Többsebességes villanymotorok és felhasználásuk - cél és jellemzők, teljesítmény meghatározása különböző fordulatszámokon
A többsebességes villanymotorok – a több fokozatú aszinkron motorok olyan mechanizmusok meghajtására szolgálnak, amelyek fokozatmentes sebességszabályozást igényelnek.
A többsebességes motorok speciálisan tervezett motorok. Speciális állórész tekercseléssel és normál ketreces rotorral rendelkeznek.
A pólusok arányától, az áramkörök bonyolultságától és a többsebességes villanymotorok gyártási évétől függően az állórészeiket négy változatban gyártják:
-
független egysebességes tekercsek két, három, akár négy sebességhez;
-
egy vagy két tekercs póluskapcsolással, az első esetben kétfokozatú, a másodikban pedig négyfokozatú;
-
az elektromos motor három forgási sebességének jelenlétében az egyik tekercs pólussal van kapcsolva - kétsebességes, a második - egysebességes, független - tetszőleges számú pólushoz;
-
egy tekercs póluskapcsolással három vagy négy sebességre.
Az öntekercselő motorok kihasználása és réskitöltése rossz a nagyszámú vezeték és tömítés miatt, ami jelentősen csökkenti a teljesítményt a fordulatszám-lépésekben.
A két póluskapcsolt tekercs jelenléte az állórészben, és különösen egy három vagy négy fordulatszámú, javítja a rések kitöltését, és lehetővé teszi az állórész magjának ésszerűbb használatát, aminek következtében az elektromos motor teljesítménye növeli.
Az áramkörök bonyolultsága szerint a többsebességes villanymotorok két részre oszthatók: 2/1 pólusarányú és - nem 2/1. Az elsőbe 1500/3000 ford./perc vagy 2p = 4/2, 750/1500 rpm vagy 2p = 8/4, 500/1000 rpm vagy 2p = 12/6 stb. fordulatszámú villanymotorok tartoznak, a másodikba pedig — 1000/1500 rpm vagy 2p = 6/4, 750/1000 rpm vagy 2p = 8/6, 1000/3000 rpm vagy 2p = 6/2, 750/3000 rpm vagy 2p = 8/2, 600/302p = 10/2, 375/1500 ford./perc vagy 2p = 16/4 stb.
A különböző pólusszámú póluskapcsolt tekercsek áramkörének megválasztásától függően az elektromos motor állandó teljesítményű vagy állandó nyomatékú lehet.
Póluskapcsolt tekercselésű és állandó teljesítményű motoroknál a fordulatok száma mindkét pólusszámon azonos vagy közel lesz egymáshoz, ami azt jelenti, hogy áramuk és teljesítményük azonos vagy közel lesz. Nyomatékuk a fordulatszámtól függően eltérő lesz.
Az állandó nyomatékú, kisebb pólusszámú villanymotorokban minden fázisban két részre osztott tekercscsoportokat kapcsolnak párhuzamosan kettős delta vagy kettős csillagba, aminek következtében egy fázisban csökken a fordulatok száma, ill. a vezeték keresztmetszete, az áram és a teljesítmény megduplázódik.Ha nagy pólusról kevesebb pólusra váltunk csillag/delta elrendezésben, a fordulatok száma csökken, az áramerősség és a teljesítmény 1,73-szorosára nő. Ez azt jelenti, hogy nagyobb teljesítményen és nagyobb fordulatszámon, valamint kisebb teljesítményen és kisebb fordulatszámon a nyomatékok azonosak lesznek.
A legegyszerűbb módja annak, hogy két különböző számú póluspárt kapjunk két független tekercses indukciós motor állórészének elrendezése… Az elektromos ipar ilyen motorokat gyárt 1000/1500 ford./perc szinkron fordulatszámmal.
Azonban számos állórész tekercselési huzalkapcsolási séma létezik, ahol ugyanaz a tekercs különböző számú pólust hozhat létre. Egy ilyen egyszerű és széles körben elterjedt kapcsoló látható a 2. ábrán. 1, a és b. A sorba kapcsolt állórész tekercsek két póluspárt alkotnak (1. ábra, a). Ugyanazok a tekercsek kapcsolódnak két párhuzamos áramkörbe, mint az ábrán látható. Az 1b. ábra egy póluspárt alkot.
Az ipar többsebességes egytekercses motorokat gyárt soros párhuzamos kapcsolással és 1:2 fordulatszám-aránnyal, 500/1000, 750/1500, 1500/3000 ford./perc szinkron fordulatszámmal.
A fent leírt kapcsolási mód nem az egyetlen. ábrán. Az 1. ábra c egy olyan áramkört mutat, amely ugyanannyi pólust alkot, mint az 1. ábrán látható áramkör. 1, b.
Az iparban azonban a legelterjedtebb a soros-párhuzamos kapcsolás első módszere volt, ugyanis egy ilyen kapcsolóval kevesebb vezetéket lehet eltávolítani az állórész tekercséből és ezáltal egyszerűbb lehet a kapcsolás.
Rizs. 1. Az indukciós motor pólusváltásának elve.
A háromfázisú tekercsek háromfázisú hálózatra kapcsolhatók csillag vagy delta alakban. ábrán. A 2, a és b egy elterjedt kapcsolást mutat be, amelyben a villanymotort az alacsonyabb fordulatszám elérése érdekében a tekercsek soros csatlakozásával egy deltával, a nagyobb sebesség elérése érdekében pedig egy csillaggal kapcsolják össze, amely párhuzamosan kapcsolja a tekercsek (t .más néven kettős csillag).
A kétsebességes mellett az elektromos ipar háromsebességes aszinkron motorokat is gyárt... Ebben az esetben a villanymotor állórészének két külön tekercselése van, amelyek közül az egyik a fent leírt kapcsoláson keresztül két sebességet biztosít. A második tekercs, amely általában a csillagban van, biztosítja a harmadik sebességet.
Ha a villanymotor állórészének két független tekercselése van, amelyek mindegyike lehetővé teszi a pólusváltást, akkor négyfokozatú villanymotort lehet beszerezni. Ebben az esetben a pólusok számát úgy kell megválasztani, hogy a forgási sebességek a kívánt sorozatot képezzék. Egy ilyen villanymotor rajza az ábrán látható. 2, c.
Meg kell jegyezni, hogy a forgó mágneses tér három E-t indukál az üresjárati tekercs három fázisában. d. s, azonos méretű és 120°-kal eltolt fázis. Ezeknek az elektromotoros erőknek az elektrotechnikából ismert geometriai összege nulla. A pontatlan szinuszos fázis miatt azonban e. stb. c. hálózati áram, ezek összege, stb. v. lehet nulla. Ebben az esetben egy zárt, nem működő tekercsben áram keletkezik, amely felmelegíti ezt a tekercset.
Ennek a jelenségnek a megelőzése érdekében a póluskapcsoló áramkört úgy alakítják ki, hogy az üresjárati tekercs nyitva legyen (12. ábra, c).Egyes villanymotoroknál a felső áram alacsony értéke miatt néha nem történik törés az üresjárati tekercs zárt hurkában.
Háromsebességes dupla tekercses motorokat gyártottak 1000/1500/3000 és 750/1500/3000 ford./perc szinkron fordulatszámmal és négysebességes motorokat 500/750/1000/1500 fordulatszámmal. A kétsebességes motorok hat, háromsebességes kilenc és négysebességes 12 kapcsa van a póluskapcsolóhoz.
Meg kell jegyezni, hogy vannak olyan áramkörök a kétsebességes motorokhoz, amelyek egy tekercseléssel lehetővé teszik olyan fordulatszámok elérését, amelyek aránya nem egyenlő 1: 2-vel. Az ilyen villanymotorok 750/3000, 1000/1500 szinkron forgási sebességet biztosítanak , 1000/3000 ford
Egy tekercselés speciális sémáival három és négy különböző számú póluspár érhető el.Az ilyen többsebességes, egytekercses villanymotorok lényegesen kisebbek, mint az azonos paraméterű kettős tekercses motorok, ami a gépészet szempontjából nagyon fontos .
Ezenkívül az egytekercses villanymotorok valamivel magasabbak energiamutatók és kevésbé munkaigényes termelés. Az egy tekercselésű többsebességes motorok hátránya a kapcsolóba bevezetett nagyobb számú vezeték jelenléte.
A kapcsoló bonyolultságát azonban nem annyira a kivezetett vezetékek száma, mint inkább az egyidejű kapcsolók száma határozza meg. Ebben a tekintetben olyan sémákat dolgoztak ki, amelyek lehetővé teszik egy tekercs jelenlétében három és négy sebesség elérését viszonylag egyszerű kapcsolókkal.
Rizs. 2. Indukciós motor pólusváltásának sémája.
Az ilyen villanymotorokat gépészet gyártja 1000/1500/3000, 750/1500/3000, 150/1000/1500, 750/1000/1500/3000, 500/750/1000 rpm szinkron fordulatszámon.
Az indukciós motor nyomatéka a jól ismert képlettel fejezhető ki
ahol Ig a forgórész áramkörében lévő áram; F a motor mágneses fluxusa; ? 2 az áramvektorok és az e közötti fázisszög. stb. v. rotor.
Rizs. 3. Háromfázisú, többsebességes mókuskalitkás motor.
Tekintsük ezt a képletet az indukciós motor fordulatszám-szabályozásával kapcsolatban.
A legnagyobb megengedett folyamatos áramot a forgórészben a megengedett fűtés határozza meg, ezért közelítőleg állandó. Ha a fordulatszám szabályozást állandó mágneses fluxus mellett hajtják végre, akkor minden motorfordulatszámon a maximálisan hosszú távon megengedett nyomaték is állandó lesz. Ezt a fordulatszám-szabályozást állandó nyomatékszabályozásnak nevezik.
A fordulatszám-szabályozás a forgórész ellenállásának változtatásával állandó maximális megengedhető nyomatékkal történő szabályozás, mivel a gép mágneses fluxusa nem változik a szabályozás során.
A motortengely megengedett legnagyobb hasznos teljesítményét kisebb forgási sebességnél (és ezért nagyobb pólusszámnál) a kifejezés határozza meg
ahol If1 – fázisáram, a fűtési feltételeknek megfelelően megengedett legnagyobb; Uph1 - az állórész fázisfeszültsége nagyobb pólusszámmal.
A motortengely legnagyobb megengedett hasznos teljesítménye nagyobb forgási sebességnél (és kisebb pólusszámnál) Uph2 - ebben az esetben fázisfeszültség.
Ha delta-kapcsolatról csillagra váltunk, a fázisfeszültség 2-szeresére csökken.Így az a körből a b áramkörbe lépve (2. ábra) megkapjuk a teljesítményarányt
Durva vétel
vedd el
Más szóval, a teljesítmény kisebb fordulatszámon 0,86-a nagyobb forgórész fordulatszámon. Tekintettel a maximális folyamatos teljesítmény viszonylag kis változására a két sebességnél, az ilyen szabályozást hagyományosan állandó teljesítményszabályozásnak nevezik.
Ha az egyes fázisok felének összekapcsolásakor egymás után csillagcsatlakozást használ, majd párhuzamos csillagkapcsolatra vált (2. ábra, b), akkor azt kapjuk, hogy
Vagy
Így ebben az esetben folyamatos a nyomaték fordulatszámának szabályozása. A fémmegmunkáló szerszámgépekben a főmozgású hajtások állandó teljesítmény-fordulatszám-szabályozást, az előtoló hajtások pedig állandó nyomaték-fordulatszám-szabályozást igényelnek.
A teljesítményarány fenti számításai a legnagyobb és legalacsonyabb fordulatszámon hozzávetőlegesek. Például nem vették figyelembe a terhelés növelésének lehetőségét nagy fordulatszámon a tekercsek intenzívebb hűtése miatt; a feltételezett egyenlőség is nagyon közelítő, tehát a 4A-es motorra van
Ennek eredményeként ennek a motornak a teljesítményaránya P1 / P2 = 0,71. Nagyjából ugyanazok az arányok érvényesek a többi kétsebességes motorra is.
Az új, többfokozatú egytekercses villanymotorok a kapcsolási sémától függően lehetővé teszik a fordulatszám-szabályozást állandó teljesítménnyel és állandó nyomatékkal.
A pólusváltó indukciós motorokkal elérhető kis számú vezérlési fokozat általában csak speciálisan kialakított hajtóművel rendelkező szerszámgépeken teszi lehetővé az ilyen motorok használatát.