Motor listrik berfrekuensi tinggi

Ketika menggiling lubang berdiameter kecil, untuk memastikan kecepatan pemotongan yang tepat, kecepatan rotasi spindle penggilingan sangat tinggi diperlukan. Jadi, ketika menggiling lubang dengan diameter 5 mm dalam lingkaran dengan diameter 3 mm pada kecepatan hanya 30 m / s, spindel harus memiliki kecepatan putaran 200.000 rpm.

Aplikasi untuk meningkatkan kecepatan transmisi sabuk dibatasi oleh kecepatan belt maksimum yang diizinkan. Kecepatan rotasi spindel dengan penggerak sabuk biasanya tidak melebihi 10.000 r / mnt, dan slip sabuk, cepat gagal (setelah 150-300 jam) dan menciptakan getaran selama operasi.

Impeler pneumatik kecepatan tinggi juga tidak selalu sesuai karena kelembutan yang sangat besar dari karakteristik mekanisnya.

Masalah menciptakan spindel berkecepatan tinggi sangat penting untuk produksi bantalan bola, yang membutuhkan penggilingan internal dan selokan berkualitas tinggi. Dalam hal ini, dalam industri alat-alat dan ball-bearing, banyak model yang disebut spindel listrik dengan kecepatan rotasi 12.000–50.000 rpm dan lebih banyak digunakan.

Spindel elektrik (Gbr. 1) adalah spindel penggilingan dengan tiga penyangga dan motor frekuensi tinggi sirkuit pendek terpadu. Rotor motor ditempatkan di antara dua spora di ujung spindel, di seberang roda gerinda.

Desain yang kurang umum digunakan dengan dua atau empat dukungan. Dalam kasus terakhir, poros motor terhubung ke spindel dengan kopling.

Stator motor electrospindle dirakit dari lembaran baja listrik. Ini adalah belitan bipolar. Rotor mesin dengan kecepatan hingga 30-50 ribu rpm juga diambil dari baja lembaran dan dipasok dengan belitan sirkuit pendek biasa. Jika memungkinkan, kurangi diameter rotor.

Pada kecepatan lebih dari 50.000 rpm, karena kehilangan yang signifikan naik, stator dipasok dengan jaket dengan pendingin dengan air yang mengalir. Rotor mesin yang dirancang untuk beroperasi pada kecepatan tersebut dibuat dalam bentuk silinder baja padat.

Yang sangat penting untuk pengoperasian spindel listrik adalah pemilihan jenis bantalan. Pada kecepatan hingga —50.000 rpm, bantalan bola presisi tinggi digunakan. Bantalan semacam itu harus memiliki jarak maksimum yang tidak melebihi 30 mikron, yang dicapai dengan pengumpulan yang tepat. Bearing beroperasi dengan preload yang dibuat oleh mata air yang dikalibrasi. Kalibrasi pegas preload bantalan bola dan pilihan kekaratan pendaratannya harus diberi perhatian besar.

Pada kecepatan lebih dari 50.000 rpm, bearing beroperasi secara memuaskan dengan pendinginan intensif oleh aliran-melalui oli yang dipasok oleh pompa khusus. Kadang-kadang pelumas diberikan dalam keadaan disemprotkan.

Spindel listrik berfrekuensi tinggi untuk 100.000 rpm juga dibangun pada pendukung aerodinamis (bantalan yang dilumasi udara).

Dalam produksi motor listrik frekuensi tinggi, manufaktur komponen individu yang sangat tepat, penyeimbangan dinamis rotor, perakitan yang tepat dan memastikan keseragaman yang ketat dari celah antara stator dan rotor diperlukan.

Sehubungan dengan hal di atas, pembuatan spindel listrik yang dihasilkan oleh kondisi teknis khusus.

Fig.1. Spindle listrik penggilingan frekuensi tinggi.

Efisiensi mesin frekuensi tinggi relatif kecil. Hal ini disebabkan oleh adanya peningkatan kerugian dalam kehilangan baja dan gesekan pada bearing.

Ukuran dan berat motor listrik frekuensi tinggi relatif kecil.

Fig. 2. Spindel listrik modern berfrekuensi tinggi

Penggunaan spindel listrik sebagai pengganti drive yang digerakkan oleh belt dalam produksi bantalan bola meningkatkan produktivitas tenaga kerja saat mengerjakan mesin penggilingan internal paling sedikit 15–20%, mengurangi skrap tajam pada taper, ovality dan permukaan akhir. Daya tahan grinding spindle meningkat 5-10 kali atau lebih.

Yang sangat menarik adalah juga penggunaan spindel berkecepatan tinggi ketika mengebor lubang dengan diameter kurang dari 1 mm.

Frekuensi arus yang diberikan pada motor listrik frekuensi tinggi dipilih tergantung pada kecepatan rotasi yang diperlukan n dari motor listrik sesuai dengan rumus

Jadi, pada kecepatan rotasi spindle listrik 12.000 dan 120.000 rpm, frekuensi 200 dan 2.000 Hz diperlukan, masing-masing.

Untuk menyalakan mesin berfrekuensi tinggi, sebelumnya digunakan generator frekuensi tinggi khusus. Sekarang untuk tujuan ini mereka menggunakan konverter frekuensi statis pada transistor efek medan berkecepatan tinggi.

Dalam ara. Gambar 3 menunjukkan generator induksi sinkron dari arus tiga fase produksi domestik (tipe GIS-1). Seperti dapat dilihat dari gambar, pada stator seperti generator ada lekukan yang lebar dan sempit. Gulungan eksitasi, kumparan yang ditempatkan di alur lebar stator, didukung oleh arus searah. Medan magnet kumparan ini ditutup melalui gigi stator dan tonjolan rotor seperti ditunjukkan pada Gambar. 3 garis putus-putus.

Fig. 3. Generator arus induksi tinggi.

Ketika rotor berputar, medan magnet, bergerak bersama dengan tonjolan rotor, melintasi belitan belitan arus bolak-balik yang ditempatkan di alur sempit stator dan menginduksi variabel e di dalamnya. d. Frekuensi e ini. d. tergantung pada kecepatan rotasi dan jumlah tonjolan rotor. Gaya gerak listrik yang diinduksi oleh aliran yang sama dalam gulungan gulungan eksitasi adalah saling dikompensasi oleh counter-switching kumparan.

The berliku eksitasi didukung melalui penyearah selenium terhubung ke jaringan AC. Baik stator dan rotor memiliki inti magnet yang terbuat dari baja lembaran.

Generator dari desain yang dijelaskan dibuat pada daya pengenal 1.5; 3 dan 6 kW dan pada frekuensi 400, 600, 800 dan 1200 Hz. Kecepatan nominal rotasi generator sinkron adalah 3000 rpm.

Mesin tidak sinkron

2.1. Sejarah penciptaan dan ruang lingkup motor asynchronous

Saat ini, mesin asynchronous terutama digunakan dalam mode mesin. Mesin dengan kapasitas lebih dari 0,5 kW biasanya dilakukan oleh tiga fase, dan pada daya yang lebih rendah - dengan fase tunggal.

Untuk pertama kalinya pembangunan motor asinkron tiga fase dikembangkan, dibuat dan diuji oleh insinyur Rusia kami M. O. Dolivo-Dobrovolsky pada tahun 1889-91. Mesin pertama didemonstrasikan di International Electrotechnical Fair di Frankfurt am Main pada September 1891. Pameran ini menampilkan tiga mesin tiga fase dengan kekuatan berbeda. Yang paling kuat dari mereka memiliki kekuatan 1,5 kW dan digunakan untuk menggerakkan generator DC ke rotasi. Desain motor asynchronous yang dikemukakan oleh Dolivo-Dobrovolsky terbukti sangat sukses dan merupakan tipe utama desain mesin ini hingga saat ini.

Selama bertahun-tahun, motor asynchronous telah menemukan aplikasi yang sangat luas di berbagai industri dan pertanian. Mereka digunakan dalam penggerak listrik mesin pemotong logam, mesin pengangkat dan transportasi, konveyor, pompa, kipas. Mesin bertenaga rendah digunakan dalam perangkat otomatisasi.

Penggunaan yang luas dari motor asynchronous adalah karena keunggulan mereka dibandingkan dengan mesin lain: keandalan yang tinggi, kemampuan untuk bekerja langsung dari daya AC, kemudahan perawatan.

2.2. Perangkat mesin asinkron tiga fasa

Bagian tetap dari mesin disebut stator, bagian yang dapat digerakkan - rotor. Inti stator dirakit dari lembaran baja listrik dan ditekan ke dalam bingkai. Dalam ara. 2.1 menunjukkan perakitan inti stator. Tempat tidur (1) dilemparkan, dari bahan non-magnetik. Paling sering tempat tidur terbuat dari besi cor atau aluminium. Pada permukaan bagian dalam lembaran (2), dari mana inti stator dibuat, ada alur di mana gulungan tiga fase (3) diletakkan. Gulungan stator dibuat terutama dari kawat tembaga terisolasi dari penampang bulat atau persegi panjang, lebih jarang dari aluminium.

Gulungan stator terdiri dari tiga bagian terpisah, yang disebut fase. Awal fase dilambangkan dengan huruf $ c_1,

Awal dan akhir fase dibawa ke blok terminal (Gambar 2.2.a), dipasang pada frame. Gulungan stator dapat dihubungkan sesuai dengan bintang (Gambar 2.2.b) atau segitiga (Gambar 2.2.c). Pilihan skema koneksi stator berliku tergantung pada tegangan garis jaringan dan data paspor mesin. Dalam paspor motor tiga fase, tegangan garis dari jaringan dan sirkuit koneksi dari belitan stator diatur. Misalnya, 660/380, Y / ∆. Mesin ini dapat dihubungkan ke jaringan dengan $ U_l = $ 660V sesuai dengan rangkaian bintang atau ke jaringan dengan $ U_l = 380V $ - sesuai dengan skema segitiga.

Tujuan utama dari gulungan stator adalah untuk menciptakan medan magnet berputar di dalam mesin.

Inti dari rotor (Gambar 2.3.b) direkrut dari lembaran baja listrik, di luar yang ada alur di mana rotor berliku diletakkan. Rotor berliku terdiri dari dua jenis: hubung pendek dan fase. Dengan demikian, motor asynchronous datang dengan rotor sangkar tupai dan rotor fase (dengan cincin slip).

Gulungan sirkuit pendek (Gambar 2.3) dari rotor terdiri dari batang 3, yang diletakkan di celah-celah rotor inti. Dari ujungnya, batang ini ditutup oleh cincin ujung 4. Belitan seperti itu menyerupai "roda tupai" dan disebut tipe "sangkar tupai" (Gambar 2.3.a). Motor sangkar tupai tidak memiliki kontak yang bergerak. Karena ini, mesin semacam itu sangat andal. Berliku rotor terbuat dari tembaga, aluminium, kuningan dan bahan lainnya.

Dolivo-Dobrovolsky pertama kali menciptakan mesin dengan rotor kandang tupai dan menyelidiki propertinya. Dia menemukan bahwa mesin semacam itu memiliki kekurangan yang sangat serius - torsi awal yang terbatas. Dolivo-Dobrovolsky menamai alasan untuk kekurangan ini - sebuah rotor yang sangat pendek. Dia juga mengusulkan desain motor dengan rotor fase.

Dalam ara. 2.4 menunjukkan pandangan mesin asinkron dengan rotor fase di bagian: 1 - tempat tidur, 2 - stator berliku, 3 - rotor, 4 - slip cincin, 5 - sikat.

Pada rotor fase, belitan adalah tiga fase, mirip dengan gulungan stator, dengan jumlah pasangan kutub yang sama. Gulungan lilitan diletakkan di celah-celah rotor inti dan dihubungkan sesuai dengan bintang. Ujung dari setiap fase terhubung ke slip ring yang melekat pada poros rotor, dan melalui brush adalah output ke sirkuit eksternal. Cincin slip terbuat dari kuningan atau baja, mereka harus terisolasi satu sama lain dan dari poros. Sikat logam digunakan sebagai kuas, yang ditekan ke cincin kontak dengan bantuan pegas sikat yang dipasang di badan mesin. Dalam ara. 2,5 menunjukkan simbol motor asinkron dengan rotor sirkuit pendek (a) dan fasa (b).

Dalam ara. 2.6 adalah pandangan bagian dari mesin asinkron dengan rotor sangkar tupai: 1 - tempat tidur, 2 - stator inti, 3 - stator berliku, 4 - rotor inti dengan belitan hubung pendek, 5 - poros.

Pada dashboard mesin, yang melekat pada frame, data diberikan: $ P_n,

n_n $, serta jenis mesin.

  • $ P_n $ adalah kekuatan bersih terukur (per poros)
  • $ U_n $ dan $ I_n $ adalah nilai nominal dari tegangan dan arus saluran untuk skema koneksi yang ditentukan. Misalnya, 380/220, Y / ∆, $ I_n $ Y / $ I_n $ ∆.
  • $ n_n $ - kecepatan terukur dalam rpm.

Jenis mesin, misalnya, diberikan dalam bentuk 4AH315S8. Ini adalah motor asynchronous (A) dari seri keempat dari kinerja yang dilindungi. Jika huruf H tidak ada, mesin akan mati.

  • 315 - tinggi sumbu rotasi dalam mm;
  • S - dimensi instalasi (mereka ditentukan dalam direktori);
  • 8 - jumlah tiang mesin.

2.3. Mendapatkan medan magnet berputar

  1. kehadiran setidaknya dua gulungan;
  2. arus dalam gulungan harus berbeda dalam fase
  3. Sumbu gulungan harus dipindahkan di ruang angkasa.

Dalam mesin tiga fase dengan sepasang kutub ($ p = 1 $) sumbu gulungan harus digeser dalam ruang dengan sudut 120 °, dengan dua pasang kutub ($ p = 2 $) sumbu gulungan harus digeser dalam ruang dengan sudut 60 ° dan t.d

Pertimbangkan medan magnet yang dibuat menggunakan belitan tiga fase memiliki sepasang kutub ($ p = 1 $) (Gambar 2.7). Sumbu dari gulungan fasa bergeser di ruang angkasa dengan sudut 120 ° dan induksi magnetik dari fase individu yang dibuat oleh mereka ($ B_A,

B_C $) juga digantikan di ruang angkasa dengan sudut 120 °.

Induksi magnetik dari bidang yang dibuat oleh setiap fase, serta tegangan yang diterapkan pada fase ini, adalah sinusoidal dan berbeda dalam fase dengan sudut 120 °.

Setelah menerima fase awal induksi dalam fase $ A $ ($ φ_A $) sama dengan nol, kita dapat menulis:

Induksi magnetik dari medan magnet yang dihasilkan ditentukan oleh penjumlahan vektor dari ketiga induksi magnetik ini.

Temukan induksi magnetik yang dihasilkan (Gambar 2.8) menggunakan diagram vektor, buat mereka untuk beberapa titik dalam waktu.

Sebagai berikut dari ara. 2.8, induksi magnetik $ B $ dari medan magnet yang dihasilkan dari mesin berputar, tetap tidak berubah dalam besarnya. Dengan demikian, gulungan tiga fase stator menciptakan medan magnet berputar melingkar di mesin. Arah rotasi medan magnet tergantung pada urutan rotasi fase. Besaran induksi magnetik yang dihasilkan

Frekuensi rotasi medan magnet $ n_0 $ tergantung pada frekuensi jaringan $ f $ dan jumlah pasang kutub medan magnet $ p $.

$ n_0 = (60 f) / p $, [rpm].

Harap dicatat bahwa frekuensi rotasi medan magnet tidak tergantung pada mode operasi mesin asinkron dan bebannya.

Ketika menganalisa pengoperasian mesin asynchronous, konsep kecepatan rotasi medan magnet $ ω_0 $ sering digunakan, yang ditentukan oleh relasinya:

$ ω_0 = (2 π f) / p = π n_0 / 30 $, [rad / s].

2.4. Mode pengoperasian mesin asinkron tiga fasa

Mesin asynchronous dapat beroperasi dalam mode mesin, generator dan rem elektromagnetik.

Mode mesin

Mode ini digunakan untuk mengubah energi listrik yang dikonsumsi dari jaringan menjadi mekanik.

Biarkan stator berliku menciptakan medan magnet berputar pada frekuensi $ n_0 $ dalam arah yang ditentukan (Gambar 2.9). Bidang ini akan mengarahkan sesuai dengan hukum induksi elektromagnetik dalam belitan EMF rotor. Arah EMF ditentukan oleh aturan tangan kanan dan ditunjukkan pada gambar (garis-garis gaya harus memasuki telapak tangan, dan ibu jari harus diarahkan ke arah konduktor, yaitu rotor, relatif terhadap medan magnet). Arus akan muncul pada belitan rotor, arah yang akan kita terima bersamaan dengan arah EMF. Sebagai hasil dari interaksi rotor berliku dengan arus dan medan magnet berputar, gaya elektromagnetik $ F $ muncul. Arah gaya ditentukan oleh aturan tangan kiri (garis-garis gaya harus memasuki telapak tangan, empat jari ke arah arus dalam belitan rotor). Dalam mode ini (Gambar 2.9), gaya elektromagnetik akan menciptakan torsi, di bawah aksi dimana rotor akan mulai berputar pada frekuensi $ n $. Arah rotasi rotor bertepatan dengan arah rotasi medan magnet. Untuk mengubah arah putaran rotor (membalikkan mesin), Anda perlu mengubah arah rotasi medan magnet. Untuk membalikkan motor, perlu mengubah urutan fase tegangan yang diberikan, yaitu. beralih dua fase.

Biarkan, di bawah aksi momen elektromagnetik, rotor mulai berputar dengan frekuensi rotasi medan magnet ($ n = n_0 $). Dalam hal ini, dalam belitan rotor, EMF $ E_2 $ akan menjadi nol. Arus dalam rotor yang berliku $ I_2 = 0 $, momen elektromagnetik $ M $ juga akan menjadi nol. Karena ini, rotor akan berputar lebih lambat, dalam belitan rotor akan muncul EMF, arus. Momen elektromagnetik akan terjadi. Dengan demikian, dalam mode mesin, rotor akan berputar secara asinkron dengan medan magnet. Kecepatan rotor akan berubah ketika beban pada poros berubah. Oleh karena itu nama mesin - asynchronous (asynchronous). Dengan peningkatan beban pada poros, mesin harus mengembangkan torsi yang lebih besar, dan ini terjadi ketika kecepatan rotor menurun. Berbeda dengan kecepatan rotor, frekuensi rotasi medan magnet tidak tergantung pada beban. Untuk membandingkan frekuensi rotasi medan magnet $ n_0 $ dan rotor n, koefisien diperkenalkan, yang disebut slip dan ditunjuk huruf $ S $. Slip dapat diukur dalam satuan relatif dan sebagai persentase.

$ S = (n_0 - n) / n_0 $ atau $ S = [(n_0 - n) / n_0] 100% $.

Saat memulai motor induksi $ n = 0,

S = 1 $. Dalam mode siaga sempurna $ n = n_0,

S = 0 $. Jadi, dalam mode mesin, slip bervariasi dalam:

Ketika motor asynchronous beroperasi dalam mode nominal:

Motor asinkron aktif idle:

Mode Generator

Mode ini berfungsi untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik, yaitu mesin asynchronous harus mengembangkan torsi pengereman pada poros dan mengirimkan energi listrik ke jaringan. Mesin asynchronous masuk ke mode generator jika rotor mulai berputar lebih cepat daripada medan magnet ($ n gt n_0 $). Mode ini dapat terjadi, misalnya, saat menyesuaikan kecepatan rotor.

Biarkan $ n gt n_0 $. Dalam hal ini, arah EMF dan arus rotor akan berubah (dibandingkan dengan mode mesin), dan arah gaya elektromagnetik dan momen elektromagnetik juga akan berubah (Gambar 2.10). Mesin mulai mengembangkan torsi pengereman pada poros (mengkonsumsi energi mekanik) dan mengembalikan energi listrik ke jaringan (arah arus rotor telah berubah, yaitu arah transfer energi listrik).

Jadi, dalam mode generator, slip bervariasi dalam:

Mode rem elektromagnetik

Mode operasi ini terjadi ketika rotor dan medan magnet berputar ke arah yang berbeda. Mode operasi ini terjadi ketika membalikkan motor induksi, ketika urutan fase diubah, yaitu arah rotasi medan magnet berubah, dan rotor berputar ke arah yang sama oleh inersia.

Menurut ara. 2.11 gaya elektromagnetik akan menciptakan momen elektromagnetik pengereman, di bawah tindakan yang kecepatan rotor akan menurun, dan kemudian sebaliknya akan terjadi.

Dalam mode rem elektromagnetik, mesin mengkonsumsi energi mekanik, mengembangkan torsi pengereman pada poros, dan secara bersamaan mengkonsumsi energi listrik dari jaringan. Semua energi ini digunakan untuk memanaskan mobil.

Jadi, dalam mode rem elektromagnetik, slip bervariasi dalam:

2.5. Memproses dalam mesin asinkron

2.5.1. Stator sirkuit

Medan magnet yang dibuat oleh gulungan stator berputar relatif terhadap stasion stasioner dengan frekuensi $ n_0 = 60f) / p $ dan akan menginduksi EMF dalam gulungan stator. Nilai efektif EMF yang diinduksi oleh bidang ini dalam satu fase gulungan stator ditentukan oleh ekspresi:

$ E_1 = 4,44 d_1 k_1 f Φ $,

di mana: $ k_1 = 0.92 ÷ 0.98 $ - koefisien belitan;
$ f_1 = f $ - frekuensi jaringan;
$ w_1 $ - jumlah lilitan satu fasa gulungan stator;
Φ - medan magnet yang dihasilkan di dalam mobil.

b) Persamaan ekuilibrium elektrik untuk fasa belitan stator.

Persamaan ini dibangun dengan analogi dengan kumparan arus bolak-balik dengan inti.

Di sini, $ Ú $ dan $ Ú_1 $ adalah tegangan listrik dan tegangan yang diterapkan pada gulungan stator.
$ R_1 $ adalah resistansi aktif dari gulungan stator yang terkait dengan kerugian pemanasan berliku.
$ x_1 $ adalah resistansi induktif dari gulungan stator yang terkait dengan fluks bocor.
$ z_1 $ adalah impedansi stator berliku.
$ İ_1 $ - saat ini dalam gulungan stator.

Ketika menganalisis pekerjaan mesin asinkron sering mengambil $ I_1 z_1 = 0 $. Kemudian Anda dapat menulis:

$ U_1 ≈ E_1 = 4.44 w_1 k_1 f Φ $.

Dari ungkapan ini maka fluks magnetik Φ dalam mesin asynchronous tidak bergantung pada mode operasinya, dan untuk frekuensi jaringan tertentu $ f $ itu hanya bergantung pada nilai efektif dari tegangan yang diterapkan $ U_1 $. Hubungan serupa berlaku di mesin AC lain - dalam trafo.

2.5.2. Chain rotor

a) Frekuensi emf dan arus rotor.

Dengan rotor stasioner, frekuensi emf $ f_2 $ sama dengan frekuensi jaringan $ f $.

$ f_2 = f = (n_0 p) / 60 $.

Dengan rotor berputar, frekuensi EMF rotor tergantung pada frekuensi rotasi medan magnet relatif terhadap rotor berputar, yang ditentukan oleh relasinya:

Kemudian frekuensi EMF dari rotor berputar:

Frekuensi EMF rotor berubah sebanding dengan slip dan dalam mode mesin memiliki nilai terbesar pada saat memulai kursus.

Biarkan pada $ f = 50 $ Hz, slip nominal $ S_n = 2 $%. Kemudian pada kecepatan rotor nominal $ f_2 = f × S_n = 1 $ Hz.

Jadi, dalam belitan rotor dari mesin asinkron, frekuensi ggl induksi tergantung pada kecepatan rotor.

Dengan rotor tetap $ f_2 = f $ dan nilai efektif EMF ditentukan oleh analogi dengan $ E_1 $.

$ E_2 = 4,44 w_2 k_2 f Φ $,

di mana: $ w_2 $ dan $ k_2 $ masing-masing adalah jumlah belokan dan koefisien belitan dari belitan rotor.

Jika rotor berputar, maka $ f_2 = f × S_n $ dan emf dari rotor berputar ditentukan oleh relasinya:

$ E_ <2S>= 4.44 w_2 k_2 f_2 Φ = E_2 S $.

EMF yang diinduksikan dalam belitan rotor bervariasi sesuai dengan slip dan dalam mode mesin memiliki nilai terbesar pada saat peluncuran.

Rasio EMF dari stator ke EMF dari rotor stasioner disebut rasio transformasi dari mesin asynchronous.

Kami menulis persamaan kesetimbangan untuk satu fasa rotor hubung singkat.

Dengan rotor tetap.

di mana: $ x_2 = 2πfL_2 $ adalah resistansi induktif dari belitan rotor stasioner, terkait dengan fluks bocor;
$ R_2 $ adalah resistansi aktif dari belitan rotor yang terkait dengan kerugian pemanasan berliku.

Dengan rotor berputar.

di mana: $ x_<2S>= 2πf_2L_2 = 2πfL_2S = x_2S $ adalah resistansi induktif dari belitan rotor berputar.

Untuk arus rotor dalam kasus Umum, Anda bisa mendapatkan rasio ini:

Ini mengikuti bahwa arus rotor tergantung pada slip dan meningkat dengan peningkatannya, tetapi lebih lambat daripada EMF.

Rotor berliku, seperti gulungan stator, adalah multi-fase dan ketika arus muncul di dalamnya menciptakan medan magnet berputar sendiri. Dilambangkan dengan $ n_2 $ frekuensi rotasi medan magnet rotor relatif terhadap rotor.

$ n_2 = (60 f_2) / p = (60 f S) / p $.

Di sini $ p $ adalah jumlah pasangan kutub dari belitan rotor, itu selalu sama dengan jumlah pasangan kutub stator yang berliku.

Mengenai stator, medan magnet rotor berputar dengan frekuensi

Dari hubungan yang diperoleh, maka medan magnet rotor relatif terhadap stator berputar dengan frekuensi yang sama dengan medan magnet stator. Dengan demikian, medan magnet rotor dan stator relatif satu sama lain tetap. Oleh karena itu, ketika menganalisis pengoperasian mesin asinkron, hubungan yang sama dengan transformator dapat diterapkan.

2.5.3. Stator saat ini

Karena medan magnet yang dihasilkan dari mesin asynchronous tidak tergantung pada mode operasinya, adalah mungkin untuk membuat persamaan gaya magnetomotive untuk satu fase, menyamakan kekuatan magnetomotive dalam mode idling dengan jumlah kekuatan magnetomotive dalam mode beban.

$ İ_0 w_1 k_1 = İ_1 w_1 k_1 + İ_2 w_2 k_2 $

Dari sini $ İ_1 = İ_0 + İ'_2 $.

Di sini $ I_0 $ adalah arus dalam stator yang berliku dalam mode idling ideal, $ I'_2 = -I_2 (w_2k_2) / (w_1k_1) $ adalah komponen stator saat ini yang mengkompensasi aksi gaya penggerak magnetik dari rotor berliku. Ekspresi yang dihasilkan untuk arus stator merefleksikan properti pengaturan-mandiri dari mesin asynchronous. Semakin tinggi arus rotor, semakin besar arus stator. Dalam mode siaga, arus stator minimal. Dalam mode pemuatan, arus stator meningkat. Arus tanpa beban aktual dari mesin asinkron $ I_0 = (20 ÷ 60)% I_<1н>$ dan secara signifikan lebih banyak dibandingkan dengan arus pengenal daripada trafo. Ini dijelaskan oleh fakta bahwa nilai saat ini $ I_0 $ tergantung pada resistensi magnetik dari medium di mana medan magnet dibuat. Mesin asynchronous, tidak seperti trafo, memiliki celah udara, yang akan menciptakan resistansi yang besar terhadap medan magnet.

2.6. Mesin asinkron arus elektromagnetik

Saat elektromagnetik terjadi di hadapan medan magnet yang diciptakan oleh gulungan stator dan arus dalam rotor berliku. Dapat ditunjukkan bahwa momen elektromagnetik ditentukan oleh relasinya:

$ M = C Φ I_2 cos ψ_2 $.

Di sini: - faktor konstruktif;
$ ω_0 = 2 π f / p $ adalah kecepatan rotasi medan magnet;
$ ψ_2 $ - pergeseran fasa antara EMF dan arus rotor;
$ I_2 cos ψ_2 $ adalah komponen aktif dari arus rotor.

Dengan demikian, besarnya momen elektromagnetik tergantung pada medan magnet yang dihasilkan Φ dan komponen aktif dari arus rotor.

Dalam ara. 2.12 penjelasan tentang efek $ cos ψ_2 $ pada besarnya momen elektromagnetik diberikan: a) $ ψ_2 = 0 ° $, $ ( cos ψ_2 = 1) $; b) $ ψ_2 = 90 ° $, $ ( cos ψ_2 = 0) $.

Sebagai berikut dari ara. 2.12.а, jika $ ψ_2 = 0 ° $, semua konduktor dari belitan rotor terlibat dalam penciptaan momen elektromagnetik, yaitu. momen paling penting. Jika $ ψ_2 = 90 ° $ (gambar 2.12.b), gaya dan momen elektromagnetik yang dihasilkan adalah nol.

Dalam mode motor, ketika beban pada poros berubah, kecepatan rotor berubah, yang mengarah ke perubahan slip, frekuensi arus rotor, resistansi induktif rotor, dan $ cos _2 $. Hasilnya, torsi berubah. Dalam ara. 2.13 penjelasan pengaruh resistansi induktif rotor pada sudut $ ψ_2 $ diberikan: a) pada $ S = 1 $ (start-up); b) pada $ S≤1 $ (setelah akselerasi). Nilai EMF terbesar dan frekuensi arus rotor adalah pada saat peluncuran ke lapangan, ketika slip adalah $ S = 1 $. Pada saat yang sama $ f_2 = f_1 $, $ X_2 gt gt R_2 $, sudut $ ψ_2 $ mendekati $ 90 ° $ (Gbr. 2.13.a).

Karena $ cos ψ_2 $ kecil pada saat peluncuran, motor asynchronous memiliki torsi awal yang terbatas. Banyaknya torsi awal (dibandingkan dengan yang nominal) adalah

$ M_ <пуск>/ M_n = 0,8 ÷ 1,8 $.

Selain itu, sejumlah besar berhubungan dengan mesin desain khusus dengan sifat awal yang lebih baik.

Saat motor rotor berakselerasi, frekuensi arus rotor menurun, resistansi induktif rotor menurun. $ X_<2S>$ dan sudut $ ψ_2 $ menurun (Gambar 2.13.b). Ini menyebabkan peningkatan torsi dan percepatan mesin lebih lanjut.

Kami mengganti hubungan untuk $ I_2 $, $ cos ψ_2 $ dan Φ, diperoleh sebelumnya untuk ekspresi untuk momen elektromagnetik:

di mana: $ k_<тр>$ - rasio transformasi dari mesin asynchronous.

Express $ E_2 = E_1 / k_<тр>$, dan $ E_1 $ setara dengan tegangan $ U_1 $, dijumlahkan ke stator winding ($ E_1≈U_1 $). Sebagai hasilnya, kami mendapatkan ekspresi lain untuk momen elektromagnetik, yang nyaman digunakan saat menganalisis pengoperasian mesin, saat membangun karakteristiknya

Dari ekspresi yang diperoleh untuk momen elektromagnetik, maka itu sangat bergantung pada tegangan yang diterapkan ($ M sim U_1 ^ 2 $). Jika, misalnya, tegangan turun 10%, momen elektromagnetik menurun sebesar 19% ($ M sim (0.9U_1) ^ 2 = 0.81U_1 ^ 2 $). Ini adalah salah satu kelemahan dari motor asynchronous, karena itu mengarah pada penurunan produktivitas tenaga kerja dan peningkatan limbah dalam produksi.

2.7. Ketergantungan momen elektromagnetik pada slip

Ekspresi untuk momen elektromagnetik (*) berlaku untuk mode operasi apa pun dan dapat digunakan untuk membangun ketergantungan momen pada slip ketika perubahan terakhir dari $ + ∞ $ ke $ -∞ $ (Gambar 2.14).

Pertimbangkan bagian dari karakteristik ini sesuai dengan mode mesin, yaitu ketika meluncur, berubah dari 1 menjadi 0. Menunjukkan momen yang dikembangkan oleh mesin selama start-up ($ S = 1 $) sebagai $ M_<пуск>$. Slip saat momen mencapai nilai tertinggi disebut slip kritis $ S_<кр>$, dan nilai maksimum saat itu - momen penting $ M_<кр>$. Rasio kritis terhadap nominal disebut kapasitas beban berlebih dari mesin

$ M_ <кр>/ M_n = λ = 2 ÷ 3 $.

Dari analisis rumus (*) hingga maksimum, seseorang dapat memperoleh hubungan untuk $ M_<кр>$ dan $ s_<кр>$

Saat kritis tidak tergantung pada resistansi aktif rotor, tetapi tergantung pada tegangan yang diberikan. Penurunan $ U_1 $ menurunkan kapasitas overload dari motor asynchronous.

Dari ekspresi (*), membagi $ M $ oleh $ M_<кр>$, Anda bisa mendapatkan formula yang dikenal sebagai "formula Kloss", nyaman untuk membangun $ M = f (S) $.

Jika kita mengganti nilai nominal momen dan slip, bukan $ M $ dan $ S $ ($ M_n $ dan $ S_n $) ke dalam rumus ini, maka kita bisa mendapatkan relasi untuk menghitung slip kritis.

Karakteristik plot (Gambar 2.14), di mana slip bervariasi dari 0 hingga $ S_<кр>$, sesuai dengan operasi mesin yang stabil. Di situs ini titik dari mode nominal berada ($ M_n $, $ S_n $). Dalam kisaran slip dari 0 hingga $ S_<кр>Perubahan beban pada poros motor akan menghasilkan perubahan dalam kecepatan rotor, perubahan selip dan perubahan torsi. Dengan peningkatan beban torsi pada poros, kecepatan rotor akan menjadi lebih rendah, yang akan menyebabkan peningkatan slip dan torsi elektromagnetik (torsi). Jika torsi beban melebihi torsi kritis, mesin akan berhenti.

Bagian dari karakteristik di mana slip berubah dari $ S_<кр>$ 1, sesuai dengan pengoperasian mesin yang tidak stabil. Bagian karakteristik mesin ini melewati saat start dan selama pengereman.

2.8. Karakteristik mekanik motor asynchronous

Karakteristik mekanik umumnya dipahami sebagai ketergantungan kecepatan rotor sebagai fungsi dari momen elektromagnetik $ n = f (M) $. Karakteristik ini (Gambar 2.15) dapat diperoleh dengan menggunakan ketergantungan $ M = f (S) $ dan menghitung ulang kecepatan rotor untuk nilai-nilai slip yang berbeda.

Karena $ S = (n_0-n) / n_0 $, maka $ n = n_0 (1-S) $. Ingat bahwa $ n_0 = (60f) / p $ adalah frekuensi rotasi medan magnet.

Bagian 1-3 berhubungan dengan operasi yang stabil, bagian 3-4 berhubungan dengan operasi yang tidak stabil. Poin 1 sesuai dengan idling ideal mesin ketika $ n = n_0 $. Poin 2 sesuai dengan mode nominal mesin, koordinatnya adalah $ M_n $ dan $ n_n $. Poin 3 sesuai dengan momen kritis $ M_<кр>$ dan frekuensi kritis $ n_<кр>$. Point 4 sesuai dengan torsi awal mesin $ M_<пуск>$. Karakteristik mekanik dapat dihitung dan dibangun dari data paspor. Butir 1:

di mana: $ p $ adalah jumlah pasangan kutub mesin;
$ f $ - frekuensi jaringan.

Point 2 dengan koordinat $ n_n $ dan $ M_n $. Frekuensi nominal rotasi $ n_n $ ditentukan dalam paspor. Momen nominal dihitung dengan rumus:

di sini: $ P_n $ - nilai daya (poros daya).

Point 3 dengan $ M_ koordinat<кр>n_<кр>$. Saat kritis dihitung dengan rumus $ M_<кр>= M_nλ $. Kapasitas kelebihan λ diatur dalam paspor mesin $ n_<кр>= n_0 (1-S_<кр>) $,, $ S_n = (n_0-n_n) / n_0 $ adalah slip nominal.

Point 4 memiliki koordinat $ n = 0 $ dan $ M = M_<пуск>$. Torsi awal dihitung dengan rumus

di mana: $ λ_<пуск>$ - banyaknya momen awal diatur di paspor.

Motor asynchronous memiliki karakteristik mekanik yang kaku, sejak kecepatan rotor (seksi 1–3) sedikit bergantung pada beban pada poros. Ini adalah salah satu kelebihan dari mesin ini.

2.9. Operasi gabungan dari motor asinkron dengan beban pada poros

Dalam ara. 2.16 membahas operasi gabungan motor asinkron dengan beban pada poros. Mekanisme pemuatan (Gbr. 2.16.a) dihubungkan ke poros motor dan selama rotasi menciptakan momen resistensi (momen beban). Ketika beban pada poros berubah, kecepatan rotor, arus di rotor dan gulungan stator dan arus yang dikonsumsi dari jaringan secara otomatis berubah. Biarkan mesin bekerja dengan beban $ M_<нагр,1>$ pada poin 1 (Gbr. 2.16.b). Jika beban pada poros meningkat menjadi $ M_<нагр,2>$, titik kerja akan berpindah ke titik 2. Pada saat yang sama, kecepatan rotor akan menurun ($ n_2 lt n_1 $), dan torsi akan meningkat ($ M_2 gt M_1 $). Mengurangi kecepatan rotor menyebabkan peningkatan slip, peningkatan arus di rotor dan gulungan stator, yaitu untuk meningkatkan arus yang dikonsumsi dari jaringan.

2.10. Karakteristik mekanis buatan

Karakteristik mekanik yang dibangun pada data paspor mesin disebut alami. Jika Anda mengubah besarnya tegangan yang diberikan, resistansi aktif rotor atau parameter lainnya, Anda bisa mendapatkan karakteristik mekanis selain alami, yang disebut buatan.

Dalam ara. 2.17 menunjukkan karakteristik mekanis mesin pada nilai yang berbeda dari tegangan yang diberikan.

Sebagai berikut dari ara. 2,17 dengan penurunan tegangan yang diberikan, frekuensi rotasi medan magnet $ n_0 $ tetap tidak berubah, dan $ M_ kritis menurun<кр>$ dan mulai $ M_<пуск>$ moments, i.e. kapasitas kelebihan muatan menurun dan sifat permulaan mesin memburuk. Ketika tegangan yang diberikan diturunkan, karakteristik mekanis menjadi lebih lunak.

Dalam ara. 2.18 menunjukkan karakteristik mekanis mesin pada nilai yang berbeda dari resistansi aktif rotor.

Sebagai berikut dari ara. 2,18 dengan meningkatnya resistensi aktif dari rotor berliku karena pengenalan rheostat $ R_<доб>$ dalam rotor fase sirkuit disimpan tidak berubah $ M_<кр>$, i.e. kapasitas reload dari mesin dipertahankan, tetapi peningkatan torsi awal terjadi. Kecepatan putaran dalam mode idling ideal tetap tidak berubah, sama dengan $ n_0 $. Dengan peningkatan resistansi aktif dari belitan rotor, karakteristik mekanis menjadi lebih lunak, yaitu. stabilitas mesin memburuk.

2.11. Mulai motor asinkron

Saat memulai langkah $ n = 0 $, mis. slip $ S = 1 $. Sejak arus di belitan rotor dan stator tergantung pada slip dan meningkat dengan peningkatannya, arus starting motor adalah 5 ÷ 8 kali lebih besar dari arus pengenalnya

Seperti dibahas sebelumnya, karena frekuensi tinggi EMF rotor, motor induksi memiliki torsi awal yang terbatas.

Untuk menghidupkan mesin, diperlukan torsi awal yang dikembangkan olehnya melebihi torsi pada poros. Tergantung pada kekuatan pasokan listrik dan kondisi awal, metode awal yang berbeda digunakan untuk mengejar tujuan: mengurangi arus start dan meningkatkan torsi awal.

Metode berikut untuk memulai motor induksi dibedakan: koneksi langsung ke rangkaian, dimulai pada tegangan yang dikurangi, mulai rheostatik, menggunakan motor dengan sifat awal yang lebih baik.

2.11.1. Koneksi langsung ke jaringan

Ini adalah cara termudah dan termurah untuk memulai. Tegangan terukur diterapkan ke motor secara manual atau dengan remote control. Koneksi langsung ke jaringan diperbolehkan jika daya motor tidak melebihi 5% dari kekuatan transformator, jika jaringan penerangan juga didukung olehnya. Batas daya adalah karena arus masuk pada saat start-up, yang mengarah ke penurunan tegangan pada terminal gulungan sekunder transformator. Jika jaringan penerangan tidak dihidupkan dari trafo, koneksi langsung ke jaringan dapat digunakan untuk motor yang tenaganya tidak melebihi 25% dari kapasitas trafo.

2.11.2. Mulai dengan mengurangi voltase

Metode ini digunakan ketika meluncurkan mesin yang kuat yang koneksi langsung ke jaringan tidak dapat diterima. Untuk mengurangi tegangan diterapkan pada stator winding, tersedak dan langkah-down autotransformer digunakan. Setelah memulai, tegangan listrik diterapkan ke belitan stator.

Pengurangan tegangan diproduksi untuk mengurangi arus start, tetapi pada saat yang sama, karena mengikuti dari gambar. 2.17 dan 2.17.b, terjadi penurunan torsi awal. Jika tegangan saat start-up dikurangi dengan faktor 3, saat awal akan turun 3 kali. Oleh karena itu, metode awal ini dapat diterapkan hanya ketika tidak ada beban pada poros, yaitu dalam mode siaga.

Jika, menurut data paspor, motor harus dimasukkan dalam jaringan sesuai dengan skema delta, kemudian untuk mengurangi arus awal untuk waktu peluncuran, belitan stator dinyalakan sesuai dengan bintangnya.

Kerugian utama dari metode start-up ini: tingginya biaya peralatan awal dan ketidakmampuan untuk memulai dengan beban pada poros.

2.11.3. Mula-mula start-up motor asynchronous

Metode ini digunakan dalam kondisi awal yang berat, yaitu dengan beban besar pada poros. Untuk start-up rheostatic, motor asinkron dengan fasa-rotor digunakan, dan rheostat awal disertakan dalam rotor circuit. Mulai Rheostatic digunakan untuk meningkatkan torsi awal. Pada saat yang sama, arus starting motor menurun. Saat mesin berakselerasi, resistor start-up adalah output dan setelah start-up selesai, rotor berliku korsleting.

Dalam ara. Gambar 2.19. Menunjukkan skema start-up rheostatic (Gambar 2.19.a) dan karakteristik mekanis (Gambar 2.19.b) selama start-up ini.

Pada saat start-up (Gambar 2.19.a), rheostat awal sepenuhnya dimasukkan ke dalam rotor circuit ($ R_<пуск3>= R_<пуск1>+R_<пуск2>$), di mana kontak relai $ K_1 $ dan $ K_2 $ terbuka. Dalam hal ini, mesin akan dimulai sesuai dengan karakteristik 3 (gambar 2.19.b) di bawah aksi saat awal $ M_<пуск>$. Dengan beban yang diberikan pada poros dan rheostat yang diperkenalkan $ R_<пуск3>$ overclocking berakhir pada $ A $. Untuk lebih mempercepat mesin, Anda harus menutup kontak $ K_1 $, dan hambatan dari resistor awal akan turun menjadi $ R_<пуск2>$ dan akselerasi akan berlanjut pada fitur 2 hingga $ B $. Ketika kontak menutup $ K_2 $, mulai rheostat akan sepenuhnya ditarik ($ R_<пуск>= 0 $) dan percepatan akhir dari mesin akan berlanjut sesuai dengan karakteristik mekanis alaminya 1 dan akan berakhir pada titik $ C $.

Slip kritis sama dengan:

untuk karakteristik alami $ S_<кр1>≈R_2 / X_2 $;

untuk karakteristik buatan $ S_<кр3>≈ (R_2 + R_<пуск3>) / X_2 $.

Torsi awal untuk karakteristik buatan dapat dihitung menggunakan rumus Kloss

Dengan torsi awal yang diperlukan, Anda dapat menghitung $ S_<кр3>$ dan resistansi awal

2.11.4. Penggunaan mesin dengan sifat awal yang ditingkatkan

Keinginan untuk menggabungkan keunggulan motor asynchronous dengan rotor tupai-rangkan (keandalan tinggi) dan rotor fase (torsi awal yang besar) mengarah pada penciptaan mesin ini. Mereka memiliki rotor rotor sirkuit pendek dengan desain khusus. Ada mesin dengan rotor berliku dalam bentuk "sangkar tupai" ganda (Gambar 2.20.a) dan dengan alur yang dalam (Gambar 2.20.b).

Dalam ara. 2.20 menunjukkan desain mesin rotor dengan sifat awal yang lebih baik.

Mesin dengan double "sangkar tupai" pada rotor meletakkan dua gulungan hubung pendek. Berliku 1 bertindak sebagai starter, dan berliku 2 berfungsi. Untuk mendapatkan torsi awal yang lebih tinggi, belitan awal harus memiliki ketahanan yang lebih tinggi daripada belitan kerja. Oleh karena itu, lilitan 1 terbuat dari bahan dengan resistivitas yang lebih tinggi (kuningan) daripada belitan 2 (tembaga). Penampang melintang dari konduktor yang membentuk belitan awal lebih kecil dari gulungan yang bekerja. Ini meningkatkan ketahanan dari gulungan awal.

Berliku kerja, terletak lebih dalam, ditutupi oleh fluks magnetik besar daripada yang mulai. Oleh karena itu, ketahanan induktif dari belitan kerja jauh lebih besar daripada yang mulai. Karena ini, pada saat peluncuran ke lapangan, ketika frekuensi arus rotor adalah nilai terbesar, arus dalam gulungan kerja, sebagai berikut dari hukum Ohm, akan menjadi kecil dan terutama lilitan awal memiliki resistensi yang tinggi akan berpartisipasi dalam menciptakan momen awal. Ketika motor berakselerasi, frekuensi arus rotor menurun, dan resistansi induktif gulungan rotor menurun, hal ini menyebabkan peningkatan arus dalam belitan kerja, yang karenanya lilitan utama akan terlibat dalam menciptakan torsi. Sejak ini memiliki resistansi rendah, karakteristik mekanis alami dari mesin akan sulit.

Gambar serupa diamati dengan mesin alur yang dalam (Gambar 2.20.b). Batang penggulung dalam (1) dapat diwakili dalam bentuk beberapa konduktor yang terletak di sepanjang ketinggian alur. Karena frekuensi yang tinggi dari arus di rotor berliku pada saat peluncuran, "saat ini terlantar ke permukaan konduktor". Karena ini, hanya lapisan atas dari konduktor berliku rotor yang berpartisipasi dalam penciptaan momen awal. Penampang melintang dari lapisan atas jauh lebih kecil dari penampang seluruh konduktor. Oleh karena itu, pada saat start-up, belitan rotor memiliki ketahanan yang meningkat, mesin mengembangkan torsi awal yang meningkat. Saat motor berakselerasi, kerapatan arus pada penampang dari konduktor berliku rotor bertambah, dan resistansi gulungan rotor menurun.

Secara umum, mesin ini memiliki karakteristik mekanis yang kaku, peningkatan torsi awal dan rasio arus awal yang lebih kecil dari motor dengan rotor sangkar-rotor dari desain konvensional.

2.12. Peraturan frekuensi rotasi mesin asynchronous

Selama pengoperasian banyak mekanisme yang digerakkan oleh motor asynchronous, perlu untuk menyesuaikan kecepatan rotasi dari mekanisme ini sesuai dengan persyaratan teknologi. Cara untuk mengontrol frekuensi (kecepatan) dari rotasi motor asinkron mengungkapkan hubungan:

Oleh karena itu untuk beban yang diberikan pada poros, kecepatan rotor dapat disesuaikan:

  1. slip perubahan;
  2. perubahan dalam jumlah pasangan kutub;
  3. mengubah frekuensi catu daya.

2.12.1. Selipkan perubahan

Metode ini digunakan dalam drive mekanisme tersebut di mana motor asinkron dengan rotor fase dipasang. Misalnya, dalam drive mesin pengangkat. Sebuah rheostat yang disesuaikan diperkenalkan ke sirkuit fase-rotor. Peningkatan resistansi aktif rotor tidak mempengaruhi besarnya momen kritis, tetapi meningkatkan slip kritis (Gambar 2.21).

Dalam ara. 2,21 menunjukkan karakteristik mekanis motor asinkron dengan resistansi yang berbeda dari rheostat yang disesuaikan $ R_ <р3> gt R_ <р2> gt 0,

Sebagai berikut dari ara. 2.21 dengan metode ini adalah mungkin untuk mendapatkan sejumlah besar kontrol kecepatan ke bawah. Kerugian utama dari metode ini adalah:

  1. Karena kerugian besar pada menyesuaikan rheostat, efisiensi berkurang, yaitu. cara tidak ekonomis.
  2. Karakteristik mekanis motor asinkron dengan peningkatan resistansi aktif rotor menjadi lebih lunak, yaitu. mengurangi stabilitas mesin.
  3. Tidak mungkin untuk mengatur kecepatan dengan lancar.

Karena kekurangan di atas, metode ini digunakan untuk mengurangi kecepatan putaran untuk waktu yang singkat.

2.12.2. Ubah jumlah pasangan kutub

Mesin ini (multi-kecepatan) memiliki gulungan stator yang lebih kompleks, yang memungkinkan mengubah jumlah pasangan kutubnya, dan rotor pendek. Ketika motor asynchronous beroperasi, perlu bahwa rotor dan gulungan stator memiliki jumlah pasangan kutub yang sama. Hanya rotor sirkuit pendek yang dapat secara otomatis mendapatkan jumlah pasangan kutub yang sama dengan bidang stator. Mesin multi-speed banyak digunakan dalam drive alat mesin. Ditemukan penggunaan mesin dua, tiga dan empat kecepatan.

Dalam ara. 2,22 menunjukkan skema koneksi dan medan magnet stator mesin dalam seri (b) dan paralel (a) koneksi dari gulungan setengah.

Dalam motor dua kecepatan, belokan setiap fase terdiri dari dua gulungan-setengah. Termasuk dalam seri atau secara paralel, Anda dapat mengubah jumlah pasangan kutub dengan faktor 2.

Dalam motor empat kecepatan, dua gulungan independen dengan jumlah pasangan kutub yang berbeda harus ditempatkan pada stator. Setiap gulungan memungkinkan Anda untuk mengubah jumlah pasangan kutub dua kali. Misalnya, untuk motor yang beroperasi dari jaringan dengan frekuensi $ f = 50 $ Hz, dengan kecepatan rotasi berikut 3000/1500/1000/500 [rpm], menggunakan salah satu gulungan stator, adalah mungkin untuk mendapatkan kecepatan rotasi 3000 rpm dan 1500 rpm / mnt (dengan $ p = 1 $ dan $ p = 2 $). Dengan bantuan gulungan lainnya, dimungkinkan untuk mendapatkan kecepatan rotasi 1000 rpm dan 500 rpm (dengan $ p = 3 $ dan $ p = 6 $).

Saat mengganti jumlah pasangan kutub, fluks magnetik di celah juga berubah, yang mengarah ke perubahan pada momen kritis $ M_<кр>$ (gambar 2.23.b). Jika, pada perubahan dalam jumlah pasangan kutub, tegangan yang diterapkan secara bersamaan berubah, maka momen kritis dapat tetap tidak berubah (Gambar 2.23.a). Oleh karena itu, dengan metode pengaturan ini, dua jenis keluarga karakteristik mekanis dapat diperoleh (Gambar 2.23).

Keuntungan dari metode pengaturan ini: pelestarian kekakuan karakteristik mekanik, KPD tinggi. Kekurangan: pengaturan kecepatan, ukuran besar dan biaya tinggi mesin.

2.12.3. Ubah frekuensi catu daya

Seperti sumber daya, konverter frekuensi (FCs), yang dilakukan pada perangkat semikonduktor berkekuatan tinggi - thyristor, kini mulai digunakan. Dari persamaan trafo EMF $ U_1 = 4,44w_1k_1fΦ $, ini berarti bahwa untuk menjaga fluks magnet tidak berubah, yaitu untuk menjaga kapasitas motor yang berlebih, perlu bersama-sama dengan frekuensi untuk mengubah nilai efektif dari tegangan yang diberikan. Ketika rasio $ U_1 / f_1 = U'_1 / f'_1 $ terpenuhi, momen kritis tidak berubah dan keluarga karakteristik mekanis diperoleh, ditunjukkan pada Gambar. 2.24.

Fig. 2.24. Karakteristik mekanik dengan pengaturan frekuensi

Keuntungan dari metode ini adalah: regulasi yang halus, kemampuan untuk meningkatkan dan menurunkan kecepatan rotasi, menjaga kekakuan karakteristik mekanik, efisiensi. Kerugian utama adalah bahwa konverter frekuensi diperlukan, yaitu investasi modal tambahan.

2.13. Mode Rem Mesin Asynchronous

Ketika banyak mekanisme produksi beroperasi, ada kebutuhan untuk segera menghentikan (memperlambat) mesin. Rem mekanis banyak digunakan untuk tujuan ini, tetapi mesin asinkron sendiri dapat melakukan fungsi perangkat pengereman, yang beroperasi di salah satu mode pengereman. Dalam hal ini, rem mekanis digunakan sebagai cadangan atau keadaan darurat, serta untuk menjaga mekanisme dalam keadaan stasioner.

Mode rem mesin asynchronous berikut ini dibedakan:

  1. generator pengereman;
  2. pengereman dinamis;
  3. pengereman oposisi.

2.13.1. Pengereman generator

Mesin masuk ke mode pembangkit jika $ n gt n_0 $, yaitu jika rotor berputar lebih cepat daripada medan magnet. Mode ini dapat terjadi ketika menyesuaikan kecepatan putaran dengan meningkatkan jumlah pasangan tiang atau mengurangi frekuensi sumber daya, serta pada mesin pengangkat dan transportasi ketika menurunkan beban, ketika rotor mulai berputar lebih cepat daripada medan magnet di bawah pengaruh gravitasi beban.

Dalam mode generator, arah perubahan momen elektromagnetik, yaitu itu menjadi penghambat, di bawah tindakan yang ada penurunan cepat dalam kecepatan rotasi. Pada saat yang sama, fase arus dalam perubahan lilitan stator, yang mengarah ke perubahan arah perpindahan energi listrik. Dalam mode generator, energi dikembalikan ke jaringan.

Dalam ara. 2.25 menyajikan karakteristik mekanis pengereman generator dengan menurunkan beban (a) dan menurunkan frekuensi sumber daya (b).

Biarkan motor dengan beban yang diberikan pada poros bekerja pada titik $ A $ (Gambar 2.25.a). Jika rotor mulai berputar lebih cepat daripada medan magnet di bawah aksi beban yang diturunkan dan titik operasi menyentuh $ B $, kemudian $ n_to gt n_0 $, mesin akan mengembangkan torsi pengereman dan kecepatan rotasi akan berkurang menjadi kurang dari $ n_0 $. Salah satu keuntungan dari pengereman generator dalam mesin asinkron adalah bahwa transisi ke mode generator terjadi secara otomatis segera setelah rotor mulai berputar lebih cepat daripada medan magnet. Ini melindungi motor asynchronous dari keadaan darurat yang mungkin terjadi pada motor DC. Motor asynchronous tidak bisa masuk ke dalam balutan. Frekuensi maksimum rotasi rotor dibatasi oleh frekuensi rotasi medan magnet.

Biarkan mesin bekerja dengan beban yang diberikan pada poros pada titik $ A $ dari karakteristik 1 (Gbr. 2.25.b). Dengan mengurangi frekuensi catu daya, titik operasi harus pergi ke titik $ C $ dari karakteristik 2. Tetapi jika $ n_A $ lebih besar daripada frekuensi pengurangan baru dari medan magnet $ n_$, mesin dari titik $ A $ pergi ke titik $ B $, mengerjakan segmen $ B - n_$ dalam mode generator. Karena ini, ada penurunan cepat dalam kecepatan rotasi. Di segmen $ n_–C $ mesin bekerja dalam mode mesin, tetapi ada penurunan lebih lanjut dalam kecepatan rotor sampai torsi sama dengan torsi beban (t. $ C $). Keadaan keseimbangan baru dengan beban yang diberikan terjadi pada titik $ C $. Generator pengereman adalah mode paling ekonomis, karena energi mekanik diubah menjadi energi listrik dan energi dikembalikan ke jaringan. Salah satu keuntungan dari mode pengereman ini adalah kemunculannya secara spontan, yaitu. tidak diperlukan peralatan pemantauan.

2.13.2. Pengereman dinamis

Mode pengereman ini digunakan untuk menghentikan mesin yang kuat secara tepat. Selama deselerasi, belitan stator diputuskan dari tegangan AC dan dihubungkan ke sumber dengan tegangan konstan. Dalam hal ini, gulungan stator akan menciptakan medan magnet stasioner konstan. Ketika rotor berputar relatif terhadap medan magnet ini, arah EMF dan arus rotor berubah, yang akan mengarah pada perubahan arah momen elektromagnetik, yaitu. dia akan menjadi terhambat. Di bawah pengaruh momen ini, penghambatan terjadi. Dengan memvariasikan tegangan yang diterapkan pada belitan stator, Anda dapat menyesuaikan waktu deselerasi. Keuntungan utama dari mode pengereman ini adalah berhenti tepat. Tegangan konstan dapat dipasok ke stator hanya untuk durasi pengereman. Setelah menghentikan mesin harus diputuskan dari jaringan DC.

Dalam ara. 2,26 menunjukkan inklusi motor induksi dan karakteristik mekanis selama pengereman dinamis.

Biarkan mesin beroperasi dengan beban $ A $. Ketika menerapkan tegangan DC ke belitan stator, titik operasi akan bergerak dari titik $ A $ ke titik $ B $ dari karakteristik pengereman 2.

Di bawah aksi pengereman momen elektromagnetik, frekuensi rotasi akan dikurangi menjadi titik penuh (titik 0).

Kerugian utama pengereman dinamis: membutuhkan sumber arus searah dan tidak ekonomis.

2.13.3. Pengereman oleh oposisi

Mode pengereman ini terjadi saat mesin dibalik, dan juga banyak digunakan untuk menghentikan engine dengan cepat.

Dalam ara. 2,27 menyajikan karakteristik mekanis motor induksi saat mengerem oposisi untuk mengarahkan (1) dan mundur (2) urutan rotasi fase.

Biarkan motor dengan beban pada poros bekerja pada titik $ A $. Untuk mengurangi kecepatan mesin, Anda perlu mengubah urutan fase, yaitu beralih dua fase. Pada saat yang sama, titik kerja menuju titik $ B $ (Gambar 2.27). Pada bagian $ B - C $, mesin beroperasi dalam mode rem elektromagnetik, mengembangkan torsi pengereman, di bawah tindakan yang kecepatannya turun ke nol dengan cepat. Pada titik $ C $ mesin harus diputuskan dari jaringan, jika tidak maka akan berbalik.

Keuntungan dari mode pengereman ini adalah pengereman cepat, karena aksi torsi pengereman pada seluruh jarak pengereman. Kekurangan: arus besar dan kerugian dalam gulungan selama pengereman, peralatan diperlukan yang mengontrol kecepatan putaran dan memutus motor dari jaringan ketika berhenti. Jika dalam drive mekanisme mesin sering bekerja dalam mode sebaliknya, perlu untuk melebih-lebihkan kekuatannya karena kerugian daya yang besar.

2.14. Faktor daya motor asinkron dan ketergantungannya pada beban pada poros

Faktor daya ditentukan oleh rasio

S_1 $ - kekuatan mesin aktif, reaktif dan penuh.

dimana: $ P_2 $ - kekuatan poros (daya bersih;
$ ∆P $ - daya yang hilang.

di mana: $ ∆P_<эл>$ - kerugian listrik (kehilangan pemanasan berliku);
$ ∆P_<ст>Kerugian $ dalam baja (kerugian pemanasan inti);
$ ∆P_<мех>$ - kerugian mekanis.

Kerugian listrik $ ∆P_<эл>$ tergantung pada arus dalam gulungan dan meningkat dengan meningkatnya beban pada poros. Kerugian dalam baja tidak tergantung pada beban pada poros, tetapi tergantung pada tegangan yang diterapkan pada belitan stator.

Kerugian mekanis adalah kerugian permanen.

Dalam mode nominal, $ cos φ_н = 0,75 ÷ 0,95,

Mengurangi $ cos φ_<хх>$ dijelaskan oleh fakta bahwa daya aktifnya rendah ($ P_<1хх>= ∆P_<эл>+∆P_<ст>+∆P_<мех>$), dan daya reaktif $ Q_1 $ tetap sama seperti dalam mode nominal.

Dalam ara. 2,28 menunjukkan ketergantungan faktor daya motor induksi pada beban pada poros.

Dengan beban yang besar dari motor asynchronous, ia memiliki faktor daya rendah, yang tidak ekonomis.

Untuk meningkatkan $ cos φ $ pada beban rendah, dianjurkan untuk menurunkan tegangan yang diberikan ke mesin. Ini mengurangi daya reaktif, dan faktor daya meningkat.

Anda Sukai Tentang Listrik

  • Bagaimana cara menggunakan penguji?

    Pencahayaan

    Tester - cara menggunakannyaSeringkali diperlukan untuk mengukur tingkat tegangan dalam jaringan, arus yang dikonsumsi oleh alat rumah tangga, atau hanya untuk menentukan polaritas sumber daya yang tidak diketahui.

  • Kabel lugs untuk crimping

    Pencahayaan

    Untuk koneksi berkualitas tinggi dari kontak perangkat, peralatan, yang digunakan dalam teknik elektro, crimping ujung kabel dan kabel yang terhubung dengan mereka, metode ini memberikan hubungan yang sangat baik dari permukaan konduktif.