المحركات الكهربائية متعددة السرعات واستخدامها - الغرض منها وخصائصها ، تحديد القوة بسرعات دوران مختلفة

محركات كهربائية متعددة السرعات - محركات غير متزامنة ذات مراحل متعددة من السرعة ، مصممة لقيادة الآليات التي تتطلب التحكم في السرعة بدون خطوات.

المحركات متعددة السرعات هي محركات مصممة خصيصًا. لديهم لف خاص للجزء الثابت ودوار محبوس عادي.

اعتمادًا على نسبة الأعمدة وتعقيد الدوائر وسنة إنتاج المحركات الكهربائية متعددة السرعات ، يتم إنتاج ساكنها في أربعة إصدارات:

• ملفات مستقلة أحادية السرعة لسرعتين أو ثلاث أو أربع سرعات ؛

• مع ملف أو ملفين مع تبديل القطب ، في الحالة الأولى على مرحلتين ، وفي الثانية - أربع مراحل ؛

• مع وجود ثلاث سرعات دوران للمحرك الكهربائي ، يتم تبديل ملف واحد بقطب - سرعتان ، والثاني - سرعة واحدة ، مستقل - لأي عدد من الأعمدة ؛

• مع ملف واحد مع تبديل القطب لثلاث أو أربع سرعات.

تتميز المحركات ذاتية الملء بضعف الاستخدام وملء الفتحات نظرًا لوجود عدد كبير من الأسلاك والأختام ، مما يقلل بشكل كبير من الطاقة في خطوات السرعة.
إن وجود ملفين بتبديل القطب في الجزء الثابت ، وخاصة واحدة لثلاث أو أربع سرعات دوران ، يحسن ملء الفتحات ويسمح باستخدام أكثر عقلانية للجزء الثابت ، ونتيجة لذلك قوة المحرك الكهربائي يزيد.

وفقًا لتعقيد الدوائر ، يتم تقسيم المحركات الكهربائية متعددة السرعات إلى جزأين: بنسبة قطب تساوي 2/1 و - لا تساوي 2/1. الأول يشمل محركات كهربائية بسرعة 1500/3000 دورة في الدقيقة أو 2p = 4/2 ، 750/1500 rpm أو 2p = 8/4 ، 500/1000 rpm أو 2p = 12/6 ، وما إلى ذلك ، والثاني - 1000/1500 rpm أو 2p = 6/4 ، 750/1000 rpm أو 2p = 8/6 ، 1000/3000 rpm أو 2p = 6/2 ، 750/3000 rpm أو 2p = 8/2 ، 600/3000 rpm أو 2p = 10/2 ، 375/1500 دورة في الدقيقة أو 2p = 16/4 ، إلخ.

اعتمادًا على اختيار دائرة اللفات بتبديل القطب ، مع عدد مختلف من الأعمدة ، يمكن أن يكون المحرك الكهربائي إما قوة ثابتة أو عزم دوران ثابت.

بالنسبة للمحركات ذات اللف بتبديل الأقطاب والقدرة الثابتة ، فإن عدد الدورات في المراحل في كلا عددي القطبين سيكون هو نفسه أو قريبًا من بعضهما البعض ، مما يعني أن تياراتها وقوتها ستكون متماثلة أو متقاربة. سيكون عزم الدوران مختلفًا ، اعتمادًا على عدد الثورات.

في المحركات الكهربائية ذات عزم الدوران الثابت مع عدد أقل من الأقطاب ، يتم توصيل مجموعات اللفات المقسمة إلى جزأين في كل مرحلة بالتوازي في دلتا مزدوجة أو نجمة مزدوجة ، ونتيجة لذلك يتناقص عدد الدورات في المرحلة ، و يتضاعف المقطع العرضي للسلك والتيار والطاقة.عند التبديل من أقطاب كبيرة إلى أقطاب أقل في ترتيب نجمي / دلتا ، يتناقص عدد الدورات ، ويزداد التيار والطاقة بمقدار 1.73 مرة. هذا يعني أنه عند قوة أعلى وثورات أعلى ، وكذلك عند قوة أقل وثورات أقل ، فإن عزم الدوران سيكون هو نفسه.

أبسط طريقة للحصول على رقمين مختلفين من أزواج القطب هي ترتيب الجزء الثابت للمحرك التعريفي بلفتين مستقلتين… تنتج الصناعة الكهربائية مثل هذه المحركات بسرعات دوران متزامنة تبلغ 1000/1500 دورة في الدقيقة.

ومع ذلك ، هناك عدد من مخططات تبديل الأسلاك المتعرجة للجزء الثابت حيث يمكن أن ينتج نفس الملف عددًا مختلفًا من الأعمدة. يظهر مفتاح بسيط وواسع الانتشار من هذا النوع في الشكل. 1 ، أ و ب. تشكل ملفات الجزء الثابت المتصلة في سلسلة من زوجين من الأقطاب (الشكل 1 ، أ). نفس الملفات متصلة في دائرتين متوازيتين كما هو موضح في الشكل. 1 ب ، شكل زوجًا واحدًا من الأعمدة.

تنتج الصناعة محركات متعددة السرعات أحادية اللف مع تبديل متسلسل متوازي وبنسبة سرعة 1: 2 مع سرعات متزامنة للدوران 500/1000 ، 750/1500 ، 1500/3000 دورة في الدقيقة.

طريقة التحويل الموصوفة أعلاه ليست الوحيدة. في التين. يوضح الشكل 1 ، c دائرة تشكل نفس عدد الأقطاب مثل الدائرة الموضحة في الشكل. 1 ، ب.

ومع ذلك ، كانت الطريقة الأولى للتبديل التسلسلي المتوازي هي الطريقة الأكثر شيوعًا في الصناعة ، لأنه مع مثل هذا المفتاح ، يمكن إزالة عدد أقل من الأسلاك من لف الجزء الثابت ، وبالتالي يمكن أن يكون المفتاح أبسط.

أرز. 1. مبدأ تبديل أقطاب المحرك التعريفي.

يمكن توصيل اللفات ثلاثية الطور بشبكة ثلاثية الطور في نجمة أو دلتا. في التين. يُظهر الشكلان 2 و a و b تبديلًا واسع النطاق ، حيث يتم توصيل المحرك الكهربائي ، من أجل الحصول على سرعة أقل ، مع دلتا بسلسلة توصيل من الملفات ، وللحصول على سرعة أعلى ، نجم مع اتصال متوازي من الملفات (t .aka double star).

إلى جانب السرعتين ، تنتج الصناعة الكهربائية أيضًا محركات غير متزامنة ثلاثية السرعات ... في هذه الحالة ، يحتوي الجزء الثابت للمحرك الكهربائي على ملفين منفصلين ، توفر إحداهما سرعتين من خلال التبديل الموصوف أعلاه. يوفر الملف الثاني ، الذي يتم تضمينه عادةً في النجمة ، السرعة الثالثة.

إذا كان الجزء الثابت للمحرك الكهربائي يحتوي على ملفين مستقلين ، يسمح كل منهما بتبديل القطب ، فمن الممكن الحصول على محرك كهربائي رباعي المراحل. في هذه الحالة ، يتم اختيار عدد الأعمدة بحيث تشكل سرعات الدوران السلسلة المطلوبة. يظهر رسم تخطيطي لمثل هذا المحرك الكهربائي في الشكل. 2 ، ج.

وتجدر الإشارة إلى أن المجال المغناطيسي الدوار سيحدث ثلاثة إي في ثلاث مراحل من الملف الخامل. د. s ، من نفس الحجم والمرحلة إزاحة بمقدار 120 درجة. المجموع الهندسي لهذه القوى الدافعة الكهربائية ، كما هو معروف من الهندسة الكهربائية ، هو صفر. ومع ذلك ، بسبب المرحلة الجيبية غير الدقيقة ه. إلخ. ج.الأنابيب الحالية ، مجموع هذه د. ، إلخ. قد يكون v. صفرًا. في هذه الحالة ، ينشأ تيار في ملف مغلق غير عامل يعمل على تسخين هذا الملف.

لمنع هذه الظاهرة ، يتم إجراء دائرة تبديل القطب بطريقة تجعل الملف الخامل مفتوحًا (الشكل 12 ، ج).نظرًا للقيمة الصغيرة للتيار العلوي في بعض المحركات الكهربائية ، في بعض الأحيان لا يحدث أي انقطاع في الحلقة المغلقة للملف الخامل.

تم إنتاج محركات ثلاثية السرعات مزدوجة الجرح بسرعات دوران متزامنة تبلغ 1000/1500/3000 و 750/1500/3000 دورة في الدقيقة ومحركات رباعية السرعات مع 500/750/1000/1500 دورة في الدقيقة. تحتوي المحركات ذات السرعتين على ستة ، وثلاث سرعات تسع ، وأربع سرعات 12 أطرافًا لمفتاح القطب.

وتجدر الإشارة إلى أن هناك دوائر لمحركات ذات سرعتين ، والتي تسمح باستخدام ملف واحد بالحصول على سرعات دوران لا تساوي نسبتها 1: 2. توفر هذه المحركات الكهربائية سرعات دوران متزامنة تبلغ 750/3000 ، 1000/1500 ، 1000/3000 دورة في الدقيقة

يمكن الحصول على ثلاثة وأربعة أعداد مختلفة من أزواج الأعمدة باستخدام مخططات خاصة لملف واحد. هذه المحركات الكهربائية متعددة السرعات ذات الملف الفردي أصغر بكثير من المحركات ذات اللف المزدوج مع نفس المعلمات ، وهو أمر مهم جدًا للهندسة الميكانيكية .

بالإضافة إلى ذلك ، فإن المحركات الكهربائية ذات اللف الفردي أعلى قليلاً مؤشرات الطاقة وإنتاج أقل كثافة في العمل. عيب المحركات متعددة السرعات ذات اللف الواحد هو وجود عدد أكبر من الأسلاك التي يتم إدخالها في المفتاح.

ومع ذلك ، فإن تعقيد المفتاح لا يتحدد بعدد الأسلاك التي يتم إخراجها بقدر ما يتحدد بعدد المفاتيح المتزامنة. في هذا الصدد ، تم تطوير مخططات تسمح ، في وجود ملف واحد ، بالحصول على ثلاث وأربع سرعات بمفاتيح بسيطة نسبيًا.

أرز. 2. مخططات لتبديل أقطاب المحرك التعريفي.

يتم إنتاج هذه المحركات الكهربائية بواسطة الهندسة الميكانيكية بسرعات متزامنة تبلغ 1000/1500/3000 ، 750/1500/3000 ، 150/1000/1500 ، 750/1000/1500/3000 ، 500/750/1000/1500 دورة في الدقيقة.

يمكن التعبير عن عزم المحرك التعريفي بالصيغة المعروفة

حيث Ig هو التيار في دائرة الدوار ؛ F هو التدفق المغناطيسي للمحرك ؛ ؟ 2 هي زاوية المرحلة بين المتجهات الحالية و e. إلخ. ضد الدوار.

أرز. 3. محرك قفص السنجاب متعدد السرعات ثلاثي الأطوار.

ضع في اعتبارك هذه الصيغة فيما يتعلق بالتحكم في سرعة المحرك التعريفي.

يتم تحديد أعلى تيار مستمر مسموح به في الجزء المتحرك من خلال التسخين المسموح به ، وبالتالي فهو ثابت تقريبًا. إذا تم تنفيذ تنظيم السرعة بتدفق مغناطيسي ثابت ، فعند جميع سرعات المحرك سيكون الحد الأقصى لعزم الدوران المسموح به على المدى الطويل ثابتًا أيضًا. يسمى هذا التحكم في السرعة بالتحكم الثابت في عزم الدوران.

يعد تنظيم السرعة من خلال تغيير المقاومة في الدائرة الدوارة تنظيمًا بعزم دوران أقصى ثابت مسموح به ، نظرًا لأن التدفق المغناطيسي للآلة لا يتغير أثناء التنظيم.

يتم تحديد الحد الأقصى من الطاقة المفيدة المسموح بها لعمود المحرك عند سرعة دوران منخفضة (وبالتالي عدد أكبر من الأعمدة) من خلال التعبير

حيث If1 - تيار الطور ، الحد الأقصى المسموح به وفقًا لظروف التسخين ؛ Uph1 - جهد الطور للجزء الثابت مع عدد أكبر من الأقطاب.

أقصى قوة مفيدة مسموح بها لعمود المحرك عند سرعة دوران أعلى (وعدد أقل من الأعمدة) جهد Uph2 - المرحلة في هذه الحالة.

عند التبديل من اتصال دلتا إلى نجم ، يتناقص جهد الطور بمعامل 2.وهكذا ، عند الانتقال من الدائرة أ إلى الدائرة ب (الشكل 2) ، نحصل على نسبة القدرة

أخذ الخام

خذها

بعبارة أخرى ، تبلغ القدرة عند السرعة المنخفضة 0.86 من الطاقة عند سرعة أعلى للدوار. بالنظر إلى التغيير الصغير نسبيًا في الحد الأقصى للطاقة المستمرة عند السرعتين ، يُشار إلى هذا التنظيم تقليديًا على أنه تنظيم ثابت للقدرة.

إذا قمت ، عند توصيل نصفي كل مرحلة ، باستخدام اتصال نجم بالتسلسل ، ثم انتقلت إلى اتصال نجمي متوازي (الشكل 2 ، ب) ، فسنحصل على

أو

وبالتالي ، في هذه الحالة ، هناك تحكم مستمر في ثورات عزم الدوران. في أدوات ماكينات تصنيع المعادن ، تتطلب محركات الحركة الرئيسية تحكمًا ثابتًا في سرعة الطاقة وتتطلب محركات التغذية تحكمًا ثابتًا في سرعة عزم الدوران.

الحسابات المذكورة أعلاه لنسبة الطاقة بأعلى وأقل سرعة تقريبية. على سبيل المثال ، لم تؤخذ في الاعتبار إمكانية زيادة الحمل بسرعات عالية بسبب التبريد المكثف للملفات ؛ المساواة المفترضة هي أيضًا تقريبية جدًا. لذلك ، بالنسبة لمحرك 4A لدينا

نتيجة لذلك ، فإن نسبة الطاقة لهذا المحرك هي P1 / P2 = 0.71. تنطبق نفس النسب تقريبًا على المحركات الأخرى ذات السرعتين.

تسمح المحركات الكهربائية الجديدة متعددة السرعات أحادية الملف ، اعتمادًا على مخطط التبديل ، بالتحكم في السرعة بقوة ثابتة وعزم دوران ثابت.

عادةً ما يسمح العدد الصغير لمراحل التحكم التي يمكن الحصول عليها باستخدام المحركات الحثية المتغيرة للقطب باستخدام هذه المحركات في أدوات الماكينة فقط مع علب التروس المصممة خصيصًا.

أنظر أيضا: مزايا استخدام المحركات متعددة السرعات