מנועים חשמליים מרובי מהירויות והשימוש בהם - מטרה ומאפיינים, קביעת הספק במהירויות סיבוב שונות

מנועים חשמליים מרובי מהירויות - מנועים אסינכרוניים בעלי מספר שלבי מהירות, נועדו להניע מנגנונים הדורשים בקרת מהירות ללא מדרגות.

מנועים מרובי מהירויות הם מנועים שתוכננו במיוחד. יש להם מתפתל סטטור מיוחד ורוטור כלוב רגיל.

בהתאם ליחס הקטבים, מורכבות המעגלים ושנת הייצור של מנועים חשמליים מרובי מהירויות, הסטטורים שלהם מיוצרים בארבע גרסאות:

• סלילים עצמאיים בעלי מהירות אחת עבור שתיים, שלוש, אפילו ארבע מהירויות;

• עם סלילים אחד או שניים עם מיתוג מוט, במקרה הראשון דו-שלבי, ובשני - ארבעה שלבים;

• עם נוכחות של שלוש מהירויות סיבוב של המנוע החשמלי, סליל אחד משתנה עם מוט - שני מהירויות, והשני - מהירות בודדת, עצמאית - לכל מספר קטבים;

• עם סליל אחד עם מיתוג מוט לשלוש או ארבע מהירויות.

למנועים מתפתלים עצמיים יש ניצול לקוי ומילוי חריצים בגלל נוכחותם של מספר רב של חוטים ואטמים, מה שמפחית משמעותית את הספק בשלבי המהירות.
הימצאותן של שני פיתולים מנועי קוטב בסטטור, ובעיקר אחת לשלוש או ארבע מהירויות סיבוב, משפרת את מילוי החריצים ומאפשרת שימוש רציונלי יותר בליבת הסטטור, וכתוצאה מכך עוצמת המנוע החשמלי. עולה.

על פי מורכבות המעגלים, מנועים חשמליים מרובי מהירויות מחולקים לשני חלקים: עם יחס קוטב שווה ל-2/1 ו- לא שווה ל-2/1. הראשון כולל מנועים חשמליים עם מהירות של 1500/3000 סל"ד או 2p = 4/2, 750/1500 סל"ד או 2p = 8/4, 500/1000 סל"ד או 2p = 12/6 וכו', ולשני - 1000 /1500 סל"ד או 2p = 6/4, 750/1000 סל"ד או 2p = 8/6, 1000/3000 סל"ד או 2p = 6/2, 750/3000 סל"ד או 2p = 8/2, 600/30 או 0p = 10/2, 375/1500 סל"ד או 2p = 16/4 וכו'.

בהתאם לבחירת המעגל של פיתולים עם מיתוג מוט, עם מספר שונה של קטבים, המנוע החשמלי יכול להיות כוח קבוע או מומנט קבוע.

עבור מנועים עם פיתול מתווי מוט והספק קבוע, מספר הסיבובים בשלבים בשני מספרי הקטבים יהיה זהה או קרוב זה לזה, מה שאומר שהזרמים וההספקים שלהם יהיו זהים או קרובים. המומנטים שלהם יהיו שונים, בהתאם למספר הסיבובים.

במנועים חשמליים בעלי מומנט קבוע עם מספר קטן יותר של קטבים, קבוצות של פיתולים המחולקים לשני חלקים בכל פאזה מחוברות במקביל בדלתא כפולה או כוכב כפול, וכתוצאה מכך מספר הסיבובים בשלב פוחת, וכן החתך של החוט, הזרם והכוח מוכפלים.במעבר מקטבים גדולים לקטבים פחות בסידור כוכב/דלתא, מספר הסיבובים יורד, והזרם וההספק יגדלו פי 1.73. המשמעות היא שבהספק גבוה יותר וסיבובים גבוהים יותר, כמו גם בהספק נמוך יותר וסיבובים נמוכים יותר, המומנטים יהיו זהים.

הדרך הפשוטה ביותר להשיג שני מספרים שונים של זוגות מוטות היא סידור הסטטור של מנוע אינדוקציה עם שתי פיתולים עצמאיים... תעשיית החשמל מייצרת מנועים כאלה עם מהירויות סיבוב סינכרוניות של 1000/1500 סל"ד.

עם זאת, ישנן מספר תכניות מיתוג חוט מתפתל סטטור שבהן אותה סלילה יכולה לייצר מספר שונה של קטבים. מתג פשוט ונרחב מסוג זה מוצג באיור. 1, א ו-ב. סלילי סטטור המחוברים בסדרה יוצרים שני זוגות של קטבים (איור 1, א). אותם סלילים מחוברים בשני מעגלים מקבילים כפי שמוצג באיור. 1b, יוצרים זוג אחד של מוטות.

התעשייה מייצרת מנועים מפותלים עם מספר מהירויות עם מיתוג סדרתי מקביל ועם יחס מהירות של 1:2 עם מהירויות סיבוב סינכרוניות של 500/1000, 750/1500, 1500/3000 סל"ד.

שיטת המעבר שתוארה לעיל אינה היחידה. באיור. 1, c מציג מעגל שיוצר את אותו מספר קטבים כמו המעגל המוצג באיור. 1, ב.

עם זאת, הנפוצה ביותר בתעשייה הייתה השיטה הראשונה של מיתוג סדרתי מקביל, מכיוון שבאמצעות מתג כזה ניתן להסיר פחות חוטים מפיתול הסטטור ולכן המתג יכול להיות פשוט יותר.

אורז. 1. עקרון החלפת הקטבים של מנוע אינדוקציה.

ניתן לחבר פיתולים תלת פאזיים לרשת תלת פאזית בכוכב או בדלתא. באיור. 2, a ו-b מציגים מיתוג נרחב, שבו המנוע החשמלי, כדי לקבל מהירות נמוכה יותר, מחובר עם דלתא עם חיבור סדרה של סלילים, וכדי לקבל מהירות גבוהה יותר, כוכב עם חיבור מקביל של הסלילים (המכונה גם כוכב כפול).

יחד עם שני המהירויות, תעשיית החשמל מייצרת גם מנועים אסינכרוניים בעלי שלושה מהירויות... במקרה זה, לסטטור של המנוע החשמלי יש שתי פיתולים נפרדים, שאחת מהן מספקת שתי מהירויות דרך המיתוג שתואר לעיל. הפיתול השני, הנכלל בדרך כלל בכוכב, מספק את המהירות השלישית.

אם לסטטור של המנוע החשמלי יש שתי פיתולים עצמאיים, שכל אחד מהם מאפשר מיתוג קוטב, אפשר להשיג מנוע חשמלי בעל ארבעה שלבים. במקרה זה, מספר הקטבים נבחר כך שמהירויות הסיבוב מרכיבות את הסדרה הנדרשת. תרשים של מנוע חשמלי כזה מוצג באיור. 2, ג.

יש לציין שהשדה המגנטי המסתובב יגרום לשלושה E בשלושה שלבים של פיתול הסרק. ד. s, באותו גודל ופאזה מוזז ב-120 מעלות. הסכום הגיאומטרי של הכוחות האלקטרו-מוטיביים הללו, כפי שידוע מהנדסת החשמל, הוא אפס. עם זאת, בשל השלב הסינוסואידאלי הלא מדויק ה. וכו ' ג זרם רשת, סכום ד' אלו וכו'. v. עשוי להיות אפס. במקרה זה, נוצר זרם בסליל סגור שאינו פועל, אשר מחמם סליל זה.

כדי למנוע תופעה זו, מעגל מיתוג הקוטב נעשה בצורה כזו שסליל הסרק פתוח (איור 12, ג).בשל הערך הקטן של הזרם העליון בחלק מהמנועים החשמליים, לפעמים לא נוצר הפסקה בלולאה הסגורה של פיתול הסרק.

יוצרו מנועים בעלי שלושה מהירויות פיתול כפול בעלי מהירויות סיבוב סינכרוניות של 1000/1500/3000 ו-750/1500/3000 סל"ד ומנועים עם ארבעה מהירויות עם 500/750/1000/1500 סל"ד. למנועי שני מהירויות יש שישה, שלושה מהירויות תשעה וארבעה מהירויות 12 טרמינלים למתג הקוטב.

יש לציין כי ישנם מעגלים למנועים בעלי שני מהירויות, אשר בפיתול אחד מאפשרים לקבל מהירויות סיבוב שהיחס ביניהם אינו שווה ל-1: 2. מנועים חשמליים כאלה מספקים מהירויות סיבוב סינכרוניות של 750/3000, 1000/1500 , 1000/3000 סל"ד

ניתן להשיג שלושה וארבעה מספרים שונים של זוגות עמודים על ידי שימוש בסכימות מיוחדות לליפוף בודד.מנועים חשמליים מרובי מהירויות כאלה עם פיתול בודד קטנים משמעותית ממנועים כפולים בעלי אותם פרמטרים, וזה חשוב מאוד להנדסת מכונות .

בנוסף, מנועים חשמליים מתפתלים בודדים יש מעט גבוה יותר מדדי אנרגיה וייצור פחות עתיר עבודה. החיסרון של מנועים מרובי מהירויות עם סלילה בודדת הוא נוכחותם של מספר גדול יותר של חוטים המוכנסים למתג.

עם זאת, המורכבות של המתג נקבעת לא כל כך על ידי מספר החוטים שהוצאו אלא על ידי מספר המתגים בו זמנית. בהקשר זה פותחו תוכניות המאפשרות, בנוכחות סליל אחד, להשיג שלוש וארבע מהירויות עם מתגים פשוטים יחסית.

אורז. 2. ערכות החלפת הקטבים של מנוע אינדוקציה.

מנועים חשמליים כאלה מיוצרים על ידי הנדסת מכונות במהירויות סינכרוניות של 1000/1500/3000, 750/1500/3000, 150/1000/1500, 750/1000/1500/3000, 500/750/1000 pm.

ניתן לבטא את המומנט של מנוע האינדוקציה בנוסחה הידועה

כאשר Ig הוא הזרם במעגל הרוטור; F הוא השטף המגנטי של המנוע; ? 2 היא זווית הפאזה בין הווקטורים הנוכחיים ל-e. וכו ' v. רוטור.

אורז. 3. מנוע תלת-פאזי רב-מהירות כלוב סנאי.

שקול את הנוסחה הזו ביחס לבקרת מהירות של מנוע אינדוקציה.

הזרם הרציף הגבוה ביותר המותר ברוטור נקבע על ידי החימום המותר ולכן הוא בערך קבוע. אם ויסות המהירות מתבצע עם שטף מגנטי קבוע, אז בכל מהירויות המנוע גם המומנט המרבי המותר לטווח ארוך יהיה קבוע. בקרת מהירות זו נקראת בקרת מומנט קבוע.

ויסות מהירות על ידי שינוי ההתנגדות במעגל הרוטור הוא ויסות עם מומנט מרבי מרבי קבוע, שכן השטף המגנטי של המכונה אינו משתנה במהלך הוויסות.

ההספק השימושי המרבי המותר של ציר המנוע במהירות סיבוב נמוכה יותר (ולכן מספר רב יותר של קטבים) נקבע על ידי הביטוי

כאשר If1 - זרם פאזה, מקסימום מותר בהתאם לתנאי החימום; Uph1 - מתח פאזה של הסטטור עם מספר גדול יותר של קטבים.

הכוח השימושי המרבי המותר של פיר המנוע במהירות סיבוב גבוהה יותר (ומספר קטן יותר של קטבים) Uph2 - מתח פאזה במקרה זה.

בעת מעבר מחיבור דלתא לכוכב, מתח הפאזה יורד בפקטור של 2.לפיכך, כאשר עוברים ממעגל a למעגל b (איור 2), אנו מקבלים את יחס ההספק

לוקח גס

קח את זה

במילים אחרות, ההספק במהירות נמוכה יותר הוא 0.86 מההספק במהירות הרוטור גבוהה יותר. בהתחשב בשינוי הקטן יחסית בהספק הרציף המרבי בשתי המהירויות, וויסות כזה מכונה בדרך כלל ויסות הספק קבוע.

אם, בעת חיבור חצאים של כל שלב, אתה משתמש ברצף בחיבור כוכב, ולאחר מכן עובר לחיבור כוכב מקביל (איור 2, ב), אז נקבל

אוֹ

לפיכך, במקרה זה, יש שליטה מתמדת על סיבובי המומנט. במכונות לעיבוד מתכת, כונני התנועה העיקריים דורשים בקרת מהירות הספק קבועה והכוננים להזנה דורשים בקרת מהירות מומנט קבועה.

החישובים לעיל של יחס הכוח במהירות הגבוהה והנמוכה ביותר הם משוערים. לדוגמה, האפשרות להגדיל את העומס במהירויות גבוהות עקב הקירור האינטנסיבי יותר של הפיתולים לא נלקחה בחשבון; השוויון המשוער הוא גם משוער מאוד. אז, עבור מנוע 4A יש לנו

כתוצאה מכך, יחס ההספק של מנוע זה הוא P1 / P2 = 0.71. בערך אותם יחסים חלים על מנועי שני הילוכים אחרים.

מנועים חשמליים חד-סליל חד-הילוכים חדשים, בהתאם לתכנית המיתוג, מאפשרים בקרת מהירות עם הספק קבוע ומומנט קבוע.

המספר הקטן של שלבי הבקרה שניתן להשיג עם מנועי אינדוקציה מחליפים עמוד מאפשר בדרך כלל להשתמש במנועים כאלה במכונות רק עם תיבות הילוכים שתוכננו במיוחד.

ראה גם: יתרונות השימוש במנועים מרובי מהירויות