Asenkron motorların mekanik özellikleri

Asenkron motorlar hem sanayide hem de tarımsal sanayi üretiminde en yaygın kullanılan ana motorlardır. Diğer motor türlerine göre önemli avantajları vardır: kullanımı kolaydır, güvenilirdir ve düşük maliyetlidir.

Üç fazlı bir asenkron motorda, stator sargısı üç fazlı bir alternatif voltaj ağına bağlandığında, rotor sargısının iletkenlerini geçen, etkisi altında içlerinde bir emf indükleyen dönen bir manyetik alan oluşturulur. Rotorda hangi akım ve manyetik akının göründüğü. Stator ve rotorun manyetik akılarının etkileşimi, motorun torkunu oluşturur. Rotor sargısında EMF'nin ve dolayısıyla torkun ortaya çıkması ancak stator ve rotorun manyetik alanının dönme hızları arasında bir fark olması durumunda mümkündür. Hızdaki bu farka kayma denir.

Bir endüksiyon motorunun kayması, rotorun kendi dönüşünde statorun manyetik alanının dönüşünün ne kadar gerisinde kaldığını gösteren bir ölçüdür. Harf ile belirtilir S ve formülle belirlenir

, (2.17)

burada w 0, stator manyetik alanının açısal dönüş hızıdır (motorun senkron açısal hızı); w rotorun açısal hızıdır; ν – ilgili birimler cinsinden motor dönüş hızı.

Stator manyetik alanının dönme hızı, besleme şebekesi akımının frekansına bağlıdır F ve kutup çifti sayısı R motor: . (2.18)

Asenkron bir motorun mekanik özelliklerine ilişkin denklem, Şekil 2.11'de gösterilen basitleştirilmiş eşdeğer devreye dayanarak türetilebilir. Eşdeğer devrede aşağıdaki tanımlar kullanılır: U f- birincil faz voltajı; ben 1- stator sargılarındaki faz akımı; ben 2- rotor sargılarında azaltılmış akım; X 1– stator sargısının reaktansı; R1, R1 2- sırasıyla stator ve azaltılmış rotor sargılarındaki aktif dirençler; X 2΄ - rotor sargılarında azaltılmış reaktans; R0, X 0- mıknatıslanma devresinin aktif ve reaktif direnci; S– kayma.

Şekil 2.11'deki eşdeğer devreye uygun olarak, rotor akımının ifadesi şu şekildedir:

Pirinç. 2.11. Asenkron motorun değiştirme şeması

Bir asenkron motorun torku ifadeden belirlenebilir. Mw 0 S=3(I 2 ΄) 2 R 2 formüle göre

Geçerli değerin değiştirilmesi ben 2 ΄ formül (2.19)'dan formül (2.20)'ye kadar, kaymaya bağlı olarak motor torkunu belirleriz, yani. asenkron bir motorun mekanik özelliklerinin analitik ifadesi şu şekildedir:

Bağımlılık grafiği M= F (S) motor modu için Şekil 2.12'de gösterilmiştir. Hızlanma sırasında motor torku başlangıç ​​torkundan değişir Mn adı verilen maksimum momente kadar kritik an M'den. En büyük (maksimum) torka karşılık gelen kayma ve motor hızı kritik olarak adlandırılır ve buna göre belirlenir. S'den w'ye. (2.21) ifadesinde türevi sıfıra eşitleyerek kritik kaymanın değerini elde ederiz. Sk, motorun maksimum tork geliştirdiği nokta:

Nerede X k = (X 1 + X 2 ΄) – motor reaktansı.

Şekil 2.12. Asenkron elektrik motorunun doğal mekanik karakteristiği Şekil 2.13. Şebeke voltajı değiştiğinde asenkron elektrik motorunun mekanik özellikleri

Motor modu için S'den eşzamanlılık için "artı" işaretiyle alınır - "eksi" işaretiyle.

Değerin değiştirilmesi S'den(2.22)'yi (2.21) ifadesine dönüştürürsek, maksimum moment için formülleri elde ederiz:

a) motor modu için

b) senkronüstü frenleme için

(2.24)

(2.22) ve (2.23) eşitliklerindeki artı işareti, motor modunu ve geri anahtarlamalı frenlemeyi ifade eder; (2.21), (2.22) ve (2.24) formüllerindeki eksi işareti - ağa paralel çalışan bir motorun senkronüstü moduna (ile w>w 0).

(2.23) ve (2.24)'den görülebileceği gibi, senkronüstü frenleme modunda çalışan bir motorun maksimum torku, uçlardaki gerilim düşüşünden dolayı motor moduna göre daha büyük olacaktır. R1(Şekil 2.11).

(2.21) ifadesi (2.23)'e bölünür ve (2.22) denklemi dikkate alınarak bir takım dönüşümler yapılırsa bağımlılık için daha basit bir ifade elde edebiliriz. M= F (S):

Nerede – katsayısı.

Stator sargısının aktif direncinin ihmal edilmesi R1, Çünkü gücü 10 kW'tan fazla olan asenkron motorlar için R1 direnci önemli ölçüde daha azdır X k, eşitlenebilir a ≈ 0, motor torkunu kaydırarak belirlemek için hesaplamalar için daha kullanışlı ve daha basit bir formül elde ederiz (Kloss formülü):

. (2.26) Ifadede (2.25) mevcut değerler yerine M Ve S nominal değerleri değiştirin ve anların çokluğunu belirtin M ila /M n başından sonuna kadar kmmaks kritik kaymayı belirlemek için basitleştirilmiş bir formül elde ederiz:

(2.27)’de çözümün herhangi bir sonucunu “+” işaretiyle kökün altına alın, çünkü “-” işaretiyle bu denklemin çözümü bir anlam ifade etmez. Denklemler (2.21), (2.23), (2.24), (2.25) ve (2.26) asenkron bir motorun mekanik özelliklerini tanımlayan ifadelerdir (Şekil 2.12).

Asenkron bir motorun yapay mekanik özellikleri, besleme ağındaki akımın voltajını veya frekansını değiştirerek veya stator veya rotor devresine ek dirençler ekleyerek elde edilebilir.

Bu parametrelerin her birinin etkisini ele alalım ( U, f, R d) Asenkron motorun mekanik özellikleri.

Besleme geriliminin etkisi. Denklemlerin (2.21) ve (2.23) analizi, şebeke voltajının değiştirilmesinin motor torkunu etkilediğini ve kritik kaymasını etkilemediğini göstermektedir. Bu durumda motor tarafından geliştirilen tork, voltajın karesiyle orantılı olarak değişir:

M≡ kU 2, (2.28)

Nerede k– motor ve kayma parametrelerine bağlı katsayı.

Şebeke voltajı değiştiğinde asenkron bir motorun mekanik özellikleri Şekil 2.13'te sunulmaktadır. Bu durumda B n= U 1 >U 2 >U 3.

Stator devresinde bulunan ek harici aktif direncin etkisi. Başlangıç ​​akımını ve tork değerlerini azaltmak için stator devresine ek dirençler eklenir (Şekil 2.14a). Harici dirençteki voltaj düşüşü bu durumda motor akımının bir fonksiyonudur. Motor çalıştırıldığında akım değeri yüksek olduğunda stator sargılarındaki voltaj azalır.

Şekil 2.14. Stator devresine aktif direnç bağlandığında asenkron motorun bağlantı şeması (a) ve mekanik özellikleri (b)

Bu durumda (2.21), (2.22) ve (2.23) denklemlerine göre başlangıç ​​torku değişir. M p, kritik an Mk ve açısal hız ω İle. Stator devresindeki çeşitli ek dirençlerin mekanik özellikleri Şekil 2.14b'de gösterilmektedir; R D 2 >R D 1 .

Rotor devresinde bulunan ek harici direncin etkisi. Sargı rotorlu bir motorun rotor devresine ek direnç dahil edildiğinde (Şekil 2.15a), ifadeyle açıklandığı gibi kritik kayması artar.

Şekil 2.15. Rotor devresine ek direnç bağlandığında, sargı rotorlu asenkron motorun bağlantı şeması (a) ve mekanik özellikleri (b)

R/2 değeri ifadeye (2.23) dahil edilmemiştir, çünkü bu değer MK'yi etkilemez, dolayısıyla herhangi bir R/2 için kritik moment değişmeden kalır. Rotor devresinde çeşitli ek dirençlere sahip, sargılı rotorlu asenkron bir motorun mekanik özellikleri, Şekil 2.15b'de sunulmaktadır.

Şebeke frekansının etkisi. Akımın frekansının değiştirilmesi endüktif reaktansın değerini etkiler X'e asenkron motor ve (2.18), (2.22), (2.23) ve (2.24) denklemlerinden görülebileceği gibi senkron açısal hızı w 0, kritik kaymayı etkiler S'den ve kritik an M'den. Dahası ; ; w 0 °f, Nerede C 1, C 2- akım frekansından bağımsız olarak motor parametreleri tarafından belirlenen katsayılar F.

Akımın frekansını değiştirirken motorun mekanik özellikleri FŞekil 2.16'da sunulmaktadır.

0 ω K1 ω K2 ω K3 ω f H > f 1
Şekil 2.16. Besleme ağının frekansını değiştirirken asenkron motorun mekanik özellikleri

Dinamik mekanik karakteristik Asenkron bir motorun, geçici çalışma modunun zamanında aynı an için bir elektrik makinesinin anlık hız (kayma) değerleri ile torku arasındaki ilişkidir.

Asenkron bir motorun dinamik mekanik özelliklerinin bir grafiği, motorun stator ve rotor devrelerindeki elektriksel denge diferansiyel denklemleri sisteminin ve elektromanyetik torkunun denklemlerinden birinin ortak bir çözümünden elde edilebilir. bunların türetilmesi:

Denklem sistemi (5.35) aşağıdaki gösterimi kullanır:

A

– stator sargısının eksen boyunca yönlendirilmiş voltaj vektörünün bileşeni B sabit koordinat sistemi;

- Stator sargısının eşdeğer endüktif reaktansı, stator sargısının endüktif kaçak direncine ve ana alanın endüktif reaktansına eşit;

- rotor sargısının stator sargısına indirgenmiş eşdeğer endüktif reaktansı, rotor sargısının endüktif sızıntı direncine ve ana alandan gelen endüktif reaktansa eşit;

– stator akımlarının toplam etkisiyle oluşturulan ana alandan (mıknatıslama devresi) endüktif reaktans;

A sabit koordinat sistemi;

– stator sargısının akı bağlantı vektörünün eksen boyunca yönlendirilmiş bileşeni B sabit koordinat sistemi;

A sabit koordinat sistemi;

– rotor sargısının akı bağlantı vektörünün eksen boyunca yönlendirilmiş bileşeni B sabit koordinat sistemi;

A sabit koordinat sistemi;

– eksen boyunca yönlendirilmiş rotor sargısı akım vektörünün bileşeni B Sabit koordinat sistemi.

Asenkron bir elektrikli sürücüdeki elektromekanik işlemler, hareket denklemi ile tanımlanır. bu vesileyle

yük direnç momentinin motor miline indirgendiği yer; – elektrikli tahrikin motor miline indirgenmiş toplam atalet momenti.

Asenkron bir motorda enerji dönüşümünün dinamik süreçlerinin analizi, asenkron motoru tanımlayan denklemlerin değişkenlerin çarpımından kaynaklanan önemli ölçüde doğrusal olmaması nedeniyle karmaşık bir iştir. Bu nedenle asenkron motorun dinamik özelliklerinin bilgisayar teknolojisi kullanılarak incelenmesi tavsiye edilir.

Denklem sisteminin (5.62) ve (5.63) MathCAD yazılım ortamında ortak çözümü, hız ω ve torkun geçici süreçlerinin grafiklerini hesaplamayı mümkün kılar Mörnek 5.3'te tanımlanan asenkron bir motorun eşdeğer devresinin parametrelerinin sayısal değerleriyle.

Asenkron bir motorun dinamik mekanik özellikleri yalnızca geçici süreçlerin hesaplamalarının sonuçlarından elde edilebildiğinden, ilk önce asenkron bir motoru çalıştırırken geçici hız (Şekil 5.9) ve tork (Şekil 5.10) işlemlerinin grafiklerini sunuyoruz. ağa doğrudan bağlantı.

Pirinç. 5.9.

Pirinç. 5.10.

Pirinç. 5.11.

Grafikler ve geçici süreçler, ağa doğrudan bağlantıyla başlatıldığında asenkron motorun dinamik mekanik karakteristiğini (Şekil 5.1 I, eğri I) oluşturmayı mümkün kılar. Karşılaştırma için aynı şekil, asenkron bir motorun eşdeğer devresinin aynı parametreleri için ifade (5.7) kullanılarak hesaplanan statik mekanik karakteristiği - 2'yi gösterir.

Asenkron bir motorun dinamik mekanik özelliklerinin analizi, başlatma sırasındaki maksimum darbe torklarının, statik mekanik özelliklerin nominal torku L/n'yi 4,5 kattan fazla aştığını ve mekanik dayanım açısından kabul edilemeyecek kadar yüksek değerlere ulaşabileceğini göstermektedir. . Çalıştırma sırasındaki ve özellikle asenkron bir motorun ters çevrilmesi sırasındaki şok torkları, üretim mekanizmalarının kinematiğinin ve asenkron motorun kendisinin arızalanmasına yol açar.

MathCAD yazılım ortamında modelleme, asenkron bir motorun dinamik mekanik özelliklerinin incelenmesini oldukça kolaylaştırır. Dinamik özelliğin yalnızca asenkron motorun eşdeğer devresinin parametreleriyle değil, aynı zamanda eşdeğer atalet momenti ve motor şaftındaki direnç momenti gibi elektrikli sürücünün parametreleriyle de belirlendiği tespit edilmiştir. . Sonuç olarak, besleme ağının ve eşdeğer devrenin belirli parametrelerine sahip bir asenkron motor, bir statik ve birçok dinamik mekanik özelliğe sahiptir.

Şekil 1'in dinamik özelliklerinin analizinden aşağıdaki gibi. 5.9-5.10'a göre, bir sincap kafesli asenkron motorun geçici olarak çalıştırılması işlemi, yalnızca başlangıçta değil, aynı zamanda son bölümde de salınımlı bir yapıya sahip olabilir ve motor hızı, senkron hızı ω0'ı aşar. Pratikte, geçici sürecin son bölümünde motorun açısal hızı ve torkundaki dalgalanmalar her zaman gözlenmez. Ayrıca bu tür dalgalanmaların ortadan kaldırılması gereken çok sayıda üretim mekanizması bulunmaktadır. Tipik bir örnek, vinçlerin mekanizmaları ve vinçlerin hareketidir. Bu tür mekanizmalar için yumuşak mekanik özelliklere sahip veya kayması arttırılmış asenkron motorlar üretilmektedir. Asenkron bir motorun mekanik özelliklerinin çalışma bölümü ne kadar yumuşaksa ve elektrikli sürücünün eşdeğer atalet momenti ne kadar büyükse, sabit bir hıza ulaşıldığında salınımların genliği o kadar küçük ve o kadar hızlı söndüğü tespit edilmiştir.

Bölüm 5.1.1'de gösterildiği gibi, yalnızca statik mekanik özelliklerin dikkate alınması, tamamen doğru olmayan sonuçlara ve asenkron başlatma sırasında dinamik yüklerin doğasının bozulmasına yol açabileceğinden, dinamik mekanik karakteristiklerle ilgili çalışmalar teorik ve pratik öneme sahiptir. motorlar. Araştırmalar, dinamik torkun maksimum değerlerinin, ağa doğrudan bağlantıyla çalıştırıldığında motorun nominal torkunu 2-5 kat ve motoru ters çevirirken 4-10 kat aşabileceğini göstermektedir; bu durum dikkate alınmalıdır. elektrikli tahriklerin geliştirilmesi ve üretilmesi.

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

Pirinç. 1. Asenkron motorun mekanik özellikleri

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

Mekanik özellikler, bir elektrikli sürücünün statik ve dinamik modlarını analiz etmek için çok kullanışlı ve kullanışlı bir araçtır.

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

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

İfadeden bu bağımlılığın çok karmaşık olduğu açıktır çünkü formüllerin gösterdiği gibi)
Ve , kaydırma da ifadelere dahil edilmiştir. BEN 2 Ve çünkü? 2. Asenkron motorun mekanik özellikleri genellikle grafiksel olarak verilir.

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

Sembolle belirtelim Mnp motorun çalıştığı şaft üzerindeki mekanik yükün yarattığı karşı koyma (frenleme) torku. Motorun çalışabilmesi için bariz koşul şudur: Mn > Mnp . Bu koşul yerine getirilirse motor rotoru hareket etmeye başlayacak, hızı N artacak ve kayma S azaltmak. Yukarıdaki görüntüden de görülebileceği gibi motor torku arttıkça artar. Mn maksimuma kadar Mm kritik kaymaya karşılık gelen S kp bu nedenle tork farkıyla belirlenen aşırı kullanılabilir motor gücü de artar M Ve Mnp .

Mevcut motor torku arasındaki fark ne kadar büyükse (çalışma karakteristiği boyunca belirli bir kayma için mümkündür) M ve karşı çıkıyor M np , çalıştırma modu ne kadar kolaysa ve motor sabit bir dönüş hızına o kadar hızlı ulaşır.

Mekanik özelliklerin gösterdiği gibi, belirli bir devir sayısında ( S = S kp) mevcut motor torkunun belirli bir motor için mümkün olan maksimum değere ulaşması (belirli bir voltajda) sen ) değerler dağ . Daha sonra motor dönüş hızını artırmaya devam eder ancak mevcut torku hızla azalır. Bazı değerlerde N Ve S motor torku karşı motora eşit olur: motor çalıştırma sona erer, hızı şu orana karşılık gelen bir değere ayarlanır:

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

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

Eğer yükleme momenti Mnp aşacak M t Hızın daha da azalmasıyla motor torku azalacağından motor hemen duracaktır.

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

Eğer şu anda formül yerine geçmek:

sonra şunu elde ederiz:

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

yani böyle bir kaymayla S = kp Rotorun aktif direncinin endüktif reaktansa eşit olduğu nokta

Değerler kp çoğu asenkron motor için bu oranlar %10 ila %25 arasındadır.

Yukarıda yazılan tork formülünde aktif direnç yerine R 2 endüktifi formülle değiştirin

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

Motora sağlanan voltaj sabit olduğunda akışı F neredeyse hiç değişmeden kalır.

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

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

Motorun etiket gücünü belirleyen nominal tork genellikle 0,4 - 0,6'ya eşit olarak alınır. dağ . Böylece asenkron motorlar 2 - 2,5 kat kısa süreli aşırı yüklere izin verir.

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

0 ≤ s ≤ 1'e karşılık gelen mekanik özelliklerin bölgesi, motor modlarının bölgesidir ve s'de< s кр работа двигателя устойчива, при s >s cr - kararsız. Ne zaman< 0 и s >1 motor torku, rotorunun dönme yönüne karşı yönlendirilir (sırasıyla rejeneratif frenleme ve karşı başlatma frenlemesi).

Bir motorun mekanik özelliklerinin kararlı bir bölümü genellikle, kritik kayma scr'nin belirlenebildiği nominal modun parametrelerinin değiştirilmesiyle Kloss formülüyle tanımlanır:

,

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

Bir referans kitabına veya kataloğa göre mekanik bir karakteristik, yaklaşık olarak dört nokta kullanılarak oluşturulabilir (Şekil 7.1):

Nokta 1 - ideal rölanti hızı, n = n o = 60 f / p, M = 0, burada: p - motor manyetik alanının kutup çiftlerinin sayısı;

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

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

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

Motorun Mn'ye kadar ve biraz daha fazla bir yük aralığında çalışmasını analiz ederken, mekanik özelliğin kararlı bir bölümü yaklaşık olarak düz bir çizgi n = n 0 - vM denklemiyle tanımlanabilir; burada "b" katsayısı şu şekilde kolayca belirlenir: Nominal mod parametreleri nn ve Mn'nin denklemde değiştirilmesi.

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

Bobinlerin tasarımına bağlı olarak sarımlar, yumuşak bobinli gevşek sarımlar ve sert bobinli veya yarım bobinli sarımlara ayrılır. Yumuşak bobinler yuvarlak yalıtımlı telden yapılmıştır. Gerekli şekli vermek için önce şablonlara sarılırlar ve daha sonra yalıtımlı trapez oluklara yerleştirilirler (bkz. Şekil 3.4, V, G ve 3.5, V); sargı kurulumu sırasında fazlar arası yalıtım ara parçaları takılır. Daha sonra bobinler takozlar veya kapaklar yardımıyla oluklarda güçlendirilir, son şekli verilir (ön kısımlar oluşturulur), sarım bantlanır ve emprenye edilir. Rastgele sarımların üretim sürecinin tamamı tamamen mekanize edilebilir.

Sert bobinler (yarım bobinler) dikdörtgen yalıtımlı telden yapılır. Oluklara yerleştirilmeden önce son şekli verilir; Aynı zamanda bunlara kabuk ve faz-faz izolasyon da uygulanır. Bobinler daha sonra önceden yalıtılmış açık veya yarı açık yuvalara yerleştirilir. , güçlendirilmiş ve emprenye edilmiştir.

1. Tek katmanlı sargılar- mekanize kurulum için en uygun olanıdır, çünkü bu durumda sargının eşmerkezli olması ve bobinin her iki tarafındaki stator yuvalarına aynı anda yerleştirilmesi gerekir. Ancak bunların kullanımı, ön parçaların önemli ölçüde uzunluğundan dolayı sarım teli tüketiminin artmasına neden olur. Ayrıca bu tür sargılarda perdeyi kısaltmak mümkün değildir, bu da hava boşluğundaki manyetik alanın şeklinin bozulmasına, ek kayıpların artmasına, mekanik özelliklerde düşüşlerin oluşmasına ve gürültünün artmasına neden olur. Bununla birlikte, basitlikleri ve düşük maliyetleri nedeniyle, bu tür sargılar, 10-15 kW'a kadar düşük güçlü asenkron motorlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

2. Çift katmanlı sargılar- Sargı adımını istediğiniz sayıda diş bölümü kadar kısaltmanıza olanak tanır, böylece sarımın oluşturduğu manyetik alanın şeklini iyileştirir ve daha yüksek harmonik EMF eğrilerini bastırır. Ek olarak, iki katmanlı sargılarla, sargıların imalatını kolaylaştıran daha basit bir uç bağlantı şekli elde edilir. Bu tür sargılar, elle döşenen sert bobinlere sahip 100 kW'ın üzerinde güce sahip motorlar için kullanılır.

Stator sargıları. Tek katmanlı ve çift katmanlı dalga sargıları

Alternatif akım ağına bağlanan stator çekirdeğinin yuvalarına çok fazlı bir sargı yerleştirilir. Faz sayısı ile çok fazlı simetrik sargılar T katmak T bir yıldıza veya çokgene bağlanan faz sargıları. Yani, örneğin üç fazlı bir stator sargısı durumunda, faz sayısı t = 3 ve sargılar yıldız veya üçgen şeklinde bağlanabilir. Faz sargıları birbirinden 360/ açıyla kaydırılmıştır. T dolu; üç fazlı bir sargı için bu açı 120°'dir.

Faz sargıları seri, paralel veya seri-paralel olarak bağlanan ayrı bobinlerden yapılır. Bu durumda, altında bobin Aynı yarıklara yerleştirilen ve yarık duvarlarına göre ortak yalıtıma sahip olan stator sargısının birkaç seri bağlı dönüşünü ifade eder. Sırasıyla bobin iki aktif (yani stator çekirdeğinin kendisinde bulunan) iletken, bitişik zıt kutupların altındaki iki yuvaya yerleştirilmiş ve birbirlerine seri olarak bağlanmış olarak kabul edilir. Stator çekirdeğinin dışında bulunan ve aktif iletkenleri birbirine bağlayan iletkenlere sargının uç kısımları denir. Sargı bobinlerinin yuvalara yerleştirilen düz kısımlarına bobin kenarları veya yuva parçaları adı verilir.

Sargıların yerleştirildiği stator olukları, statorun iç kısmında diş adı verilen kısmı oluşturur. Stator çekirdeğinin iki bitişik dişinin merkezleri arasındaki, hava boşluğuna bakan yüzeyi boyunca ölçülen mesafeye denir. dişli bölme veya oluk bölümü.

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

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

Mekanik karakteristik genellikle rotor hızının elektromanyetik torkun n = f(M) bir fonksiyonu olarak bağımlılığı olarak anlaşılır. Bu karakteristik (Şekil 2.15), M = f(S) bağımlılığı kullanılarak ve rotor hızının farklı kayma değerlerinde yeniden hesaplanması kullanılarak elde edilebilir.

S = (n0 - n) / n0 olduğundan, n = n0(1 - S) olur. n0 = (60 f)/p'nin manyetik alanın dönme frekansı olduğunu hatırlayalım.

Bölüm 1-3 kararlı çalışmaya karşılık gelir, bölüm 3-4 ise kararsız çalışmaya karşılık gelir. Nokta 1, n = n0 durumunda motorun ideal rölanti hızına karşılık gelir. Nokta 2, motorun nominal çalışma moduna karşılık gelir, koordinatları Mn ve nn'dir. 3. nokta kritik moment Mcr'ye ve kritik dönüş hızı ncr'ye karşılık gelir. 4. nokta, motorun Mstart başlangıç ​​torkuna karşılık gelir. Mekanik karakteristik pasaport verileri kullanılarak hesaplanabilir ve oluşturulabilir. 1. Nokta:

n0 = (60f)/p,

burada: p – makinenin kutup çifti sayısı;
f – ağ frekansı.

nn ve Mn koordinatlarıyla 2. nokta. Nominal dönüş hızı nн pasaportta belirtilmiştir. Nominal tork aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:

burada: Рн – anma gücü (şaft gücü).

Koordinatları Mkr nkr olan 3. nokta. Kritik moment Mkr = Mn λ formülü kullanılarak hesaplanır. Aşırı yük kapasitesi λ, motor pasaportunda ncr = n0 (1 - Skr) belirtilir, , Sн = (n0 - nn) / n0 – nominal kayma.

4. noktanın koordinatları n=0 ve M=Mstart'tır. Başlangıç ​​torku aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır

Mbaşlangıç ​​= Mn λbaşlangıç,

burada: λstart – başlangıç ​​torkunun çokluğu pasaportta belirtilir.

Asenkron motorlar katı bir mekanik özelliğe sahiptir, çünkü Rotor hızı (bölüm 1-3) şaft üzerindeki yüke çok az bağlıdır. Bu, bu motorların avantajlarından biridir.

Asenkron motorlar (IM) en yaygın motor türüdür, çünkü... kullanımı daha basit ve daha güvenilirdir, eşit güçte DPT'ye kıyasla daha az ağırlığa, boyuta ve maliyete sahiptirler. Kan basıncını açmaya yönelik devre şemaları Şekil 1'de gösterilmektedir. 2.14.

Yakın zamana kadar, düzenlenmemiş elektrikli tahriklerde sincap kafesli rotorlara sahip IM'ler kullanılıyordu. Bununla birlikte, IM'nin stator sargılarını besleyen voltajın tristör frekans dönüştürücülerinin (TFC'ler) ortaya çıkmasıyla birlikte, ayarlanabilir elektrikli sürücülerde sincap kafesli motorlar kullanılmaya başlandı. Günümüzde frekans dönüştürücülerde güç transistörleri ve programlanabilir kontrolörler kullanılmaktadır. Hız kontrol yöntemine darbe denir ve geliştirilmesi, elektrikli sürücülerin geliştirilmesinde en önemli yöndür.

Pirinç. 2.14. a) sincap kafesli rotorlu bir IM'yi açmak için devre şeması;

b) faz sargılı rotorlu bir IM'yi açmak için devre şeması.

Kan basıncının mekanik özelliklerine ilişkin denklem, kan basıncının eşdeğer devresine dayanarak elde edilebilir. Bu devrede statorun aktif direncini ihmal edersek, mekanik karakteristik ifadesi şu şekilde olacaktır:

,

Burada M k – kritik an; S'den- karşılık gelen kritik kayma; U f– ağın faz voltajının etkin değeri; ω 0 =2πf/p– IM'nin dönen manyetik alanının açısal hızı (senkron hız); F– besleme gerilimi frekansı; P– IM'nin kutup çifti sayısı; x k– kısa devrenin endüktif faz direnci (eşdeğer devreden belirlenir); S=(ω 0 -ω)/ω 0– kayma (dönen alanın hızına göre rotor hızı); R2 1– rotor fazının toplam aktif direnci.

Sincap kafesli rotorlu bir IM'nin mekanik özellikleri Şekil 1'de gösterilmektedir. 2.15.

Pirinç. 2.15. Sincap kafesli rotorlu bir asenkron motorun mekanik özellikleri.

Üzerinde üç karakteristik nokta ayırt edilebilir. İlk noktanın koordinatları ( S=0; ω=ω 0; M=0). Rotor hızının dönen manyetik alanın hızına eşit olduğu ideal boşta moduna karşılık gelir. İkinci noktanın koordinatları ( S=S'ye; M=M k). Motor maksimum torkta çalışıyor. Şu tarihte: M s >M k motor rotoru durmaya zorlanacaktır, bu da motor için kısa devre anlamına gelir. Bu nedenle bu noktadaki motor torkuna kritik denir. Mk. Üçüncü noktanın koordinatları ( S=1; ω=0; M=M p). Bu noktada motor başlatma modunda çalışır: rotor hızı ω=0 ve başlatma torku sabit rotora etki eder M p. Birinci ve ikinci karakteristik noktalar arasında yer alan mekanik karakteristik bölümüne çalışma bölümü denir. Üzerinde motor sabit durumda çalışır. Koşullar karşılanırsa, sincap kafesli rotorlu bir IM için U=U n Ve f=fn mekanik özelliğe doğal denir. Bu durumda, özelliğin çalışma bölümünde motorun nominal çalışma moduna karşılık gelen ve koordinatlara sahip bir nokta vardır ( Sn; ωn; Mn).

Kan basıncının elektromekanik özellikleri ω=f(ben f)Şekil 2.15'te kesikli çizgi olarak gösterilen DPT'nin elektromekanik karakteristiğinin aksine, yalnızca çalışma bölümünde mekanik karakteristikle örtüşmektedir. Bu, başlatma sırasında emf frekansının değişmesi nedeniyle açıklanmaktadır. rotor sargısında E 2 akımın frekansı ve sargının endüktif ve aktif direncinin oranı değişir: başlatmanın başlangıcında akımın frekansı daha yüksektir ve endüktif direnç aktif olandan daha yüksektir; rotor hızının artmasıyla ω rotor akımının frekansı ve dolayısıyla sargısının endüktif direnci azalır. Bu nedenle, doğrudan başlatma modunda IM'nin başlatma akımı, nominal değerden 5-7 kat daha yüksektir ben fn ve başlangıç ​​torku M p nominale eşit Mn. Başlatma sırasında başlatma akımını ve başlatma torkunu sınırlamanın gerekli olduğu DPT'den farklı olarak, bir IM'yi başlatırken başlatma akımının sınırlandırılması ve başlatma torkunun arttırılması gerekir. Son durum en önemlisidir, çünkü bağımsız uyarımlı DPT şu anda başlar: Hanım<2,5М н , sıralı uyarma ile DPT Hanım<5М н ve doğal bir karakteristikte çalışırken kan basıncı Hanım<М н .

Sincap kafesli rotorlu bir IM için artış M p Rotor sargısının özel tasarımı ile sağlanır. Rotor sargısının oluğu derin yapılmıştır ve sargının kendisi iki kat halinde düzenlenmiştir. Motoru çalıştırırken frekans E 2 ve rotor akımları büyüktür, bu da bir akım yer değiştirme etkisinin ortaya çıkmasına neden olur - akım yalnızca sarımın üst katmanında akar. Bu nedenle sargı direnci ve motorun başlangıç ​​torku artar. MP. Değeri ulaşabilir 1,5 milyon.

Sargı rotorlu bir IM için artış MP mekanik özellikleri değiştirilerek sağlanır. Direnç ise RP Rotor akım akış devresine dahil olan sıfıra eşittir - motor doğal bir karakteristikte çalışır ve MP =MN. Şu tarihte: RP >0 rotor fazının toplam aktif direnci artar R2 1. Kritik kayma S'den arttıkça R2 1 da artar. Sonuç olarak, yara rotorlu bir IM'de giriş RP Rotor akım akış devresine doğru bir yer değiştirmeye yol açar MK büyük kaymalara doğru. Şu tarihte: SK =1 MP =M K. Sarılmış rotorlu IM'nin mekanik özellikleri RP >0 yapay veya reostatik denir. Şekil 2'de gösterilmektedirler. 2.16.