ 6.9 ,ก).เราแบ่งส่วนของแท่งตามเงื่อนไขออกเป็นสามส่วนซึ่งเชื่อมต่อแบบขนาน กระแสที่ไหลผ่านส่วนล่างของแท่งก่อให้เกิดฟลักซ์ Ф ซึ่งเป็นเส้นแรงแม่เหล็กซึ่งถูกปิดตามวงจรแม่เหล็ก ในส่วนของตัวนำนี้ จะเกิด EMF ขนาดใหญ่ของการเหนี่ยวนำตัวเอง เลเวลกระแสต่อต้าน 1 2 ปี

ปัจจุบัน / 23 (รูปที่ 6.9, วี),ไหลไปตามส่วนบนของแกนของโรเตอร์ที่คดเคี้ยวทำให้เกิดการไหลФ 3 แต่เนื่องจากเส้นแรงของการไหลนี้ถูกปิดในอากาศสำหรับส่วนสำคัญของความยาว การไหลФ 3 จะน้อยกว่าการไหลมาก Ф ดังนั้น EMF อี 1bจะน้อยกว่าหลายเท่า เลเวล

การกระจาย EMF ของการเหนี่ยวนำตัวเองตามความสูงของแกนเป็นเรื่องปกติสำหรับโหมดเมื่อความถี่ของกระแสโรเตอร์สูง - ใกล้กับ 50 Hz ในกรณีนี้ เนื่องจากแถบโรเตอร์ทั้งสามส่วนต่อขนานกัน (ดูรูปที่ 6.9 วี),จากนั้นกระแสโรเตอร์ / 2 จะไปตามส่วนบนของแกนซึ่งมี EMF ด้านหลังน้อยกว่า อี แอลปรากฏการณ์นี้เรียกว่า การกระจัดของกระแสไปที่พื้นผิวของร่องในกรณีนี้ส่วนตัดขวางที่มีประสิทธิภาพของแกนซึ่งกระแสไหลผ่านจะน้อยกว่าส่วนตัดขวางทั้งหมดของแกนของโรเตอร์ที่คดเคี้ยวหลายเท่า ดังนั้นความต้านทานของโรเตอร์จึงเพิ่มขึ้น กรัม 2 .โปรดทราบว่าเนื่องจาก EMF ของการเหนี่ยวนำตัวเองขึ้นอยู่กับความถี่ของกระแส (เช่น บนสลิป) ดังนั้นความต้านทาน กรัม 2และ x 2เป็นฟังก์ชันสลิป

เมื่อเริ่มต้นเมื่อสลิปมีขนาดใหญ่ความต้านทาน r 2 จะเพิ่มขึ้น (ความต้านทานเพิ่มเติมจะถูกนำเข้าสู่วงจรโรเตอร์เหมือนเดิม) เมื่อมอเตอร์เร่งความเร็ว มอเตอร์ลื่นไถลลดลง กระแสดิสเพลสเมนต์เอฟเฟ็กต์อ่อนลง กระแสเริ่มกระจายไปตามหน้าตัดตัวนำ ความต้านทาน กรัม 2ลดลง เมื่อถึงความเร็วการทำงาน ความถี่ของกระแสโรเตอร์จะน้อยมากจนไม่ส่งผลกระทบต่อปรากฏการณ์การเคลื่อนที่ของกระแสอีกต่อไป กระแสจะไหลผ่านส่วนตัดขวางทั้งหมดของตัวนำ และความต้านทาน กรัม 2ขั้นต่ำ เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงความต้านทานโดยอัตโนมัติ กรัม 2,การเริ่มต้นของมอเตอร์กรงกระรอกแบบอะซิงโครนัสดำเนินไปในเกณฑ์ดี: กระแสเริ่มต้นคือ

5.0 ... 6.0 เล็กน้อยและแรงบิดเริ่มต้นคือ 1.1 ... 1.3 เล็กน้อย

เป็นไปได้ที่จะเปลี่ยนพารามิเตอร์ของลักษณะการเริ่มต้นของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสในระหว่างการออกแบบโดยการเปลี่ยนรูปร่างของร่อง รวมถึงความต้านทานของวัสดุของแท่ง (ส่วนประกอบของโลหะผสม) นอกจากร่องลึกแล้วยังมีการใช้ร่องคู่เพื่อสร้างกรงกระรอกคู่ (รูปที่ 6.9,6), และยังใช้ร่องทรงลูกแพร์ เป็นต้น

บนมะเดื่อ 6.10 แสดงลักษณะทางกลทั่วไปของการดัดแปลงต่างๆ ของมอเตอร์กรงกระรอกแบบอะซิงโครนัส

ข้าว. เวลา 10 โมง. ลักษณะทางกลโดยประมาณของมอเตอร์กรงกระรอกแบบอะซิงโครนัส: a - รุ่นปกติ; 6 - มีสลิปเพิ่มขึ้น วี- ด้วยแรงบิดเริ่มต้นที่เพิ่มขึ้น g- crane และชุดโลหะวิทยา

มอเตอร์กรงกระรอกปกติใช้เพื่อขับเคลื่อนเครื่องจักรและกลไกการทำงานหลายประเภท ส่วนใหญ่ใช้สำหรับไดรฟ์ที่ทำงานในโหมดต่อเนื่อง การออกแบบนี้โดดเด่นด้วยประสิทธิภาพสูงและการลื่นไถลขั้นต่ำ ลักษณะทางกลในพื้นที่ของสลิปขนาดใหญ่มักจะมีการจุ่มเล็กน้อยซึ่งมีแรงบิดต่ำสุด M t (หน้า

มอเตอร์สลิปสูงมีลักษณะเชิงกลที่นุ่มนวลกว่าและใช้ในกรณีต่อไปนี้: เมื่อเครื่องยนต์ตั้งแต่สองเครื่องยนต์ขึ้นไปทำงานบนเพลาร่วม สำหรับกลไก (เช่น ข้อเหวี่ยง) ที่มีภาระเปลี่ยนแปลงเป็นวัฏจักร เมื่อแนะนำให้ใช้พลังงานจลน์ที่เก็บไว้ใน ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวได้ของไดรฟ์ไฟฟ้าเพื่อเอาชนะความต้านทานต่อการเคลื่อนไหว และสำหรับกลไกที่ทำงานในโหมดไม่ต่อเนื่อง

มอเตอร์ที่มีแรงบิดเริ่มต้นเพิ่มขึ้นออกแบบมาสำหรับเครื่องจักรที่มีสภาวะสตาร์ทยาก เช่น สายพานลำเลียง

เครื่องยนต์สำหรับเครนและชุดโลหะวิทยาออกแบบมาสำหรับกลไกที่ทำงานในโหมดไม่ต่อเนื่องโดยมีการสตาร์ทบ่อยครั้ง มอเตอร์เหล่านี้มีความสามารถในการโอเวอร์โหลดสูง แรงบิดเริ่มต้นสูง ความแข็งแรงเชิงกลที่เพิ่มขึ้น แต่ประสิทธิภาพการใช้พลังงานแย่ลง

การคำนวณเชิงวิเคราะห์ของคุณสมบัติเชิงกลของมอเตอร์เหนี่ยวนำแบบกรงกระรอกนั้นค่อนข้างซับซ้อน ดังนั้นจึงสามารถสร้างคุณลักษณะโดยประมาณได้โดยใช้สี่จุด: ที่รอบเดินเบา (5 = 0) ที่สูงสุด เอ็มเค,ตัวเรียกใช้งาน ม. พีและขั้นต่ำ เอ็ม ที[nในช่วงเวลาเริ่มต้นของการเปิดตัว ข้อมูลของจุดคุณลักษณะเหล่านี้มีให้ในแคตตาล็อกและหนังสืออ้างอิงสำหรับมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส การคำนวณส่วนการทำงานของลักษณะทางกลของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสลัดวงจร (ที่มีสลิปตั้งแต่ 0 ถึง 5 k) สามารถทำได้โดยใช้สูตร Kloss (6.36), (6.39) เนื่องจากผลกระทบของการกระจัดในปัจจุบันในการทำงาน โหมดเกือบจะไม่ปรากฏ

คุณสมบัติเชิงกลของมอเตอร์เหนี่ยวนำแบบเต็มในทุกด้านของสนาม นางสาว,แสดงในรูป 6.11.

มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสสามารถทำงานได้ในโหมดการเบรกสามโหมด: การเบรกแบบสร้างใหม่และแบบไดนามิก และการเบรกแบบกระแสย้อนกลับ โหมดการเบรกเฉพาะก็คือการเบรกด้วยตัวเก็บประจุเช่นกัน

การเบรกแบบปฏิรูปใหม่เป็นไปได้เมื่อความเร็วของโรเตอร์สูงกว่าความเร็วการหมุนของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าของสเตเตอร์ ซึ่งสอดคล้องกับค่าสลิปที่เป็นลบ: oo>co 0 5

ค่าแรงบิดสูงสุดที่มากขึ้นเล็กน้อยในโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้านั้นอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าการสูญเสียในสเตเตอร์ (ที่ความต้านทาน จี ()ในโหมดมอเตอร์ แรงบิดบนเพลาจะลดลง และในโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า แรงบิดบนเพลาจะต้องมากกว่าเพื่อให้ครอบคลุมการสูญเสียในสเตเตอร์

โปรดทราบว่าในโหมดการเบรกแบบปฏิรูปใหม่ มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสจะสร้างและส่งพลังงานที่ใช้งานไปยังเครือข่าย และเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้า มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสในโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะต้องแลกเปลี่ยนพลังงานปฏิกิริยากับเครือข่ายด้วย ดังนั้น เครื่องอะซิงโครนัสจึงไม่สามารถทำงานเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอัตโนมัติเมื่อตัดการเชื่อมต่อจากเครือข่าย อย่างไรก็ตาม เป็นไปได้ที่จะเชื่อมต่อเครื่องอะซิงโครนัสกับธนาคารตัวเก็บประจุเพื่อเป็นแหล่งพลังงานปฏิกิริยา

วิธีการเบรกแบบไดนามิก: ขดลวดสเตเตอร์ถูกตัดการเชื่อมต่อจากไฟ AC และเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายแรงดันไฟ DC (รูปที่ 6.12) เมื่อขดลวดสเตเตอร์ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้ากระแสตรง สนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่อยู่นิ่งในอวกาศจะถูกสร้างขึ้น เช่น ความเร็วรอบของสนามสเตเตอร์ด้วย dt = . สลิปจะเท่ากับ 5 DT = -co/co n โดยที่ co n คือความเร็วเชิงมุมเล็กน้อยของการหมุนของสนามสเตเตอร์

ข้าว. 6 .12 ก- รวมการเบรกแบบไดนามิก b - เมื่อเชื่อมต่อขดลวดเข้ากับดาว วี- เมื่อเชื่อมต่อขดลวดเป็นรูปสามเหลี่ยม

ประเภทของลักษณะทางกล (รูปที่ 6.13) คล้ายกับลักษณะในโหมดการเบรกแบบปฏิรูปใหม่ จุดเริ่มต้นของลักษณะเป็นจุดกำเนิดของพิกัด คุณสามารถปรับความเข้มของการเบรกแบบไดนามิกได้โดยเปลี่ยนกระแสกระตุ้น / dt ในขดลวดสเตเตอร์ ยิ่งกระแสสูงเท่าใด แรงบิดในการเบรกของมอเตอร์ก็จะยิ่งพัฒนามากขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้ต้องคำนึงว่าที่กระแส / dm > / 1n ความอิ่มตัวของวงจรแม่เหล็กของเครื่องยนต์เริ่มส่งผลกระทบ

สำหรับมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่มีเฟสโรเตอร์ ยังสามารถควบคุมแรงบิดในการเบรกได้ด้วยการเพิ่มความต้านทานเข้าไปในวงจรโรเตอร์ ผลกระทบของการแนะนำความต้านทานเพิ่มเติมนั้นคล้ายกับที่เกิดขึ้นเมื่อสตาร์ทมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส: เนื่องจากการปรับปรุงของ f การลื่นไถลของมอเตอร์จะเพิ่มขึ้นและแรงบิดในการเบรกจะเพิ่มขึ้นที่ความเร็วรอบสูง

ในโหมดเบรกแบบไดนามิก ขดลวดของสเตเตอร์จะได้รับพลังงานจากแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรง ควรระลึกไว้เสมอว่าในวงจรเบรกแบบไดนามิกกระแส / dt ไหล (เมื่อขดลวดเชื่อมต่อกับดาว) ไม่ผ่านสาม แต่ผ่านขดลวดสองเฟส

ในการคำนวณคุณสมบัติจำเป็นต้องเปลี่ยนกระแสจริง / เทียบเท่า / ซึ่งไหลผ่านขดลวดสามเฟส

สร้างแรงแม่เหล็กเช่นเดียวกับกระแส ฉัน.สำหรับโครงร่างในรูปที่ 6.12 ,6 1 =0.816/ , และสำหรับวงจรในรูปที่ 6.12 ในฉัน =0,472/ .

สูตรอย่างง่ายสำหรับการคำนวณลักษณะทางกลโดยประมาณ (ไม่คำนึงถึงความอิ่มตัวของเครื่องยนต์) คล้ายกับสูตร Kloss สำหรับโหมดมอเตอร์:

ที่ไหน - ช่วงเวลาสำคัญในโหมดเบรกแบบไดนามิก

ควรเน้นย้ำว่าการลื่นไถลในโหมดเบรกแบบไดนามิกนั้นน้อยกว่าการลื่นไถลในโหมดมอเตอร์อย่างมาก เนื่องจาก แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ DC จะน้อยกว่าแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดอย่างมากและประมาณเท่ากับ dt = (2, ... 4) / eq

ในโหมดเบรกแบบไดนามิก มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสจะทำงานเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัส โหลดโดยความต้านทานของวงจรโรเตอร์ของมอเตอร์ กำลังเชิงกลทั้งหมดที่จ่ายให้กับเพลามอเตอร์ระหว่างการเบรกจะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าและใช้เพื่อทำความร้อนให้กับความต้านทานของวงจรโรเตอร์ เบรกถอยหลังได้สองกรณีคือ

• เมื่อในระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์จำเป็นต้องหยุดอย่างเร่งด่วนและด้วยเหตุนี้ลำดับของการสลับเฟสของแหล่งจ่ายไฟของขดลวดสเตเตอร์ของเครื่องยนต์จึงเปลี่ยนไป
• เมื่อระบบไฟฟ้าเครื่องกลเคลื่อนที่ในทิศทางลบภายใต้การกระทำของโหลดลง และมอเตอร์เปิดในทิศทางขึ้นเพื่อจำกัดความเร็วลง (โหมดโหลดดึง)

ในทั้งสองกรณี สนามแม่เหล็กไฟฟ้าของสเตเตอร์และโรเตอร์ของมอเตอร์จะหมุนไปในทิศทางที่ต่างกัน สลิปเครื่องยนต์ในโปร-

การต่อต้านการรวมจะมีมากกว่าหนึ่งเสมอ:

ในกรณีแรก (รูปที่ 6.14) มอเตอร์ทำงานที่จุดที่ 1 หลังจากเปลี่ยนลำดับของเฟสมอเตอร์แล้ว จะเข้าสู่โหมดการเบรกที่จุด G และความเร็วของไดรฟ์จะลดลงอย่างรวดเร็วภายใต้การกระทำของแรงบิดในการเบรก เอ็ม ทีและคงที่ นางสาว.เมื่อลดความเร็วลงจนใกล้ศูนย์ ต้องปิดมอเตอร์ มิฉะนั้น มอเตอร์จะเร่งความเร็วไปในทิศทางตรงกันข้ามกับการหมุน

ข้าว. 6.14.

ในกรณีที่สอง หลังจากปล่อยเบรกเชิงกล เครื่องยนต์ที่หมุนในทิศทางขึ้น ภายใต้การกระทำของแรงโน้มถ่วงของโหลดที่ลดลง จะหมุนในทิศทางตรงกันข้ามด้วยความเร็วที่สอดคล้องกับจุดที่ 2 การทำงานใน โหมดการต่อต้านภายใต้การกระทำของโหลดการดึงเป็นไปได้เมื่อใช้มอเตอร์กับโรเตอร์เฟส ในกรณีนี้ ความต้านทานเพิ่มเติมที่สำคัญจะถูกนำมาใช้ในวงจรโรเตอร์ ซึ่งสอดคล้องกับลักษณะที่ 2 ในรูป 6.14.

โหมดฝ่ายค้านเสียเปรียบอย่างมาก กระแสในโหมดนี้สำหรับมอเตอร์กรงกระรอกแบบอะซิงโครนัสจะเกินกระแสเริ่มต้นถึงค่า 10 เท่า การสูญเสียในวงจรโรเตอร์ของมอเตอร์คือผลรวมของการสูญเสียจากการลัดวงจรของมอเตอร์และกำลังที่ถ่ายโอนไปยังเพลามอเตอร์ระหว่างการเบรก: A พี เอ็น = L/T ร่วม 0 + M t (ประมาณ.

สำหรับมอเตอร์แบบกรงกระรอก โหมดป้องกันการสลับการทำงานทำได้เพียงไม่กี่วินาทีเท่านั้น เมื่อใช้มอเตอร์กับเฟสโรเตอร์ในโหมดต่อต้าน จำเป็นต้องรวมความต้านทานเพิ่มเติมในวงจรโรเตอร์ ในกรณีนี้ การสูญเสียพลังงานยังคงมีนัยสำคัญเท่าเดิม แต่จะดำเนินการจากปริมาตรเครื่องยนต์ไปสู่ความต้านทานของโรเตอร์