多速電動機及其用途——用途和特性,不同轉速下功率的測定

多速電機多速電動機——具有多級速度的異步電動機,設計用於驅動需要無級調速的機構。

多速電機是專門設計的電機。它們有一個特殊的定子繞組和一個普通的籠式轉子。

根據極比、電路的複雜性和多速電動機的生產年份,其定子有四種版本:

  • 獨立的單速線圈,用於二速、三速甚至四速;

  • 帶有一個或兩個帶極切換的線圈,在第一種情況下是兩級,在第二種情況下是四級;

  • 隨著電動機的三種旋轉速度的存在,一個線圈與一個極切換 - 雙速,第二個 - 單速,獨立 - 用於任意數量的極;

  • 帶一個線圈,可切換三檔或四檔速度。

自上鍊電機由於存在大量導線和密封件,利用率和槽位填充率很差,這會大大降低速度步長中的功率。
定子中存在兩個極開關繞組,尤其是三個或四個轉速的繞組,改善了槽的填充並允許更合理地使用定子鐵芯,因此電動機的功率增加。

根據電路的複雜程度,多速電動機分為兩部分:極比等於2/1和—不等於2/1。第一個包括速度為 1500/3000 rpm 或 2p = 4/2、750/1500 rpm 或 2p = 8/4、500/1000 rpm 或 2p = 12/6 等的電動機,第二個 - 1000 /1500 rpm 或 2p = 6/4、750/1000 rpm 或 2p = 8/6、1000/3000 rpm 或 2p = 6/2、750/3000 rpm 或 2p = 8/2、600/3000 rpm 或 2p = 10/2、375/1500 rpm 或 2p = 16/4,等等。

根據極開關繞組電路的選擇,具有不同極數的電動機可以是恆功率或恆轉矩。

對於變極繞組和恆功率電機,兩個極數的相匝數將相同或接近,這意味著它們的電流和功率將相同或接近。它們的扭矩會有所不同,具體取決於轉數。

在極數較少的恆轉矩電動機中,每相分成兩部分的繞組組以雙三角形或雙星形並聯連接,結果一相的匝數減少,並且導線的橫截面、電流和功率都增加了一倍。在星形/三角形排列中從大極切換到少極時,匝數減少,電流和功率將增加 1.73 倍。這意味著在更高功率和更高轉速下,以及在更低功率和更低轉速下,扭矩將相同。

獲得兩個不同數量的極對的最簡單方法是 具有兩個獨立繞組的感應電動機的定子佈置… 電氣行業生產這種同步轉速為 1000/1500 rpm 的電機。

然而,有許多定子繞組導線切換方案,其中相同的繞組可以產生不同的極數。這種類型的簡單且廣泛使用的開關如圖 1 所示。 1、a和b。串聯連接的定子線圈形成兩對磁極(圖 1,a)。相同的線圈連接在兩個並聯電路中,如圖所示。 1b,形成一對極點。

本行業生產串並聯切換、速比為1:2、同步轉速為500/1000、750/1500、1500/3000rpm的多速單繞組電動機。

上述切換方法不是唯一的一種。在圖。在圖1中,c表示與圖1所示的電路形成相同極數的電路。 1,乙。

不過業界最普遍的是第一種串並聯切換的方式,因為這樣的開關可以減少定子繞組的走線,開關也可以更簡單。

感應電動機的換極原理

米。 1、感應電動機的換極原理。

三相繞組可以星形或三角形連接到三相網絡。在圖。圖 2,a 和 b 顯示了廣泛的切換,其中電動機為了獲得較低的速度,通過串聯連接的線圈連接到三角形,為了獲得更高的速度,通過並聯連接的星形連接線圈(t .aka 雙星)。

除了兩速,電氣工業還生產三速異步電動機……在這種情況下,電動機的定子有兩個獨立的繞組,其中一個繞組通過上述切換提供兩種速度。第二個繞組通常包含在星形中,提供第三個速度。

如果電動機的定子有兩個獨立的繞組,每個繞組都允許換極,則可以獲得四級電動機。在這種情況下,選擇極數以使轉速構成所需的系列。這種電動機的示意圖如圖 1 所示。 2,c。

需要注意的是,旋轉磁場會在空載繞組的三相中感應出三個E。 d. s,大小相同,相移 120°。這些電動勢的幾何和,如電氣工程中所知,為零。然而,由於不精確的正弦相位e。 ETC。 c. 電源電流,這些 d. 的總和,等等。 v. 可能為零。在這種情況下,電流會在閉合的非工作線圈中產生,從而加熱該線圈。

為了防止這種現象,極點切換電路以空閒線圈打開的方式製成(圖 12,c)。有的電動機由於上電流值較小,有時空載繞組閉環不開路。

生產同步轉速1000/1500/3000、750/1500/3000rpm的三速雙繞電機和500/750/1000/1500rpm的四速電機。兩速電機有6個,三速有9個,四速有12個端子到極開關。

應該注意的是,有用於雙速電機的電路,它用一個繞組可以獲得不等於1:2的轉速。這種電機提供750/3000、1000/1500的同步轉速, 1000/3000 轉/分

單繞組採用特殊方案可得到三、四個不同極對數,這種單繞組多速電動機體積明顯小於相同參數的雙繞組電動機,這對機械工程具有重要意義.

此外,單繞組電動機具有略高的 能源指標 和較少的勞動密集型生產。具有單繞組的多速電機的缺點是存在引入開關的大量電線。

然而,開關的複雜性與其說是由引出的電線數量決定,不如說是由同時開關的數量決定。在這方面,已經開發出允許在存在一個線圈的情況下通過相對簡單的開關獲得三檔和四檔速度的方案。

感應電動機的極切換電路

米。 2. 感應電動機換極方案。

此類電動機由機械工程以 1000/1500/3000、750/1500/3000、150/1000/1500、750/1000/1500/3000、500/750/1000/1500 rpm 的同步速度生產。

感應電動機的扭矩可以用眾所周知的公式表示

其中 Ig 是轉子電路中的電流; F為電機的磁通量; ? 2 是電流矢量和 e 之間的相位角。 ETC。 v. 轉子。

三相多速鼠籠式電動機

米。 3、三相多速鼠籠式電動機。

考慮與感應電動機的速度控制相關的這個公式。

轉子中允許的最高持續電流由允許的發熱決定,因此近似恆定。如果在恆定磁通量下進行速度調節,則在所有電機速度下,最大長期允許轉矩也將是恆定的。這種速度控制稱為恆轉矩控制。

通過改變轉子電路中的電阻來調節速度是用恆定的最大允許扭矩進行調節,因為在調節過程中機器的磁通量不會改變。

電機軸在較低轉速(因此極數較多)下的最大允許有用功率由下式確定

其中 If1——相電流,根據加熱條件允許的最大值; Uph1——極數較多的定子相電壓。

電機軸在較高轉速(和較少極數)下的最大允許有用功率 Uph2 — 在這種情況下為相電壓。

當從三角形連接切換到星形連接時,相電壓降低了 2 倍。因此,當從電路 a 移動到電路 b(圖 2)時,我們得到功率比

粗暴對待

拿去

換句話說,較低速度下的功率是較高轉子速度下功率的 0.86。鑑於在兩種速度下最大連續功率的變化相對較小,這種調節通常被稱為恆功率調節。

如果在連接每相的一半時,依次使用星形連接,然後切換為並聯星形連接(圖 2,b),則我們得到

或者

因此,在這種情況下,存在對扭矩轉數的恆定控制。在金屬加工機床中,主運動驅動需要恆功率速度控制,進給驅動需要恆轉矩速度控制。

以上計算的最高和最低轉速下的功率比是近似值。例如,沒有考慮到由於繞組的更強烈冷卻而在高速下增加負載的可能性;假設的相等性也非常近似。所以,對於 4A 電機,我們有

因此,該發動機的功率比為 P1 / P2 = 0.71。大致相同的比率適用於其他雙速發動機。

新的多速單線圈電動機,根據開關方案,允許以恆定功率和恆定扭矩進行速度控制。

變極感應電機可獲得的控制級數很少,因此通常只能在配備專門設計的齒輪箱的機床上使用此類電機。

也可以看看: 使用多速電機的優點

我們建議您閱讀:

為什麼電流是危險的?