Самоход асинхронного двигателя: 19.1. Самоход и пути его устранения

19.1. Самоход и пути его устранения

Самоходом
называется вращение двигателя при
отсутствии сигнала управления. На
практике различают два вида самохода:
1) технологический и 2) параметрический.

Технологический
самоход проявляется в начале вращения
двигателя при подаче только напряжения
возбуждения.

Причинами
технологического самохода являются
слабые эллиптические поля, возникающие
в двигателе, благодаря наличию
короткозамкнутых контуров в сердечниках
и обмотках из–за их плохой изоляции,
благодаря неравномерности воздушного
зазора, неодинаковой магнитной
проводимости стали вдоль и поперек
проката и другим факторам технологического
характера, приводящим к разделению
магнитного потока возбуждения на два,
сдвинутых в пространстве и во времени.
Как известно, этого достаточно для
возникновения вращающихся полей (см.
асинхронный двигатель с экранированными
полюсами).

Для
устранения технологического самохода
необходима тщательная технологическая
проработка двигателя и высокая культура
его производства: хорошая изоляция
обмотки и листов стали, точная механическая
обработка деталей, обязательна
веерообразная шихтовка пакетов –
смещение каждого последующего листа
на одно зубцовое деление относительно
предыдущего.

Параметрический
самоход
проявляется в продолжении вращения
двигателя после снятия сигнала управления.

При
снятии сигнала управления исполнительный
двигатель становится однофазным, который
хотя и не имеет собственного пускового
момента, но, будучи раскрученным,
продолжает работать. Для исполнительного
двигателя такое явление не допустимо.

С
целью устранения параметрического
самохода асинхронные исполнительные
двигатели изготавливаются с роторами,
имеющими большое активное сопротивление.
В результате момент однофазной машины
становится не движущим (+) а тормозящим
(–), в чем легко убедиться, рассматривая
характеристики двух однофазных двигателей
с различными критическими скольжениями:

и
(рис. 1.14,а и б).

Рис. 1.14.
Механические характеристики однофазного
двигателя с

(а) и
(б)

Таким
образом, критические скольжения
асинхронных исполнительных двигателей
должны быть равными или большими единицы.
В реальных двигателях
,
а отдельных случаях даже.

Критерий
(условие) отсутствия самохода найдем
на основании схемы замещения однофазного
асинхронного двигателя (рис. 1.15)

В
отличии от известной схемы [1], здесь
отсутствуют индуктивные сопротивления
ротора, которыми мы пренебрегли ввиду
их малости по сравнению с активными
сопротивлениями
.

Рис. 1.15. Схема
замещения однофазного асинхронного
двигателя

Преобразуем
эту схему, заменив параллельные контуры
последовательными (рис.1.16)

Рис. 1.16.
Преобразованная схема замещения
однофазного асинхронного двигателя

Электромагнитная
мощность однофазного двигателя с точки
зрения превращения ее в полезную
механическую мощность равна разности
электромагнитных мощностей прямой и
обратной последовательностей

Самоход
будет отсутствовать, если электромагнитная
мощность машины будет равна нулю или
даже отрицательной, т.е. .
Это приводит к условию

(1.12)

Полные
сопротивления вторичного контура
преобразованных схем замещения

Их
активные составляющие соответственно

;

Подставляя
значения ив
(1.12), получим

Если
учесть, что для режима электромагнитного
тормоза начальное скольжение
,
окончательно

Таким
образом, для устранения самохода
исполнительный двигатель должен иметь
активное сопротивление ротора, приведенное
к статору, большим или равным реактивному
сопротивлению взаимной индуктивности.

При
этом еще раз следует напомнить, что
большое активное сопротивление ротора
приводит к значительным потерям в
обмотках, снижению КПД и ухудшению
использования машины.

Самоход и пути его устранения — Студопедия

Двигатель имеет самоход, если его ротор вращается при отсутствии сигнала управления (α_e=0, sinβ=0, α=0).

Па практике встречаются два вида самоходов: принципиальный параметрический самоход, причиной которого является неправильный расчет при проектировании двигателя, и технологический самоход, появляющийся вследствие некачественного изготовления двигателя.

Параметрический самоход обычно проявляется при снятии сигнала управления у двигателя, работающего с малым моментом сопротивления на валу. Причина этого — недостаточно большое активное сопротивление ротора. Последнее может быть объяснено следующим образом.

При снятии сигнала управления магнитное поле исполнительного двигателя становится пульсирующим — двигатель из двухфазного превращается в однофазный. Известно, что однофазные асинхронные двигатели с малым активным сопротивлением ротора и, следовательно, малым критическим скольжением (s_кр<1) при n₂=0 не создают пускового момента. Однако при n₂≠0 они развивают вращающий момент. Это значит, что при отключении одной из обмоток у работающего двухфазного двигателя его ротор продолжает вращаться, т. е. двигатель имеет самоход — продолжает работать как однофазный.

Для устранения самохода асинхронные исполнительные двигатели выполняются с повышенным активным сопротивлением ротора r₂. Увеличение активного сопротивления ротора смещает максимум механической характеристики s_кр в сторону меньших, а затем и отрицательных частот вращения (скольжений, больших единицы). В связи с этим результирующий вращающий момент М=М_пр+М_обр уменьшится, а при s_кр≥1 станет даже отрицательным (рис. 4.3).

Так, например, если в качестве исполнительного двигателя использовать двигатели с небольшим активным сопротивлением ротора (рис. 4.3, а: s_кр=0,2; б: s_кр=0,6), то после снятия сигнала управления, когда магнитное поле в двигателе станет пульсирующим, результирующий момент М остается положительным, и ротор продолжает вращаться в том же направлении. Если использовать двигатель с повышенным активным сопротивлением ротора (s_кр=l), то после снятия сигнала управления при пульсирующем поле (рис. 4.3,в) вращающий момент становится отрицательным и останавливает ротор двигателя.

Рис 4.3 К вопросу о самоходе

В этом случае время останова ротора за счет действия отрицательного (тормозного) момента даже меньше, чем при одновременном снятии напряжений с обеих обмоток (управления и возбуждения), когда вращающий момент равен нулю.

В схемах автоматики сигнал управления может сниматься (понижаться до нуля) либо без разрыва цепи управления, либо с разрывом. В первом случае явление самохода устранить значительно проще.

В асинхронных исполнительных двигателях для устранения самохода активное сопротивление ротора выбирают весьма значительным с таким расчетом, чтобы критическое скольжение s_кр=2÷4 .

Значительное увеличение активного сопротивления ротора r₂, способствуя устранению самохода, отрицательно сказывается на энергетических показателях двигателя: вызывает увеличение электрических потерь в роторе (снижение КПД), а вызываемое увеличением r₂смещение механической характеристики в сторону меньших частот вращения (больших скольжений) приводит к резкому уменьшению механической мощности на валу двигателя (P₂≡M₂n₂), а при s_кр>1 — и к уменьшению пускового момента. Именно поэтому поминальная мощность асинхронных исполнительных двигателей в два-три раза меньше номинальной мощности силовых асинхронных двигателей (с малым r₂) тех же габаритов.

Технологический самоход проявляется сразу после включения в сеть обмотки возбуждения, когда сигнал управления еще не подан.

Причина технологического самохода — возникновение слабого эллиптического поля за счет некачественного изготовления двигателя, за счет наличия: замыканий между листами стали пакета статора; короткозамкнутых витков в обмотке; неодинаковой магнитной проводимости машины в различных радиальных направлениях; неравностенности полых роторов и т. п.

Для устранения технологического самохода необходимо качественное изготовление двигателей: тщательная изоляция обмоток, листов стали; сборка пакетов стали веером и т. п.

Литература

1. Специальные электрические машины: (Источники и преобразователи энергии). Учеб. пособие для вузов/ А.И.Бертинов, Д.А.Бут, С.Р.Мизюрин и др.; Под ред. А.И.Бертинова. – М., Энергоиздат, 1982.

2. Д.Э.Брускин, И.М.Синдеев. Электроснабжение летательных аппаратов: Учеб. для энергет. и авиац. спец. вузов. – М.: Высш. шк., 1988.

3. А.В.Вакуров, В.А.Осадчий, А.И.Шевченко. Авиационное оборудование: Учеб для инж. вузов ВВС/ Под ред. Е.А.Румянцева. – Изд. ВВИА им. проф.Н.Е.Жуковского, 1982.

4. М.М.Кацман, Ф.М.Юферов. Электрические машины автоматических систем: Учебник для техникумов /Под ред. Ф.М.Юферова. – 2-е изд., перераб. и доп.-М.: Высш. школа, 1979.

5. В.Т.Бородин, Г.И.Рыльский. Пилотажные комплексы и системы управления самолетов и вертолетов. М., «Машиностроение», 1978.

6. А.Е.Аверкин, А.Е.Акиндеев, В.Д.Константинов, Г.А.Муратов. Авиационное оборудование и его эксплуатация: Учеб. пос. /Под ред. В.Д.Константинова. — Изд. ВВИА им. проф.Н.Е.Жуковского, 1973.

7. Н.М.Богданченко, Г.Ю.Волошин, В.С.Белых. Курсовые и навигационные автоматы самолетов гражданской авиации. М., «Транспорт», 1971.

8. О.А.Бабич, В.А.Боднер, М.С.Козлов и др. Авиационные приборы и навигационные системы. Учеб для инж. вузов ВВС/ Под ред. В.А.Боднера. – Изд. ВВИА им. проф.Н.Е.Жуковского, 1969.

Асинхронные исполнительные двигатели

В качестве исполнительных АД часто используются двухфазные АД. Двухфазный АД имеет две обмотки: обмотку возбуждения (ОВ) и обмотку управления (ОУ) (рис. 5.19) Обмотка возбуждения постоянно включена в сеть. На обмотку управления подается управляющий сигнал

Рис. 5.19. Двухфазный двигатель: а) схема включения;

б) механические характеристики

Исполнительные двигатели отличаются от обычных двухфазных. К исполнительным Д предъявляют следующие требования:

1) отсутствие самохода при отсутствии сигнала в обмотке управления;

2) линейность механических и регулировочных характеристик;

3) малая инерционность;

4) минимальное напряжение троганья;

5) надежность и экономичность способов управления;

6) возможность работы на упор.

Рис. 5.20. Механические характеристики двухфазного

исполнительного двигателя

Обычный двухфазный Д имеет нелинейный рабочий участок и работает при малых скольжениях (точка ) (рис. 5.19). При отключении обмотки управления Д переходит в точку характеристики 3 и продолжает вращаться (то есть имеется самоход, что недопустимо). Для исключения самохода исполнительные Д имеют большое сопротивление ротора, что обуславливает большое критическое скольжение ( ), то есть характеристика будет выглядеть как на рис. 5.20.

При отключении обмотки управления Д переходит в точку характеристики 3 и мгновенно останавливается. Самоход отсутствует, за счет большого сопротивления характеристика почти линейна.

Увеличение сопротивления ротора снижает КПД двигателя и пусковой момент, уменьшается пусковой ток. Уменьшение пускового тока является положительным фактором, так как допускает эксплуатацию двигателя при неподвижном роторе, т. е. в режиме короткого замыкания (ток короткого замыкания не превышает номинального).

Управление таким двигателем может осуществляться тремя способами: амплитудным; фазовым; амплитудно-фазовым (самое распространенное).

Важную роль у исполнительных двигателей играет инерционность. Она пропорциональна квадрату диаметра ротора . Поэтому диаметр ротора стараются уменьшить, а чтобы сохранить мощность, увеличивают его длину, так для исполнительных двигателей , а для двигателей сквозной конструкции .

Для повышения энергетических показателей двигателя ( и ) уменьшают воздушный зазор (до 0,3-0,5 мм), но при этом увеличиваются силы притяжения между статором и ротором. При малейшей неравномерности зазора увеличивается напряжение троганья. Для того, чтобы исключить перекосы или биения в таких двигателях, их выполняют по сквозной технологии (сквозной конструкции). В этом случае статор двигателя и корпуса подшипников протачиваются за один проход.

Для повышения быстродействия используют двигатели с полым немагнитным ротором [12].

Узнать еще:

Параметрический самоход — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Параметрический самоход

Cтраница 1

Параметрический самоход возникает в результате неправильного выбора параметров двигателя при проектировании.
 [2]

На практике встречаются два вида самоходов: принципиальный параметрический самоход, причиной которого является неправильный расчет при проектировании двигателя, и технологический самоход, появляющийся вследствие некачественного изготовления двигателя.
 [3]

K ( при соблюдении условия sKl), при котором гарантируется отсутствие параметрического самохода, зависит от схемы включения обмотки управления.
 [4]

SK ( при соблюдении условия sKl), при котором гарантируется отсутствие параметрического самохода, зависит от схемы включения обмотки управления.
 [5]

Отсюда следует, что включение емкости в цепь управления может привести к появлению параметрического самохода.
 [6]

Условие sKl, как будет показано далее, является необходимым и для отсутствия параметрического самохода, который может возникнуть при неправильном выборе параметров двигателя.
 [7]

Различают параметрический и технологический самоход. Параметрический самоход обусловлен малым активным сопротивлением ротора, поэтому с целью его устранения управляемые двигатели выполняют с повышенным активным сопротивлением ротора. При замкнутой обмотке управления самоход отсутствует при значительно меньшем сопротивлении ротора.
 [8]

Различают параметрический и технологический самоходы. Параметрический самоход обусловлен малым активным сопротивлением ротора, поэтому с целью его устранения управляемые двигатели выполняют с повышенным активным сопротивлением ротора. При замкнутой обмотке управления условие отсутствия самохода осуществляется при значительно меньшем сопротивлении ротора.
 [9]

Отсюда следует, что включение емкости в цепь управления может привести к параметрическому самоходу.
 [10]

Отсюда следует, что включение емкости в цепь управления может привести к появлению параметрического самохода.
 [11]

По сравнению с асинхронными микродвигателями общего применения исполнительные микродвигатели имеют повышенное активное сопротивление ротора. Это связано с требованиями обеспечения устойчивой работы исполнительных микродвигателей во всем рабочем диапазоне угловых скоростей ( скольжение 50 -: — 1) и исключения параметрического самохода.
 [12]

В микродвигателях с полым ферромагнитным ротором последний выполняется в виде пустотелого стального цилиндра с толщиной стенок 0 5 — 3 мм. Внутренняя часть магнитопровода статора отсутствует, так как магнитный поток замыкается через ротор. Из-за поверхностного эффекта и большого удельного электрического сопротивления стали сопротивление ротора весьма большое. Это устраняет параметрический самоход и обеспечивает линейность механических и регулировочных характеристик. Кроме того, в них происходит прилипание ротора к статору при неравномерном воздушном зазоре, например при износе подшипников.
 [13]

Страницы:  

   1

Приведенный асинхронный двигатель 1 страница

Для того чтобы параметры ротора и статора изобразить на одной векторной диаграмме асинхронного двигателя, произведем приведение параметров обмотки ротора к параметрам обмотки статора. При этом обмотку ротора с числом фаз m₂, обмоточным коэффициентом k₂ и числом витков W₂ заменяют обмоткой с m₁×k₁×W₁, соблюдая при этом энергетический баланс в роторе.

Не останавливаясь на методике приведения параметров, которая повторяется из статьи «приведенный трансформатор», перепишем основные уравнения приведенного асинхронного двигателя:

Вопрос 21. Механические характеристики АД

.

График соответствующий уравнению (1) (U₁ = const)

На графике можно выделить три возможных режима работы: генераторный –∞ < s < 0; двигательный 0 < s < 1 и тормозной 1 < s < ∞.

Нормальная работа двигателя обычно протекает на линейном участке. Здесь находится точка номинального режима работы. Номинальный момент M_ном соответствует номинальному скольжению s_ном = 0,01…0,05. Максимальный момент соответствует критическому скольжению s_кр = 0,07…0,015. Кратность максимального момента к номинальному . Более высокие значения k_м соотв-ют АД с меньшим числом полюсов.

.

Момент при скольжении s = 1 называется пусковым M_п. Кратность пускового момента к номинальному

Механическую характеристику можно представить в виде зависимости ω = f(M). Для этого в уравнении (1) ω₁ заменяется на ω = ω₁ ∙ (1 – s). Для получения выражения для M_max необходимо уравнение (1) продифференцировать по s и приравнять нулю, то есть . В результате получим .

Подставив s_кр в (1), получим .

При малых значениях s << 1 электромагнитный момент будет равен .

При s близких к единице можно пренебречь активными сопротивлениями обмоток статора r₁ и ротора r′₂, так как они малы по сравнению с их индуктивными сопротивлениями. Тогда можно записать .

Вопрос 22. АД с фазным ротором

Широкое распространение трехфазных асинхронных двигателей объясняется простотой их конструкции, надежностью в работе, хорошими эксплуатационными свойствами, невысокой стоимостью и простотой в обслуживании.

Устройство асинхронных электродвигателей с фазным ротором:

Основными частями любого асинхронного двигателя является неподвижная часть – статор и вращающая часть, называемая ротором. Статор трехфазного асинхронного двигателя состоит из шихтованного магнитопровода, запрессованного в литую станину. На внутренней поверхности магнитопровода имеются пазы для укладки проводников обмотки. Эти проводники являются сторонами многовитковых мягких катушек, образующих три фазы обмотки статора. Геометрические оси катушек сдвинуты в пространстве друг относительно друга на 120 градусов.

Фазы обмотки можно соединить по схеме »звезда» или «треугольник» в зависимости от напряжения сети. Например, если в паспорте двигателя указаны напряжения 220/380 В, то при напряжении сети 380 В фазы соединяют «звездой». Если же напряжение сети 220 В, то обмотки соединяют в «треугольник». В обоих случаях фазное напряжение двигателя равно 220 В.

Ротор трехфазного асинхронного двигателя представляет собой цилиндр, набранный из штампованных листов электротехнической стали и насаженный на вал. В зависимости от типа обмотки роторы трехфазных асинхронных двигателей делятся на короткозамкнутые и фазные.

В асинхронных электродвигателях большей мощности и специальных машинах малой мощности для улучшения пусковых и регулировочных свойств применяются фазные роторы. В этих случаях на роторе укладывается трехфазная обмотка с геометрическими осями фазных катушек (1), сдвинутыми в пространстве друг относительно друга на 120 градусов.

Фазы обмотки соединяются звездой и концы их присоединяются к трем контактным кольцам (3), насаженным на вал (2) и электрически изолированным как от вала, так и друг от друга. С помощью щеток (4), находящихся в скользящем контакте с кольцами (3), имеется возможность включать в цепи фазных обмоток регулировочные реостаты (5).

Асинхронный двигатель с фазным ротором имеет лучшие пусковые и регулировочные свойства, однако ему присущи большие масса, размеры и стоимость, чем асинхронному двигателю с короткозамкнутым ротором.

Принцип работы асинхронных электродвигателей

Принцип работы асинхронной машины основан на использовании вращающегося магнитного поля. При подключении к сети трехфазной обмотки статора создается вращающееся магнитное поле, угловая скорость которого определяется частотой сети f и числом пар полюсов обмотки p, т. е. ω1=2πf/p

Пересекая проводники обмотки статора и ротора, это поле индуктирует в обмотках ЭДС (согласно закону электромагнитной индукции). При замкнутой обмотке ротора ее ЭДС наводит в цепи ротора ток. В результате взаимодействия тока с результирующим малнитным полем создается электромагнитный момент. Если этот момент превышает момент сопротивления на валу двигателя, вал начинает вращаться и приводить в движение рабочий механизм. Обычно угловая скорость ротора ω2 не равна угловой скорости магнитного поля ω1, называемой синхронной. Отсюда и название двигателя асинхронный, т. е. несинхронный.

Работа асинхронной машины характеризуется скольжением s, которое представляет собой относительную разность угловых скоростей поля ω1 и ротора ω2: s=(ω1-ω2)/ω1

Значение и знак скольжения, зависящие от угловой скорости ротора относительно магнитного поля, определяют режим работы асинхронной машины. Так, в режиме идеального холостого хода ротор и магнитное поле вращаются с одинаковой частотой в одном направлении, скольжение s=0, ротор неподвижен относительно вращающегося магнитного пол, ЭДС в его обмотке не индуктируется, ток ротора и электромагнитный момент машины равны нулю. При пуске ротор в первый момент времени неподвижен: ω2=0, s=1. В общем случае скольжение в двигательном режиме изменяется от s=1 при пуске до s=0 в режиме идеального холостого хода.

При вращении ротора со скоростью ω2>ω1 в направлении вращения магнитного поля скольжение становится отрицательным. Машина переходит в генераторный режим и развивает тормозной момент. При вращении ротора в направлении, противоположном направлению вращения магнитного поли (s>1), асинхронная машина переходит в режим противовключения и также развивает тормозной момент. Таким образом, в зависимости от скольжения различают двигательный (s=1÷0), генераторный (s=0÷-∞) режимы и режим противовключення (s=1÷+∞). Режимы генераторный и противовключения используют для торможения асинхронных двигателей.

Вопрос 23. Реостатный пуск асинхронных двигателей

Этот способ применяют при тяжелых условия пуска, т.е. при большой нагрузке на валу. Для реостатного пуска используют асинхронные двигатели с фазным ротором, в цепь ротора включается пусковой реостат. Реостатный пуск служит для увеличения пускового момента. Одновременно происходит уменьшение пускового тока двигателя. По мере разгона двигателя пусковой реостат выводится и после окончания пуска обмотка ротора оказывается замкнутой накоротко.

Рисунок 2.19

В момент пуска в ход (рис. 2.19.а) в цепь ротора введен полностью пусковой реостат (Rпуск3=Rпуск1+Rпуск2), для чего контакты релеК1 и К2 разомкнуты. При этом двигатель будет запускаться по характеристике 3 (рис. 2.19.б) под действием пускового момента Mпуск. При заданной нагрузке на валу и введенном реостате Rпуск3 разгон закончится в точке A. Для дальнейшего разгона двигателя нужно замкнуть контакты К1, при этом сопротивление пускового реостата снизится до Rпуск2 и разгон будет продолжаться по характеристике 2 до точки B. При замыкании контактов К2, пусковой реостат будет полностью выведен (Rпуск=0) и окончательный разгон двигателя будет продолжаться по его естественной механической характеристике 1 и закончится в точке C.

Критическое скольжение равно:

для естественной характеристики Sкр1≈R2/X2;

для искусственной характеристики Sкр3≈(R2+Rпуск3)/X2.

Пусковой момент для искусственной характеристики можно рассчитать по формуле Клосса

Задаваясь необходимой величиной пускового момента, можно вычислить Sкр3 и величину пускового сопротивления

Вопрос 24. Исполнительные асинхронные двигатели

Асинхронные исполнительные двигатели используют в системах автоматического управления для управления и регулирования различных устройств.

Асинхронные исполнительные двигатели начинают действовать при подаче им электрического сигнала, который они преобразуют в заданный угол поворота вала или в его вращение. Снятие сигнала приводит к немедленному переходу ротора исполнительного двигателя в неподвижное состояние без использования каких-либо тормозных устройств. Работа таких двигателей протекает все время в условиях переходных режимов, в результате чего скорость ротора зачастую при кратковременном сигнале не достигает установившегося значения. Этому способствуют также частые пуски, изменения направления вращения и остановки.

По конструктивному оформлению исполнительные двигатели представляют собой асинхронные машины с двухфазной обмоткой статора, выполненной так, что магнитные оси ее двух фаз сдвинуты в пространстве относительно друг друга не угол 90 эл. град.

Одна из фаз обмотки статора является обмоткой возбуждении и имеет выводы к зажимам с обозначение ми C1 и С2. Другая, выполняющая роль обмотки управления, имеет выводы, присоединенные к зажимам с обозначениями У1 и У2.

К обеим фазам обмотки статора подводят соответствующие переменные напряжения одинаковой частоты. Так, цепь обмотки возбуждения присоединяют к питающей сети с неизменным напряжением U, а в цепь обмотки управления подают сигнал в виде напряжения управления Uу (рис. 1, а, б, в).

Рис. 1. Схемы включения асинхронных исполнительных двигателей при управлении: а — амплитудном, б — фазовом, в — амплитудно-фазовом.

В результате этого в обеих фазах обмотки статора возникают соответствующие токи, которые благодаря включенным фазосдвигающим элементам в виде конденсаторов или фазорегулятора сдвинуты относительно друг друга во времени, что приводит к возбуждению эллиптического вращающего магнитного поля, которое вовлекает короткозамкнутый ротор во вращение.

При изменении режимов работы двигателя эллиптическое вращающееся магнитное поле в предельных случаях переходит в переменное с неподвижной осью симметрии или в круговое вращающееся, что сказывается на свойствах двигателя.

Пуск, регулирование скорости и остановка исполнительных двигателей определяются условиями формирования магнитного поля путем амплитудного, фазового и амплитудно-фазового управления.

При амплитудном управлении напряжение U на зажимах обмотки возбуждения поддерживают неизменным, а изменяют только амплитуду напряжения Uy. Сдвиг фаз между этими напряжениями, благодари исключенному конденсатору, равен 90° (рис. 1, а).

Фазовое управление харакрно тем, что напряжения U и Uy остаются неизменными, а сдвиг фаз между ними регулируют поворотом ротора фазорегулятора (рис. 1, б).

При амплитудно-фазовом управлении, хотя регулируют только амплитуду напряжения Uy, но при этом, из-за наличия конденсатора в цепи возбуждения и электромагнитного взаимодействия фаз обмотки статора, происходит одновременное изменение фазы напряжения на зажимах обмотки возбуждения и сдвига фаз между этим напряжением и напряжением на зажимах обмотки управления (рис. 1, в).

Иногда кроме конденсатора в цепи обмотки возбуждения предусматривают еще конденсатор в цепи обмотки управления, что компенсирует реактивную намагничивающую мощность, снижает потери энергии и улучшает, механические характеристики асинхронного исполнительного двигателя.

При амплитудном управлении круговое вращающееся магнитное поле наблюдается при номинальном сигнале независимо от скорости ротора, а при уменьшении его оно становится эллиптическим. В случае фазового управления круговое вращающееся магнитное поле возбуждается только при номинальном сигнале и сдвиге фаз между напряжениями U и Uy равным 90° независимо от скорости ротора, а при ином сдвиге фаз оно становится эллиптическим. При амплитудно-фазовом управлении круговое вращающееся магнитное поле существует только при одном режиме — при номинальном сигнале в момент пуска двигателя, а затем по мере разгона ротора оно переходит в эллиптическое.

При всех способах управления скорость ротора регулируют изменением характера вращающегося магнитного поля, а перемену направления вращения ротора осуществляют изменением фазы напряжения, подведенного к зажимам обмотки управления, на 180°.

К асинхронным исполнительным исполнительным двигателям предъявляют специфические требования в части отсутствия самохода, обеспечения широкого диапазона регулирования скорости ротора, быстродействия, большого начального пускового момента и малой мощности управления при относительном сохранении линейности их характеристик.

Самоход асинхронных исполнительных двигателей проявляется в виде самопроизвольного вращения ротора при отсутствии сигнала управления. Он обусловлен либо недостаточно большим активным сопротивлением обмотки ротора — методический самоход, либо некачественным исполнением самого двигателя — технологический самоход.

Первый устраним при проектировании двигателей, предусматривающем изготовление ротора с повышенным сопротивлением обмотки и критическим скольжением sкр = 2 — 4, что, кроме того, обеспечивает широкий устойчивый диапазон регулирования скорости ротора, а второй — качественным изготовлением магнитопроводов и обмоток машин при тщательной их сборке.

Так как асинхронные исполнительные двигатели с ротором, имеющим короткозамкнутую обмотку с повышенным активным сопротивлением, отличаются небольшим быстродействием, характеризуемым электромеханической постоянной времени — временем набора ротором скорости от нулевой до половины синхронной — Тм = 0,2 — 1,5 с, то в установках автоматического управления предпочтение отдают исполнительным двигателям с полым немагнитным ротором, у которых электромеханическая постоянная времени имеет меньшее значение — Тм = 0,01 — 0,15 с.

Асинхронные исполнительные двигатели с полым немагнитным ротором, отличающиеся высоким быстродействием, имеют как внешний статор с магнитопроводом обычной конструкции и двухфазной обмоткой с фазами, выполняющими роль обмоток возбуждения и управления, так и внутренний статор в виде шихтованного ферромагнитного полого цилиндра, укрепленного на подшипниковом щите двигателя.

Поверхности статоров разделены воздушным зазором, который в радиальном направлении имеет размер 0,4 — 1,5 мм. В воздушном зазоре находится стакан из алюминиевого сплава со стенкой толщиной 0,2 — 1 мм, укрепленный на валу двигателя. Ток холостого хода асинхронных двигателей с полым немагнитным ротором велик и доходит до 0,9Iном, а номинальный кпд = 0,2 — 0,4.

В установках автоматики и телемеханики применяют двигатели с полым ферромагнитным ротором, у которого толщина стенки 0.5 — 3 мм. В этих машинах, используемых в качестве исполнительных и вспомогательных двигателей, внутренний статор отсутствует, а ротор укреплен на одной запрессованной или двух торцовых металлических пробках.

Воздушный зазор между поверхностями статора и ротора в радиальном направлении составляет всего 0,2 — 0,3 мм.

Механические характеристики двигателей с полым ферромагнитным ротором ближе к линейным, чем характеристики двигателей с ротором, имеющим обычную короткозамкнутую обмотку, а также с ротором, выполненным в виде полого немагнитного цилиндра.

Иногда внешнюю поверхность полого ферромагнитного ротора покрывают слоем меди толщиной 0,05 — 0,10 мм, а его торцовые поверхности — слоем меди до 1 мм для увеличения номинальных мощности и момента двигателя, однако кпд его при этом несколько уменьшается.

Существенными недостатками двигателей с полым ферромагнитным ротором является одностороннее прилипание ротора к магнитопроводу статора из-за неравномерности воздушного зазора, чего не бывает в машинах с полым немагнитным ротором. Самоход у двигателей с полым ферромагнитным ротором отсутствует, они устойчиво работают в диапазоне скоростей от нулевой до синхронной скорости ротора.

Асинхронные исполнительные двигатели с массивным ферромагнитным ротором выполненным в виде стального или чугуного цилиндра без обмотки, отличаю простотой конструкции, высокой прочностью, большим пусковым моментом, устойчивостью работы на заданной скорости и могут быть использованы при очень высоких скоростях ротора.

Существуют обращенные двигатели с массивным ферромагнитным ротором, который выполнен в вид наружной вращающейся части.

Асинхронные исполнительные двигатели изготавливают на номинальную мощность от долей до нескольких сотен ватт и предназначают для питания от источников переменного напряжения с частотой 50 Гц, а также повышенных частот до 1000 Гц и выше.

Вопрос 25. Принцип действия синхронного генератора и синхронного двигателя

Синхронный двигатель. Принцип действия и устройство.Синхронный двигатель может работать в качестве генератора и двигателя. Синхронный двигатель выполнен так же, как и синхронный генератор. Его обмотка якоря I (рис. 291, а) подключена к источнику трехфазного переменного тока; в обмотку возбуждения 2 подается от постороннего источника постоянный ток. Благодаря взаимодействию вращающегося магнитного поля 4, созданного трехфазной обмоткой якоря, и поля, созданного обмоткой возбуждения, возникает электромагнитный момент М (рис. 291,б), приводящий ротор 3 во вращение. Однако в синхронном двигателе в отличие от асинхронного ротор будет разгоняться до частоты вращения n = n₁, с которой вращается магнитное поле (до синхронной частоты вращения). Объяс-

Рис. 291. Электрическая (а) и электромагнитная (б) схемы синхронного электродвигателя

няется это тем, что ток в обмотку ротора подается от постороннего источника, а не индуцируется в нем магнитным полем статора и, следовательно, не зависит от частоты вращения вала двигателя. Характерной особенностью синхронного двигателя является постоянная частота вращения его ротора независимо от нагрузки.

Электромагнитный момент. Электромагнитный момент в синхронном двигателе возникает в результате взаимодействия магнитного потока ротора (потока возбуждения Ф_в) с вращающимся магнитным полем, создаваемым трехфазным током, протекающим по обмотке якоря (потоком якоря Ф_в). При холостом ходе машины оси магнитных полей статора и ротора совпадают (рис. 292,а). Поэтому электромагнитные силы I, возникающие между «полюсами» статора и полюсами ротора, направлены радиально (рис. 292, б) и электромагнитный момент машины равен нулю. При работе машины в двигательном режиме (рис. 292, в и г) ее ротор под действием приложенного к валу внешнего нагрузочного момента М_вн смещается на некоторый угол 0 против направления вращения. В этом случае в результате электромагнитного взаимодействия между ротором и статором создаются электромагнитные силы I, направленные по направлению вращения, т. е. образуется вращающий электромагнитный момент М, который стремится преодолеть действие внешнего момента М_вн. Максимум момента М_max
соответствует углу ? = 90°, когда оси полюсов ротора расположены между осями «полюсов» статора.

Если нагрузочный момент М_вн, приложенный к валу электродвигателя, станет больше М_max, то двигатель под действием внешнего момента М_вностанавливается; при этом по обмотке якоря неподвижного двигателя будет протекать очень большой ток. Этот режим называется выпаданием из синхронизма, он является аварийным и не должен допускаться.

При работе машины в генераторном режиме (рис. 292, д и е) ротор под действием приложенного к валу внешнего момента М_вн смещается на угол ? по направлению вращения. При этом создаются электромагнитные силы, направленные против вращения, т. е. образуется тормозной электромагнитный момент М. Таким образом, при изменении значения и направления внешнего момента на валу ротора М_вн изменяется лишь угол ? между осями полей статора и ротора, в то время как в асинхронной машине в этом случае изменяется частота вращения ротора.

Вопрос 26. Пуск синхронного двигателя

Синхронный двигатель не имеет начального пускового момента. Если его подключить к сети переменного тока, когда ротор неподвижен, а по обмотке возбуждения проходит постоянный ток, то за один период изменения тока, электромагнитный момент будет дважды изменять свое направление, т.е. средний момент за период равняется нулю. При этих условиях двигатель не сможет прийти во вращение, т.к. его ротор обладающий определенной инерцией, не может быть в течении одного полупериода разогнан до синхронной частоты вращения. Следовательно, для пуска синхронного двигателя необходимо разогнать его ротор с помощью внешнего момента до частоты вращения, близкой к синхронной.

В виду отсутствия пускового момента в синхронном двигателе для пуска его используют следующие способы:

1. Пуск с помощью вспомогательного двигателя.

2. Асинхронный пуск двигателя.

1. Пуск с помощью вспомогательного двигателя.

Пуск в ход синхронного двигателя с помощью вспомогательного двигателя может быть произведен только без механической нагрузки на его валу, т.е. практически вхолостую. В этом случае на период пуска двигатель временно превращается в синхронный генератор, ротор которого приводится во вращение небольшим вспомогательным двигателем. Статор этого генератора включается параллельно в сеть с соблюдением всех необходимых условий этого соединения. После включения статора в сеть вспомогательный приводной двигатель механически отключается. Этот способ пуска сложен и имеет к тому же вспомогательный двигатель.

2. Асинхронный пуск двигателя.

Наиболее распространенным способом пуска синхронных двигателей является асинхронный пуск, при котором синхронный двигатель на время пуска превращается в асинхронный. Для возможности образования асинхронного пускового момента в пазах полюсных наконечников явнополюсного двигателя помещается пусковая короткозамкнутая обмотка. Эта обмотка состоит из латунных стержней, вставленных в пазы наконечников и соединяемых накоротко с обоих торцов медными кольцами.

При пуске в ход двигателя обмотка статора включается в сеть переменного тока. Обмотка возбуждения (3) на период пуска замыкается на некоторое сопротивление Rг, рис. 45, ключ К находится в положении 2, сопротивление Rг = (8-10)Rв. В начальный момент пуска при S=1, из-за большого числа витков обмотки возбуждения, вращающее магнитное поле статора наведет в обмотке возбуждения ЭДС Ев, которая может достигнуть весьма большого значения и если при пуске не включить обмотку возбуждения на сопротивление Rг произойдет пробой изоляции.

Рис. 45 Рис. 46.

Процесс пуска синхронного двигателя осуществляется в два этапа. При включении обмотки статора (1) в сеть в двигателе образуется вращающее поле, которое наведет в короткозамкнутой обмотке ротора (2) ЭДС. Под действием, которой будет протекать в стержнях ток. В результате взаимодействия вращающего магнитного поля с током в коротко замкнутой обмотке создается вращающий момент, как у асинхронного двигателя. За счет этого момента ротор разгоняется до скольжения близкого к нулю (S=0,05), рис. 46. На этом заканчивается первый этап.

Чтобы ротор двигателя втянулся в синхронизм, необходимо создать в нем магнитное поле включением в обмотку возбуждения (3) постоянного тока (переключив ключ К в положение 1). Так как ротор разогнан до скорости близкой к синхронной, то относительная скорость поля статора и ротора небольшая. Полюса плавно будут находить друг на друга. И после ряда проскальзываний противоположные полюса притянутся, и ротор втянется в синхронизм. После чего ротор будет вращаться с синхронной скоростью, и частота вращения его будет постоянной, рис. 46. На этом заканчивается второй этап пуска.

Вопрос 27. Работа синхронного генератора под нагрузкой

Рассмотрим работу трехфазного синхронного генератора при сим­метричной нагрузке, когда он работает независимо от других синхрон­ных машин. При симметричной нагрузке в фазных обмотках проходят одинаковые токи, сдвинутые по фазе на угол 2π/3. Эти токи создают магнитное поле, которое вращается относительно якоря в ту же сторону и с той же частотой, что и поле обмотки возбуждения (ротора). Таким образом, магнитные потоки возбуждения Ф_Bи якоря Ф_aв синхронной машине взаимно неподвижны. В машине, работающей под нагрузкой, т. е. когда токи в фазах статора не равны нулю, ре­зультирующий магнитный поток Ф_резв отличие от холостого хода создается не только м. д. с. обмотки возбуждения, но и м. д. с. обмотки якоря. Воздействие м. д. с. якоря на поле синхронной машины, создавае­мое обмоткой возбуждения, называется реакцией якоря. Следовательно, под действием реакции якоря изменяется результирующий магнитный поток и, естественно, напряжение генератора, причем реакция якоря и напряжение генератора зависят от значения и характера нагрузки, значения м. д. с. обмотки возбуждения, свойств магнитной системы машины и т. д. Магнитное поле якоря в зависимости от того, на какую нагрузку работает генератор, будет или ослаблять основное поле полюсов, или усиливать его. В зависимости от характера нагрузки ток синхронного генератора может совпадать по фазе с э. д. с. Е₀, наведенной потоком полюсов Ф₀, или отставать, или опережать Е₀.

Рассмотрим влияние реакции якоря на рабочие свойства синхрон­ного генератора при различных углах сдвига фаз ψ между э. д. с. Е₀и токомIв обмотке якоря. Угол ψ зависит от характера нагруз­ки, т. е. от сопротивленийr, X_Lи Х_C. Поэтому рассмотрим реакцию якоря трехфазного генератора с явно выраженными полюсами для трех частных случаев нагрузки: активной, индуктивной и емкостной.

Р
еакция якоря при активной нагрузке. При активной нагрузке угол сдвига фаз ψ между э. д. с.E₀и токомIв каждой фазе обмотки якоря равен нулю, т.е. ψ=0 (рис. 13.5,б). Так как магнитные потоки якоря и полюсов относительно друг друга неподвижны, то реакцию якоря можно рассматривать для какого-то определенного момента вре­мени, например, когда ток в одной из фаз достигает максимального значения. В этом случае отпадает необходимость в изображении всех трех фаз, так как амплитуда результирующего потока трехфазной машины, как известно, совпадает с амплитудой потока той фазы, в которой в данный момент ток максимален. На рис. 13.5, а показаны полюсы машины и одна фаза якоря, причем последняя заменена одной катушкой. Так как при ψ = 0 э. д. с.E₀совпадает по фазе с токомI, то ток имеет максимальное значение в тот же момент, что и э. д. с., т. е. когда стороны катушки находятся под серединами полюсов. Так как магнитное поле якоря вызывается током его обмотки, то значение этого поля в рассматриваемый момент наибольшее. Направление поля реакции якоря находится по правилу правоходового винта. Из рис. 13.5, а видно, что поле реакции якоря ослабляет поле полюсов под набе­гающим краем полюса и усиливает его под убегающим краем, при этом поле якоря Ф_аq, по отношению к оси полюсов является поперечным. Если магнитная система генератора не насыщена, то, когда полюсы распо­ложены непосредственно под проводниками якоря, результирующий поток (Ф_рез) почти не изменяется по значению, а лишь несколько «перекашивается». В случае насыщенной магнитной системы машины усиление поля под сбегающим краем полюса несколько меньше, чем его ослабление под набегающим краем, в результате чего суммарное поле несколько уменьшится. Для учета влияния поперечного поля реакции якоря Ф_аqсчитают, что оно индуцирует в обмотке якоря э. д. с. Е_aq(рис. 13.5,б).

Регулятор Напряжения Под Нагрузкой… (РПН) (Страница 1) — Студенческий Раздел — Советы бывалого релейщика

Колясс пишет:

А контролькой замерял три конца которые идут на двигатель, относительно фазы и земли вот.. Одна фаза загорелась, две другие нет , как это понимать ??

Можно поподробнее? Пока же представляю картину так (картина маслом, как говорил известный персонаж:) ). Если вы меряли напряжение на двигателе, значит, при сраб. пускателе (иначе бессмысленно- при несраб. пускателе никакого напряж. не будет). И тут вопросы.
1.Пускателей в схеме два (один — для работы РПН вниз, другой — вверх). Какому именно Вы давали сработать? Тому, при котором сгорали двигатели? Кстати, двигатели сгорали при работе РПН в одом направлении?
2. Вы давали сработать пускателю от схемы управления или поджимали его якорь?
3.Я так понимаю, что эти последние опыты Вы делали при снятом двигателе? То есть, через пускатель проходит только одна фаза. А в схеме до пускателя все три фазы приходят? То есть, надо узнать, где именно теряются две фазы. И когда Вы определите, на каком именно аппарате нет контакта (то есть, на входе — все есть, на выходе — фазы теряются), то в этом аппарате надо искать потерю контакта (вскрывать его и осматривать). Это может быть какой-то автомат. А может быть и такое — одна фаза теряется в одном аппарате, вторая- в другом.
Кстати, может и не отгореть, а быть просто плохой контакт без видимости. Тогда лучше  прозвонкой прооверить контакты, через которые идут фазы, во всех аппаратах. Нет прозвонки — пройтись контролькой везде — до и после.
4.Еще совет. Плохой контакт может быть причиной всего,. То есть, где-то не было одной фазы (заводской дефект), ток в других от этого возрастал, и двигатель сгорал (он работал предохранителем, что не есть хорошо). Если Вы найдете просто плохой контакт без повреждений и ничего другого, сделайте, чтобы он стал надежным и снова опробуйте привод. Если же заметите отгорание, то, скорее всего — это только следствие. Значит, ток возрастал по иной причине.
Но давайте решать проблемы по мере поступления.

Делай , что должен, и будь, что будет

Почему вы должны использовать трехфазный асинхронный двигатель с частотно-регулируемым приводом переменного тока

Частотно-регулируемый привод (VFD) — это тип привода с регулируемой скоростью, используемый для управления электродвигателями, приводимыми в действие переменным током (AC) . В промышленности используются два основных типа двигателей переменного тока: синхронные и индукционные. Есть несколько причин, по которым вы должны использовать трехфазный асинхронный двигатель с вашим частотно-регулируемым приводом.

Блог по теме: 5 вещей, которые необходимо знать перед проектированием центра управления двигателями

Какие типы двигателей есть у Mader?

Синхронные двигатели в сравнении с асинхронными двигателями

Синхронные двигатели переменного тока работают с использованием роторов, которые вращаются с той же скоростью, что и вращающиеся магнитные поля.Двигателю требуется источник постоянного тока (DC) для создания потока электричества в обмотки статора и создания вращающегося электромагнитного поля. Полная блокировка между статором и направлением вращения ротора определяет, что двигатель работает синхронно или вообще не работает.

Асинхронные двигатели — это наиболее распространенные двигатели, используемые в промышленном оборудовании, таком как насосы, конвейеры и воздуходувки. Они также работают с использованием электромагнитных полей, но классифицируются по количеству фаз.«Фаза — это количество отдельных электрических токов, активирующих катушки, расположенные вокруг статора.

В трехфазном двигателе три тока используются для питания трех или кратных трех катушек. Трехфазные двигатели самозапускаются и не требуют внешнего источника постоянного тока. Скорость ротора в асинхронном двигателе изменяется в зависимости от колебания магнитной индукции, и это колебание приводит к тому, что ротор вращается с меньшей скоростью, чем скорость магнитного поля статора.

Какие условия влияют на скорость ротора асинхронного двигателя?

• Частота сети переменного тока
• Количество катушек, составляющих статор
• Нагрузка на двигатель

Чем выше требования к нагрузке, тем больше разница (скольжение) между скоростью ротора и скоростью вращающегося магнитного поля.Чтобы отрегулировать скорость асинхронного двигателя переменного тока, необходимо изменить частоту источника переменного тока, что является целью преобразователя частоты.

Трехфазный асинхронный двигатель и частотно-регулируемый привод

Добавление частотно-регулируемого привода к трехфазному асинхронному двигателю позволяет изменять скорость двигателя в соответствии с его нагрузкой, экономя энергию. Напряжение и частота задаются точным методом при запуске двигателя, что также исключает потери энергии. Другие преимущества, включают:

• Увеличенный срок службы двигателя переменного тока
• Экономичный контроль скорости
• Меньше обслуживания, чем двигатель с постоянным током

Трехфазные асинхронные двигатели широко используются во многих отраслях промышленности, поскольку они самозапускающиеся, мощные и эффективные.Двигатели, управляемые с помощью частотно-регулируемого привода, являются наиболее эффективными, плавными и энергосберегающими.

Если у вас есть какие-либо вопросы о двигателях или вы хотите поговорить со специалистом о возможных вариантах, свяжитесь с Mader Electric сегодня и поговорите с членом нашей команды.

Блог по теме: частотно-регулируемый привод (ЧРП) Часто задаваемые вопросы

Что такое двигатель с короткозамкнутым ротором и как он работает?

Электродвигатели — это машины, преобразующие электрическую энергию в механическую, и в настоящее время они доминируют в современной промышленности.Они просты в использовании, имеют простой дизайн и бывают разных форм, что позволяет им добиться успеха практически в любой ситуации. Электродвигатели могут питаться от постоянного (DC) или переменного (AC) тока, и в этой статье будет рассмотрен конкретный двигатель переменного тока, известный как двигатель с короткозамкнутым ротором. Эти двигатели представляют собой особый вид асинхронных двигателей, которые используют эффект электромагнитной индукции для преобразования электрического тока в энергию вращения (дополнительную информацию можно найти в нашей статье об асинхронных двигателях).В этой статье объясняются принципы работы двигателей с короткозамкнутым ротором, как они работают и для каких применений они используются. Таким образом, дизайнеры могут сделать осознанный выбор при выборе правильного двигателя.

Что такое двигатели с беличьей клеткой?

Двигатели с короткозамкнутым ротором — это подкласс асинхронных двигателей, которые используют электромагнетизм для создания движения. Это так называемые двигатели с «короткозамкнутым ротором», потому что форма их ротора — внутреннего компонента, соединенного с выходным валом — напоминает клетку.Две круглые торцевые крышки соединены стержнями ротора, на которые действует электромагнитное поле (ЭМП), создаваемое статором, или внешним корпусом, состоящим из многослойных металлических листов и намотки проволоки. Статор и ротор являются двумя основными частями любого асинхронного двигателя, а беличья клетка — это просто один из способов использования эффекта электромагнитной индукции. Переменный ток, проходящий через статор, создает ЭДС, которая колеблется с частотой переменного тока, которая «вращается» вокруг ротора, вызывая противоположные магнитные поля в стержнях ротора, вызывая движение.

Как работают двигатели с беличьей клеткой?

По сути, двигатели с короткозамкнутым ротором работают не иначе, чем большинство других асинхронных двигателей, и отличаются только конкретным взаимодействием между ротором и статором. Наша статья об асинхронных двигателях содержит обсуждение основных законов, лежащих в основе всех асинхронных двигателей, и дает понимание того, как движение создается за счет магнетизма.

Двигатели

с короткозамкнутым ротором максимизируют электромагнитную индукцию за счет использования стержней ротора для взаимодействия с ЭДС статора.Статор обычно содержит обмотки из проволоки, по которым протекает переменный ток; этот ток изменяется синхронно с синусоидальной кривой (или «чередуется»), которая изменяет направление тока в обмотках провода. Когда ток колеблется, генерируемая ЭДС будет следовать его примеру и в некоторых случаях заставит его «вращаться» с частотой, подобной частоте переменного тока. Эта вращающаяся ЭДС создает противоположное напряжение и ЭДС в стержнях ротора, тем самым толкая ротор, создавая вращательное движение.

Этот ротор не вращается с точной частотой переменного тока, поэтому двигатели с короткозамкнутым ротором (как и другие асинхронные двигатели) считаются асинхронными. Всегда есть некоторая потеря или «проскальзывание» между частотой переменного тока и частотой вращения вала, и это является следствием, в первую очередь, того, почему ротор вращается. Если бы ротор вращался с той же частотой, то величина силы, действующей на стержни ротора, была бы равна нулю, таким образом, не создавая движения. Ротор всегда должен работать медленнее, чтобы почувствовать эффект электромагнитной индукции, как если бы ротор постоянно играл в магнитную игру «догонялки».Чтобы узнать больше, посетите нашу статью о типах двигателей переменного тока.

Характеристики двигателя с короткозамкнутым ротором

Наша статья об асинхронных двигателях объясняет спецификации для всех типов асинхронных двигателей и является хорошим местом, чтобы увидеть все различные характеристики асинхронных двигателей. В этой статье основное внимание будет уделено тому, что необходимо указать для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, а именно фазе, скорости, крутящему моменту и току. Поскольку эти двигатели пользуются огромной популярностью, NEMA и IEC разработали стандартизованные классы двигателей с короткозамкнутым ротором на основе их характеристик скорости и момента.Это позволяет производить взаимозаменяемые двигатели между производителями и упрощает замену двигателей. Эти принципы, а также различные классы стандартных двигателей с короткозамкнутым ротором будут кратко объяснены ниже.

Тип фазы

Асинхронные двигатели

могут приводиться в действие однофазным (одна частота переменного тока) или многофазным (несколько частот переменного тока) в зависимости от входного источника питания. Некоторые из наиболее распространенных типов двигателей с короткозамкнутым ротором используют три фазы, что означает, что входной ток представляет собой три идентичных частоты переменного тока, разделенных на 120 градусов по фазе.Трехфазные двигатели являются самозапускающимися, что означает, что единственным необходимым входом является пусковое напряжение, что делает эти двигатели, по сути, самозапускающимися. Однофазные двигатели также распространены, но они не самозапускаются и требуют некоторого начального толчка. Это связано с тем, что одной частоты переменного тока недостаточно для создания действительно «вращающейся» ЭДС, и необходимо выполнить некоторую компенсацию для имитации вращающегося поля. Это можно сделать с помощью пускателей, которые могут быть конденсаторами, разделенными фазами или другими компонентами. Подробнее о пускателях можно прочитать в нашей статье о типах пускателей двигателей.

Крутящий момент двигателя и кривая крутящего момента-скорости

Хотя двигатели с короткозамкнутым ротором работают с базовыми скоростями и крутящими моментами, им необходимо достичь этого установившегося состояния посредством некоторого переходного пуска. Этот запуск, обычно визуализируемый посредством кривой крутящего момента — скорости, жизненно важен, поскольку он определяет, с какими рабочими условиями может работать двигатель. На рисунке 1 ниже показаны важные участки кривой крутящий момент-скорость для любого асинхронного двигателя.

Рис. 1: Кривая крутящий момент-скорость для асинхронных двигателей с обозначенными важными участками.

Пусковой крутящий момент — это крутящий момент при запуске двигателя. Вытягивающий или разрушающий крутящий момент — это максимальный крутящий момент, достигаемый перед максимальной скоростью. Номинальный крутящий момент — это выходной крутящий момент в установившемся режиме, который обычно указан на паспортной табличке двигателя. Разница между синхронной скоростью и скоростью, достигаемой при номинальном крутящем моменте, определяет скольжение двигателя.

Классы NEMA для многофазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором

Рисунок 2: Кривые крутящий момент-скорость для двигателей стандартных классов NEMA.

Таблица 1: Обобщенные характеристики стандартных двигателей NEMA с короткозамкнутым ротором.

На рис. 2 показаны кривые для двигателей с короткозамкнутым ротором различных классов NEMA.Существует четыре основных класса (A, B, C и D), хотя их больше в зависимости от специфики. Эти четыре класса приведены в таблице 1 с точки зрения их пускового момента, тока и величины скольжения. Существуют и другие нестандартные двигатели с короткозамкнутым ротором, но они обычно изготавливаются в соответствии со спецификациями покупателя.

Двигатели

класса A являются наиболее популярным типом двигателей с короткозамкнутым ротором. У них нормальный пусковой момент и ток, а также скольжение менее 5% от синхронной скорости. Распространенными приложениями являются вентиляторы, компрессоры, конвейеры и другие устройства с низкой инерционной нагрузкой, которые позволяют быстро разгонять двигатель.

Двигатели

класса B можно запускать при полной нагрузке, что делает их полезными для высокоинерционных применений (большие вентиляторы, центробежные насосы и т. Д.). Они имеют нормальный пусковой момент, более низкий пусковой ток, чем двигатели класса A, и имеют скольжение менее 5% при полной нагрузке. Эти двигатели иногда взаимозаменяемы с двигателями класса А, особенно когда требуется пониженное пусковое напряжение.

Двигатели

класса C имеют высокий пусковой момент и низкий пусковой ток благодаря конструкции ротора с двойной обоймой. Из-за этого улучшения они более дорогие, чем двигатели классов A и B, но также обладают способностью выдерживать высокие пусковые моменты, например, в нагруженных насосах, компрессорах, дробилках и т. Д.Их скольжение также обычно составляет менее 5%.

Двигатели

класса D обладают наивысшими пусковыми моментами, низким пусковым током и большим скольжением при полной нагрузке (от 5% до 20% в зависимости от применения). Их крутящий момент отрыва происходит на гораздо более низкой скорости, чем у двигателей других классов, что можно увидеть, сравнив положение пиков каждой кривой на Рисунке 2. Высокое сопротивление ротора, которое делает двигатели класса D такими сильными, также отвечает за их более низкий пиковый крутящий момент. скорости, иногда вызывая пиковый крутящий момент при нулевой скорости (100% скольжение).Двигатели класса D обычно применяются в бульдозерах, литейных машинах, пробивных прессах и т. Д.

Заявки и критерии выбора

Асинхронные двигатели

с короткозамкнутым ротором являются популярным выбором в промышленности, отчасти из-за их низкой стоимости, простоты обслуживания, высокой эффективности, хорошего регулирования температуры и безопасности. Их самым большим недостатком является отсутствие контроля скорости, поэтому для решения этих задач были разработаны другие двигатели (двигатели с фазным ротором). Стандартные рамы NEMA позволяют легко выбрать правильный двигатель, требуя только рабочих характеристик проекта.

Так, например, если кузнечное предприятие создает новый силовой молот, который должен обеспечивать быстрые и сильные удары, им следует изучить двигатели класса D, поскольку они обеспечивают чрезвычайно высокий пусковой момент. Точно так же, если двигатель необходим для простого вентилятора HVAC, двигатели классов A и B будут работать отлично. Определите необходимые крутящие моменты, скорости и напряжения для работы, и на рынке обязательно найдется подходящая беличья клетка.

Сводка

В этой статье представлено понимание того, что такое асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором и как они работают.Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Источники:

1. https://geosci.uchicago.edu
2. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/mintage/indmot.html
3. http://www.egr.unlv.edu/~eebag/Induction%20Motors.pdf
4. https://www.controleng.com/articles/what-to-consider-when-choosing-an-ac-induction-motor/
5. http: // ocw.uniovi.es
6. http://people.ece.umn.edu/users/riaz/animations/sqmovies.html

Прочие изделия для двигателей

Другие товары из категории Машины, инструменты и расходные материалы

Асинхронный электродвигатель

| Empire City Auto Parts

Асинхронный электродвигатель представляет собой двигатель переменного тока, в котором в установившемся режиме ^{вращение вала синхронизируется с частотой питающего тока; период вращения в точности равен целому числу циклов переменного тока.Синхронные двигатели содержат многофазные электромагниты переменного тока на статоре двигателя, которые создают магнитное поле, которое вращается во времени с колебаниями сетевого тока. Ротор с постоянными магнитами или электромагнитами вращается синхронно с полем статора с той же скоростью и, как результат, обеспечивает второе синхронизированное вращающееся магнитное поле любого двигателя переменного тока. Асинхронный двигатель называется с двойным питанием, если он снабжен многофазными электромагнитами переменного тока с независимым возбуждением как на роторе, так и на статоре.}

Синхронный двигатель и асинхронный двигатель являются наиболее широко используемыми типами двигателей переменного тока. Разница между этими двумя типами заключается в том, что синхронный двигатель вращается со скоростью, привязанной к частоте сети, поскольку он не полагается на индукцию тока для создания магнитного поля ротора. Напротив, асинхронный двигатель требует скольжения: ротор должен вращаться немного медленнее, чем переменный ток, чтобы вызвать ток в обмотке ротора. Небольшие синхронные двигатели используются в устройствах синхронизации, таких как синхронные часы, таймеры в приборах, магнитофонах и прецизионных сервомеханизмах, в которых двигатель должен работать с точной скоростью; Точность скорости — это точность частоты линии электропередачи, которая тщательно контролируется в крупных взаимосвязанных сетевых системах.

Синхронные двигатели доступны в самовозбуждающихся двигателях субфракционных лошадиных сил типоразмеров ^{до мощных промышленных размеров. В диапазоне дробных лошадиных сил большинство синхронных двигателей используются там, где требуется точная постоянная скорость. Эти машины обычно используются в аналоговых электрических часах, таймерах и других устройствах, где требуется точное время. В промышленных масштабах большой мощности синхронный двигатель выполняет две важные функции. Во-первых, это высокоэффективное средство преобразования энергии переменного тока в работу.Во-вторых, он может работать с опережающим или единичным коэффициентом мощности и тем самым обеспечивать коррекцию коэффициента мощности.}

Тип

Синхронные двигатели подпадают под более общую категорию синхронных машин , которая также включает синхронный генератор. Действие генератора будет наблюдаться, если полюса поля «движутся впереди результирующего потока в воздушном зазоре за счет поступательного движения первичного двигателя». Действие двигателя будет наблюдаться, если полюса поля «увлекаются за результирующим магнитным потоком в воздушном зазоре из-за замедляющего момента нагрузки вала».

В зависимости от намагничивания ротора существует два основных типа синхронных двигателей: без возбуждения и с возбуждением от постоянного тока

Двигатели без возбуждения

Однофазный синхронный двигатель 60 Гц 1800 об / мин для Телетайп с невозбужденным ротором, выпускался с 1930 по 1955 год.

В двигателях без возбуждения ротор выполнен из стали. На синхронной скорости он вращается синхронно с вращающимся магнитным полем статора, поэтому через него проходит почти постоянное магнитное поле.Внешнее поле статора намагничивает ротор, создавая магнитные полюса, необходимые для его вращения. Ротор изготовлен из стали с высокой удерживающей способностью, например, из кобальтовой стали. Они производятся в конструкциях с постоянным магнитом, реактивным сопротивлением и гистерезисом:

Реактивные электродвигатели

Основная статья: Роторные электродвигатели

Они имеют ротор, состоящий из цельной стальной отливки с выступающими (выступающими) зубчатыми полюсами. Обычно число полюсов ротора меньше, чем число полюсов статора, чтобы минимизировать пульсации крутящего момента и предотвратить одновременное выравнивание всех полюсов — положение, которое не может генерировать крутящий момент. ^{Размер воздушного зазора в магнитной цепи и, следовательно, магнитное сопротивление минимальны, когда полюса выровнены с (вращающимся) магнитным полем статора, и увеличиваются с увеличением угла между ними. Это создает крутящий момент, вынуждающий ротор выравниваться с ближайшим полюсом поля статора. Таким образом, при синхронной скорости ротор «заблокирован» вращающимся полем статора. Это не может запустить двигатель, поэтому в полюса ротора обычно встроены обмотки с короткозамкнутым ротором, чтобы обеспечить крутящий момент ниже синхронной скорости.Машина запускается как асинхронный двигатель до тех пор, пока не достигнет синхронной скорости, когда ротор «втягивается» и блокируется с вращающимся полем статора.}

Конструкции реактивных двигателей имеют номинальные характеристики от долей лошадиных сил (несколько ватт) до примерно 22 кВт. Электродвигатели с очень маленьким реактивным сопротивлением имеют низкий крутящий момент и обычно используются для измерительных приборов. В многоцелевых двигателях с умеренным крутящим моментом используется конструкция с короткозамкнутым ротором и зубчатыми роторами. При использовании источника питания с регулируемой частотой все двигатели в системе привода могут управляться с одинаковой скоростью.Частота источника питания определяет рабочую скорость двигателя.

Двигатели с гистерезисом

Они имеют прочный гладкий цилиндрический ротор, отлитый из высококоэрцитивной магнитно «твердой» кобальтовой стали. Этот материал имеет широкую петлю гистерезиса (высокая коэрцитивная сила), что означает, что после намагничивания в заданном направлении ему требуется большое обратное магнитное поле для изменения намагниченности. Вращающееся поле статора заставляет каждый небольшой объем ротора испытывать обратное магнитное поле.Из-за гистерезиса фаза намагниченности отстает от фазы приложенного поля. В результате ось магнитного поля, индуцированного в роторе, отстает от оси поля статора на постоянный угол δ, создавая крутящий момент, поскольку ротор пытается «догнать» поле статора. Пока скорость ротора ниже синхронной, каждая частица ротора испытывает обратное магнитное поле с частотой «скольжения», которое вращает ее вокруг своей петли гистерезиса, заставляя поле ротора отставать и создавать крутящий момент.В роторе имеется двухполюсная конструкция стержня с низким сопротивлением. ^{Когда ротор приближается к синхронной скорости и скольжение становится равным нулю, это намагничивается и выравнивается с полем статора, заставляя ротор «блокироваться» с вращающимся полем статора.}

Основным преимуществом гистерезисного двигателя является то, что поскольку угол запаздывания δ не зависит от скорости, он развивает постоянный крутящий момент от запуска до синхронной скорости. Следовательно, он самозапускается и не требует индукционной обмотки для запуска, хотя во многих конструкциях действительно имеется структура проводящей обмотки с короткозамкнутым ротором, встроенная в ротор для обеспечения дополнительного крутящего момента при запуске.

Двигатели с гистерезисом производятся с дробной мощностью в лошадиных силах, в основном серводвигатели и синхронизирующие двигатели. Двигатели с гистерезисом, более дорогие, чем реактивные, используются там, где требуется точная постоянная скорость.

Двигатели с постоянными магнитами

Синхронный двигатель с постоянными магнитами (PMSM) использует постоянные магниты, встроенные в стальной ротор, для создания постоянного магнитного поля. Обмотки статора подключены к источнику переменного тока для создания вращающегося магнитного поля (как в асинхронном двигателе).При синхронной скорости полюса ротора фиксируются на вращающемся магнитном поле. Синхронные двигатели с постоянными магнитами похожи на бесщеточные двигатели постоянного тока. В этих двигателях чаще всего используются неодимовые магниты.

Двигатели с постоянными магнитами используются в качестве безредукторных двигателей лифтов с 2000 года.

Для запуска большинства PMSM требуется частотно-регулируемый привод. Тем не менее, некоторые включают в себя беличью клетку в роторе для запуска — они известны как линейные или самозапускающиеся PMSM. ^{Они обычно используются в качестве более эффективных замен асинхронных двигателей (из-за отсутствия проскальзывания), но их необходимо тщательно определять для приложения, чтобы гарантировать достижение синхронной скорости и способность системы выдерживать пульсации крутящего момента во время запуска.}

Двигатели с возбуждением постоянным током

Обычно эти двигатели больших размеров (более 1 лошадиных сил или 1 киловатта) требуют постоянного тока, подаваемого на ротор для возбуждения. Это наиболее просто подается через контактные кольца, но также можно использовать бесщеточную индукцию переменного тока и схему выпрямителя. ^{Постоянный ток может подаваться от отдельного источника постоянного тока или от генератора постоянного тока, непосредственно подключенного к валу двигателя.}

Свяжитесь с нами по вопросам: — OEM-запчасти, бывшие в употреблении автомобильные детали, подержанные автомобильные запчасти Запасные части, двигатели, трансмиссия, кузовные детали, электрические детали

BKR Самоходная электрическая газонокосилка Индукционный двигатель мощностью 1800 Вт BKR-RI-1800 — LG0473 at Rs 26000 / шт | Самоходная газонокосилка

О компании

Год основания 1962

Юридический статус Фирмы Физическое лицо — Собственник

Характер бизнеса Электронный магазин / Интернет-бизнес

Количество сотрудников от 11 до 25 человек

Годовой оборот R.1-2 крор

Участник IndiaMART с апреля 2012 г.

GST04ABJPB4755h2ZV

JAGAN GROUP, основала оптово-розничный бизнес в Северной Индии еще в 1962 году в Чандигархе. Специализируясь на всех видах оборудования, это семейный бизнес, который со временем распространился в различных штатах Северной Индии с развитой сетью и доброжелательностью.

С момента основания мы продаем инновационные высококачественные продукты, являющиеся лучшими на рынке.Для нас успех измеряется не только цифрами, но и достижением полной удовлетворенности клиентов и ростом не только нас, но также наших сотрудников и клиентов.

Наши корни находятся в Пенджабе, Северная Индия, и на протяжении поколений занимаемся продажей оборудования и мельничных магазинов. В рамках нашего плана расширения мы открыли розничные точки по всей Северной Индии за последние 50 лет в Дели, Пенджабе, Хилтон-Хиллз и Чандигархе. Мы также выступили в качестве партнеров по проекту D.PJAGAN & CO. И BKJAGAN & CO. Мы создали новые организации JAGAN HARDWARE и идем рука об руку в соответствии с рыночными тенденциями, а также рискуем внедрять новые инновации и время от времени диверсифицировать с помощью поддержки и доверия нашей обширной клиентской базы. . Наша сила в том, чтобы иметь хорошее образование, профессиональную квалификацию и подход.

Помимо оборудования, мы также занимаемся торговлей полимерами — ПЭ, ПП, ПЭТ, ПВХ СМОЛ ( в 1998 году через офисы и смежные предприятия, расположенные в Чандигархе, Дели, Химачал-Прадеш и Пенджабе.Мы также импортируем полиолефины из разных уголков мира. Время от времени мы также наслаждались созданием дистрибуции различных отечественных нефтехимических гигантов Индии. Товарооборот нашей группы достиг ОДНОГО МИЛЛИАРДА INR еще в 2008 году.

Будучи третьим поколением в нашем семейном бизнесе, мы рискуем осваивать больше областей, которые помогли нам расширить нашу инфраструктуру; обогащают нашу сеть и теперь оснащены для более крупных предприятий. Мы предоставляем продукцию высокого качества и обеспечиваем ее лучшим послепродажным обслуживанием по конкурентоспособным ценам, чтобы наши уважаемые клиенты получали лучшее соотношение цены и качества, понимая потребности наших клиентов.

Типы двигателей

| Renesas

Матовый двигатель постоянного тока

Поскольку этот тип двигателя приводится в действие источником постоянного тока, его также называют просто двигателем постоянного тока. Чтобы отличить его от синхронного двигателя с постоянными магнитами (бесщеточный двигатель постоянного тока), мы будем называть его щеточным двигателем постоянного тока. Поскольку щеточный двигатель постоянного тока сравнительно экономичен и прост в управлении, он используется в широком спектре применений.

Щеточный двигатель постоянного тока генерирует крутящий момент путем механического переключения направления тока в координации с вращением с помощью коммутатора и щеток. Недостатки щеточного двигателя постоянного тока включают необходимость технического обслуживания из-за износа щеток и возникновения электрических и механических шумов. Продолжительность включения ШИМ может быть отрегулирована с помощью микроконтроллера и т. Д. Для изменения приложенного напряжения, что позволяет контролировать скорость вращения и положение.

Приложения

• Игрушки
• Электроинструменты
• Автомобильные электронные компоненты

Синхронный двигатель с постоянными магнитами (бесщеточный двигатель постоянного тока)

Уберите коммутатор и щетки, которые являются недостатками щеточного двигателя постоянного тока, и вы получите синхронный двигатель с постоянными магнитами (бесщеточный двигатель постоянного тока).

Из-за отсутствия щеток бесщеточный двигатель постоянного тока имеет длительный срок службы и низкий уровень шума. Кроме того, он может обеспечить высокую эффективность, поэтому он используется в широком спектре приложений, включая энергосберегающие бытовые приборы и длительные промышленные приложения.

Есть два основных типа конструкции, различающиеся тем, как магнит установлен на роторе.

• Поверхностный постоянный магнит (SPM): у этого типа постоянный магнит прикреплен к ротору снаружи, а магнитная проницаемость постоянна во всех положениях.
• Внутренний постоянный магнит (IPM): этот тип имеет постоянный магнит, встроенный в ротор, и, поскольку магнитная проницаемость зависит от положения, можно использовать реактивный момент.

Поскольку не существует структуры для механического переключения направления тока, это необходимо выполнять электронным способом с использованием схемы инвертора. За счет управления схемой инвертора с помощью микроконтроллера и т. Д. К статору прикладывается трехфазное напряжение переменного тока, создавая вращающееся магнитное поле.

Формы сигналов

можно разделить на следующие два основных типа.

• Привод с трапецеидальной (прямоугольной) волной: управляет подачей напряжения трапециевидной (прямоугольной) формы.
• Привод синусоидальной волны: Приводится путем подачи напряжения синусоидальной формы для подавления вибрации, шума и пульсации крутящего момента, которые возникают при использовании привода с трапецеидальной волной. Во многих случаях векторное управление (управление, ориентированное на поля) используется для линейно независимого управления крутящим моментом и фазой.Поскольку крутящий момент пропорционален приводному току, высокоскоростное и высокоточное управление положением и скоростью возможно за счет добавления датчиков положения и скорости.

Для эффективного движения необходимо определить положение ротора (магнита). Датчики Холла, энкодеры и резольверы используются для определения положения. Из-за температурных ограничений датчиков и соображений стоимости бывают случаи, когда положение ротора (магнита) оценивается по трехфазному току или наведенному напряжению без использования датчиков (оценка положения без датчиков).

В целом, в промышленных системах в основном используется сенсорный метод, а в бытовых приборах — бессенсорный метод оценки положения.

Приложения

• Кондиционеры
• Стиральные машины
• Холодильники
• Электроинструменты
• Сервоприводы
• Роботы
• Компрессоры
• Жесткие диски (HDD)
• Автомобильные электронные компоненты

Трехфазный асинхронный двигатель

Трехфазный асинхронный двигатель — это асинхронный двигатель, приводимый в действие трехфазным источником переменного тока.Вращающееся магнитное поле создается путем пропускания трехфазного переменного тока через статор, а индуцированный ток создается в роторе за счет электромагнитной индукции. Это вращающееся магнитное поле и индуцированный ток создают электромагнитную силу, которая заставляет ротор вращаться. Поскольку магнитное поле должно перемещаться относительно ротора, чтобы генерировать индуцированный ток, скорость вращения ротора всегда ниже, чем синхронная скорость вращающегося магнитного поля.Разница между частотой вращающегося магнитного поля и частотой, эквивалентной скорости вращения, называется частотой скольжения. Создаваемый крутящий момент пропорционален частоте скольжения.

Трехфазный асинхронный двигатель имеет простую и прочную конструкцию. Поскольку он прост в использовании для двигателей большой мощности и имеет относительно хороший КПД, он часто используется в промышленных сегментах. Однако из-за вышеупомянутой частоты скольжения он не подходит для управления положением.

Во многих случаях трехфазный переменный ток, используемый на заводах и т. Д., Вводится непосредственно для привода двигателя с постоянной скоростью. Для энергосберегающих приложений с регулируемой скоростью, которые ценят эффективность, двигатель может иметь инверторный привод для управления крутящим моментом и скоростью вращения.

Однофазный асинхронный двигатель

Однофазные асинхронные двигатели — это тип асинхронных двигателей, которые, как следует из названия, работают от однофазного источника переменного тока.Поскольку самозапуск невозможен при однофазном переменном токе, двигателю требуется способ запуска.

Однофазные асинхронные двигатели можно разделить на следующие три основных типа, в зависимости от способа их запуска.

• Конденсатор: Конденсатор разделяет фазы для создания двухфазного переменного тока для получения пускового момента.
• Разделенная фаза: Катушка стартера с низкой индуктивностью используется для получения пускового момента.
• Затененный полюс: затененный полюс создает наведенный ток, который используется для получения пускового момента.

Во многих случаях однофазный переменный ток, используемый в домах и т. Д., Вводится напрямую для приведения в действие двигателя с постоянной скоростью. Фазой переменного напряжения можно управлять с помощью симистора для управления скоростью вращения.

Приложения

• Холодильники
• Вентиляторы
• Пылесосы
• Компрессоры

Рекомендуемые аналоговые устройства и устройства питания

Шаговый двигатель

Шаговый двигатель изменяет положение ротора ступенчато, переключая диаграмму напряжения, которая прикладывается к обмотке статора.Поскольку количество переключений диаграммы напряжения и угол поворота диаграммы напряжения находятся в точной пропорции, положение можно контролировать без какой-либо обратной связи. К недостаткам шагового двигателя относятся небольшой крутящий момент, неспособность справляться с резкими изменениями нагрузки и подверженность вибрации, которая снижает эффективность.

Шаговые двигатели

можно разделить на следующие три основных типа.

• Переменное сопротивление (VR): Также называется реактивным электродвигателем с регулируемым сопротивлением (электродвигатель SR).Это низкая стоимость, потому что нет магнита, но недостатком является низкая эффективность.
• Постоянный магнит (PM): Поскольку используется постоянный магнит, крутящий момент и эффективность относительно высоки. Кроме того, положение можно удерживать, даже когда ток не течет.
• Hybrid (HB): объединяет типы VR и PM для двигателя с хорошим разрешением, относительно крутящим моментом и эффективностью.

Существует четыре основных типа вождения.

• Однофазное возбуждение: управляет, пропуская ток через любую однофазную обмотку по порядку.
• Двухфазное возбуждение: управляет, пропуская ток через любую двухфазную обмотку по порядку.
• Однофазное возбуждение: объединяет однофазное возбуждение и двухфазное возбуждение для увеличения угла шага в два раза.
• Microstep: управляет ступенчатым углом с высоким разрешением за счет синусоидального изменения величины тока, подаваемого на каждую фазу.

Приложения

• Аппаратура автоматизации делопроизводства
• Камеры
• Промышленное оборудование

Индукционный генератор

| Учебники по альтернативной энергии

Индукционный генератор
Статья
Учебники по альтернативной энергии
19.06.2010
03.06.2021

Учебники по альтернативной энергии

Поделитесь / добавьте в закладки с:

Индукционный генератор как ветрогенератор

Вращающиеся электрические машины обычно используются в ветроэнергетических установках, и большинство этих электрических машин могут функционировать как двигатель или как генератор, в зависимости от конкретного применения.Но помимо синхронного генератора , который мы рассматривали в предыдущем руководстве, существует еще один более популярный тип трехфазной вращающейся машины, который мы можем использовать в качестве генератора ветровой турбины, называемый индукционным генератором .

Как синхронный генератор, так и индукционный генератор имеют аналогичное фиксированное расположение обмоток статора, которое при возбуждении от вращающегося магнитного поля выдает трехфазное (или однофазное) выходное напряжение.

Однако роторы двух машин сильно различаются: ротор индукционного генератора обычно состоит из одного из двух типов компоновки: «беличья клетка» или «ротор с обмоткой».

Однофазный индукционный генератор

Индукционный генератор Конструкция основана на очень распространенном асинхронном двигателе с короткозамкнутым ротором, поскольку они дешевы, надежны и легко доступны в широком диапазоне электрических размеров от машин с дробной мощностью до нескольких мегаватт, что делает их идеальными для использование как в бытовых, так и в коммерческих применениях возобновляемых источников энергии ветра.

Кроме того, в отличие от предыдущего синхронного генератора, который должен быть «синхронизирован» с электрической сетью, прежде чем он сможет вырабатывать электроэнергию, индукционный генератор может быть подключен непосредственно к электросети и приводиться в движение лопастями ротора турбин с переменной скоростью ветра, после чего он запускается. на линии из неподвижного состояния.

Для экономии и надежности во многих ветроэнергетических турбинах в качестве генератора используются асинхронные двигатели, приводимые в действие механической коробкой передач для увеличения скорости вращения, производительности и эффективности. Однако индукционным генераторам требуется реактивная мощность, обычно обеспечиваемая шунтирующими конденсаторами в отдельных ветряных турбинах.

Асинхронные машины также известны как Асинхронные машины , то есть они вращаются ниже синхронной скорости при использовании в качестве двигателя и выше синхронной скорости при использовании в качестве генератора.Поэтому, когда он вращается быстрее, чем его нормальная рабочая скорость или скорость холостого хода, индукционный генератор вырабатывает электричество переменного тока. Поскольку индукционный генератор синхронизируется непосредственно с основной энергосистемой, то есть вырабатывает электроэнергию с той же частотой и напряжением, выпрямители или инверторы не требуются.

Тем не менее, индукционный генератор может обеспечивать необходимую мощность непосредственно в энергосистему общего пользования, но ему также необходима реактивная мощность, обеспечиваемая электросетью.Автономная (автономная) работа индукционного генератора также возможна, но недостатком здесь является то, что генератор требует дополнительных конденсаторов, подключенных к его обмоткам для самовозбуждения.

Трехфазные индукционные машины очень хорошо подходят для выработки энергии ветра и даже гидроэлектроэнергии. Индукционные машины, работая как генераторы, имеют неподвижный статор и вращающийся ротор, как и у синхронного генератора. Однако возбуждение (создание магнитного поля) ротора выполняется по-другому, и типичная конструкция ротора представляет собой структуру с короткозамкнутым ротором, в которой проводящие стержни встроены в корпус ротора и соединены друг с другом на своих концах посредством закорачивающих колец, как показано. .

Конструкция индукционного генератора

Как уже упоминалось в начале, одним из многих преимуществ асинхронной машины является то, что ее можно использовать в качестве генератора без каких-либо дополнительных схем, таких как возбудитель или регулятор напряжения, когда она подключена к трехфазной сети. Когда неработающий асинхронный генератор подключен к сети переменного тока, в обмотке ротора индуцируется напряжение, аналогичное трансформатору с частотой этого индуцированного напряжения, равной частоте приложенного напряжения.

Поскольку проводящие стержни ротора с короткозамкнутым ротором закорочены, вокруг них протекает большой ток, и внутри ротора создается магнитное поле, заставляющее машину вращаться.

Поскольку магнитное поле обоймы ротора следует за магнитным полем статора, ротор ускоряется до синхронной скорости, установленной частотой питания сети. Чем быстрее вращается ротор, тем меньше результирующая относительная разница скоростей между обоймой ротора и вращающимся полем статора и, следовательно, напряжение, наведенное на его обмотку.

Когда ротор приближается к синхронной скорости, он замедляется, поскольку ослабляющее магнитное поле ротора недостаточно для преодоления потерь на трение ротора в режиме холостого хода. В результате ротор теперь вращается медленнее, чем синхронная скорость. Это означает, что асинхронная машина никогда не сможет достичь своей синхронной скорости, поскольку для ее достижения не будет индуцированного тока в короткозамкнутой обойме ротора, магнитного поля и, следовательно, крутящего момента.

Разница в скорости вращения между вращающимся магнитным полем статоров и скоростью ротора называется в асинхронных машинах «скольжением».Для обеспечения крутящего момента на валу ротора должно существовать проскальзывание. Другими словами, «проскальзывание», которое является описательным способом объяснения того, как ротор постоянно «откатывается» от синхронизации, представляет собой разницу в скорости между синхронными скоростями статоров, выражаемую как: n _s = ƒ / P в об / мин, а фактическая частота вращения роторов n _R также в об / мин, которая выражается в процентах (скольжение в%).

Тогда относительное скольжение s асинхронной машины определяется как:

Это скольжение означает, что работа индукционных генераторов, таким образом, является «асинхронной» (несинхронизированной), и чем больше нагрузка на асинхронный генератор, тем выше результирующее скольжение, поскольку для более высоких нагрузок требуются более сильные магнитные поля.Большее скольжение связано с большим наведенным напряжением, большим током и более сильным магнитным полем.

Таким образом, для того, чтобы асинхронная машина работала как двигатель, ее рабочая скорость всегда будет меньше скорости вращения поля статора, а именно синхронной скорости. Чтобы асинхронная машина работала как генератор, ее рабочая скорость должна быть выше номинальной синхронной скорости, как показано на рисунке.

Характеристики крутящего момента / скорости индукционной машины

В состоянии покоя вращающееся магнитное поле статора имеет одинаковую скорость вращения как по отношению к статору, так и по отношению к ротору, поскольку частота токов ротора и статора одинакова, поэтому в состоянии покоя скольжение положительно и равно единице (s = + 1).

При синхронной скорости разница между скоростью и частотой ротора и статора равна нулю, поэтому при синхронной скорости электричество не потребляется и не производится, а скольжение равно нулю (s = 0).

Если частота вращения генератора превышает эту синхронную скорость с помощью внешних средств, результирующий эффект будет заключаться в том, что ротор будет вращаться быстрее, чем вращающееся магнитное поле статора, и полярность индуцированного напряжения и тока ротора изменится на противоположную.

В результате скольжение теперь становится отрицательным (s = -1), и индукционная машина генерирует ток с опережающим коэффициентом мощности обратно в электрическую сеть. Мощность, передаваемая в виде электромагнитной силы от ротора к статору, может быть увеличена простым вращением ротора быстрее, что затем приведет к увеличению количества вырабатываемой электроэнергии. Характеристики крутящего момента асинхронного генератора (s = от 0 до -1) являются отражением характеристик асинхронного двигателя (s = от +1 до 0), как показано.

Скорость индукционного генератора будет изменяться в зависимости от силы вращения (момента или крутящего момента), приложенной к нему энергией ветра, но он будет продолжать вырабатывать электричество до тех пор, пока его скорость вращения не упадет ниже скорости холостого хода. На практике разница между скоростью вращения при пиковой генерирующей мощности и на холостом ходу (синхронная скорость) очень мала, всего несколько процентов от максимальной синхронной скорости. Например, 4-полюсный генератор с синхронной частотой вращения холостого хода 1500 об / мин, подключенный к электросети с током 50 Гц, может производить свою максимальную генерируемую мощность, вращаясь только на 1–5% выше (от 1515 до 1575 об / мин). , легко достигается с помощью коробки передач.

Это очень полезное механическое свойство: генератор будет немного увеличивать или уменьшать свою скорость при изменении крутящего момента. Это означает, что редуктор будет меньше изнашиваться, что снижает потребность в техническом обслуживании и увеличивает срок службы, и это одна из наиболее важных причин для использования индукционного генератора , а не синхронного генератора на ветряной турбине, которая подключается напрямую. к электросети.

Автономный индукционный генератор

Выше мы видели, что индукционный генератор требует, чтобы статор был намагничен от электросети, прежде чем он сможет вырабатывать электричество.Но вы также можете запустить индукционный генератор в автономной автономной системе, подав необходимый противофазный ток возбуждения или намагничивания от конденсаторов возбуждения, подключенных к клеммам статора машины. Это также требует наличия некоторого остаточного магнетизма в пластинах железа ротора при запуске турбины. Типичная схема трехфазной индукционной машины с короткозамкнутым ротором для автономного использования показана ниже. Конденсаторы возбуждения показаны звездой (звездой), но также могут быть подключены треугольником (треугольником).

Конденсаторный индукционный генератор

Конденсаторы возбуждения представляют собой стандартные конденсаторы для запуска двигателя, которые используются для обеспечения необходимой реактивной мощности для возбуждения, которая в противном случае обеспечивалась бы электросетью. Индукционный генератор будет самовозбуждаться при использовании этих внешних конденсаторов только в том случае, если ротор имеет достаточный остаточный магнетизм.

В режиме самовозбуждения на выходную частоту и напряжение генератора влияют частота вращения, нагрузка турбины и значение емкости конденсаторов в фарадах.Затем, чтобы произошло самовозбуждение генератора, должна быть минимальная скорость вращения для значения емкости, используемой на обмотках статора.

«Самовозбуждающийся индукционный генератор» (SEIG) является хорошим кандидатом для использования в ветроэнергетических установках, особенно при переменной скорости ветра и в удаленных районах, поскольку им не требуется внешний источник питания для создания магнитного поля. Трехфазный индукционный генератор можно преобразовать в однофазный индукционный генератор с регулируемой скоростью, подключив два конденсатора возбуждения к трехфазным обмоткам.Одно из значений емкости C на одной фазе и другое значение 2C емкости на другой фазе, как показано.

Однофазный выход от трехфазного индукционного генератора

Таким образом, генератор будет работать более плавно, работая с коэффициентом мощности (PF), близким к единице (100%). В однофазном режиме можно получить КПД, близкий к трехфазному, что составляет примерно 80% от максимального номинала машины. Однако следует соблюдать осторожность при преобразовании трехфазного источника питания в однофазный, так как выходное линейное напряжение однофазной сети будет вдвое больше номинального напряжения обмотки.

Индукционные генераторы

хорошо работают с однофазными или трехфазными системами, подключенными к электросети, или в качестве автономных генераторов с самовозбуждением для небольших ветроэнергетических установок, позволяющих работать с переменной скоростью. Однако индукционным генераторам требуется реактивное возбуждение для работы на полной мощности, поэтому они идеально подходят для подключения к коммунальной сети как часть связанной с сетью ветроэнергетической системы.

Чтобы узнать больше об «индукционных генераторах» или получить дополнительную информацию об энергии ветра о различных доступных ветроэнергетических системах, или изучить преимущества и недостатки использования индукционных генераторов как части системы ветряных турбин, подключенных к сети, нажмите здесь, чтобы получить Ваш экземпляр одной из лучших книг по трехфазным индукционным генераторам с самовозбуждением прямо от Amazon.

Кто изобрел асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель — одно из важнейших изобретений в современной истории. Он повернул колеса прогресса с новой скоростью и официально положил начало второй промышленной революции, резко повысив эффективность производства энергии и сделав возможным распределение электроэнергии на большие расстояния. Сегодня машины не только включают свет в вашем доме, но и приводят в действие многие механические устройства, которые люди считают само собой разумеющимися, от пылесосов и электрических зубных щеток до стильной модели Tesla Motors Model S.

Один из оригинальных электромоторов Tesla 1888 года выпуска. По сей день эта конструкция является основным генератором энергии для промышленности и бытовой техники. Предоставлено: Wikimedia Commons

. Первый асинхронный двигатель был изобретен знаменитым Никола Тесла в 1887 году в его мастерской на улице Либерти, 89 в Нью-Йорке. Говорят, что этот одаренный изобретатель однажды в солнечный день в Будапеште 1882 года увидел свой двигатель переменного тока, когда читал строфы из «Фауста» Гете.

«В том возрасте я знал наизусть целые книги, слово в слово.Одним из них был «Фауст» Гете. Солнце только что садилось и напомнило мне о великолепном отрывке «Sie ruckt und weicht, der Tag ist uberlebt, Dort eilt sie hin und fordert neues Leben». Oh da kein Flugel mich vom Boden hebt Ihr nach und immer nach zu streben! Ein schöner Traum indessen sie entweicht, Ach, au des Geistes Flügeln wird so leicht Kein körperlicher Flügel sich gesellen! »Когда я произнес эти вдохновляющие слова, идея возникла, как вспышка молнии, и в одно мгновение правда открылась.Я нарисовал палкой на песке схему, показанную шесть лет спустя в моем выступлении перед Американским институтом инженеров-электриков, и мой напарник прекрасно их понял.

Образы, которые я видел, были удивительно резкими и четкими и имели такую ​​твердость, как металл и камень, настолько, что я сказал ему: «Посмотри здесь мой мотор; смотри, как я перевернул это ». Я не могу описать свои эмоции. Пигмалион, увидев, как оживает его статуя, не мог быть более тронутым. Тысячу тайн природы, на которые я мог наткнуться случайно, я отдал бы за ту, которую я вырвал у нее вопреки всему и с риском для моего существования… »

Летом 1883 года, находясь в Париже, Тесла построил свой первый настоящий асинхронный двигатель и увидел, как он работает.Тесла отплыл в Америку в 1884 году и прибыл в Нью-Йорк с четырьмя центами в кармане, несколькими своими стихами и расчетами для летательного аппарата. После нескольких случайных заработков он устроился на работу к Томасу Эдисону, который поручил ему улучшить динамо-машину для его двигателя постоянного тока. Ни Эдисон, ни инвесторы Эдисона не интересовались планами Tesla относительно переменного тока.

Как работает двигатель постоянного тока

В двигателе постоянного тока магнит, который создает магнитное поле, закреплен на месте и образует внешнюю статическую часть двигателя.Это называется статором. Катушка с проволокой подвешена между полюсами магнита и подключена к источнику постоянного тока, например, к батарее. Ток, протекающий через провод, создает временное магнитное поле (это электромагнит), которое отталкивает поле от постоянного магнита, заставляя провод перевернуться.

Обычно провод останавливается после одного поворота и снова переворачивается, однако ключевой компонент, называемый коммутатором, меняет направление тока на противоположное каждый раз, когда провод переключается. Таким образом, провод может вращаться в одном направлении до тех пор, пока течет ток.

Двигатель постоянного тока был изобретен Майклом Фарадеем в 1820-х годах, а десять лет спустя Уильям Стерджен превратил его в практическое изобретение.

После борьбы с американским изобретателем Тесла покинул лабораторию Эдисона и в 1888 году стал партнером Джорджа Вестингауза, которому он продал патент на технологию многофазного переменного тока Теслы. Их партнерство стало очень прибыльным и заключило множество контрактов, в том числе контракт на поставку электроэнергии на Всемирную ярмарку в Чикаго 1893 года.

Однако первый большой прорыв в работе двигателя переменного тока произошел, когда в том же году была выбрана конструкция многофазного переменного тока Tesla, чтобы использовать мощность Ниагарского водопада.

С самого детства Тесла мечтал обуздать силу великого чуда природы. В автобиографии «Мои изобретения» он сказал:

«В классе было несколько механических моделей, которые меня заинтересовали и обратили мое внимание на водяные турбины».

После описания великого Ниагарского водопада:

«Я представил в своем воображении большое колесо, которое движется у водопада.”

Он объявил своему дяде, что однажды «он поедет в Америку и осуществит этот план».

Патент США 382 279 на Электромагнитный двигатель выдан Николе Тесле в 1888 году.

Несмотря на пропаганду Эдисона, направленную на дискредитацию Теслы как изобретателя и альтернативного тока как жизнеспособной технологии — такие вещи, как публичные демонстрации, в которых животных жестоко избивали электрическим током, — разработки Теслы последовали. естественный ход прогресса. Поскольку постоянный ток проходит по линиям передачи, накопленное сопротивление в проводах значительно снижает электрическую мощность, подаваемую потребителю.AC, с другой стороны, не несет таких же потерь и может преодолевать большие расстояния с гораздо меньшей потерей потенциала. Напряжение переменного тока также может увеличиваться или уменьшаться с помощью трансформаторов, поэтому электроэнергия может производиться с высокой мощностью на генерирующих станциях, а затем снижаться прямо в точке местного распределения.

Как работает электродвигатель переменного тока

Альтернативный ток меняет свое направление примерно 50 раз в секунду (~ 50 Гц), поэтому электродвигатель требует совершенно иной конструкции, чем электродвигатель постоянного тока.

В двигателе переменного тока статор состоит из кольца пар электромагнитов, которые создают вращающееся магнитное поле. В отличие от двигателя постоянного тока, где мощность передается на внутренний ротор, в двигателе переменного тока мощность подводится к этим электромагнитам, чтобы навести поле. Гениальный трюк состоит в том, чтобы подавать питание на электромагниты попарно. Когда одна пара полностью активна, другая полностью отключается.

Когда катушки находятся под напряжением, они создают магнитное поле, которое индуцирует электрический ток в роторе, который является электрическим проводником согласно закону Фарадея.