Kelių greičių elektros varikliai ir jų naudojimas – paskirtis ir charakteristikos, galios nustatymas esant įvairiems sukimosi greičiams

Kelių greičių elektros varikliai – kelių greičio pakopų asinchroniniai varikliai, skirti valdyti mechanizmus, kuriems reikalingas bepakopis greičio reguliavimas.

Kelių greičių varikliai yra specialiai sukurti varikliai. Jie turi specialią statoriaus apviją ir įprastą narvelinį rotorių.

Priklausomai nuo polių santykio, grandinių sudėtingumo ir kelių greičių elektros variklių pagaminimo metų, jų statoriai gaminami keturiomis versijomis:

• nepriklausomos vieno greičio ritės dviem, trims, net keturiems greičiams;

• su viena ar dviem ritėmis su polių perjungimu, pirmuoju atveju dviejų pakopų, o antruoju - keturių pakopų;

• esant trims elektros variklio sukimosi greičiams, viena ritė perjungiama poliu - dviejų greičių, o antra - vieno greičio, nepriklausoma - bet kokiam polių skaičiui;

• su viena ritė su polių perjungimu trims ar keturiems greičiams.

Savaime susisukantys varikliai prastai išnaudoja ir užpildo plyšius, nes juose yra daug laidų ir sandariklių, o tai žymiai sumažina galią greičio žingsniais.
Dviejų polių komutuojamų apvijų buvimas statoriuje, o ypač viena, skirta trims ar keturiems sukimosi greičiams, pagerina plyšių užpildymą ir leidžia racionaliau naudoti statoriaus šerdį, dėl to elektros variklio galia. dideja.

Pagal grandinių sudėtingumą kelių greičių elektros varikliai skirstomi į dvi dalis: kurių polių santykis lygus 2/1 ir nelygus 2/1. Pirmasis apima elektros variklius, kurių greitis yra 1500/3000 aps./min arba 2p = 4/2, 750/1500 aps./min arba 2p = 8/4, 500/1000 aps./min. arba 2p = 12/6 ir tt, o antrasis — 1000/1500 aps./min arba 2p = 6/4, 750/1000 aps./min arba 2p = 8/6, 1000/3000 aps./min arba 2p = 6/2, 750/3000 aps./min arba 2p = 8/2, 600/30 aps./min. = 10/2, 375/1500 aps./min. arba 2p = 16/4 ir kt.

Priklausomai nuo polių komutuojamų apvijų su skirtingu polių skaičiumi grandinės pasirinkimo, elektros variklis gali būti pastovios galios arba pastovaus sukimo momento.

Varikliams, kurių apvija yra perjungiama į polių ir kurių galia yra pastovi, posūkių skaičius fazėse prie abiejų polių skaičių bus vienodas arba artimas vienas kitam, vadinasi, jų srovės ir galios bus vienodos arba artimos. Jų sukimo momentai skirsis, priklausomai nuo apsisukimų skaičiaus.

Pastovaus sukimo momento elektros varikliuose su mažesniu polių skaičiumi apvijų grupės, suskirstytos į dvi dalis kiekvienoje fazėje, yra lygiagrečiai sujungtos dviguba trikampiu arba dviguba žvaigžde, dėl to fazės apsisukimų skaičius mažėja, laido skerspjūvis, srovė ir galia padvigubėja.Perjungiant nuo didelių polių į mažiau polių žvaigždutėje / trikampyje, posūkių skaičius sumažėja, o srovė ir galia padidės 1,73 karto. Tai reiškia, kad esant didesnei galiai ir didesniems apsisukimams, taip pat esant mažesnei galiai ir mažesniems sūkiams sukimo momentai bus vienodi.

Paprasčiausias būdas gauti du skirtingus polių porų skaičius yra asinchroninio variklio su dviem nepriklausomomis apvijomis statoriaus išdėstymas… Elektros pramonė gamina tokius variklius, kurių sinchroninis sukimosi greitis yra 1000/1500 aps./min.

Tačiau yra keletas statoriaus apvijų laidų perjungimo schemų, kai ta pati apvija gali pagaminti skirtingą polių skaičių. Paprastas ir plačiai paplitęs tokio tipo jungiklis parodytas fig. 1, a ir b. Statoriaus ritės, sujungtos nuosekliai, sudaro dvi poras polių (1 pav., a). Tos pačios ritės, sujungtos į dvi lygiagrečias grandines, kaip parodyta fig. 1b, suformuokite vieną polių porą.

Pramonė gamina kelių greičių vienos apvijos variklius su nuosekliu lygiagrečiu perjungimu ir 1: 2 greičio santykiu su sinchroniniais sukimosi greičiais 500/1000, 750/1500, 1500/3000 aps./min.

Aukščiau aprašytas perjungimo būdas nėra vienintelis. Fig. 1, c parodyta grandinė, kuri sudaro tiek pat polių, kaip ir grandinė, parodyta fig. 1, b.

Tačiau pramonėje labiausiai paplitęs buvo pirmasis nuoseklaus lygiagretaus perjungimo būdas, nes su tokiu jungikliu nuo statoriaus apvijos galima nuimti mažiau laidų ir todėl jungiklis gali būti paprastesnis.

Ryžiai. 1. Asinchroninio variklio polių perjungimo principas.

Trifazes apvijas galima prijungti prie trifazio tinklo žvaigždute arba trikampiu. Fig. 2, a ir b parodytas plačiai paplitęs perjungimas, kai elektros variklis, norint gauti mažesnį greitį, yra sujungtas su trikampiu su nuosekliu ritių jungimu, o norint gauti didesnį greitį - žvaigždutę su lygiagrečia jungtimi ritės (t.y. dviguba žvaigždė).

Kartu su dviejų greičių elektros pramonėje gaminami ir trijų greičių asinchroniniai varikliai... Šiuo atveju elektros variklio statorius turi dvi atskiras apvijas, iš kurių viena per aukščiau aprašytą perjungimą suteikia du greičius. Antroji apvija, paprastai įtraukta į žvaigždę, suteikia trečiąjį greitį.

Jei elektros variklio statorius turi dvi nepriklausomas apvijas, kurių kiekviena leidžia perjungti polius, galima gauti keturių pakopų elektros variklį. Šiuo atveju polių skaičius parenkamas taip, kad sukimosi greičiai sudarytų reikiamą seriją. Tokio elektros variklio schema parodyta fig. 2, c.

Reikėtų pažymėti, kad besisukantis magnetinis laukas sukels tris E trijose tuščiosios eigos apvijos fazėse. d. s, tokio paties dydžio ir fazės, pasislinkusios 120 °. Šių elektrovaros jėgų geometrinė suma, kaip žinoma iš elektrotechnikos, yra lygi nuliui. Tačiau dėl netikslios sinusinės fazės e. ir tt c tinklo srovė, šių d. suma ir kt. v gali būti lygus nuliui. Šiuo atveju uždaroje neveikiančioje ritėje atsiranda srovė, kuri šildo šią ritę.

Norint išvengti šio reiškinio, polių perjungimo grandinė pagaminta taip, kad tuščiosios eigos ritė būtų atidaryta (12 pav., c).Dėl mažos kai kurių elektros variklių viršutinės srovės vertės, kartais nepadaroma pertrauka tuščiosios eigos apvijos uždaroje kilpoje.

Gaminami trijų greičių dvigubos apvijos varikliai, kurių sinchroninis sukimosi greitis yra 1000/1500/3000 ir 750/1500/3000 aps./min., ir keturių greičių varikliai su 500/750/1000/1500 aps./min. Dviejų greičių varikliai turi šešis, trijų greičių devynis ir keturių greičių 12 gnybtus prie polių jungiklio.

Pažymėtina, kad yra dviejų greičių variklių grandinės, kurios su viena apvija leidžia gauti sukimosi greičius, kurių santykis nėra lygus 1: 2. Tokie elektros varikliai užtikrina sinchroninį sukimosi greitį 750/3000, 1000/1500 , 1000/3000 aps./min

Taikant specialias vienos apvijos schemas galima gauti tris ir keturis skirtingus polių porų skaičius.Tokie kelių greičių elektros varikliai su viena apvija yra žymiai mažesni už dvigubos apvijos variklius su vienodais parametrais, o tai labai svarbu mechanikos inžinerijai. .

Be to, vienos apvijos elektros varikliai yra šiek tiek didesni energijos rodikliai ir mažiau darbui imli gamyba. Kelių greičių variklių su viena apvija trūkumas yra tai, kad į jungiklį įvestas didesnis laidų skaičius.

Tačiau jungiklio sudėtingumą lemia ne tiek išvestų laidų, kiek vienu metu veikiančių jungiklių skaičius. Šiuo atžvilgiu buvo sukurtos schemos, leidžiančios, esant vienai ritei, palyginti paprastais jungikliais gauti tris ir keturis greičius.

Ryžiai. 2. Asinchroninio variklio polių perjungimo schemos.

Tokie elektros varikliai mechanikos būdu gaminami esant sinchroniniams greičiams 1000/1500/3000, 750/1500/3000, 150/1000/1500, 750/1000/1500/3000, 500/750/1000 rpm.

Indukcinio variklio sukimo momentas gali būti išreikštas gerai žinoma formule

kur Ig yra srovė rotoriaus grandinėje; F yra variklio magnetinis srautas; ? 2 yra fazės kampas tarp srovės vektorių ir e. ir tt v. rotorius.

Ryžiai. 3. Trifazis kelių greičių voverės narvelio variklis.

Apsvarstykite šią formulę, susijusią su asinchroninio variklio greičio valdymu.

Didžiausia leistina nuolatinė srovė rotoriuje nustatoma pagal leistiną kaitinimą, todėl ji yra maždaug pastovi. Jei greičio reguliavimas atliekamas esant pastoviam magnetiniam srautui, tai esant visais variklio sūkiais, didžiausias ilgalaikis leistinas sukimo momentas taip pat bus pastovus. Šis greičio valdymas vadinamas pastovaus sukimo momento valdymu.

Greičio reguliavimas keičiant pasipriešinimą rotoriaus grandinėje yra reguliavimas pastoviu didžiausiu leistinu sukimo momentu, nes mašinos magnetinis srautas reguliavimo metu nekinta.

Didžiausia leistina naudingoji variklio veleno galia esant mažesniam sukimosi greičiui (taigi ir didesniam polių skaičiui) nustatoma pagal išraišką

kur If1 – fazinė srovė, didžiausia leistina pagal šildymo sąlygas; Uph1 — statoriaus su didesniu polių skaičiumi fazinė įtampa.

Didžiausia leistina naudingoji variklio veleno galia esant didesniam sukimosi greičiui (ir mažesniam polių skaičiui) Uph2 – šiuo atveju fazinė įtampa.

Perjungiant iš trikampio jungties į žvaigždę, fazinė įtampa sumažėja 2 kartus.Taigi, pereinant iš grandinės a į grandinę b (2 pav.), gauname galios santykį

Priimant grubiai

Imk

Kitaip tariant, galia esant mažesniam greičiui yra 0,86 galios esant didesniam rotoriaus greičiui. Atsižvelgiant į santykinai nedidelį didžiausios nuolatinės galios pokytį esant dviem greičiams, toks reguliavimas paprastai vadinamas pastovios galios reguliavimu.

Jei, jungdami kiekvienos fazės puses, nuosekliai naudojate žvaigždės jungtį, o tada pereinate prie lygiagrečios žvaigždės jungties (2 pav., b), tada gausime

Arba

Taigi šiuo atveju yra nuolatinė sukimo momento apsisukimų kontrolė. Metalo apdirbimo staklėse pagrindinėms judesio pavaroms reikia pastovaus galios greičio reguliavimo, o padavimo pavaroms – pastovaus sukimo momento greičio reguliavimo.

Pirmiau pateikti galios santykio skaičiavimai esant didžiausiam ir mažiausiam greičiui yra apytiksliai. Pavyzdžiui, nebuvo atsižvelgta į galimybę padidinti apkrovą dideliu greičiu dėl intensyvesnio apvijų aušinimo; tariama lygybė taip pat labai apytikslė.Taigi, 4A varikliui turime

Dėl to šio variklio galios santykis yra P1 / P2 = 0,71. Maždaug tokie patys santykiai galioja ir kitiems dviejų greičių varikliams.

Nauji kelių greičių vienos ritės elektros varikliai, priklausomai nuo perjungimo schemos, leidžia valdyti greitį esant pastoviai galiai ir pastoviam sukimo momentui.

Mažas valdymo pakopų skaičius, kurį galima gauti naudojant polius keičiančius asinchroninius variklius, dažniausiai leidžia tokius variklius naudoti staklėse tik su specialiai tam skirtomis pavarų dėžėmis.

Taip pat žiūrėkite: Kelių greičių variklių naudojimo pranašumai