الأشكال الهيكلية للمحركات غير المتزامنة

الأشكال الهيكلية الخارجية محركات غير متزامنة يتم تحديدها من خلال طريقة تركيب المحرك وشكل حمايته من تأثير البيئة. ينتشر أداء محرك الساق الطبيعي على نطاق واسع (الشكل 1 ، أ). في هذه الحالة ، يجب أن يكون عمود المحرك أفقيًا. تُستخدم المحركات ذات الفلنجات (الشكل 1 ، ب) على نطاق واسع للتركيبات الأفقية والرأسية.

كما أنها تنتج محركات حثية مضمنة ليس لها إطار ، ودروع طرفية ، وعمود. يتم تضمين عناصر مثل هذا المحرك في أجزاء من جسم الماكينة ، وعمود المحرك هو أحد أعمدة الماكينة (غالبًا المغزل) ، والسرير هو جسم مجموعة الماكينة ، على سبيل المثال ، رأس الطحن (الشكل 2).

يتم توزيع محركات التصميم الخاصة على نطاق واسع في الخارج ، بما في ذلك المحركات ذات الأبعاد الشعاعية الصغيرة والطول الكبير ، ومحركات الأقراص ، خاصة مع الجزء الثابت على شكل أسطوانة ودوار خارجي على شكل حلقة. تُستخدم المحركات أيضًا ، عند تشغيلها ، يتحرك الدوار ، الذي له شكل مخروط ، في اتجاه محوري ، مما يؤدي إلى تطوير قوة دفع كبيرة.

تُستخدم هذه القوة لتحرير الفرامل الميكانيكية التي تعمل على عمود المحرك بعد فصل المحرك عن التيار الكهربائي. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام العديد من تصميمات المحركات مع علب التروس وعلب التروس والمتغيرات الميكانيكية المرفقة التي توفر تنظيمًا سلسًا.

أرز. 1. تصميم المحركات غير المتزامنة

عيب استخدام المحركات ذات الأشكال التصميمية الخاصة هو صعوبة استبدالها في حالة وقوع حادث. لا ينبغي استبدال المحرك الكهربائي المعيب ، بل يجب إصلاحه ، وتوقف الآلة عن العمل أثناء الإصلاح.

تستخدم المحركات ذات الأشكال المختلفة لحماية البيئة لقيادة الآلات.

تحتوي المحركات المحمية على فتحات تهوية تغطي الفتحات الموجودة على الدروع الطرفية. هذا يمنع الأجسام الغريبة من دخول المحرك ويمنع العامل أيضًا من لمس الأجزاء الدوارة والحيوية. لمنع سقوط قطرات السائل من الأعلى ، تم تجهيز المحركات بفتحات تهوية لأسفل أو رأسية.

أرز. 2. محرك طحن مدمج

ومع ذلك ، عندما يعمل مثل هذا المحرك الكهربائي في ورشة عمل ، فإن مروحته ، مع الهواء ، تمتص الغبار ، أو ترش سائل التبريد أو الزيت ، وكذلك جزيئات صغيرة من الفولاذ أو الحديد الزهر ، والتي تلتصق بعزل اللف والاهتزاز تحت تأثير المجال المغناطيسي المتناوب ، تآكل العزل بسرعة.

تتمتع المحركات المغلقة ، التي لا تحتوي شاشاتها النهائية على فتحات تهوية ، على حماية أكثر موثوقية ضد التأثيرات البيئية. هذه المحركات ، بنفس أبعاد المحركات المحمية ، بسبب ضعف التبريد ، لديها طاقة أقل.مع نفس القوى والسرعات ، يكون المحرك الكهربائي المغلق أثقل بمقدار 1.5-2 مرة من المحرك المحمي ، وبالتالي يكون سعره أعلى.

أدت الرغبة في تقليل حجم وتكلفة المحركات المغلقة إلى إنشاء محركات كهربائية منفوخة مغلقة. يحتوي هذا المحرك الكهربائي على مروحة خارجية مثبتة في نهاية عمود المحرك مقابل طرف المحرك ومغطاة بغطاء. تهب هذه المروحة حول غلاف المحرك.

محركات المروحة أخف وزنا وأرخص بكثير من المحركات المغلقة. غالبًا ما تستخدم المحركات المنفوخة لقيادة آلات قطع المعادن. نادرًا ما تُستخدم المحركات ذات الأشكال الأخرى لحماية البيئة لقيادة آلات قطع المعادن. على وجه الخصوص ، تستخدم المحركات الكهربائية المغلقة أحيانًا لتشغيل آلات الطحن.

تم تصميم المحركات الكهربائية للجهد القياسي 127 و 220 و 380 فولت. يمكن توصيل نفس المحرك بشبكات ذات جهد كهربائي مختلف ، على سبيل المثال ، بشبكات بجهد 127 و 220 فولت و 220 و 380 فولت بجهدتين ، يتم توصيل لف الجزء الثابت للمحرك الكهربائي في مثلث ، للحصول على أكبر - في نجمة. سيكون التيار في لفات المحرك الكهربائي والجهد فيها هو نفسه في كلتا الحالتين مع هذا التضمين. بالإضافة إلى ذلك ، ينتجون محركات كهربائية بجهد 500 فولت ، وساكنهم متصلون بشكل دائم بنجمة.

يتم إنتاج محركات قفص السنجاب غير المتزامن المستخدمة في العديد من الصناعات بطاقة مقدرة من 0.6 إلى 100 كيلو واط لكل سرعات متزامنة 600 ، 750 ، 1000 ، 1500 و 3000 لفة في الدقيقة.

يعتمد المقطع العرضي لأسلاك لف المحرك الكهربائي على حجم التيار المتدفق خلاله. مع تيار أكبر ، سيكون لملف المحرك حجم أكبر.يتناسب المقطع العرضي للدائرة المغناطيسية مع حجم التدفق المغناطيسي. بهذه الطريقة ، يتم تحديد أبعاد المحرك الكهربائي من خلال القيم المحسوبة للتيار والتدفق المغناطيسي أو عزم الدوران المقدر للمحرك الكهربائي. قوة المحرك المقدرة

حيث P.n - القدرة الاسمية ، kW ، Mn- العزم الاسمي ، N • m ، n- السرعة الاسمية ، rpm.

تزداد الطاقة المقدرة لنفس حجم المحرك مع زيادة سرعته المقدرة. لذلك ، فإن المحركات الكهربائية منخفضة السرعة أكبر من المحركات عالية السرعة بنفس الطاقة.

عند طحن الثقوب الصغيرة ، يلزم سرعات عالية جدًا لمغزل الطحن للحصول على سرعات قطع مناسبة. لذلك ، عند الطحن بعجلة قطرها 3 مم بسرعة 30 م / ث فقط ، يجب أن تكون سرعة المغزل مساوية لـ 200000 دورة في الدقيقة. في السرعات العالية للمغزل ، يمكن تقليل قوة التثبيت بشكل حاد. في نفس الوقت ، يتم تقليل تجليخ العجلة وثني المغزل ، ويتم زيادة تشطيب السطح ودقة المعالجة.

فيما يتعلق بما سبق ، تستخدم الصناعة نماذج عديدة لما يسمى ب. مغازل كهربائية بسرعات دوران تتراوح من 12000 إلى 144000 دورة في الدقيقة وما فوق. المغزل الكهربائي (الشكل 3 ، أ) هو مغزل طحن على محامل متدحرجة مع محرك قفص السنجاب المدمج عالي التردد. يقع الجزء المتحرك للمحرك بين محامل في نهاية المغزل المقابل لعجلة الطحن.

أرز. 3. المغزل الكهربائي

يتم تجميع الجزء الثابت للمغزل الكهربائي من لوح فولاذي كهربائي. يتم وضع ملف ثنائي القطب عليه.يتم أيضًا الاتصال بدوار المحرك بسرعات تصل إلى 30.000-50.000 دورة في الدقيقة من الصفائح المعدنية ويتم تزويده بلف دائرة قصر تقليدية. تميل إلى تقليل قطر الدوار قدر الإمكان.

يعد اختيار نوع المحمل ذا أهمية خاصة لتشغيل المحاور الكهربائية. تُستخدم محامل كريات دقيقة بشكل شائع ، والتي تعمل مع تحميل مسبق تم إنشاؤه باستخدام نوابض مُعايرة. تستخدم هذه المحامل لسرعات الدوران التي لا تتجاوز 100000 دورة في الدقيقة.

تستخدم المحامل الهوائية على نطاق واسع في الصناعة (الشكل 3 ، ب). يدور العمود 1 للمحرك الكهربائي عالي التردد في محامل مشحمة بالهواء 3. يتم امتصاص الحمل المحوري بواسطة وسادة الهواء بين نهاية العمود ومحمل الدعم 12 ، والذي يتم ضغط العمود مقابله تحت ضغط الهواء المزود إلى الجزء الداخلي للمبيت من خلال الفتحة 14 لتبريد المحرك. يمر الهواء المضغوط عبر المرشح ويدخل من خلال التركيب 10 في الغرفة 11. من هنا ، عبر القناة 9 والأخدود الدائري 8 ، يمر الهواء إلى القناة 7 والحجرة 6. من هناك ، يدخل الهواء المحمل فجوة. يتم توفير الهواء للمحمل الأيسر من خلال الأنابيب 5 والقنوات 4 في مبيت المحرك.

يتم تفريغ هواء العادم من خلال القنوات 13. يتم إنشاء وسادة الهواء في فجوة تحمل الدعم من خلال مرور الهواء من الغرفة 11 عبر المحمل المصنوع من الجرافيت الكربوني المسامي. كل محمل له نحاس مدبب. يتم ضغط بطانة من الجرافيت الكربوني بداخلها ، وتمتلئ مسامها بالبرونز. قبل بدء تشغيل المغزل الكهربائي ، يتم توفير الهواء وتشكيل وسائد هوائية بين المغزل والبطانات. هذا يزيل الاحتكاك والتآكل على المحامل أثناء بدء التشغيل.بعد ذلك ، يتم تشغيل المحرك ، وتصل سرعة الدوار 2 إلى السرعة الاسمية في 5-10 ثوانٍ. عند إيقاف تشغيل المحرك ، يتحرك الدوار 2 لمدة 3-4 دقائق. لتقليل هذا الوقت ، يتم استخدام فرامل كهربائية.

يقلل استخدام الأكياس الهوائية بشكل كبير من خسائر الاحتكاك في المغزل الكهربائي ، واستهلاك الهواء هو 6-25 م 3 / ساعة.

كما تم استخدام المحامل الكهربائية على المحامل مع التزييت السائل. يتطلب تشغيلها الدوران المستمر للزيت تحت ضغط عالٍ ، وإلا فإن تسخين المحامل يصبح غير مقبول.

يتطلب إنتاج المحركات الكهربائية عالية التردد التصنيع الدقيق للأجزاء الفردية ، والتوازن الديناميكي للدوار ، والتجميع الدقيق ، وضمان التوحيد الصارم للفجوة بين الجزء الثابت والدوار. يتم تحديد تردد التيار الذي يزود المحرك الكهربائي عالي التردد اعتمادًا على السرعة المطلوبة للمحرك الكهربائي:

حيث n إذا كان التردد المتزامن لدوران المحرك الكهربائي ، rpm ، f هو تردد التيار ، Hz ، p هو عدد الأقطاب ، حيث أن p = 1 ، إذن

عند سرعات الدوران المتزامن للمغازل الكهربائية التي تبلغ 12000 و 120.000 دورة في الدقيقة ، يجب أن يكون التردد الحالي مساوياً لـ 200 و 2000 هرتز ، على التوالي.

تستخدم المولدات الخاصة لتشغيل المحركات عالية التردد. في التين. يوضح الشكل 4 مولد الحث المتزامن ثلاثي الأطوار. يحتوي الجزء الثابت للمولد على فتحات واسعة وضيقة. يتم تزويد الملف الميداني ، الموجود في الفتحات الواسعة للجزء الثابت ، بتيار مباشر. يتم إغلاق المجال المغناطيسي لموصلات هذا الملف من خلال أسنان الجزء الثابت ونتوءات الجزء المتحرك كما هو موضح في الشكل. 4 بخط منقط.

عندما يدور الجزء المتحرك ، فإن المجال المغناطيسي الذي يتحرك على طول نتوءات الجزء المتحرك يتقاطع مع لفات التيار المتردد الموجود في الفتحات الضيقة للجزء الثابت ويحث على التناوب e. إلخ. ج- تواتر هذا البريد. إلخ. v. يعتمد على سرعة وعدد آذان الدوار. تلغي القوى الدافعة الكهربائية التي يسببها نفس التدفق في اللفات ذات الجرح الميداني بعضها البعض بسبب التنشيط الوشيك للملفات. يتم تشغيل ملفات المجال بواسطة مقوم متصل بالتيار الكهربائي. يحتوي الجزء الثابت والدوار على قلب مغناطيسي مصنوع من صفائح فولاذية كهربائية.

أرز. 4. مولد الحث عالي التردد

يتم إنتاج المولدات ذات التصميم الموصوف للطاقة الاسمية من 1 إلى 3 كيلو واط والترددات من 300 إلى 2400 هرتز. يتم تشغيل المولدات بواسطة محركات غير متزامنة بسرعة متزامنة تبلغ 3000 دورة في الدقيقة.

بدأ استبدال المولدات الحثية ذات التردد المتزايد بمحولات أشباه الموصلات (الثايرستور). في هذه الحالة ، توفر عادةً القدرة على تغيير تردد التيار وبالتالي القدرة على ضبط سرعة دوران المحرك الكهربائي. إذا ظل الجهد ثابتًا أثناء هذا التنظيم ، فسيتم إجراء تنظيم ثابت للقدرة. إذا ظلت نسبة الجهد إلى تردد التيار (وبالتالي التدفق المغناطيسي للمحرك) ثابتة ، فسيتم إجراء التنظيم بثابت في جميع السرعات لفترة طويلة من عزم الدوران المسموح به.

مزايا محركات الأقراص المزودة بمحول تردد الثايرستور ومحرك قفص السنجاب غير المتزامن هي الكفاءة العالية وسهولة الاستخدام. لا يزال الجانب السلبي هو الثمن الباهظ.في الهندسة الميكانيكية ، يوصى بشدة باستخدام مثل هذا المحرك للمحركات عالية التردد. تم إنشاء محركات تجريبية من هذا النوع في بلدنا.

غالبًا ما تُستخدم المحركات غير المتزامنة ثنائية الطور منخفضة الطاقة في محركات الأقراص التنفيذية لأدوات الماكينة. يحتوي الجزء الثابت لهذا المحرك على ملفين: الملف الميداني 1 وملف التحكم 2 (الشكل 5 ، أ). الدوار 4 في قفص السنجاب لديه مقاومة نشطة كبيرة. محور الملفات عمودي على بعضها البعض.

أرز. 5. مخطط محرك حثي على مرحلتين وخصائصه

يتم تطبيق الفولتية Ul و U2 على اللفات. عندما يتم توصيل المكثف 3 بدائرة الملف 2 ، فإن التيار الموجود فيه يتجاوز التيار في الملف 1. في هذه الحالة ، يتم تشكيل حقل مغناطيسي بيضاوي دوار ويبدأ الدوار 4 للسنجاب بالدوران. إذا قمت بتقليل الجهد U2 ، فسوف ينخفض ​​أيضًا التيار في الملف 2. سيؤدي هذا إلى تغيير شكل القطع الناقص للحقل المغناطيسي الدوار ، والذي يصبح أكثر استطالة (الشكل 5 ، ب).

يمكن اعتبار محرك المجال البيضاوي كمحركين على عمود واحد ، يعمل أحدهما بمجال نابض F1 والآخر بحقل دائري F2. يمكن اعتبار محرك المجال النبضي F1 على أنهما محركان متطابقان لتحريض المجال الدائري سلكيًا للدوران في اتجاهين متعاكسين.

في التين. يوضح الشكل 5 ، ج الخصائص الميكانيكية 1 و 2 للمحرك التعريفي بحقل دوار دائري ومقاومة نشطة كبيرة للدوار عند الدوران في اتجاهات مختلفة. يمكن بناء الخاصية الميكانيكية 3 لمحرك أحادي الطور عن طريق طرح اللحظات M من الخصائص 1 و 2 لكل قيمة n.عند أي قيمة n ، يتم إيقاف عزم الدوران لمحرك أحادي الطور ذو مقاومة عالية للدوار. يتم تمثيل الخاصية الميكانيكية لمحرك المجال الدائري بالمنحنى 4.

يمكن بناء الخاصية الميكانيكية 5 لمحرك ثنائي الطور بطرح اللحظات M من الخصائص 3 و 4 بأي قيمة من n. قيمة n0 هي السرعة الدورانية للمحرك الحثي ثنائي الطور بسرعة التباطؤ المثالية. من خلال ضبط تيار العرض للملف 2 (الشكل 5 ، أ) ، من الممكن تغيير ميل الخاصية 4 (الشكل 5 ، ج) ، وبالتالي قيمة n0. بهذه الطريقة ، يتم التحكم في سرعة المحرك الحثي ثنائي الطور.

عند التشغيل بقيم انزلاق عالية ، تصبح الخسائر في الدوار كبيرة جدًا. لهذا السبب ، يتم استخدام اللوائح المدروسة فقط لمحركات الأقراص المساعدة منخفضة الطاقة. لتقليل وقت التسارع والتباطؤ ، يتم استخدام محركات الحث ثنائية الطور ذات الدوار المجوف. في مثل هذا المحرك ، يكون الدوار عبارة عن أسطوانة مجوفة رقيقة من الألومنيوم.