المعلمات والخصائص الأساسية للمحرك غير المتزامن ثلاثي الطور. أسباب الزيادات الحالية عند بدء تشغيل المحركات غير المتزامنة. محرك غير متزامن ثلاثي الطور

منتشرة في الصناعات المختلفةتلقى الاقتصاد الوطني محركات غير متزامنة ثلاثية الطور مع الدوار قفص السنجاب. لا تحتوي على وصلات انزلاقية وهي بسيطة في التصميم والصيانة، ويظهر في الشكل محرك قفص سنجابي مفكك. 1. أجزائه الرئيسية هي الجزء الثابت والدوار. يتم تصنيع قلب الجزء الثابت والدوار من صفائح من الفولاذ الكهربائي.
يتم وضع قلب الجزء الثابت وتأمينه في الأخاديد لف ثلاث مراحلاعتمادًا على جهد الإمداد وبيانات المحرك، يتم توصيله بنجمة أو مثلث. يتم وضع علامة على أطراف اللفات الجزء الثابت، مما يسهل تجميع مخطط الاتصال المطلوب.
وفقًا لـ GOST 183-74*، تم اعتماد التسميات التالية لأطراف اللفات ذات المراحل الفردية، على التوالي، بداية ونهاية المرحلة الأولى C1 وC4، والثانية - C2 وC5 والثالثة - SZ و C6 (الشكل 2). يجب أن يفي موقع الأطراف على صندوق أطراف المحرك بمتطلبات سهولة توصيل اللفات وفقًا لأي دائرة، ولا يكون ملف الدوار معزولًا عن قلبه. وهي مصنوعة مع شفرات التهوية من الألومنيوم المصبوب أو سبائكه. تشكل قضبان اللف والحلقات التي تقصر الدائرة بينها ما يسمى بقفص السنجاب.
يعتمد تصميم المحركات على طريقة التهوية ودرجة الحماية.
غير متزامن محركات قفص السنجابسلسلة 4A الموحدة من حيث طريقة التبريد ودرجة حماية الموظفين من ملامسة الأجزاء الحية أو الدوارة، وكذلك الآلة نفسها من دخول الأجسام الغريبة، لها نسختان (GOST 14254-80): مغلق ومهواة (التعيين IP44)، المحمي (التعيين IP23).
تحتوي محركات IP44 على نظام تهوية محوري. يتم توفير الهواء بواسطة مروحة وينفخ على السطح المضلع الخارجي للإطار.
تتميز محركات IP23 بنظام تهوية شعاعي ثنائي الاتجاه، يتم تنفيذه باستخدام شفرات التهوية الموجودة على حلقات الدائرة القصيرة للدوار.

نموذج ديناميكي ثلاثي الطور آلة غير متزامنة، والمعروفة أيضًا باسم آلة الحث. تطبق كتلة آلة الحث آلة غير متزامنة ثلاثية الطور. يعمل إما في وضع المولد أو وضع المحرك. يتم تحديد وضع التشغيل بواسطة العلامة عزم الدوران الميكانيكي.

يتم تمثيل الجزء الكهربائي للآلة بنموذج حالة من الدرجة الرابعة، ويتم تمثيل الجزء الميكانيكي بنظام من الدرجة الثانية. تشير جميع المتغيرات والمعلمات الكهربائية إلى الجزء الثابت، والمشار إليها بالعلامات الأولية في معادلات الآلة التالية. جميع كميات الجزء الثابت والدوار موجودة في نظام مرجعي تعسفي ثنائي المحور. يتم تعريف الفهارس المستخدمة في هذا الجدول.

أرز. 1 محرك غير متزامن مع دوار قفص السنجاب، مفكك
1 - الجزء الثابت، 2 - مربع المحطة، 3 - الدوار 4 - دروع المحامل، 5 - المروحة، 6 - غلاف المروحة
محركات هذه السلسلة لها هيكل التعيين التالي: 4 - الرقم التسلسلي للسلسلة؛ أ - اسم نوع المحرك - غير متزامن؛ أ - إطار وألواح مصنوعة من الألومنيوم. X - إطار من الألومنيوم وألواح من الحديد الزهر؛ 56-355 - ارتفاع محور الدوران. S، L، M - أبعاد التثبيت على طول الجسم؛ A، B - تحديد طول النواة (الطول الأول هو A، والثاني هو B)؛ 2، 4، 6، 8، 10، 12 - عدد الأعمدة؛ ش - الأداء المناخيالمحركات 3- فئة السكن . على سبيل المثال: 4AA56A2UZ - محرك كهربائي من السلسلة 4، غير متزامن، نسخة مغلقة، الإطار ودروع المحامل مصنوعة من الألومنيوم، بارتفاع محور الدوران 56 مم، قلب الطول الأول، ثنائي القطب، للمناخات المعتدلة، فئة التنسيب 3.

النظام الكهربائي لآلة الجرح الدوارة أو البروتين

Ω - الإطار المرجعي للسرعة الزاوية.

النظام الكهربائي للآلة المزدوجة بدون ماء

يتم تحديد معلمات كتلة الآلة غير المتزامنة بالطريقة الآتية. كلا الكتلتين تمثلان نفس نموذج الآلة غير المتزامنة. يحدد نوع الدوار: جرح، قفص سنجابي أو قفص مزدوج مع سنجاب.

بالنسبة للآلات ذات القفص السنجابي الفردي، يوفر هذا المنتج مجموعة من المعلمات الكهربائية والميكانيكية المحددة لمختلف تقييمات آلات الحث، والجهد من خط إلى خط، والتردد، والسرعة المقدرة. حدد أحد النماذج المعدة مسبقًا لتحميل المعلمات الكهربائية والميكانيكية المقابلة في إدخالات مربع الحوار. لا تحتوي النماذج المثبتة مسبقًا على معلمات تشبع محددة مسبقًا.

الشكل. 2 موقع المحطات الطرفية على درع المحرك عند الاتصال: أ - نجمة؛ ب - المثلث

الجدول 1


نوع المحرك

القوة المصنفةكيلوواط

ن = 3000 دورة في الدقيقة

حدد لا إذا كنت لا تريد استخدام النموذج المحدد مسبقًا أو إذا كنت تريد تغيير بعض إعدادات النموذج المحدد مسبقًا. عند تحديد نموذج محدد مسبقًا، تصبح المعلمات الكهربائية والميكانيكية الموجودة في علامة التبويب "خيارات" في مربع الحوار غير قابلة للتعديل. للبدء بنموذج محدد مسبقًا ثم قم بتغيير معلمات الجهاز.

من خلال القيام بذلك، فإنك ببساطة تقطع الاتصال بالنموذج المحدد مسبقًا.

  • حدد النموذج المحدد مسبقًا الذي تريد تهيئته.
  • قم بتغيير خيار النموذج المسبق إلى لا شيء.
  • هذا لا يغير معلمات الجهاز.
توقيع اتفاقية عزم الدوران الميكانيكي: عندما تكون السرعة موجبة، تشير إشارة عزم الدوران الإيجابية إلى وضع المحرك والإشارة السلبية إلى وضع المولد. يتم ضبط سرعة السيارة ويتم تجاهل الجزء الميكانيكي من النموذج.

ن = 1500 دورة في الدقيقة

ن = 1000 دورة في الدقيقة

يتيح لك استخدام السرعة كمدخل ميكانيكي نمذجة الاتصال الميكانيكي بين جهازين. يوضح الشكل التالي كيفية تصميم وصلة عمود صلب في مجموعة مولدات المحرك عند تجاهل عزم الدوران الاحتكاكي في الماكينة.

يمكنك تحديد تحويلات الإطار الرئيسي التالية. ثابتة دوارة. . يبرر هذا التكوين أيضًا استخدام جهدين لإدخال الخط داخل النموذج بدلاً من ثلاثة الفولتية الخطية. يوضح الجدول التالي القيم التي تم الحصول عليها لـ Θ و β في كل إطار.

استمرار الجدول. 1


نوع المحرك

الطاقة المقدرة، كيلوواط

ترد في الجدول البيانات الفنية الرئيسية للمحركات ذات الطاقة الصغيرة من سلسلة 4A. 1.
تم تطوير سلسلة واحدة من المحركات غير المتزامنة للذكاء الاصطناعي ويجري إنتاجها. يتم تحسين خصائص الطاقة وبدء التشغيل والاهتزاز والضوضاء للآلات في هذه السلسلة من خلال استخدام مواد جديدة وحلول التصميم.
ترد في الجدول البيانات الفنية الرئيسية للمحركات منخفضة الطاقة من سلسلة AI. 2.
ثلاث مراحل الحالية، مروراً بلفات الجزء الثابت، يخلق مجالاً مغناطيسياً دواراً. يسمى تردد دوران المجال n بالتزامن. يعتمد ذلك على التردد fi لجهد الإمداد وعدد أزواج الأقطاب p للجهاز:

وعند f 1-50 هرتز يأخذ القيم التالية: 3000 دورة في الدقيقة (p-==1)، 1500 دورة في الدقيقة (p=2)، 1000 دورة في الدقيقة (p=3)، إلخ.
بالنسبة لتردد جهد الشبكة سيكون لدينا:

الدوار محرك غير متزامن، بالتناوب في اتجاه دوران المجال، يطور ترددًا أقل قليلاً من المتزامن، يسمى غير متزامن.
الجدول 2

ويؤثر هذا أيضًا على سرعة المحاكاة، وفي بعض الحالات، على دقة النتائج. استخدم إطارًا مرجعيًا ثابتًا إذا كانت جهود الجزء الثابت إما غير متوازنة أو متقطعة، ولكن جهود الجزء المتحرك متوازنة. استخدم إطار دعم العضو الدوار إذا كانت جهود الجزء الثابت إما غير متوازنة أو متقطعة وكانت جهود الجزء الثابت متوازنة. استخدم إما إطارات دعم ثابتة أو متزامنة طالما أن جميع الضغوط متوازنة ومستمرة. عند تحديد خانة الاختيار هذه، يستخدم مخرج القياس أسماء الإشارات لتحديد تسميات الناقل.


نوع المحرك

الطاقة المقدرة، كيلوواط

سرعة الدوران المتزامنة، دورة في الدقيقة<н

AIR80A2-OM2

حدد هذا الخيار للتطبيقات التي تحتوي تسميات إشارة الناقل على أحرف أبجدية رقمية فقط. عند مسحه، يستخدم مخرج القياس تعريف الإشارة لتحديد تسميات الناقل. تحتوي علامة التبويب هذه على المعلمات الكهربائية للجهاز.

الطاقة المقدرة والجهد والتردد. يحدد ما إذا كان يتم محاكاة التشبع المغناطيسي للعضو الدوار والحديد الثابت أم لا. يضبط معلمات منحنى التشبع بدون تحميل. يتم تمثيل التشبع المغناطيسي للحديد الجزء الثابت والدوار من خلال علاقة خطية متعددة التعريف تحدد نقاط منحنى التشبع بدون حمل. يحتوي الصف الأول من هذه المصفوفة على قيم تيارات الجزء الثابت. يحتوي السطر الثاني على قيم الفولتية الطرفية المقابلة. النقطة الأولى يجب أن تكون مختلفة. تتوافق هذه النقطة مع النقطة التي يبدأ عندها تأثير التشبع.

AIR80V4-OM2

AIR80A6-OM2

AIR80V6-OM2

يتميز تأخر الدوار بالانزلاق. إذا تمت الإشارة إلى تردد دوران الجزء المتحرك بالرمز ri2، فإن علاقة الانزلاق ستأخذ الشكل

أو، ٪،

من (2) يترتب على ذلك أن انزلاق المحرك غير المتزامن يتغير من واحد (عند بدء التشغيل، عند P2-0) إلى الصفر (عند السرعة المتزامنة، أي عند P2-P1). لاحظ أنه لم يتم تحقيق المساواة الدقيقة بين تردد دوران المجال والدوار في وضع المحرك. ومع ذلك، فإن تأخر الدوار عندما تكون الآلة في وضع الخمول صغير جدًا بحيث يمكن إهماله. عادة ما تكون قيم الانزلاق عند الحمل الكامل للمحرك 4-6٪.
يمكن الحصول على التعبير عن سرعة الدوار من العلاقة (2):
لاحظ أن بسط الجانب الأيمن من المساواة (2) له معنى مادي معين. الفرق بين سرعة دوران المجال والدوار هو تردد الدوران النسبي، أي تردد دوران المجال بالنسبة للدوار ns، أو تردد الانزلاق.
مثال. المعروف "1 = 1000 دورة في الدقيقة، ق = 4٪. احسب سرعة الدوار والسرعة النسبية.
لدينا: la= 1000(1-0.04) =960 دورة في الدقيقة، ns=nl-n2= 1000-960= =40 دورة في الدقيقة.
يتم تحديد تردد المجالات الكهرومغناطيسية والتيارات المستحثة في لف الدوار بواسطة المجال المغناطيسي الدوار بواسطة تردد الانزلاق:
من خلال تحويلات بسيطة يتم تقليل هذا التعبير إلى النموذج

أولئك. تردد القوى الدافعة الكهربية والتيارات الدوارة في ظل الشرط ft - const يتناسب مع الانزلاق.
مثال. أوجد تردد تيار الدوار في المثال السابق.
لدينا - /2=/lS=50-0.04=2 هرتز.
إن القوة التي يطورها المحرك ضمن الأحمال العادية تتناسب مع الانزلاق. لذلك، يمكن الحكم على حمل الآلة عن طريق الانزلاق.

إذا لم تقم بتحديد خانة الاختيار "محاكاة التشبع"، فإن العلاقة بين تيار الجزء الثابت وجهد الجزء الثابت ستكون خطية. وقت الحصول على العينات. يحدد وقت أخذ العينات الذي تستخدمه الكتلة. تتوفر الخيارات التالية: تكراري شبه منحرف وتكراري شبه منحرف. قسم "نمذجة الأنظمة الكهربائية المنفصلة". يتم استخدام معلمات تدفق التحميل هذه فقط لتهيئة النموذج.

ولا تؤثر على نموذج الكتلة أو أداء المحاكاة. اذكر القوة الميكانيكية المطبقة على عمود الآلة بالواط. عندما يعمل الجهاز في وضع المحرك، أدخل قيمة موجبة. عندما يعمل الجهاز في وضع المولد، أدخل قيمة سالبة.


قد يختلف استخدام قوة المحرك أثناء تشغيله. عامل القوى

حيث Pr هي القوة المفيدة عند حمل عشوائي؛ Rnom - الطاقة المقدرة، أي الطاقة المفيدة التي صُممت الآلة الكهربائية من أجلها.
الطاقة المقدرة تتوافق مع الجهد المقنن. يستهلك المحرك التيار المقنن، مع السرعة المقدرة وقوة العمود والكفاءة وcos φ.
الغرض من المحرك هو تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. أثناء عملية التحويل، تحدث خسائر. إنها تمثل ذلك الجزء من الطاقة النشطة التي يتم إنفاقها على تسخين اللفات وفولاذ قلب الجزء الثابت والتغلب على قوى الاحتكاك.
تسمى نسبة الطاقة المفيدة P2 التي طورها المحرك الموجود على العمود إلى الطاقة النشطة P\ التي يستهلكها من الشبكة بعامل الكفاءة:

بالإضافة إلى الطاقة النشطة، يستهلك المحرك قوة مغناطيسية تفاعلية ضرورية لتشكيل التدفق المغناطيسي. وبالتالي، فإن الطاقة الإجمالية للمحرك 5 تتكون من مكونات نشطة ومتفاعلة:

حيث Q هي القوة التفاعلية للمحرك.
يتم الحكم على القيمة النسبية للطاقة المحولة من خلال عامل القدرة. كلما تم استخدام طاقة الآلة بشكل أفضل، كلما ارتفع عامل الطاقة. لحسابها يكفي تقسيم القوة النشطة على الإجمالي:

حيث U، I هي قيم الطور للجهد والتيار.
مثال. على درع محرك غير متزامن ثلاثي الطور مع دوار قفص السنجاب توجد التسميات التالية: D "A.220/

عندما يكون الإدخال إشارة سلبية، فإن آلة الحث تتصرف مثل المولد. الإدخال البديل للكتلة هو سرعة الآلة. يمكن أن تعمل هذه المحركات إما مباشرة من الشبكة أو من شبكة يتم التحكم فيها. تغطي تطبيقات هذه المحركات جميع مراحل الإنتاج والمعالجة تقريبًا.

تمتد التطبيقات أيضًا إلى المباني التجارية والبيئات الداخلية. يتم استخدامها لتشغيل المضخات والمراوح والضواغط والخلاطات والخلاطات والمطاحن والناقلات والكسارات والأدوات الآلية والرافعات وما إلى ذلك. إلخ. لا عجب أن هذا النوع من المحركات الكهربائية يحظى بشعبية كبيرة عندما تفكر في بساطته وموثوقيته وتكلفته المنخفضة.

380 فولت، 10.5/6.1 أمبير، 2.8 كيلووات، 50 هرتز، 2880 دورة في الدقيقة، عامل الكفاءة = 81.5%، كوس من النظر في هذه البيانات نستنتج: جهد الطور المقنن 220 فولت، تيار الطور المقدر 6.1 أمبير، الطاقة الصافية /> 2 = 2.8 كيلوواط، عدد أزواج الأقطاب p = 1. بما أن السرعة المتزامنة
(في هذه الحالة يساوي 3000 دورة في الدقيقة)، فإن الانزلاق عند الحمل المقدر سيكون:

إجمالي قوة المحرك عند الحمل المقدر SHom = 3l/nom /nom = 3-220-6.1 «4000 VA = 4 kVA.
الطاقة النشطة التي يستهلكها المحرك عند الحمل المقدر،
Rkhnom = 31/nom/nom ««F,nom = 3-220-6.1-0.86 = 3.44 كيلوواط.
خسائر المحرك عند الحمل المقنن
2DRish = Ртsh - R2 = 3.44 - 2.8 = 0.64 كيلووات.
باستخدام البيانات من الجدول. يوضح الشكل 1 اعتماد عامل قدرة المحركات على قدرتها المقدرة (الشكل 3).
يتوافق المنحنى 1 مع سرعة متزامنة تبلغ 3000 دورة في الدقيقة، و2 - 1500 دورة في الدقيقة، و3 - 1000 دورة في الدقيقة. من الشكل. 3 يمكن ملاحظة أن عامل القدرة للمحرك غير المتزامن يعتمد على الطاقة المقدرة والسرعة المتزامنة.
ومع زيادة القدرة بسرعة متزامنة ثابتة ("!=const")، تتناقص القيمة النسبية للفجوة الهوائية. ونتيجة لذلك، تنخفض أيضًا قوة المغناطيسية التفاعلية النسبية ويزداد عامل القدرة. تؤدي الزيادة في سرعة الدوران المتزامن عند قوة محرك ثابتة إلى نفس النتيجة. الآلات عالية السرعة لها أبعاد أصغر، ويرجع ذلك إلى انخفاض عزم الدوران، ويتم تقليل حجم الفضاء الجوي بين قلب الجزء الثابت والدوار بشكل كبير.
يظهر الشكل 1. منحنيات الاعتماد للقوة الممغنطة المحددة للمحركات على القوة المقدرة عند - const. 4، والذي يمكن أن نرى أنه كلما ارتفعت قوة المحرك المقدرة وكلما ارتفعت سرعة الدوران المتزامن، انخفضت قوة التمغنط المحددة.

على الرغم من أن التصميم الأساسي للمحركات التحريضية لم يتغير كثيرًا على مدار الخمسين عامًا الماضية، إلا أن المواد العازلة الحديثة وتقنيات تحسين التصميم بمساعدة الكمبيوتر وتقنيات التصنيع الآلية أدت إلى ظهور محركات أصغر حجمًا وتكلفة أقل لكل كيلوواط.

إن التقييس الدولي للأبعاد المادية وأبعاد الإطار يعني أن معظم محركات الشركات المصنعة قابلة للتبديل فعليًا ولها خصائص مماثلة. المحامل هي الأجزاء الوحيدة من محرك القفص السنجابي. هذا النوع من البناء لا يتطلب دبابيس أو فرش. تعمل التحسينات في تصميمات المحامل الحديثة المشحمة مسبقًا على إطالة عمر هذه المحركات.

أرز. 3 منحنيات عامل القدرة مقابل القدرة المقدرة للمحركات غير المتزامنة عند قيم مختلفة لسرعة الدوران المتزامن:
1 - "1=3000 دورة في الدقيقة؛ 2-/2,-1500 دورة في الدقيقة؛ 3 - "1 = 1000 دورة في الدقيقة

غالبًا ما تستخدم المحركات أحادية الطور للأغراض المنزلية. الجزء الثابت يسمى الجزء الثابت، ويسمى الدوار، مدعومًا عند كل طرف بمحامل. يتكون الجزء الثابت والدوار من. يجب أن تحمل الدائرة الكهربائية، المصنوعة عادة من النحاس أو الألومنيوم المعزول، تيار الدائرة المغناطيسية، المصنوعة عادة من الفولاذ الرقائقي، لتحمل التدفق المغناطيسي. الجزء الثابت هو الجزء الخارجي الثابت للمحرك، والذي يتكون من.

إطار المحرك الأسطواني الخارجي مصنوع من صفائح الفولاذ الملحومة أو الحديد الزهر أو سبائك الألومنيوم المصبوب. مسار مغناطيسي يحتوي على سلسلة من شرائح الفولاذ المشقوقة المضغوطة في مساحة أسطوانية داخل إطار خارجي. المسار المغناطيسي مصفح لتقليل التيارات الدوامة وتقليل الخسائر وخفض الحرارة. مجموعة من اللفات الكهربائية المعزولة التي تتناسب داخل فتحات المسار المغناطيسي الرقائقي. يجب أن تكون مساحة المقطع العرضي لهذه اللفات كبيرة بما يكفي لقوة المحرك. يتطلب المحرك ثلاثي الطور 3 مجموعات من اللفات، واحدة لكل مرحلة.


قد يشمل ذلك أقدامًا أو شفة للتركيب. . هذا هو الجزء الدوار من المحرك.

أرز. 4. منحنيات اعتماد قوة التمغنط المحددة على القوة المقدرة للمحركات غير المتزامنة عند قيم مختلفة لسرعة الدوران المتزامن:
1 - ص، «>1000 دورة في الدقيقة؛ 2- “1-1500 دورة في الدقيقة; 3 - "1=3000 دورة في الدقيقة
الانتقال من التبعيات الموضحة في الشكل. 3، التبعيات في الشكل. 4 يتم إنتاجه باستخدام النسب التالية:
(7)



حيث Show وQhom هما القوة الإجمالية والتفاعلية للمحرك عند الحمل المقدر.
من المقارنة في الشكل. 3 و 4، من السهل استخلاص استنتاج حول تأثير عامل القدرة على أداء الطاقة للمحركات ونظام تغذيتها: المحركات ذات عامل القدرة المتزايد عند حمل مقدر معين (Pg=Pnom) لديها مغنطة تفاعلية أقل قوة. وهذا يؤدي إلى انخفاض إجمالي الطاقة وبالتالي انخفاض التيار المستهلك من الشبكة.

كما هو الحال مع الجزء الثابت أعلاه، يتكون الجزء الدوار من سلسلة من شرائح الفولاذ المشقوقة المضغوطة في مسار مغناطيسي أسطواني ودائرة كهربائية. قد تكون الدائرة الكهربائية للدوار. نوع من الدوارات الملفوفة التي تتضمن 3 مجموعات من اللفات المعزولة مع وصلات يتم إخراجها إلى 3 أقواس مثبتة على عمود. نوع من الدوار مزود بغطاء قلاب يحتوي على مجموعة من قضبان النحاس أو الألومنيوم المثبتة في فتحات متصلة بحلقة نهائية عند كل طرف من طرفي الدوار. عادةً ما يتم صب قضبان الدوار المصنوعة من الألومنيوم في فتحات الدوار، مما ينتج عنه هيكل قوي جدًا. على الرغم من أن قضبان الدوار تكون على اتصال مباشر مع الألواح الفولاذية، إلا أن تيار الجزء الدوار بأكمله يتدفق عبر قضبان الألومنيوم بدلاً من الطبقات.

  • يتم إجراء التوصيلات الخارجية للجزء الدوار باستخدام فرشاة على الأقواس.
  • ومن ثم، يُطلق على هذا النوع من المحركات غالبًا اسم المحرك المنزلق.
  • يشبه تصميم هذه اللفات الدوارة "القفص الأبيض".
الأجزاء الأخرى المطلوبة لإكمال المحرك التعريفي هي.

ونتيجة لذلك، يتم تقليل الفاقد الكهربائي في ملفات الماكينة ويكون انخفاض الجهد في أسلاك نظام إمداد الطاقة محدودًا.

الوكالة الفيدرالية للتعليم

"ماتي" - الدولة الروسية

جامعة التكنولوجيا

هم. ك. تسيولكوفسكي

قسم الالكترونيات وعلوم الحاسوب

كيف تعمل المحركات غير المتزامنة؟




المحرك التعريفي هو محرك كهربائي ينتج تيارًا مترددًا. لهذا السبب نسمي المحرك. يُعرف هذا النوع من المحركات أيضًا باسم المحرك التعريفي. يعتمد المحرك التعريفي على التيارات المستحثة في مجال مغناطيسي دوار. ولهذا السبب يطلق عليها آلة الحث. لكي تكون قادرًا على تحفيز واحد في الدوار، من الضروري أن يخضع الجزء المتحرك لتغيير في التدفق المغناطيسي الناتج عن تردد الطاقة أو التزامن، ويزيل المغناطيسية عندما يصل إلى التزامن لأنه لا يرى التغير في التدفق المغناطيسي.

المحركات الحثية ثلاثية الطور

إرشادات العمل المخبري في الدورة:

""هندسة الالكترونيات والكهرباء""

إعداد: مارشينكو أ.ل.

موسكو 2005

الهدف من العمل

إزالة ورسم الخصائص الميكانيكية والأداء لمحرك غير متزامن ثلاثي الطور (IM)؛ دراسة نماذج الإعلان والتحقق من عملها في الأوضاع العابرة.

لهذا السبب، يدور المحرك بسرعة مختلفة عن المجال وبالتالي يدور بشكل غير متزامن. تعد المحركات الحثية أو المحركات الحثية الموثوقة والأرخص ثمنًا هي المحركات الأكثر استخدامًا في الصناعة. في هذه المحركات، يكون مجال الدوران متزامنًا للسرعة وفقًا لتردد خط الطاقة.

المحرك التعريفي هو النوع الأكثر شيوعًا من المحركات الكهربائية. على وجه الخصوص، يعد المحرك الحثي ثلاثي الطور هو أكثر أنواع المحركات استخدامًا في الصناعة. ويعود هذا النجاح بشكل رئيسي إلى الأسباب التالية.

الأحكام النظرية وصيغ الحساب

1. جهاز ومبدأ تشغيل الجحيم

تستخدم المحركات غير المتزامنة ثلاثية الطور على نطاق واسع في الصناعة (الشكل 19.1). يتم تفسير ذلك من خلال حقيقة أنها بسيطة التصميم ورخيصة الثمن وموثوقة في التشغيل ولها كفاءة عالية عند الحمل المقدر ويمكنها تحمل الأحمال الزائدة الكبيرة ولا تتطلب أجهزة بدء معقدة.

ن إلى جانب المزايا، تتمتع IMs بعدد من العيوب، أهمها: انخفاض عامل الطاقة (cos ) عند التحميل الجزئي (عند الخمول cos 0 = 0.2...0.3)؛ كفاءة منخفضة في الأحمال المنخفضة. خصائص التكيف غير مرضية.

عن الأجزاء الرئيسية من IM هي الجزء الثابت والدوار، مفصولة عن بعضها البعض بفجوة هوائية (0.3...0.5 ملم). يتم تجميع قلوبها من صفائح من الفولاذ الكهربائي. يتم ختم الأخاديد التي يتم وضع اللفات فيها على السطح الداخلي للجزء الثابت وعلى السطح الخارجي للعضو الدوار. يتم وضع قلب الجزء الثابت في مبيت يتم تثبيت أطراف ملف الجزء الثابت عليه، ويتكون من ثلاث ملفات مستقلة مزاحة في الفضاء بمقدار 120 درجة (الشكل 19.2). يتم تركيب قلب الدوار مباشرة على عمود المحرك أو على محور مثبت على العمود.

يمكن أن يكون ملف الجزء المتحرك قصير الدائرة أو ثلاثي الطور، على غرار ملف الجزء الثابت. يتم تصنيع لف الدوار ذو الدائرة القصيرة على شكل "عجلة سنجابية" تتكون من قضبان وحلقات تغلقها عند الأطراف (الشكل 19.3، أو ب). بالنسبة للرسائل الفورية ذات الجزء الدوار المجروح (انظر الشكل 19.1، الخامس) واحد ينتهي حول

لف 2 الدوار 1 الاتصال بحلقات الانزلاق 3 ، الموجودة على عمود المحرك، والبعض الآخر متصل بنجمة (الشكل 19.3، الخامسو ز). حلقات الانزلاق 3 متصلة بجهات اتصال الجزء الثابت من الجهاز باستخدام الفرش 4 وحاملي الفرشاة. يتم توصيل مقاومة متغيرة 5 لهم.

يعتمد مبدأ تشغيل IM على تفاعل المجال المغناطيسي الدوار للجزء الثابت (الجزء الثابت من الماكينة) مع التيارات المستحثة في الدوار (الجزء المتحرك).

دعونا نفكر في مبدأ إنشاء مجال مغناطيسي للآلة. يتم تشغيل ملف الجزء الثابت ثلاثي الطور بواسطة نظام جهد ثلاثي الطور (انظر الشكل 19.1، أ) مع الفولتية المرحلة ش 1 F. نظرًا لأن اللفات ثلاثية الطور (يتم إزاحتها في الفضاء واحدة بالنسبة إلى الأخرى بمقدار 120 درجة (الشكل 19.2) ولها عدد اللفات ث 1) مغلقة، ثم تتدفق من خلالها التيارات أنا 1، ونتيجة لذلك، يتم إنشاء ثلاثة MDS F 1 = أنا 1 ث 1 . تحت تأثير هذه MMFs الثلاثة، يتم تشكيل مجال مغناطيسي دوار، وهو ناقل التدفق المغناطيسي الناتج F ر = 3/2F م، أين F م - التدفق المغناطيسي الناتج عن المرحلة MMF F 1 .

وفقًا لقانون الحث الكهرومغناطيسي، يتم تحفيز المجالات الكهرومغناطيسية في ملفات الجزء الثابت والدوار ه 1 و ه 2. تكون دائرة اللفات الدوارة مغلقة دائمًا، لذلك تتدفق التيارات في اللفات الطورية للدوار أنا 2، والتي تعتمد قيمها على الحمل. وفقًا لقانون أمبير، ينشأ عزم الدوران على عمود المحرك من تفاعل التيارات الدوارة مع المجال المغناطيسي الدوار للجزء الثابت. م، وإذا كان أكبر من لحظة المقاومة م مععلى العمود، ثم يبدأ الدوار في الدوران. وفقًا لقاعدة لينز، تؤثر تيارات الجزء الثابت، بالإضافة إلى المجال المغناطيسي الدوار الذي تنشئه، على تيارات لف الجزء الثابت والتدفق المغناطيسي F رالآلة، مما يتسبب في زيادة تيار الجزء الثابت للتعويض عن تأثير إزالة المغناطيسية لتيارات لف الجزء الدوار.

يتم تحديد تردد المجال المغناطيسي الدوار للجزء الثابت (بالدورة في الدقيقة) بالتعبير:

، أين F 1 - تردد مصدر التيار الكهربائي للمحرك ؛ ر- عدد أزواج أقطاب الآلة (على وجه الخصوص، ثلاث ملفات للجزء الثابت تخلق زوجًا واحدًا من الأعمدة، وستة ملفات تخلق زوجين، وما إلى ذلك).

الآلة المعنية تسمى غير متزامنة لأن سرعة دوارها هي ن 2 لا يساوي تردد المجال المغناطيسي الدوار للجزء الثابت ن 1 . إذا كانت هذه الترددات متساوية، فإن التدفق المغناطيسي للجزء الثابت سيكون ثابتًا بالنسبة للجزء المتحرك، ولن يتم تحفيز أي مجالات EMF في ملفات الجزء المتحرك، ولن يكون هناك تيارات فيها، ولن ينشأ عزم الدوران على العمود.

يُسمى الفرق بين ترددات دوران الجزء الثابت ومجال الجزء المتحرك بتردد الانزلاق نق = ن 1 - ن 2، وعلاقته بالتردد ن 1- الانزلاق س، أي.


أو (يتم التعبير عنها كنسبة مئوية)

مدى تغير الانزلاق في محرك غير متزامن هو 1  س 0; عند بدء التشغيل س = 1، في وضع الخمول س= 0.001...0.005 عند الحمل المقنن س = 0,03...0,07.

2. الخصائص الرئيسية لشركة بريتيش بتروليوم

إحدى الخصائص الرئيسية لضغط الدم هي الخاصية الميكانيكية ن 2 = F) - الاعتماد على سرعة الدوران ن 2 من لحظة معلى عمود المحرك (الشكل 19.4). الخصائص الميكانيكية الطبيعية 1 (انظر الشكل 19.4 والشكل 19.5) للمحرك غير المتزامن موصوف بالمعادلة




مع زيادة الحمل على العمود، ينزلق ستزداد وتقل سرعة الدوار بنسبة 5...10% أي الخاصية الميكانيكية ن= ¦ ( م) ضغط الدم متصلب (انظر الشكل 19.4)؛

يتم تغيير اتجاه دوران دوار IM - للخلف - عن طريق تبديل أي سلكين من نظام ثلاثي الطور يغذي المحرك.

يتناسب عزم المحرك مع مربع جهد الطور ش 1 F الشبكة ويعتمد على الانزلاق س، أي.


أين م 1 - عدد مراحل الجزء الثابت. X ل = X 1 +

; ر 1 , X 1 و ,

- المقاومة الحثية النشطة لملف الجزء الثابت وانخفاض مقاومة ملف الجزء المتحرك.

مع تزايد لحظة المقاومة م معيزداد الانزلاق على العمود، مما يؤدي إلى زيادة عزم الدوران إلى القيمة م مع. الانزلاق الذي تصل فيه اللحظة إلى قيمتها القصوى م الأعلى، يُطلق عليه اسم "حرج" ويتم العثور عليه بواسطة التعبير س سجل تجاري/X ل .

قيم الانزلاق الحرجة س سجل تجاريوبدء عزم الدوران م صتعتمد على مقاومة الدائرة الدوارة (انظر المنحنيات 2 4 في التين. 19.5)، واللحظة م صينمو مع زيادة ، الوصول م الأعلىفي +X ل، أين - انخفاض مقاومة مقاومة متغيرة البدء المستخدمة في IMs مع دوار ملفوف لتقليل تيار البدء وزيادة عزم الدوران (انظر المنحنى 4 في التين. 19.5، ب) ، مما يضمن بدء التشغيل السلس والتحكم في سرعة الدوار (انظر الخصائص الميكانيكية المتغيرة 2 4 في التين. 19.5، ب).

3

. خصائص أداء المراسلة الفورية


يمكن تقييم الخصائص التشغيلية للمحرك غير المتزامن من خلال خصائص الأداء، والتي يتم توضيحها بواسطة منحنيات تعبر عن الاعتمادات الرسومية على الطاقة الصافية ر 2 الكميات: الحالية أنا 1 في لف الجزء الثابت والكفاءة ، ينزلق س، عامل القدرة كوس ، لحظة مفيدة م على رمح م في ش 1 = مقدار ثابت و F 1 = مقدار ثابت(الشكل 19.6). يتم تحديدها تجريبياً أو عن طريق الحساب باستخدام الدائرة المكافئة لمحرك غير متزامن.

القوة الخاملة ر 2 = 0; في هذه الحالة، التيارات المتعرجة للجزء الثابت أنا 0 ، مما يخلق مجالًا مغناطيسيًا دوارًا، كبير جدًا ويصل إلى 30...50٪ من التيارات المقدرة أنا 1 ن. سرعة الدوار ن 20 = = (0,995…0,998) ن 1 .

مع زيادة الحمل على العمود، يزداد تيار الجزء الثابت، وكذلك الطاقة النشطة ر 2 و ر 1 . وفي المقابل، يزداد عامل القدرة

. وفي الوقت نفسه، انزلاق سيزيد، وسرعة رمح ن 2 يتناقص لأن هذا هو السبب الوحيد لزيادة التيار وعزم الدوران الكهرومغناطيسي.

مدمن م = F(ر 2) يتم تحديده بواسطة الصيغة م = 9550ر 2 /ن 2، ويترتب على ذلك أن هذا الاعتماد يمثل خطًا مستقيمًا منحنيًا قليلاً يمر عبر أصل الإحداثيات، لأنه مع زيادة الحمل على العمود، تنخفض سرعة دوران دوار IM قليلاً.

طبيعة اعتماد عامل قدرة IM على قوة العمود، أي كوس = F(ر 2)، يحددها التعبير كوس = ص 1 /

ويساوي 0.8...0.89 للIM العادي ذو القدرة المتوسطة عند الحمل المقدر. مع انخفاض تحميل رمح كوس يتناقص ويصل إلى قيم 0.2...0.3 في وضع الخمول. في هذا الوضع، تكون الطاقة المفيدة على العمود صفرًا، لكن المحرك يستهلك الطاقة من الشبكة، لذا cos 0 هنا ليس الصفر.

خصائص الكفاءة ح = F(ر 2) يرتفع ضغط الدم بسرعة كبيرة من صفر (خمول) إلى 0.4...0.5 الحمل المقدر ويصل إلى أعلى قيمة له (0.85...0.95.) في المدى من 0.7 إلى 0.8 الحمل المقنن، ثم ينخفض ​​ببطء بسبب زيادة في الخسائر المتغيرة (انظر الشكل 19.6).

4. وصف موجز لنماذج الدردشة

المهام والتعليمات المنهجية لهم

تنفيذ

المهمة 1. تعرف على واجهة نموذج اختبار IM (الشكل 19.7)، مع تحديد الغرض من النوافذ (الحقول)، بما في ذلك تلك المجهزة بأسهم للتغيير، على سبيل المثال، لحظة المقاومة على العمود، المقاومة من مقاومة متغيرة البداية، واختيار مخطط اتصال اللفات الجزء الثابت، وكذلك نوافذ قيم الإخراج التي تحاكي قراءات أدوات القياس.

حسب الخيار نحدد نوع المحرك (للخيارات الفردية من الجدول 1 IM مع دوار قفص السنجاب، وللخيارات الزوجية - من الجدول 2 IM مع دوار ملفوف، حيث ن- يتزامن مع رقم إدخال اسم الطالب في المجلة التعليمية للمجموعة)، وتدون بياناته الاسمية في التقرير: القوة الميكانيكية المقدرة ر ن = ر 2 نعلى رمح، الجهد العرض الخطي ش ن وترددها F 1، التصنيف الحالي أنا ن، سرعة العمود الاسمية ن ن، كفاءة ن، معامل القدرة المقدر cos ن، عدد أزواج القطب رالمجال المغناطيسي الدوار للجزء الثابت.

المهمة 2. "بدء تشغيل" IM (تشغيل برنامج النمذجة وحساب معلمات IM) و "قراءة" الخصائص الميكانيكية والتشغيلية لـ IM. تحقيقا لهذه الغاية:

انقر فوق الزر "ابدأ"، أي "توصيل" ملفات الجزء الثابت للIM بشبكة تيار متردد ثلاثية الطور واكتب في السطر 1 من الجدول. 19.1 قيم جهد الخط ش 1، الخط الحالي أنا 1، القوة النشطة ر 1، الرسائل الفورية "المستهلكة" من الشبكة، سرعة الدوار ن 2 في وضع الخمول (عزم الدوران المفيد على العمود م= 0)، والتي يتم عرضها في الحقول المقابلة على شاشة العرض؛

- "إزالة" الميكانيكية ن 2 = F(م) والعمال أنا 1 = F(ر 2)، كوس = F(ر 2), س = F(ر 2), ر 1 = F(ر 2), م= F(ر 2), ح = F(ر 2) خصائص المحرك.

لإزالة الخصائص التي تحتاجها:

انقر فوق الزر "Load On" الموجود في الجزء السفلي من مجال العمل لنموذج IM، أي "توصيل" دائرة لف الإثارة للفرامل الكهرومغناطيسية بالشبكة؛

زيادة تدريجية في لحظة المقاومة (الحمل) معلى عمود AD، اكتب في الجدول. 19.1 قراءة لـ "أدوات القياس" عند 8...9 قيم عزم الدوران م: من وضع الخمول ( م = 0, ر 2 = 0) للقيمة م = (1,2...1,5)م نأو ر 2 = (1,2...1,5)ر 2 ن .

الجدول 19.1

قياسات

نتائج القياس

نتائج الحساب

يمكن إجراء ملاحظات التغيرات في الحمل على العمود باستخدام قيمتي عزم الدوران م، وبقيم القوة ر 1 يستهلكها م من الشبكة. على سبيل المثال، بالنسبة للمحرك غير المتزامن ذي المعلمات: ر 2 ن = 0.55 كيلوواط، ح ن = 0.705 و ر 1 ن = ر 2 ن /ح ن= 0.55/0.705 = 0.78 كيلووات ستكون تغيرات الطاقة من ر 0 (الطاقة الخاملة) ل ر 1 = 1.1...1.15 كيلوواط.

المهمة 3. استنادا إلى بيانات من عمليات النمذجة في IM، حساب الطاقة المفيدة ص 2 على رمح، انزلاق س، عامل القدرة كوس والكفاءة حالمحرك بأحمال مختلفة باستخدام الصيغ الحسابية التالية:




= ص 2 /ر 1 ؛ كوس = ص 1 /

,