Daudzpakāpju elektromotori un to izmantošana - mērķis un īpašības, jaudas noteikšana pie dažādiem griešanās ātrumiem

Daudzpakāpju elektromotori — asinhronie motori ar vairākām ātruma pakāpēm, ir paredzēti tādu mehānismu vadīšanai, kuriem nepieciešama bezpakāpju ātruma kontrole.

Vairāku ātrumu motori ir īpaši izstrādāti motori. Viņiem ir īpašs statora tinums un parasts sprostu rotors.

Atkarībā no polu attiecības, ķēžu sarežģītības un daudzpakāpju elektromotoru ražošanas gada to statori tiek ražoti četrās versijās:

• neatkarīgas viena ātruma spoles diviem, trim, pat četriem ātrumiem;

• ar vienu vai divām spolēm ar polu pārslēgšanu, pirmajā gadījumā divpakāpju, bet otrajā - četrpakāpju;

• ar trīs elektromotora griešanās ātrumu klātbūtni, viena spole tiek pārslēgta ar polu - divu ātrumu, bet otra - viena ātruma, neatkarīga - jebkuram polu skaitam;

• ar vienu spoli ar polu pārslēgšanu trīs vai četriem ātrumiem.

Paštinumu motoriem ir slikta izmantošana un spraugu aizpildīšana, jo ir liels skaits vadu un blīvējumu, kas ievērojami samazina jaudu ātruma soļos.
Divu polu komutācijas tinumu klātbūtne statorā, un jo īpaši viens trīs vai četriem griešanās ātrumiem, uzlabo spraugu piepildījumu un ļauj racionālāk izmantot statora serdi, kā rezultātā elektromotora jauda. palielinās.

Atbilstoši ķēžu sarežģītībai daudzpakāpju elektromotorus iedala divās daļās: ar polu attiecību, kas vienāda ar 2/1 un — nav vienāda ar 2/1. Pirmajā ietilpst elektromotori ar ātrumu 1500/3000 apgr./min jeb 2p = 4/2, 750/1500 apgr./min vai 2p = 8/4, 500/1000 apgr./min vai 2p = 12/6 utt., Otrajā — 1000/1500 apgr./min vai 2p = 6/4, 750/1000 apgr./min vai 2p = 8/6, 1000/3000 apgr./min vai 2p = 6/2, 750/3000 apgr./min vai 2p = 8/2, 600/30 apgr./min. = 10/2, 375/1500 apgr./min vai 2p = 16/4 utt.

Atkarībā no polu komutācijas tinumu ķēdes izvēles ar dažādu polu skaitu elektromotoram var būt vai nu nemainīga jauda, ​​vai nemainīgs griezes moments.

Motoriem ar polu komutācijas tinumu un nemainīgu jaudu apgriezienu skaits fāzēs pie abiem polu numuriem būs vienāds vai tuvu viens otram, kas nozīmē, ka to strāvas un jaudas būs vienādas vai tuvu. To griezes momenti būs atšķirīgi atkarībā no apgriezienu skaita.

Konstanta griezes momenta elektromotoros ar mazāku polu skaitu tinumu grupas, kas sadalītas divās daļās katrā fāzē, ir savienotas paralēli dubultā trīsstūra jeb dubultzvaigzne, kā rezultātā fāzē apgriezienu skaits samazinās, un vada šķērsgriezums, strāva un jauda ir dubultoti.Pārejot no lieliem uz mazākiem stabiem zvaigznes / trīsstūra izvietojumā, pagriezienu skaits samazinās, un strāva un jauda palielināsies par 1,73 reizes. Tas nozīmē, ka pie lielākas jaudas un lielākiem apgriezieniem, kā arī pie mazākas jaudas un mazākiem apgriezieniem griezes momenti būs vienādi.

Vienkāršākais veids, kā iegūt divus dažādus polu pāru skaitu, ir asinhronā motora statora izvietojums ar diviem neatkarīgiem tinumiem… Elektrorūpniecība ražo šādus motorus ar sinhrono griešanās ātrumu 1000/1500 apgr./min.

Tomēr ir vairākas statora tinumu vadu pārslēgšanas shēmas, kurās viens un tas pats tinums var radīt atšķirīgu skaitu polu. Vienkāršs un plaši izplatīts šāda veida slēdzis ir parādīts attēlā. 1, a un b. Statora spoles, kas savienotas virknē, veido divus polu pārus (1. att., a). Tās pašas spoles, kas savienotas divās paralēlās ķēdēs, kā parādīts attēlā. 1b, izveidojiet vienu stabu pāri.

Nozare ražo daudzpakāpju viena tinuma motorus ar virknes paralēlu pārslēgšanu un ar ātruma attiecību 1: 2 ar sinhroniem rotācijas ātrumiem 500/1000, 750/1500, 1500/3000 apgr./min.

Iepriekš aprakstītā pārslēgšanas metode nav vienīgā. attēlā. 1, c parāda ķēdi, kas veido tādu pašu polu skaitu kā ķēde, kas parādīta attēlā. 1, b.

Tomēr visizplatītākā nozarē bija pirmā sērijveida paralēlās komutācijas metode, jo ar šādu slēdzi no statora tinuma var izņemt mazāk vadu un līdz ar to slēdzis var būt vienkāršāks.

Rīsi. 1. Asinhronā motora polu pārslēgšanas princips.

Trīsfāzu tinumus var savienot ar trīsfāzu tīklu zvaigznē vai trīsstūrī. attēlā. 2, a un b parāda plaši izplatītu pārslēgšanu, kurā elektromotors, lai iegūtu mazāku ātrumu, ir savienots ar trīsstūri ar virknes spoļu savienojumu, un, lai iegūtu lielāku ātrumu, zvaigzne ar paralēlu savienojumu spoles (t .aka dubultzvaigzne).

Kopā ar divpakāpju elektroindustrija ražo arī trīspakāpju asinhronos motorus... Šajā gadījumā elektromotora statoram ir divi atsevišķi tinumi, no kuriem viens nodrošina divus ātrumus, izmantojot iepriekš aprakstīto komutāciju. Otrais tinums, kas parasti ir iekļauts zvaigznē, nodrošina trešo ātrumu.

Ja elektromotora statoram ir divi neatkarīgi tinumi, no kuriem katrs pieļauj polu pārslēgšanu, iespējams iegūt četrpakāpju elektromotoru. Šajā gadījumā polu skaits tiek izvēlēts tā, lai rotācijas ātrumi veidotu nepieciešamo sēriju. Šāda elektromotora shēma ir parādīta attēlā. 2, c.

Jāņem vērā, ka rotējošais magnētiskais lauks inducēs trīs E trīs tukšgaitas tinuma fāzēs. d. s, tāda paša izmēra un fāzes nobīde par 120 °. Šo elektromotora spēku ģeometriskā summa, kā zināms no elektrotehnikas, ir nulle. Tomēr neprecīzās sinusoidālās fāzes dēļ e. utt. c.tīkla strāva, šo d. summa utt. v var būt nulle. Šajā gadījumā slēgtā nestrādājošā spolē rodas strāva, kas uzsilda šo spoli.

Lai novērstu šo parādību, polu pārslēgšanas ķēde ir izveidota tā, lai tukšgaitas spole būtu atvērta (12. att., c).Tā kā dažos elektromotoros ir maza augšējās strāvas vērtība, dažkārt tukšgaitas tinuma slēgtajā kontūrā netiek veikts pārtraukums.

Ražoti trīs ātrumu divkāršu tinumu motori ar sinhrono rotācijas ātrumu 1000/1500/3000 un 750/1500/3000 apgr./min un četru ātrumu motori ar 500/750/1000/1500 apgr./min. Divu ātrumu motoriem ir seši, trīs ātrumu deviņi un četru ātrumu 12 spailes uz polu slēdža.

Jāatzīmē, ka ir shēmas divu ātrumu motoriem, kas ar vienu tinumu ļauj iegūt griešanās ātrumus, kuru attiecība nav vienāda ar 1: 2. Šādi elektromotori nodrošina sinhrono rotācijas ātrumu 750/3000, 1000/1500 , 1000/3000 apgr./min

Izmantojot speciālas shēmas vienam tinumam, var iegūt trīs un četrus dažādus polu pāru skaitu.Šādi vairāku ātrumu elektromotori ar vienu tinumu ir ievērojami mazāki nekā divtinumu motori ar vienādiem parametriem, kas ir ļoti svarīgi mašīnbūvē. .

Turklāt viena tinuma elektromotoriem ir nedaudz augstāki enerģijas rādītāji un mazāk darbietilpīga ražošana. Vairāku ātrumu motoru ar vienu tinumu trūkums ir lielāka slēdžā ievadīto vadu skaita klātbūtne.

Taču slēdža sarežģītību nosaka ne tik daudz izvesto vadu, cik vienlaicīgo slēdžu skaits. Šajā sakarā ir izstrādātas shēmas, kas ļauj vienas spoles klātbūtnē ar salīdzinoši vienkāršiem slēdžiem iegūt trīs un četrus ātrumus.

Rīsi. 2. Asinhronā motora polu pārslēgšanas shēmas.

Šādus elektromotorus mašīnbūve ražo ar sinhroniem apgriezieniem 1000/1500/3000, 750/1500/3000, 150/1000/1500, 750/1000/1500/3000, 500/750/1000 apgr/m.

Asinhronā motora griezes momentu var izteikt ar labi zināmo formulu

kur Ig ir strāva rotora ķēdē; F ir motora magnētiskā plūsma; ? 2 ir fāzes leņķis starp strāvas vektoriem un e. utt. v. rotors.

Rīsi. 3. Trīsfāzu vairāku ātrumu vāveres būra motors.

Apsveriet šo formulu saistībā ar asinhronā motora ātruma kontroli.

Augstāko pieļaujamo nepārtraukto strāvu rotorā nosaka pieļaujamā karsēšana, un tāpēc tā ir aptuveni nemainīga. Ja ātruma regulēšanu veic ar nemainīgu magnētisko plūsmu, tad visos motora apgriezienos arī maksimālais ilgstoši pieļaujamais griezes moments būs nemainīgs. Šo ātruma regulēšanu sauc par nemainīgu griezes momenta kontroli.

Ātruma regulēšana, mainot pretestību rotora ķēdē, ir regulēšana ar nemainīgu maksimālo pieļaujamo griezes momentu, jo regulēšanas laikā mašīnas magnētiskā plūsma nemainās.

Motora vārpstas maksimālo pieļaujamo lietderīgo jaudu pie mazāka griešanās ātruma (un līdz ar to arī lielāka polu skaita) nosaka izteiksme

kur If1 — fāzes strāva, maksimāli pieļaujamā atbilstoši apkures apstākļiem; Uph1 — statora fāzes spriegums ar lielāku polu skaitu.

Motora vārpstas maksimālā pieļaujamā lietderīgā jauda pie lielāka griešanās ātruma (un mazāka polu skaita) Uph2 - šajā gadījumā fāzes spriegums.

Pārslēdzoties no trīsstūra savienojuma uz zvaigzni, fāzes spriegums samazinās 2 reizes.Tādējādi, pārejot no ķēdes a uz ķēdi b (2. att.), mēs iegūstam jaudas attiecību

Ņemot rupji

ņem to

Citiem vārdiem sakot, jauda pie mazāka ātruma ir 0,86 no jaudas pie lielāka rotora ātruma. Ņemot vērā relatīvi mazās maksimālās nepārtrauktās jaudas izmaiņas pie diviem ātrumiem, šādu regulēšanu parasti sauc par pastāvīgas jaudas regulēšanu.

Ja, savienojot katras fāzes puses, secīgi izmantojat zvaigznes savienojumu un pēc tam pārslēdzaties uz paralēlo zvaigznes savienojumu (2. att., b), tad mēs iegūstam

Or

Tādējādi šajā gadījumā pastāv pastāvīga griezes momenta apgriezienu kontrole. Metālapstrādes darbgaldos galvenajām kustības piedziņām ir nepieciešama pastāvīga jaudas ātruma kontrole, un padeves piedziņām ir nepieciešama pastāvīga griezes momenta ātruma kontrole.

Iepriekš minētie jaudas attiecības aprēķini pie lielākā un mazākā ātruma ir aptuveni. Piemēram, netika ņemta vērā iespēja palielināt slodzi lielos apgriezienos tinumu intensīvākas dzesēšanas dēļ; arī pieņemtā vienādība ir ļoti aptuvena.Tātad 4A motoram mums ir

Rezultātā šī dzinēja jaudas attiecība ir P1 / P2 = 0,71. Aptuveni tādas pašas attiecības attiecas uz citiem divu ātrumu dzinējiem.

Jauni vairāku ātrumu vienas spoles elektromotori atkarībā no pārslēgšanas shēmas ļauj regulēt ātrumu ar nemainīgu jaudu un nemainīgu griezes momentu.

Nelielais vadības pakāpju skaits, ko var iegūt ar polu maiņas asinhronajiem motoriem, parasti ļauj šādus motorus izmantot darbgaldos tikai ar īpaši izstrādātām pārnesumkārbām.

Skatīt arī: Vairāku ātrumu motoru izmantošanas priekšrocības