Çok hızlı elektrik motorları ve kullanımları - amaç ve özellikler, farklı dönüş hızlarında gücün belirlenmesi

Çok hızlı elektrik motorları — birkaç kademeli hıza sahip asenkron motorlar, kademesiz hız kontrolü gerektiren mekanizmaları çalıştırmak için tasarlanmıştır.

Çok hızlı motorlar özel olarak tasarlanmış motorlardır. Özel bir stator sargısına ve normal kafesli bir rotora sahiptirler.

Kutup oranlarına, devrelerin karmaşıklığına ve çok hızlı elektrik motorlarının üretim yılına bağlı olarak statorları dört versiyonda üretilir:

• iki, üç, hatta dört hız için bağımsız tek hızlı bobinler;

• kutup anahtarlamalı bir veya iki bobinli, ilk durumda iki aşamalı ve ikinci - dört aşamalı;

• elektrik motorunun üç dönüş hızının varlığında, bir bobin bir kutupla - iki hızlı ve ikincisi - tek hızlı, bağımsız - herhangi bir sayıda kutup için değiştirilir;

• üç veya dört hız için kutup anahtarlamalı bir bobin ile.

Kendinden sargılı motorlar, hız adımlarında gücü önemli ölçüde azaltan çok sayıda tel ve conta bulunması nedeniyle zayıf kullanım ve yuva doldurma özelliğine sahiptir.
Statorda iki kutup anahtarlamalı sargının ve özellikle üç veya dört dönüş hızı için bir sargının varlığı, yuvaların doldurulmasını iyileştirir ve stator çekirdeğinin daha rasyonel bir şekilde kullanılmasına izin verir, bunun sonucunda elektrik motorunun gücü. artışlar.

Devrelerin karmaşıklığına göre, çok hızlı elektrik motorları iki kısma ayrılır: kutup oranı 2/1'e eşit ve - 2/1'e eşit değil. Birincisi, 1500/3000 rpm veya 2p = 4/2, 750/1500 rpm veya 2p = 8/4, 500/1000 rpm veya 2p = 12/6 vb. hıza sahip elektrik motorlarını içerir ve ikincisi — 1000 /1500 rpm veya 2p = 6/4, 750/1000 rpm veya 2p = 8/6, 1000/3000 rpm veya 2p = 6/2, 750/3000 rpm veya 2p = 8/2, 600/3000 rpm veya 2p = 10/2, 375/1500 rpm veya 2p = 16/4, vb.

Farklı kutup sayılarına sahip kutup anahtarlamalı sargıların devre seçimine bağlı olarak, elektrik motoru sabit güçte veya sabit torkta olabilir.

Kutup anahtarlamalı sargılı ve sabit güce sahip motorlar için her iki kutup sayısındaki fazlardaki sarım sayıları aynı veya birbirine yakın olacağından akımları ve güçleri aynı veya yakın olacaktır. Devir sayısına bağlı olarak torkları farklı olacaktır.

Kutup sayısı daha az olan sabit torklu elektrik motorlarında, her fazda iki kısma ayrılan sargı grupları çift delta veya çift yıldız şeklinde paralel bağlanır, bunun sonucunda bir fazdaki sarım sayısı azalır ve telin kesiti, akım ve güç iki katına çıkar.Bir yıldız / delta düzenlemesinde büyükten daha az kutba geçerken dönüş sayısı azalır ve akım ve güç 1,73 kat artar. Bu, daha yüksek güç ve daha yüksek devirlerde ve ayrıca daha düşük güç ve daha düşük devirlerde torkların aynı olacağı anlamına gelir.

İki farklı sayıda kutup çifti elde etmenin en basit yolu, iki bağımsız sargılı bir endüksiyon motorunun statorunun düzeni… Elektrik endüstrisi, bu tür motorları 1000/1500 rpm senkron dönüş hızlarında üretir.

Bununla birlikte, aynı sargının farklı sayıda kutup üretebildiği bir dizi stator sargı teli anahtarlama şeması vardır. Bu türden basit ve yaygın bir anahtar, Şek. 1, bir ve b. Seri olarak bağlanan stator bobinleri iki çift kutup oluşturur (Şekil 1, a). Şekil l'de gösterildiği gibi iki paralel devreye bağlanan aynı bobinler. 1b, bir çift direk oluşturur.

Endüstri, seri-paralel anahtarlamalı ve 500/1000, 750/1500, 1500/3000 rpm senkron dönüş hızlarına sahip 1: 2 hız oranına sahip çok hızlı tek sargılı motorlar üretir.

Yukarıda açıklanan anahtarlama yöntemi tek yöntem değildir. İncirde. Şekil 1, c, şekil 2'de gösterilen devre ile aynı sayıda kutup oluşturan bir devreyi göstermektedir. 1, b.

Bununla birlikte, endüstride en yaygın olanı seri-paralel anahtarlamanın ilk yöntemiydi, çünkü böyle bir anahtarla stator sargısından daha az tel çıkarılabilir ve bu nedenle anahtar daha basit olabilir.

Pirinç. 1. Bir endüksiyon motorunun kutuplarını değiştirme ilkesi.

Üç fazlı sargılar, yıldız veya deltada üç fazlı bir ağa bağlanabilir. İncirde. Şekil 2, a ve b, elektrik motorunun daha düşük bir hız elde etmek için bir seri bobin bağlantısıyla bir deltaya ve daha yüksek bir hız elde etmek için paralel bağlantılı bir yıldıza bağlandığı yaygın bir anahtarlamayı göstermektedir. bobinler (t .aka çift yıldız).

Elektrik endüstrisi, iki hızlı ile birlikte üç hızlı asenkron motorlar da üretir... Bu durumda, elektrik motorunun statorunda, biri yukarıda açıklanan anahtarlama yoluyla iki hız sağlayan iki ayrı sargı bulunur. Genellikle yıldıza dahil olan ikinci sargı, üçüncü hızı sağlar.

Elektrik motorunun statoru, her biri kutup anahtarlamaya izin veren iki bağımsız sargıya sahipse, dört kademeli bir elektrik motoru elde etmek mümkündür. Bu durumda kutup sayısı, dönüş hızları gerekli seriyi oluşturacak şekilde seçilir. Böyle bir elektrik motorunun bir şeması, Şek. 2, yak.

Dönen manyetik alanın, rölanti sargısının üç fazında üç E'yi indükleyeceği belirtilmelidir. D. s, aynı boyutta ve fazda 120 ° kaydırılmıştır. Elektrik mühendisliğinden bilindiği üzere bu elektromotor kuvvetlerin geometrik toplamı sıfırdır. Bununla birlikte, kesin olmayan sinüzoidal faz nedeniyle e. vesaire. c. şebeke akımı, bunların toplamı, vb. v. sıfır olabilir. Bu durumda, çalışmayan kapalı bir bobinde bu bobini ısıtan bir akım ortaya çıkar.

Bu olayı önlemek için kutup anahtarlama devresi rölanti bobini açık olacak şekilde yapılır (Şekil 12, c).Bazı elektrik motorlarında üst akım değerinin küçük olması nedeniyle rölanti sargısının kapalı çevriminde bazen hiç kopma yapılmaz.

Senkron dönüş hızları 1000/1500/3000 ve 750/1500/3000 rpm olan üç hızlı çift sargılı motorlar ve 500/750/1000/1500 rpm'lik dört hızlı motorlar üretti. İki hızlı motorlarda kutup anahtarına giden altı, üç hızlı dokuz ve dört hızlı 12 terminal bulunur.

Bir sargı ile oranı 1: 2'ye eşit olmayan dönüş hızları elde etmeyi mümkün kılan iki hızlı motorlar için devreler olduğuna dikkat edilmelidir. Bu tür elektrik motorları, 750/3000, 1000/1500 senkron dönüş hızları sağlar. , 1000/3000 dev/dak

Tek sargı için özel şemalar kullanılarak üç ve dört farklı sayıda kutup çifti elde edilebilir.Bu tür tek sargılı çok hızlı elektrik motorları, makine mühendisliği için çok önemli olan aynı parametrelere sahip çift sargılı motorlardan önemli ölçüde daha küçüktür. .

Ayrıca tek sargılı elektrik motorları biraz daha yüksek enerji göstergeleri ve daha az emek yoğun üretim. Tek sargılı çok hızlı motorların dezavantajı, anahtara sokulan daha fazla sayıda telin varlığıdır.

Bununla birlikte, anahtarın karmaşıklığı, eşzamanlı anahtarların sayısı kadar çıkarılan tellerin sayısıyla belirlenmez. Bu bağlamda, bir bobin varlığında nispeten basit anahtarlarla üç ve dört hız elde etmeyi sağlayan şemalar geliştirilmiştir.

Pirinç. 2. Bir endüksiyon motorunun kutuplarını değiştirmek için şemalar.

Bu tür elektrik motorları makine mühendisliği tarafından 1000/1500/3000, 750/1500/3000, 150/1000/1500, 750/1000/1500/3000, 500/750/1000/1500 rpm senkron hızlarında üretilmektedir.

Endüksiyon motorunun torku iyi bilinen formülle ifade edilebilir.

burada Ig, rotor devresindeki akımdır; F, motorun manyetik akısıdır; ? 2, akım vektörleri ile e arasındaki faz açısıdır. vesaire. rotor.

Pirinç. 3. Üç fazlı çok hızlı sincap kafesli motor.

Bir endüksiyon motorunun hız kontrolü ile ilgili olarak bu formülü göz önünde bulundurun.

Rotorda izin verilen en yüksek sürekli akım, izin verilen ısıtma tarafından belirlenir ve bu nedenle yaklaşık olarak sabittir. Hız regülasyonu sabit bir manyetik akı ile gerçekleştirilirse, tüm motor hızlarında izin verilen maksimum uzun süreli tork da sabit olacaktır. Bu hız kontrolüne sabit tork kontrolü denir.

Rotor devresindeki direnci değiştirerek hız regülasyonu, makinenin manyetik akısı regülasyon sırasında değişmediğinden, izin verilen maksimum sabit bir torkla regülasyondur.

Motor milinin daha düşük bir dönüş hızında (ve dolayısıyla daha fazla sayıda kutupta) izin verilen maksimum faydalı gücü şu ifade ile belirlenir:

burada If1 - faz akımı, ısıtma koşullarına göre izin verilen maksimum; Uf1 - daha fazla kutuplu statorun faz gerilimi.

Motor milinin daha yüksek bir dönüş hızında (ve daha az sayıda kutupta) izin verilen maksimum faydalı gücü Uph2 - bu durumda faz gerilimi.

Bir üçgen bağlantıdan bir yıldıza geçerken, faz voltajı 2 kat azalır.Böylece, a devresinden b devresine geçerken (Şekil 2), güç oranını elde ederiz.

Kaba almak

al onu

Başka bir deyişle, düşük hızdaki güç, yüksek rotor hızındaki gücün 0,86'sıdır. İki hızda maksimum sürekli güçteki nispeten küçük değişiklik göz önüne alındığında, bu tür düzenlemeye geleneksel olarak sabit güç düzenlemesi denir.

Her fazın yarısını bağlarken, sırayla bir yıldız bağlantısı kullanır ve ardından paralel bir yıldız bağlantısına geçerseniz (Şekil 2, b), o zaman şunu elde ederiz:

Veya

Böylece, bu durumda, tork devirlerinin sürekli bir kontrolü vardır. Metal işleme takım tezgahlarında, ana hareket tahrikleri sabit güç hız kontrolü gerektirir ve besleme tahrikleri sabit tork hız kontrolü gerektirir.

En yüksek ve en düşük hızdaki güç oranının yukarıdaki hesaplamaları yaklaşıktır. Örneğin, sargıların daha yoğun soğuması nedeniyle yükün yüksek hızlarda artma olasılığı dikkate alınmamış; varsayılan eşitlik de çok yaklaşıktır.Yani, 4A motor için elimizdeki

Sonuç olarak, bu motorun güç oranı P1 / P2 = 0,71'dir. Kabaca aynı oranlar diğer iki vitesli motorlar için de geçerlidir.

Anahtarlama şemasına bağlı olarak yeni çok hızlı tek bobinli elektrik motorları, sabit güç ve sabit tork ile hız kontrolü sağlar.

Kutup değiştiren asenkron motorlarla elde edilebilecek az sayıda kontrol kademesi, genellikle bu tür motorların sadece özel olarak tasarlanmış dişli kutuları olan takım tezgahlarında kullanılmasına izin verir.

Ayrıca bakınız: Çok hızlı motor kullanmanın avantajları