الخصائص الميكانيكية للمحركيسمى اعتماد سرعة الدوار على عزم الدوران على العمود n = f (M2). نظرًا لأن عزم عدم التحميل صغير تحت الحمل، M2 ≈ M ويتم تمثيل الخاصية الميكانيكية بالاعتماد n = f (M). إذا أخذنا في الاعتبار العلاقة s = (n1 - n) / n1، فيمكن الحصول على الخاصية الميكانيكية من خلال تقديم اعتمادها الرسومي في الإحداثيات n وM (الشكل 1).

أرز. 1. الخصائص الميكانيكية محرك غير متزامن

الخصائص الميكانيكية الطبيعية للمحرك التعريفييتوافق مع الدائرة الرئيسية (الشهادة) لاتصالها والمعلمات الاسمية لجهد الإمداد. الخصائص الاصطناعيةيتم الحصول عليها إذا تم تضمين أي عناصر إضافية: المقاومات والمفاعلات والمكثفات. عند تشغيل المحرك، لا تفعل ذلك الفولطيةتختلف الخصائص أيضًا عن الخصائص الميكانيكية الطبيعية.

الخصائص الميكانيكية مريحة للغاية و اداة مفيدةعند تحليل الأوضاع الثابتة والديناميكية للمحرك الكهربائي.

النقاط الرئيسية للخصائص الميكانيكية: الانزلاق الحرج والتردد، أقصى عزم دوران، عزم الدوران المبدئي، عزم الدوران المقدر.

السمة الميكانيكية هي اعتماد عزم الدوران على الانزلاق، أو بمعنى آخر، على عدد الثورات:

من التعبير من الواضح أن هذا الاعتماد معقد للغاية، لأنه كما تظهر الصيغ)

و ، يتم تضمين الانزلاق أيضًا في التعبيرات الخاصة بـ أنا 2 و كوس؟ 2. عادةً ما يتم توضيح الخصائص الميكانيكية للمحرك غير المتزامن بيانياً

نقطة البداية للخاصية تتوافق مع ن= 0 و س= 1: هذه هي اللحظة الأولى التي يبدأ فيها المحرك. بداية قيمة عزم الدوران من - جداً خاصية مهمةالخصائص التشغيلية للمحرك. لو من صغيرًا، وأقل من عزم الدوران التشغيلي المقدر، لا يمكن تشغيل المحرك إلا في وضع الخمول أو مع حمل ميكانيكي مخفض مماثل.

دعونا نشير بالرمز Mnp مقاومة عزم الدوران (الكبح) الناتج عن الحمل الميكانيكي على العمود الذي يبدأ عنده المحرك. الشرط الواضح لكي يتمكن المحرك من التشغيل هو: من > Mnp . إذا تم استيفاء هذا الشرط، سيبدأ دوار المحرك في التحرك، وستكون سرعته نسوف تزيد، والانزلاق سينقص. كما يتبين من الصورة أعلاه، فإن عزم المحرك يزداد من من يصل إلى الحد الأقصى مم ، الموافق للقسيمة الحرجة س kpوبالتالي، فإن قوة المحرك الزائدة المتاحة، والتي يحددها فرق عزم الدوران، تزداد أيضًا مو Mnp .

كلما زاد الفرق بين عزم دوران المحرك المتاح (ممكن في حالة انزلاق معين على طول خاصية التشغيل) م ومعارضة م نيب كلما كان وضع التشغيل أسهل وزادت سرعة وصول المحرك إلى سرعة دوران ثابتة.

كما تظهر الخصائص الميكانيكية، عند عدد معين من الثورات (في س = س kp) يصل عزم دوران المحرك المتوفر إلى الحد الأقصى الممكن لمحرك معين (عند جهد معين ش ) قيم جبل . علاوة على ذلك، يستمر المحرك في زيادة سرعة الدوران، لكن عزم الدوران المتوفر يتناقص بسرعة. في بعض القيم نو سيصبح عزم دوران المحرك مساوياً للمحرك المضاد: ينتهي تشغيل المحرك، ويتم ضبط سرعته على قيمة مقابلة للنسبة:

هذه النسبة إلزامية لجميع أوضاع تحميل المحرك، أي لجميع القيم Mnp ، ضمن الحد الأقصى لعزم دوران المحرك المتاح م ر . ضمن هذه الحدود، يتكيف المحرك نفسه تلقائيًا مع جميع تقلبات الحمل: إذا زاد الحمل الميكانيكي أثناء تشغيل المحرك، للحظة م n.p.سيكون هناك المزيد من عزم الدوران الذي طوره المحرك. ستبدأ سرعة المحرك في الانخفاض وسيزداد عزم الدوران.

سيتم إنشاء سرعة الدوران عند مستوى جديد يتوافق مع المساواة م و Mnp . عندما ينخفض ​​الحمل، سيتم عكس عملية الانتقال إلى وضع التحميل الجديد.

إذا كانت لحظة التحميل Mnp سوف تتجاوز م ر سيتوقف المحرك على الفور، لأنه مع انخفاض السرعة، ينخفض ​​​​عزم دوران المحرك.

وبالتالي الحد الأقصى لعزم دوران المحرك م توتسمى أيضًا باللحظة الانقلابية أو الحرجة.

إذا كان في صيغة اللحظة بديل:

ثم نحصل على:

أخذ المشتقة الأولى من م وبمعادلته بالصفر نجد أن القيمة القصوى لعزم الدوران تحدث تحت الشرط:

وهذا هو، مع مثل هذا الانزلاق س = ق ك.ب ، حيث تكون المقاومة النشطة للدوار مساوية للمفاعلة الحثية

قيم ق ك.ب بالنسبة لمعظم المحركات غير المتزامنة تتراوح من 10 إلى 25٪.

إذا كان في صيغة عزم الدوران المكتوبة أعلاه، بدلا من المقاومة النشطة ص 2 استبدل الاستقرائي بالصيغة

إن الحد الأقصى لعزم الدوران للمحرك غير المتزامن يتناسب مع مربع التدفق المغناطيسي (وبالتالي مربع الجهد) ويتناسب عكسيا مع محاثة التسرب لملف الدوار.

عندما يكون الجهد الموردة للمحرك ثابتا، فإن تدفقه F يبقى دون تغيير تقريبا.

إن محاثة التسرب للدائرة الدوارة ثابتة عمليًا أيضًا. ولذلك، عندما تتغير المقاومة النشطة في دائرة الدوار، فإن القيمة القصوى لعزم الدوران جبل لن يتغير، ولكنه سيحدث عند انزلاقات مختلفة (مع زيادة في المقاومة النشطة للدوار - عند قيم انزلاق كبيرة).

من الواضح أن أقصى حمل ممكن للمحرك يتم تحديده من خلال قيمته جبل . يكمن الجزء العامل من خصائص المحرك في نطاق ضيق من السرعات ن، مُتَجَانِس جبل ، قبل. في ن = ن 1 (نقطة النهاية المميزة) م = 0، لأنه عند سرعة الدوار المتزامنة س = 0 و أنا 2 = 0.

عزم الدوران المقدر، الذي يحدد قوة لوحة المحرك، عادة ما يساوي 0.4 - 0.6 من جبل . وبالتالي، فإن المحركات غير المتزامنة تسمح بأحمال زائدة قصيرة المدى تتراوح من 2 إلى 2.5 مرة.

المعلمة الرئيسية التي تميز وضع التشغيل للمحرك غير المتزامن هي الانزلاق s - الفرق النسبي بين سرعة دوار المحرك n ومجاله n o: s = (n o - n) / n o .

منطقة الخصائص الميكانيكية المقابلة لـ 0 ≥ s ≥ 1 هي منطقة أوضاع المحرك، وفي s< s кр работа двигателя устойчива, при s >ق كر - غير مستقر. عندما س< 0 и s >1 يتم توجيه عزم دوران المحرك عكس اتجاه دوران الدوار (الكبح المتجدد والكبح المضاد، على التوالي).

غالبًا ما يتم وصف القسم المستقر من الخصائص الميكانيكية للمحرك بواسطة صيغة كلوس، عن طريق استبدال معلمات الوضع الاسمي الذي يمكن من خلاله تحديد الانزلاق الحرج:

,

حيث: ε = M kp / M n - سعة التحميل الزائد للمحرك.

يمكن إنشاء الخاصية الميكانيكية وفقًا لكتاب مرجعي أو كتالوج تقريبًا باستخدام أربع نقاط (الشكل 7.1):

النقطة 1 - الخمول المثالي، n = n o = 60 f / p، M = 0، حيث: p - عدد أزواج القطب حقل مغناطيسيمحرك؛

النقطة 2 - الوضع الاسمي: n = n n، M = M n = 9550 P n / n n، حيث P n هي القوة المقدرة للمحرك بالكيلوواط؛

النقطة 3 - الوضع الحرج: n = n cr، M = M cr = lect M n؛

النقطة 4 - وضع البداية: n = 0، M = M start = β M n.

عند تحليل تشغيل المحرك في نطاق حمل يصل إلى Mn وأكثر قليلاً، يمكن وصف القسم المستقر من الخاصية الميكانيكية تقريبًا بمعادلة الخط المستقيم n = n 0 - vM، حيث يتم تحديد المعامل "b" بسهولة بواسطة استبدال معلمات الوضع الاسمي n n وM n في المعادلة.

تصميم اللفات الجزء الثابت. اللفات حلقة أحادية الطبقة ومزدوجة الطبقة.

بناءً على تصميم الملفات، يتم تقسيم اللفات إلى ملفات فضفاضة مع ملفات ناعمة ولفات ذات ملفات صلبة أو نصف ملفات. تصنع الملفات الناعمة من سلك معزول دائري. لإعطاء الشكل المطلوب، يتم لفها أولاً على قوالب ثم وضعها في أخاديد شبه منحرفة معزولة (انظر الشكل 3.4، الخامس, زو 3.5، الخامس); يتم تثبيت الفواصل العازلة للطور البيني أثناء تركيب اللف. ثم يتم تقوية الملفات في الأخاديد بمساعدة الأوتاد أو الأغطية، ويتم إعطاء شكلها النهائي (يتم تشكيل الأجزاء الأمامية)، ويتم ربط اللف وتشريبه. يمكن أن تكون عملية تصنيع اللفات العشوائية بأكملها آلية بالكامل.

تصنع الملفات الصلبة (نصف الملفات) من سلك مستطيل معزول. يتم إعطاؤها شكلها النهائي قبل وضعها في الأخاديد. في الوقت نفسه، يتم تطبيق العزل على القشرة والعزل من مرحلة إلى مرحلة. يتم بعد ذلك وضع الملفات في فتحات مفتوحة أو شبه مفتوحة معزولة مسبقًا , معززة ومشربة.

1. اللفات طبقة واحدة- الأكثر ملاءمة للتركيب الميكانيكي، لأنه في هذه الحالة يجب أن يكون اللف متحد المركز ويتم وضعه في فتحات الجزء الثابت على جانبي الملف في وقت واحد. ومع ذلك، فإن استخدامها يؤدي إلى زيادة استهلاك أسلاك اللف بسبب الطول الكبير للأجزاء الأمامية. بالإضافة إلى ذلك، في مثل هذه اللفات لا يمكن تقصير درجة الصوت، مما يؤدي إلى تدهور شكل المجال المغناطيسي في فجوة الهواء، وزيادة الخسائر الإضافية، وحدوث انخفاضات في الخصائص الميكانيكية وزيادة الضوضاء. ومع ذلك، نظرًا لبساطتها وتكلفتها المنخفضة، تُستخدم هذه اللفات على نطاق واسع في المحركات غير المتزامنة ذات الطاقة المنخفضة التي تصل إلى 10-15 كيلو واط.

2. اللفات طبقة مزدوجة- جعل من الممكن تقصير خطوة اللف بأي عدد من تقسيمات الأسنان، وبالتالي تحسين شكل المجال المغناطيسي الناتج عن اللف وقمع منحنيات المجالات الكهرومغناطيسية التوافقية الأعلى. وبالإضافة إلى ذلك، مع اللفات ذات طبقتين، يتم الحصول على شكل أبسط من الاتصالات النهائية، مما يبسط تصنيع اللفات. تُستخدم هذه اللفات للمحركات التي تزيد طاقتها عن 100 كيلو واط مع ملفات صلبة يتم وضعها يدويًا.

اللفات الجزء الثابت.اللفات الموجية أحادية الطبقة ومزدوجة الطبقة

يتم وضع ملف متعدد الأطوار في أخاديد قلب الجزء الثابت المتصل بالشبكة التيار المتناوب. اللفات المتناظرة متعددة الأطوار مع عدد المراحل تيشمل تاللفات الطورية المتصلة بنجم أو مضلع. لذلك، على سبيل المثال، في حالة لف الجزء الثابت ثلاثي الطور، عدد المراحل ر = 3 ويمكن توصيل اللفات على شكل نجمة أو مثلث. يتم إزاحة اللفات الطورية لبعضها البعض بزاوية 360/ تيشيد؛ بالنسبة للملف ثلاثي الطور، تبلغ هذه الزاوية 120 درجة.

تتكون ملفات الطور من ملفات منفصلة متصلة على التوالي أو بالتوازي أو بالتوازي. في هذه الحالة، تحت لفهيشير إلى العديد من المنعطفات المتسلسلة لملف الجزء الثابت، والتي يتم وضعها في نفس الفتحات ولها عزل مشترك بالنسبة لجدران الفتحة. في دورها لفهيتم أخذ موصلين نشطين (أي موجودان في قلب الجزء الثابت نفسه) في الاعتبار، ويتم وضعهما في فتحتين تحت أقطاب متقابلة متجاورة ومتصلتين ببعضهما البعض في سلسلة. تسمى الموصلات الموجودة خارج قلب الجزء الثابت والتي تربط الموصلات النشطة ببعضها البعض بالأجزاء النهائية من الملف. تسمى الأجزاء المستقيمة من ملفات اللف الموضوعة في الفتحات بجوانب الملف أو أجزاء الفتحة.

يتم تشكيل فتحات الجزء الثابت التي يتم وضع اللفات فيها داخلالجزء الثابت يسمى الأسنان. تسمى المسافة بين مركزي الأسنان المتجاورة في قلب الجزء الثابت، والتي تقاس على طول سطحه المواجه للفجوة الهوائية تقسيم المسننأو تقسيم الأخدود.

يتم لف اللفات الأسطوانية متعددة الطبقات (الشكل 3) من سلك دائري وتتكون من ملفات قرصية متعددة الطبقات تقع على طول القضيب. يمكن ترك قنوات شعاعية للتبريد بين الملفات (من خلال كل ملف أو من خلال ملفين أو ثلاثة). يتم استخدام هذه اللفات على الجانب الجهد العاليفي سست ≥ 335 كيلو فولت × أ، أناش ≥ 45 أ و ش l.n ≥ 35 كيلو فولت.

يتم لف اللفات الأسطوانية أحادية الطبقة ومزدوجة الطبقة (الشكل 4) من واحد أو أكثر (حتى أربعة) من الموصلات المستطيلة المتوازية وتستخدم عندما سست ≥ 200 كيلو فولت × أ، أناست ≥ 800 أ و ش l.n ≥ 6 كيلو فولت.

38) الخصائص الميكانيكية للمحرك غير المتزامن.

الخصائص الميكانيكية. يسمى اعتماد سرعة الدوار على الحمل (عزم الدوران على العمود) بالخاصية الميكانيكية للمحرك غير المتزامن (الشكل 262، أ). عند الحمل المقدر، تكون سرعة الدوران للمحركات المختلفة عادةً 98-92.5% من سرعة الدوران n 1 (slip s nom = 2 - 7.5%). كلما زاد الحمل، أي عزم الدوران الذي يجب أن يطوره المحرك، انخفضت سرعة الدوار. كما يظهر المنحنى

أرز. 262. الخصائص الميكانيكية للمحرك غير المتزامن: أ - طبيعي. ب - عند تشغيل مقاومة متغيرة

في التين. 262a، تنخفض سرعة دوران المحرك غير المتزامن بشكل طفيف فقط مع زيادة الحمل في النطاق من الصفر إلى أعلى قيمة له. لذلك يقال أن مثل هذا المحرك يتمتع بخاصية ميكانيكية صلبة.

يطور المحرك أقصى عزم دوران M max مع بعض الانزلاق s kp يصل إلى 10-20%. تحدد النسبة M max /M nom سعة التحميل الزائد للمحرك، وتحدد النسبة M p /M nom خصائص البداية.

لا يمكن للمحرك أن يعمل بثبات إلا إذا تم ضمان التنظيم الذاتي، أي يتم إنشاء توازن تلقائي بين عزم الحمل M int المطبق على العمود وعزم الدوران M الذي تم تطويره بواسطة المحرك. يتوافق هذا الشرط مع الجزء العلوي من الخاصية حتى يتم الوصول إلى M max (إلى النقطة B). إذا تجاوز عزم الدوران M عزم الدوران M الأقصى، فإن المحرك يفقد الاستقرار ويتوقف، في حين أن تيارًا أكبر بمقدار 5-7 مرات من التيار المقنن سيمر عبر لفات الماكينة لفترة طويلة، ويمكن أن يحترق .

عندما يتم توصيل مقاومة متغيرة بدائرة لف الدوار، نحصل على عائلة من الخصائص الميكانيكية (الشكل 262، ب). السمة 1 عندما يعمل المحرك بدون مقاومة متغيرة تسمى طبيعية. الخصائص 2 و 3 و 4، التي يتم الحصول عليها عن طريق توصيل المقاومة المتغيرة بالمقاومات R 1п (المنحنى 2)، R 2п (المنحنى 3) و R 3п (المنحنى 4) بملف دوار المحرك، تسمى الخصائص الميكانيكية المتغيرة. عند تشغيل مقاومة متغيرة، تصبح الخاصية الميكانيكية أكثر ليونة (أكثر انخفاضًا بشكل حاد)، مع زيادة المقاومة النشطة لدائرة الدوار R 2 وزيادة s kp. هذا يقلل من تيار البداية. يعتمد عزم الدوران M p أيضًا على R 2. يمكنك تحديد مقاومة المقاومة المتغيرة بحيث يكون عزم الدوران M p مساوياً للحد الأقصى M max.

في المحرك ذو عزم الدوران المتزايد، تقترب الخاصية الميكانيكية الطبيعية في شكلها من خاصية المحرك مع تشغيل مقاومة متغيرة. إن عزم دوران محرك القفص السنجابي المزدوج يساوي مجموع عزمي الدوران الناتجين عن أقفاص العمل والبدء. لذلك، يمكن الحصول على الخاصية 1 (الشكل 263) من خلال جمع الخاصيتين 2 و3 التي أنشأتها هذه الخلايا. عزم الدوران M 'p لمثل هذا المحرك أكبر بكثير من عزم الدوران M 'p لمحرك قفص السنجاب التقليدي. الأداء الميكانيكي للمحرك ذو الفتحة العميقة هو نفس أداء محرك القفص السنجابي المزدوج.

خصائص العمل فقط في أي حالة !!!

خصائص الأداء.خصائص التشغيل للمحرك غير المتزامن هي اعتمادات سرعة الدوران n (أو الانزلاق s)، عزم الدوران على العمود M 2، تيار الجزء الثابت I 1 الكفاءة؟ وكوس؟ 1 ، من الطاقة المفيدة P 2 = P mx عند القيم المقدرة للجهد U 1 والتردد f 1 (الشكل 264). لقد تم تصميمها فقط لمنطقة التشغيل المستقر العملي للمحرك، أي من الانزلاق الذي يساوي الصفر إلى الانزلاق الذي يتجاوز الاسمي بنسبة 10-20٪. تتغير سرعة الدوران n قليلًا مع زيادة خرج الطاقة P2، تمامًا كما هو الحال في الخاصية الميكانيكية؛ يتناسب عزم الدوران على العمود M 2 مع القوة P 2، وهو أقل من اللحظة الكهرومغناطيسية M بقيمة عزم دوران الكبح M tr الناتج عن قوى الاحتكاك.

يزداد تيار الجزء الثابت I 1 مع زيادة خرج الطاقة، لكن عند P 2 = 0 يوجد تيار عدم حمل I 0 . تختلف الكفاءة بنفس الطريقة تقريبًا كما هو الحال في المحول، مع الحفاظ على قيمة كبيرة إلى حد ما على مدى حمل واسع نسبيًا.

أعلى قيمة للكفاءة للمحركات غير المتزامنة ذات الطاقة المتوسطة والعالية هي 0.75-0.95 (تتمتع الآلات عالية الطاقة بكفاءة أعلى في المقابل). عامل الطاقة كوس؟ 1 من المحركات غير المتزامنة ذات الطاقة المتوسطة والعالية عند التحميل الكامل هو 0.7-0.9. وبالتالي، فإنها تقوم بتحميل محطات توليد الطاقة والشبكات بتيارات تفاعلية كبيرة (من 70 إلى 40٪ من التيار المقنن)، وهو ما يعد عيبًا كبيرًا لهذه المحركات.

أرز. 263. الخصائص الميكانيكية للمحرك غير المتزامن مع زيادة عزم الدوران (مع قفص السنجاب المزدوج)

أرز. 264. خصائص أداء محرك غير متزامن

عند الأحمال التي تتراوح بين 25-50٪ من الحمل الاسمي، والتي غالبًا ما يتم مواجهتها أثناء تشغيل الآليات المختلفة، ينخفض ​​​​عامل الطاقة إلى قيم غير مرضية من وجهة نظر الطاقة (0.5-0.75).

عند إزالة الحمل من المحرك، ينخفض ​​معامل القدرة إلى قيم 0.25-0.3، وبالتالي لا ينبغي السماح للمحركات غير المتزامنة بالعمل بسرعة خاملة أو بأحمال ناقصة كبيرة.

التشغيل بجهد منخفض وفقدان إحدى المراحل.إن تقليل جهد الشبكة ليس له تأثير كبير على سرعة الدوار للمحرك غير المتزامن. ومع ذلك، في هذه الحالة، يتم تقليل الحد الأقصى لعزم الدوران الذي يمكن للمحرك غير المتزامن تطويره بشكل كبير (عندما ينخفض ​​الجهد بنسبة 30٪، فإنه ينخفض ​​بحوالي مرتين). لذلك، إذا انخفض الجهد بشكل كبير، فقد يتوقف المحرك، وإذا كان الجهد منخفضًا، فقد لا يبدأ العمل.

واحد. ملاحظة. التيار المتردد ، عندما ينخفض ​​​​الجهد في شبكة الاتصال ، فإن الجهد في الشبكة ثلاثية الطور ، والتي من خلالها المحركات غير المتزامنة التي تقود دوران الآلات المساعدة (المراوح ، الضواغط ، المضخات) تنخفض أيضًا وفقًا لذلك. من أجل ضمان التشغيل الطبيعي للمحركات غير المتزامنة بجهد منخفض (يجب أن تعمل بشكل طبيعي عندما ينخفض ​​الجهد إلى 0.75U nom)، تكون طاقة جميع محركات الماكينة المساعدة عند . ملاحظة. يتم أخذ ما يقرب من 1.5-1.6 مرة أكبر مما هو ضروري لقيادتها بالجهد المقنن. يعد احتياطي الطاقة هذا ضروريًا أيضًا بسبب بعض عدم التماثل في جهود الطور، لأنه على سبيل المثال. ملاحظة. يتم تشغيل المحركات غير المتزامنة ليس من مولد ثلاثي الطور، ولكن من مقسم الطور. إذا كانت الجهود غير متوازنة، فإن تيارات الطور للمحرك ستكون غير متساوية ولن يكون إزاحة الطور بينهما مساوية لـ 120 درجة. ونتيجة لذلك، سوف يتدفق تيار أكثر خلال إحدى المراحل، مما يتسبب في زيادة تسخين اللفات في هذه المرحلة. وهذا يجبر المحرك على الحد من حمله مقارنة بتشغيله بجهد متماثل. بالإضافة إلى ذلك، مع عدم تناسق الجهد، لا ينشأ مجال مغناطيسي دائري، ولكن بيضاوي الشكل ويتغير شكل الخصائص الميكانيكية للمحرك إلى حد ما. في الوقت نفسه، يتم تقليل عزم الدوران الأقصى وعزم الدوران. يتميز عدم تناسق الجهد بمعامل عدم تناسق، وهو ما يساوي متوسط ​​الانحراف النسبي (بالنسبة المئوية) للجهود في المراحل الفردية عن متوسط ​​الجهد (المتماثل). يعتبر نظام الجهد ثلاثي الطور متماثلًا عمليًا إذا كان هذا المعامل أقل من 5٪.

إذا انكسرت إحدى المراحل، يستمر المحرك في العمل، لكن التيارات المتزايدة سوف تتدفق عبر المراحل غير التالفة، مما يتسبب في زيادة تسخين اللفات؛ ولا ينبغي السماح بمثل هذا النظام. من المستحيل بدء تشغيل المحرك بمرحلة مكسورة، لأن هذا لا يخلق مجالًا مغناطيسيًا دوارًا، ونتيجة لذلك لن يدور دوار المحرك.

استخدام المحركات غير المتزامنة لقيادة الآلات المساعدة. ملاحظة. يوفر مزايا كبيرة على المحركات التيار المباشر. عندما ينخفض ​​الجهد في شبكة الاتصال، فإن سرعة دوران المحركات غير المتزامنة، وبالتالي إمداد الضواغط والمراوح والمضخات، لا تتغير عمليا. في محركات التيار المستمر، تتناسب سرعة الدوران مع جهد الإمداد، وبالتالي يتم تقليل إمداد هذه الآلات بشكل كبير.

الخصائص الميكانيكية الثابتة للمحركيسمى اعتماد السرعة على عزم دوران المحرك. ث=¦(م). تتميز جميع المحركات الكهربائية تقريبًا بخاصية أن سرعتها تعتمد على تناقص عزم دوران المحرك. ينطبق هذا على جميع المحركات الكهربائية التقليدية المستخدمة في الصناعة، أي محركات التيار المستمر ذات الإثارة المتسلسلة والمستقلة والمختلطة، بالإضافة إلى المحركات غير المتزامنة بدون فرش و محركات العاكسالتيار المتناوب. ومع ذلك، فإن درجة التغير في السرعة مع التغيير في عزم الدوران تختلف باختلاف المحركات وتتميز بما يسمى الاستعلاءخصائصها الميكانيكية.

صلابة الخصائص الميكانيكية للمحرك الكهربائيهي نسبة زيادة عزم الدوران التي يطورها جهاز محرك كهربائي عند تغيير السرعة إلى الفرق المقابل في السرعات الزاوية للمحرك الكهربائي:

عادة، في مناطق العمل، الخصائص الميكانيكية للمحركات لها صلابة سلبية β<0. Линейные механические характеристики обладают постоянной жесткостью. В случае нелинейных характеристик их жесткость не постоянна и определяется в каждой точке как производная момента по угловой скорости

وصلابة الخاصية الميكانيكية بالمعنى الهندسي هي ميل الخاصية الميكانيكية للمحرك.

إذا قارنا الخاصيتين 1 و 2، فإن الخاصية 1 تكون أكثر ليونة، لأن ميله أقل

DM 1 >DM 2 Þ ب 1 >ب 2 , منذ و .

يمكن تقسيم الخصائص الميكانيكية للمحركات الكهربائية إلى أربع فئات رئيسية:

1. الأداء الميكانيكي جامد تماما(β = ∞) هي خاصية تظل فيها السرعة دون تغيير مع تغير عزم الدوران. تتميز المحركات المتزامنة بهذه الخاصية (الخط المستقيم 1 في الشكل 1).

2. خاصية ميكانيكية صلبة- وهذه خاصية تكون فيها السرعة مع تغير عزم الدوران رغم أنها تقل ولكن بدرجة قليلة. تتميز محركات التيار المستمر بخصائص ميكانيكية صلبة الإثارة المستقلة، وكذلك المحركات غير المتزامنة داخل الجزء العامل من الخاصية الميكانيكية (المنحنى 2 في الشكل 1).

بالنسبة للمحرك غير المتزامن، تختلف الصلابة عند نقاط مختلفة من الخصائص الميكانيكية. بين قيم عزم الدوران القصوى (الحرجة) في أوضاع المحرك Mk،d والمولد Mk،g، تتميز خاصية المحرك غير المتزامن بصلابة عالية نسبيًا.

3. خاصية ميكانيكية ناعمة- وهي خاصية تتغير فيها السرعة بشكل كبير مع تغير عزم الدوران. تتميز محركات التيار المستمر المثارة على التوالي بهذه الخاصية، خاصة في مجال عزم الدوران الصغير (المنحنى 3 في الشكل 2). بالنسبة لهذه المحركات، لا تظل الصلابة ثابتة في جميع نقاط الأداء.

يمكن تصنيف محركات التيار المستمر ذات الإثارة المختلطة إلى المجموعة الثانية أو الثالثة اعتمادًا على قيمة الصلابة للخاصية الميكانيكية.

4. خصائص ميكانيكية ناعمة تمامًا(β=0) هي خاصية يظل فيها عزم دوران المحرك دون تغيير مع تغير السرعة الزاوية. تمتلك هذه الخاصية، على سبيل المثال، محركات التيار المستمر ذات الإثارة المستقلة عندما يتم تشغيلها بواسطة مصدر حالي أو عند التشغيل في أنظمة محرك كهربائي مغلقة في وضع تثبيت تيار عضو الإنتاج (الخط المستقيم 4 في الشكل 2).

الخصائص الميكانيكية لآلة العمل– هذا هو اعتماد سرعة آلة العمل على لحظة المقاومة التي تخلقها w=¦(M s).

تصف الخصائص الميكانيكية الحمل على المحرك الكهربائي.

تصنيف الأحمال النموذجية:

1. لحظة المقاومة النشطة M s =const

مثال: محرك ونش الرافعة.

الحمل قادر على قيادة الآلية نفسها، ولهذا السبب يطلق عليه اسم نشط. يجب أن يوفر التصميم فرامل انتظار.

2. لحظة رد الفعل للمقاومة M s =const (حمل ثابت من نوع عزم الدوران)

نموذجي لآليات نوع "الاحتكاك الجاف".

م ج = م 0 علامة(ث).

ث>0 Þ م ق>0؛ ث<0 Þ М с <0.

عزم الدوران رد الفعل هو رد الفعل على السرعة ث.

3. الاحتكاك اللزج

م ث = α v.t ω

لحظة المقاومة تتناسب مع السرعة.

bvt - معامل الاحتكاك اللزج.

4. لحظة التهوية

م ج = كيلووات 2 علامة (ث).

نموذجي لمراوح ومضخات الطرد المركزي.

إذا قمت بإغلاق فتحة المدخل، فسوف تنخفض لحظة التحميل.

P=M ج ث - الطاقة.

5. ثبات القوة P=const

حيث Р с =const.

غالبًا ما يستخدم للمحركات الرئيسية للأدوات الآلية (المخارط والطحن والمملة والطحن وغيرها من الآلات).

w max ∙M min =w min ∙M max =const.

دعونا نلقي نظرة على الدوران:

ث = ثابت، F ع = ثابت.

للمسوي:

Р 1 = v min ∙F max - شوط العمل، Р 1 = v max ∙F min - الخمول.

Р 1 »Р 2 =const.

ميزات اختيار المحرك:

مع P 1 = 5 kW نحصل على P dv = 5∙100=500 kW.

يؤدي الاختيار المباشر للمحرك وفقًا للقيم الحدية إلى المبالغة في تقدير قوة المحرك المثبتة بمقدار D w مرات، حيث D w هو نطاق التحكم في السرعة. في الواقع، يمكن تقليل قوة المحرك على وجه التحديد عن طريق تحديد نطاق التحكم في السرعة.

بالنسبة إلى DPT، فإن NV هو التحكم في السرعة استنادًا إلى تيارات الإثارة.

المحرك الكهربائي ذو الإثارة المتوازية هو محرك DC يتم توصيل لف مجاله بالتوازي مع ملف حديد التسليح (الشكل 1). عند أخذ الخصائص، يتم توفير الجهد المقنن U n =const إلى دائرة عضو الإنتاج.

أرز. 1 - مخطط محرك الإثارة الموازية

يتم تحديد التيار الذي يستهلكه المحرك من الشبكة بالمجموع I = I a + I v، وعادة ما يساوي تيار الإثارة I v = (0.03...0.04) I n. يتم أخذ جميع خصائص المحرك عند مقاومة ثابتة في دوائر الإثارة r في =const وحديد التسليح

خاصية السرعة .

الاعتماد n=f (I a) لـ U n =const وI in =const

من معادلة EMF للمحرك الكهربائي

كما يتبين من التعبير، تعتمد سرعة المحرك على عاملين - التغيرات في تيار الحمل والتدفق. مع زيادة تيار الحمل، يزداد انخفاض الجهد في مقاومة دائرة عضو الإنتاج وتقل سرعة المحرك.

التفاعل العرضي لعضو الإنتاج يؤدي إلى إزالة مغناطيسية المحرك، على سبيل المثال. ومع زيادة التيار Ia، يقل التدفق، وبالتالي تزداد سرعة المحرك. وبالتالي، فإن كلا العاملين يعملان بشكل مضاد فيما يتعلق بسرعة الماكينة وسيتم تحديد نوع خصائص السرعة من خلال الإجراء الناتج.

في التين. ويبين الشكل 2 ثلاث خصائص مختلفة لسرعة المحرك (المنحنيات 1،2،3). المنحنى 1 - خاصية السرعة مع التأثير السائد لـ I a ∑r، المنحنى 2 - كلا العاملين متوازنان تقريبًا، المنحنى 3 - يسود عامل تأثير إزالة المغناطيسية لتفاعل عضو الإنتاج.

أرز. 2- خصائص محرك الإثارة المتوازي

نظرًا لحقيقة أن التغير في التدفق F في المحركات الحقيقية يكون ضئيلًا، فإن خاصية السرعة تكاد تكون خطًا مستقيمًا. في عدد من آلات الإثارة المتوازية الحديثة، للتعويض عن تأثير تفاعل حديد التسليح المستعرض، يتم تثبيت لف حقل تثبيت إضافي، والذي يعوض كليًا أو جزئيًا عن تأثير تفاعل حديد التسليح.

الشكل الطبيعي لخاصية السرعة، والذي يضمن التشغيل المستقر للمحرك، هو سمة نوع المنحنى 1.

يتم تحديد ميل الخاصية بقيمة مقاومة دائرة عضو الإنتاج Σr دون مراعاة رد فعل عضو الإنتاج. عندما لا يتم تضمين أي مقاومة إضافية في دائرة عضو الإنتاج، تسمى الخاصية طبيعية. السمة الطبيعية لمحرك الإثارة المتوازي هي جامدة تمامًا. عادةً، حيث n o هي سرعة الخمول. عندما يتم تضمين مقاومات إضافية Rr في دائرة عضو الإنتاج، يزداد ميل الخصائص، وتصبح "ناعمة" وتسمى مصطنعة أو مقاومة.

خاصية عزم الدوران – هذا هو الاعتماد M=f (I a) مع r في =const، U=U n و Σr=const. في حالة تشغيل المحرك المستقر وفقًا لـ

لدينا M em = M 2 +M 0 = c m I a F. إذا لم يتغير التدفق F أثناء تشغيل الآلة، فإن خاصية اللحظة ستكون خطًا مستقيمًا (الخاصية 4، الشكل 2). في الواقع، يتناقص التدفق F قليلاً مع زيادة التيار Ia بسبب تأثير إزالة المغناطيسية لتفاعل عضو الإنتاج، وبالتالي فإن خاصية عزم الدوران تميل قليلاً إلى الأسفل (المنحنى 5). توجد خاصية عزم الدوران المفيدة أسفل منحنى عزم الدوران الكهرومغناطيسي بقيمة عزم الدوران الخامل (المنحنى 6).

خصائص الكفاءةتتم إزالة η=f (I a) عند U=U n، r في =const، Σr=const ولها شكل نموذجي للمحركات الكهربائية (المميزة 7 في الشكل 2). تزداد الكفاءة بسرعة مع زيادة الحمل من الخمول إلى 0.25 R n، ويصل إلى قيمته القصوى عند P = (0.5...0.75) R n، ثم يظل دون تغيير تقريبًا حتى P = P n. عادة في المحركات منخفضة الطاقة η = 0.75...0.85، وفي المحركات المتوسطة والعالية الطاقة η = 0.85...0.94.

الخصائص الميكانيكيةيمثل الاعتماد n=f (M) مع U=U n، I في =const و Σr=const. يمكن الحصول على تعبير تحليلي للخاصية الميكانيكية من معادلة EMF للمحرك الكهربائي

بعد تحديد التيار I a من التعبير M = c e I a Ф واستبدال هذه القيمة الحالية في التعبير أعلاه، نحصل على

إذا أهملنا رد فعل عضو الإنتاج وافترضنا أن التدفق Ф لا يتغير، فيمكن تمثيل الخصائص الميكانيكية للمحرك الكهربائي ذي الإثارة المتوازية في شكل خطوط مستقيمة (الشكل 3)، يعتمد ميلها على قيمة المقاومة R r المتضمنة في دائرة عضو الإنتاج. عندما يكون R = 0 تسمى الخاصية طبيعية.

أرز. 3- الخصائص الميكانيكية لمحرك الإثارة المتوازي

يجب أن نتذكر أنه إذا كسرت دائرة الإثارة = 0، فإن سرعة المحرك تكون n→∞، أي. المحرك "يتجول" لذا يجب فصله فورًا عن الشبكة.

يظهر الشكل التخطيطي لمحرك كهربائي مختلط الإثارة. 1. يحتوي هذا المحرك على ملفين إثارة - متوازيين (تحويلة، ШО)، متصلين بالتوازي مع دائرة عضو الإنتاج، وتسلسلي (متسلسل، SO)، متصلين على التوالي بدائرة عضو الإنتاج. يمكن توصيل هذه اللفات وفقًا للتدفق المغناطيسي وفقًا أو في المعارضة.

أرز. 1 - دائرة المحرك الكهربائي ذات الإثارة المختلطة

عندما يتم تشغيل ملفات الإثارة بشكل متفق عليه، فإن عوامل MMF الخاصة بها تتراكم ويكون التدفق الناتج F مساويًا تقريبًا لمجموع التدفقات الناتجة عن كلا الملفين. مع التوصيل المضاد، يكون التدفق الناتج مساويًا للفرق بين تدفقات اللفات المتوازية والمتسلسلة. وفقا لهذا، تعتمد خصائص وخصائص المحرك الكهربائي ذو الإثارة المختلطة على طريقة تشغيل اللفات وعلى نسبة MMF الخاصة بها.

خاصية السرعة n=f (I a) مع U=U n وI في =const (هنا I هو التيار في الملف الموازي).

مع زيادة الحمل ، يزداد التدفق المغناطيسي الناتج عند تشغيل اللفات وفقًا لبعضها البعض ، ولكن بدرجة أقل من المحرك المتحمس المتسلسل ، وبالتالي فإن خاصية السرعة في هذه الحالة تكون أكثر ليونة من تلك الموجودة في محرك متحمس على التوازي، ولكنه أكثر صلابة من محرك متحمس على التوالي.

يمكن أن تختلف النسبة بين MMF لللفات ضمن حدود واسعة. تتميز المحركات ذات اللفات المتسلسلة الضعيفة بخاصية سرعة متناقصة قليلاً (المنحنى 1، الشكل 2).

أرز. 2 - خصائص السرعة لمحرك الإثارة المختلط

كلما زادت حصة الملف المتسلسل في إنشاء MMF، كلما اقتربت خاصية السرعة من خاصية المحرك المتحمس المتسلسل. في الشكل 2، السطر 3 يصور إحدى الخصائص الوسيطة لمحرك الإثارة المختلط، وللمقارنة، يتم إعطاء خاصية محرك الإثارة التسلسلية (المنحنى 2).

عندما يتم تشغيل الملف المتسلسل بشكل معاكس مع زيادة الحمل، فإن التدفق المغناطيسي الناتج يتناقص، مما يؤدي إلى زيادة في سرعة المحرك (المنحنى 4). مع هذه السرعة المميزة، قد يكون تشغيل المحرك غير مستقر، لأنه يمكن لتدفق اللف المتسلسل أن يقلل بشكل كبير من التدفق المغناطيسي الناتج. لذلك، لا يتم استخدام المحركات ذات اللفات المتصلة.

الخصائص الميكانيكية n=f (M) مع U=U n وI في =const. يظهر محرك الإثارة المختلط في الشكل 3 (السطر 2).

أرز. 3 - الخصائص الميكانيكية لمحرك الإثارة المختلطة

يقع بين الخصائص الميكانيكية لمحركات الإثارة المتوازية (المنحنى 1) والمتسلسلة (المنحنى 3). من خلال اختيار MMF لكلا الملفين وفقًا لذلك، من الممكن الحصول على محرك كهربائي بخاصية قريبة من محرك الإثارة المتوازي أو المتسلسل.