Mitmekiiruselised elektrimootorid ja nende kasutamine - eesmärk ja omadused, võimsuse määramine erinevatel pöörlemiskiirustel
Mitmekiiruselised elektrimootorid — mitme kiirusastmega asünkroonsed mootorid on ette nähtud mehhanismide juhtimiseks, mis nõuavad astmelist kiiruse reguleerimist.
Mitmekiiruselised mootorid on spetsiaalselt konstrueeritud mootorid. Neil on spetsiaalne staatori mähis ja tavaline puuriga rootor.
Sõltuvalt pooluste vahekorrast, ahelate keerukusest ja mitmekiiruseliste elektrimootorite tootmisaastast toodetakse nende staatoreid neljas versioonis:
-
sõltumatud ühekiiruselised mähised kahele, kolmele, isegi neljale kiirusele;
-
ühe või kahe pooluslülitusega pooliga, esimesel juhul kaheastmeline ja teisel - neljaastmeline;
-
elektrimootori kolme pöörlemiskiiruse olemasolul lülitatakse üks mähis poolusega - kahekiiruseline ja teine - ühekiiruseline, sõltumatu - mis tahes arvu pooluste jaoks;
-
ühe poolusega kolme-nelja kiiruse jaoks.
Isemähised mootorid on suure hulga juhtmete ja tihendite tõttu halvasti kasutatavad ja täitunud halvasti, mis vähendab oluliselt kiirusastmete võimsust.
Kahe pooluslülitusega mähise olemasolu staatoris ja eriti ühe kolme-nelja pöörlemiskiiruse jaoks parandab pilude täitumist ja võimaldab ratsionaalsemalt kasutada staatori südamikku, mille tulemusena elektrimootori võimsus suureneb.
Vastavalt ahelate keerukusele jagatakse mitmekiiruselised elektrimootorid kaheks osaks: pooluste suhtega 2/1 ja — mitte 2/1. Esimesse kuuluvad elektrimootorid kiirusega 1500/3000 p/min ehk 2p = 4/2, 750/1500 p/min või 2p = 8/4, 500/1000 p/min või 2p = 12/6 jne ning teise — 1000/1500 pööret minutis või 2p = 6/4, 750/1000 pööret minutis või 2p = 8/6, 1000/3000 pööret minutis või 2p = 6/2, 750/3000 pööret minutis või 2p = 8/2, 600/302 p / 30 = 10/2, 375/1500 p/min või 2p = 16/4 jne.
Olenevalt erineva pooluste arvuga pooluslülitusega mähiste ahela valikust võib elektrimootor olla kas konstantse võimsusega või konstantse pöördemomendiga.
Pooluslülitusega mähise ja konstantse võimsusega mootorite puhul on faaside pöörete arv mõlemal pooluste arvul sama või lähestikku, mis tähendab, et nende voolud ja võimsused on samad või lähedased. Nende pöördemomendid on olenevalt pöörete arvust erinevad.
Väiksema pooluste arvuga konstantse pöördemomendiga elektrimootorites on igas faasis kaheks osaks jagatud mähiste rühmad ühendatud paralleelselt topeltkolmnurga või kaksiktähega, mille tulemusena faasis pöörete arv väheneb ja juhtme ristlõige, vool ja võimsus on kahekordistunud.Kui lülituda suurtelt poolustelt vähematele poolustele tähe / kolmnurga paigutuses, väheneb pöörete arv ning vool ja võimsus suurenevad 1,73 korda. See tähendab, et nii suurema võimsuse ja suuremate pöörete kui ka väiksema võimsuse ja väiksema pöörete korral on pöördemomendid samad.
Lihtsaim viis kahe erineva arvu pooluste paari saamiseks on asünkroonmootori staatori paigutus kahe sõltumatu mähisega… Elektritööstus toodab selliseid mootoreid sünkroonse pöörlemiskiirusega 1000/1500 p/min.
Siiski on mitmeid staatori mähise juhtmete lülitusskeeme, kus sama mähis võib tekitada erineva arvu poolusi. Seda tüüpi lihtne ja laialt levinud lüliti on näidatud joonisel fig. 1, a ja b. Jadamisi ühendatud staatori mähised moodustavad kaks paari poolusi (joonis 1, a). Samad mähised on ühendatud kahes paralleelses ahelas, nagu on näidatud joonisel fig. 1b, moodustage üks pooluste paar.
Tööstus toodab mitmekiiruselisi ühemähisega mootoreid jada-paralleellülitusega ja kiiruse suhtega 1: 2 sünkroonsete pöörlemiskiirustega 500/1000, 750/1500, 1500/3000 p/min.
Eespool kirjeldatud lülitusviis pole ainus. Joonisel fig. 1, c näitab vooluringi, mis moodustab sama arvu poolusi kui joonisel fig. 1, b.
Tööstuses oli aga levinuim esimene jada-paralleellülituse meetod, kuna sellise lülitiga saab staatorimähisest vähem juhtmeid eemaldada ja seetõttu saab lüliti olla lihtsam.
Riis. 1. Asünkroonmootori pooluste vahetamise põhimõte.
Kolmefaasilisi mähiseid saab ühendada kolmefaasilisse võrku tähe- või kolmnurgas. Joonisel fig. 2, a ja b kujutavad laialt levinud lülitust, kus elektrimootor on väiksema kiiruse saamiseks ühendatud poolide järjestikuse ühendusega kolmnurgaga ja suurema kiiruse saamiseks täht paralleelühendusega mähised (t .aka topelttäht).
Koos kahekäigulisega toodab elektritööstus ka kolmekäigulisi asünkroonmootoreid... Sel juhul on elektrimootori staatoril kaks eraldi mähist, millest üks annab ülalkirjeldatud lülituse kaudu kaks kiirust. Teine mähis, mis tavaliselt sisaldub tähes, tagab kolmanda kiiruse.
Kui elektrimootori staatoril on kaks sõltumatut mähist, millest igaüks võimaldab pooluste lülitust, on võimalik saada neljaastmeline elektrimootor. Sel juhul valitakse pooluste arv nii, et pöörlemiskiirused moodustaksid vajaliku seeria. Sellise elektrimootori skeem on näidatud joonisel fig. 2, c.
Tuleb märkida, et pöörlev magnetväli indutseerib kolm E tühikäigumähise kolmes faasis. d. s, sama suurusega ja faasi nihutatud 120 ° võrra. Nende elektromotoorjõudude geomeetriline summa, nagu elektrotehnikast teada, on null. Kuid ebatäpse sinusoidaalse faasi tõttu e. jne. c võrguvool, nende d-de summa jne. v võib olla null. Sel juhul tekib suletud mittetöötavas mähises vool, mis soojendab seda mähist.
Selle nähtuse vältimiseks on pooluste lülitusahel tehtud nii, et tühikäigu mähis on avatud (joon. 12, c).Mõne elektrimootori ülemise voolu väikese väärtuse tõttu ei tehta mõnikord tühikäigumähise suletud ahelas katkestust.
Valmistati kolmekäigulisi topeltmähisega mootoreid sünkroonsete pöörlemiskiirustega 1000/1500/3000 ja 750/1500/3000 p/min ning neljakäigulisi mootoreid 500/750/1000/1500 p/min. Kahekäigulistel mootoritel on pooluslüliti külge kuus, kolmekäigulisel üheksa ja neljakäigulisel 12 klemmi.
Tuleb märkida, et kahekiiruseliste mootorite jaoks on olemas ahelad, mis ühe mähisega võimaldavad saada pöörlemiskiirusi, mille suhe ei ole 1: 2. Sellised elektrimootorid tagavad sünkroonse pöörlemiskiiruse 750/3000, 1000/1500 , 1000/3000 p/min
Ühe mähise eriskeeme kasutades on võimalik saada kolm ja neli erinevat arvu poolusepaare Sellised ühe mähisega mitmekiiruselised elektrimootorid on oluliselt väiksemad kui samade parameetritega topeltmähisega mootorid, mis on masinaehituses väga oluline. .
Lisaks on ühe mähisega elektrimootoritel veidi kõrgem energianäitajad ja vähem töömahukas tootmine. Ühe mähisega mitmekiiruseliste mootorite puuduseks on lülitisse sisestatud suurema arvu juhtmete olemasolu.
Lüliti keerukuse määrab aga mitte niivõrd välja toodud juhtmete arv, kuivõrd samaaegsete lülitite arv. Sellega seoses on välja töötatud skeemid, mis võimaldavad ühe mähise olemasolul suhteliselt lihtsate lülititega saada kolm ja neli kiirust.
Riis. 2. Asünkroonmootori pooluste vahetamise skeemid.
Selliseid elektrimootoreid toodetakse masinaehitusega sünkroonkiirustel 1000/1500/3000, 750/1500/3000, 150/1000/1500, 750/1000/1500/3000, 500/750/1000 p/m.
Asünkroonmootori pöördemomenti saab väljendada tuntud valemiga
kus Ig on vool rootori ahelas; F on mootori magnetvoog; ? 2 on faasinurk vooluvektorite ja e vahel. jne. v. rootor.
Riis. 3. Kolmefaasiline mitme kiirusega oravapuuriga mootor.
Mõelge sellele valemile seoses asünkroonmootori kiiruse reguleerimisega.
Suurima lubatud pideva voolu rootoris määrab lubatud kuumutamine ja see on seega ligikaudu konstantne. Kui kiiruse reguleerimine toimub konstantse magnetvooga, on mootori kõigil pööretel ka maksimaalne pikaajaline lubatud pöördemoment konstantne. Seda kiiruse reguleerimist nimetatakse konstantse pöördemomendi juhtimiseks.
Kiiruse reguleerimine rootori ahela takistuse muutmisega on reguleerimine püsiva maksimaalse lubatud pöördemomendiga, kuna masina magnetvoog reguleerimise ajal ei muutu.
Mootori võlli maksimaalne lubatud kasulik võimsus madalamal pöörlemiskiirusel (ja seega ka suuremal pooluste arvul) määratakse avaldisega
kus If1 — faasivool, suurim lubatud vastavalt küttetingimustele; Uph1 — suurema pooluste arvuga staatori faasipinge.
Mootori võlli maksimaalne lubatud kasulik võimsus suuremal pöörlemiskiirusel (ja väiksemal pooluste arvul) Uph2 - antud juhul faasipinge.
Kolmnurkühenduselt tähele üleminekul väheneb faasipinge 2 korda.Seega, liikudes ahelast a ahelasse b (joonis 2), saame võimsuse suhte
Jämedalt võttes
võta see
Teisisõnu, võimsus madalamal kiirusel on 0,86 võimsusest kõrgemal rootori kiirusel. Arvestades maksimaalse pideva võimsuse suhteliselt väikest muutust kahel kiirusel, nimetatakse sellist reguleerimist tavapäraselt konstantse võimsuse reguleerimiseks.
Kui iga faasi poolte ühendamisel kasutate järjestikku tähtühendust ja seejärel lülitute paralleelsele tähtühendusele (joonis 2, b), siis saame
Või
Seega on sel juhul pidev pöördemomendi pöörete kontroll. Metallitööpinkides vajavad peamised liikumisajamid pidevat võimsuse kiiruse reguleerimist ja etteandeajamid pidevat pöördemomendi kiiruse reguleerimist.
Ülaltoodud arvutused võimsuse suhte kohta suurimal ja madalaimal kiirusel on ligikaudsed. Näiteks ei võetud arvesse võimalust suurendada koormust suurtel kiirustel mähiste intensiivsema jahtumise tõttu; oletatav võrdsus on samuti väga ligikaudne.Seega 4A mootori jaoks on meil
Selle tulemusena on selle mootori võimsussuhe P1 / P2 = 0,71. Ligikaudu samad suhted kehtivad ka teistele kahekäigulistele mootoritele.
Uued mitme kiirusega ühe mähisega elektrimootorid, olenevalt lülitusskeemist, võimaldavad kiiruse reguleerimist konstantse võimsuse ja konstantse pöördemomendiga.
Poolusevahetusega asünkroonmootoritega saavutatav väike juhtimisastmete arv võimaldab tavaliselt selliseid mootoreid kasutada tööpinkidel ainult spetsiaalselt selleks ette nähtud käigukastidega.