Что такое пусковой момент асинхронного двигателя, как его рассчитать и увеличить

Переход двигателя из покоя в рабочее состояние называют пусковым моментом асинхронного электродвигателя. При этом подразумевается, что на обмотки двигателя подано номинальное напряжение стандартной частоты. Этот временной промежуток называют «моментом трогания», «начальным моментом» или «начальный пусковой момент асинхронного двигателя». При этом электродвигатель потребляет максимальное количество электроэнергии. Она расходуется на преодоление тормозного момента вала, потерь в двигателе для придания вращательного момента механизмам. В этой статье мы расскажем читателям сайта Сам Электрик, как рассчитывается пусковой момент электродвигателя и как его можно увеличить.

• Расчет пускового момента
• Методы увеличения М_пуск
• Схемы включения асинхронного двигателя
• Способы снижения пусковых токов АД

Расчет пускового момента

Пусковой момент, который зависит от номинального усилия на валу и кратности пускового момента, можно вычислить по формуле:

М_пуск=М_н*К_пуск. ,

где:

• М_н — номинальное усилие на валу электродвигателя;
• К_пуск.— кратность пусков, паспортная величина, которая принимает значения от 1,5 до 6.

На практике применяют другую формулу:

М_пуск=9,55*Р₂* 1000/F1,

Необходимые данные указываются на шильдике двигателя или в паспорте, где F1 — номинальные обороты.

Р₂ равна номинальной мощности в кВт, является расчетной величиной.

Для того, чтобы узнать значение Р₂, следует воспользоваться формулой, в которой учитываются пусковой ток, напряжение сети, скольжение. Эти данные можно узнать в паспорте, справочнике или на сайте завода-изготовителя.

Р₂=(1,732*U*I_пуск)/S₁*1000.

Методы увеличения М

_пуск

Из формулы видно, от чего зависит пусковой момент асинхронного двигателя и как увеличить его, изменяя параметры. Он зависит от мощности трехфазного двигателя и величины скольжения.

Мощность определяется по формуле, корень из 3 умноженный на напряжение и ток. Скольжение изменяет свое значение в зависимости от оборотов вала механизма. При оборотах двигателя равных нулю, скольжение принимает значение равное 1.

При разгоне электродвигателя оно уменьшается и стремится к нулю при достижении номинальных оборотов ротора. Для того чтобы увеличить пусковой момент, достаточно увеличить пусковой ток или питающее напряжение. Величину скольжения изменить нельзя.

Для примера приведем расчет пускового момента, используя паспортные данные некоторых двигателей. Результат сведен в нижеприведенную таблицу:

При этом следует помнить, что использование электродвигателя в механизмах с пусковым моментом, превышающим усилие двигателя на валу – недопустимо. В этом случае электродвигатель не сможет преодолеть потери в двигателе и тормозной момент механизма. Он просто выйдет из строя. Т.е. усилие электродвигателя недостаточно для нормальной работы устройства.

Схемы включения асинхронного двигателя

Для уменьшения воздействия пусковых токов применяются различные схемы включения. Это зависит от механизма и мощности электродвигателя.

Типовое включение двигателя осуществляется напрямую. Напряжение на обмотки подается через магнитный пускатель.

Во время пуска в сети возникает бросок тока, который превышает номинальный в 5-7 раз. Длительность зависит от мощности электродвигателя и нагрузки на валу. Чем мощнее устройство, тем длительнее период разгона.

В результате возникает понижение напряжения в сети, что отрицательно сказывается на аппаратуре, подключенной к этой цепи. Маломощные не оказывают существенного влияния на сети.

На графике снизу представлена зависимость тока от времени разгона электродвигателя:

При запуске мощного электропривода 10 и более кВт следует ограничивать пусковой ток. Это необходимо, чтобы сети не испытывали значительные перегрузки, в результате, которой происходит понижение напряжения сети, что приводит к нештатной ситуации.

Для этого применяются схемы переключения с треугольника на звезду, используются токоограничивающие устройства или частотные преобразователи.

Способы снижения пусковых токов АД

Уменьшить пусковые токи асинхронного двигателя можно несколькими способами. Перечислим их по порядку.

Наиболее распространенным методом, является запуск двигателя при пониженном напряжении. Для чего коммутируют обмотки асинхронного двигателя. В начальный момент пуска, обмотки переключают с треугольника на звезду. После набора оборотов коммутацию возвращают в первоначальное положение. При этом следует учитывать, что пусковой момент при таком запуске уменьшается. Например, при снижении напряжения в 1,72 (корень квадратный из 3) раза, момент уменьшится в три раза. Такой метод применяется при запуске механизмов с минимальной нагрузкой на валу, где установлены асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором.

Так же ограничение токов во время запуска двигателя осуществляют включением последовательно с обмотками статора индукционных сопротивлений. В некоторых случаях для этих целей используются резисторы. После выхода двигателя на оптимальные режимы, резисторы шунтируются.

На рисунке снизу показаны варианты запуска при пониженном напряжении:

Пуск при пониженном напряжении

При уменьшении нагрузки на валу можно регулировать пусковые токи. В первоначальный промежуток времени подключается часть нагрузки. После достижения оптимальных оборотов, подается полная нагрузка.

Для мощных устройств применяют реостатный запуск. Такой пуск используют для приводов укомплектованных асинхронными электродвигателями с фазным ротором. Регулировка производится ступенчато, т.е. резисторы отключаются постепенно с набором скорости вращения. Таким образом обеспечивается плавный пуск.

На рисунке снизу представлена принципиальная схема запуска:

График токов при прямом и плавном пуске электропривода:

Наиболее щадящий запуск механизмов обеспечивает пуск с помощью частотного преобразователя. В этом случае частотный преобразователь самостоятельно выбирает оптимальные режимы. При этом можно увеличить пусковой момент, не повышая нагрузку на сети. Использование частотного преобразователя полностью исключаются нежелательные броски тока в сети.

Вот и были рассмотрены способы увеличения пускового момента асинхронного двигателя, а также правильный его расчет. Если остались вопросы, задавайте их в комментариях под статьей!

Опубликовано 19.04.2021 Обновлено 19.04.2021 Пользователем Александр (администратор)

Пусковой момент асинхронного двигателя — полезная информация от специалистов ООО ПТЦ «Привод»

Одним из самых широко производимых электротехнической промышленностью видов являются асинхронные электродвигатели. Они завоевали большую популярность и получили широкое распространение в сравнении с другими типами двигателей благодаря простоте конструкции, надежности и относительной дешевизне. Асинхронные двигатели применяют во всех сферах народного хозяйства.

Пусковым моментом асинхронного двигателя называют вращающий момент, который развивается на валу асинхронного электрического двигателя, когда ток подается на обмотки неподвижного статора.

Если в специализированной литературе встречаются термины «начальный момент», «начальный пусковой момент асинхронного двигателя» или «момент трогания», то речь тоже идет о пусковом моменте. Обязательно нужно следить за правильностью подключения обмоток, причем подразумевается, что частота питающего напряжения, как и само напряжение, будут приближены к номинальному значению. Только в номинальном режиме асинхронный двигатель сможет работать непосредственно так, как задумано инженерами.

Пусковой момент и его численное значение

Определить пусковой момент асинхронного двигателя можно, используя специальную формулу. Кратность же пускового момента к номинальному асинхронного двигателя можно найти в паспорте устройства, такой документ обязательно должен предоставляться производителем. С этими данными формулу пускового момента асинхронного двигателя очень просто рассчитать.

В зависимости от модели двигателя меняется величина кратности. Встречаются изделия, в которых этот показатель составляет от 1,5 до 6. При покупке необходимо убедиться, что значение пускового момента больше, чем статический момент планируемой проектной нагрузки на валу. Если, выбирая двигатель, вы обнаружили несоответствие, то такой аппарат не сможет развивать требуемый момент и преодолевать нужную нагрузку. Он просто будет не в состоянии должным образом запуститься, а после и разогнаться до номинальных оборотов. Максимальный пусковой момент асинхронного двигателя должен соответствовать потребностям пользователя.

Для нахождения пускового момента существует и еще одна формула. Ее следует использовать при выполнении теоретических расчетов. Чтобы воспользоваться формулой, необходимо знать показатели номинальных оборотов и мощности на валу. На шильдике (табличка с данными) устройства указываются все эти параметры. В формуле P2 – номинальная мощность, а F1 – номинальные обороты. Формула выглядит следующим образом:

Чтобы найти P2, необходимо применить уже отдельную формулу. Здесь пусковой момент асинхронного двигателя зависит от напряжения. Важно учитывать параметры скольжения, пускового тока и напряжения питания. Все эти величины тоже указываются на шильдике. Расчеты не представляют особой сложности. И формула наглядно показывает, что для увеличения пускового момента асинхронного двигателя можно воспользоваться двумя методиками: повысить питающее напряжение или увеличить стартовый ток.

Для наглядности предлагаем произвести расчет значений пусковых моментов для трех аппаратов из серии АИР. Воспользоваться нужно самой первой формулой, для которой необходимы величины номинального момента и параметры кратности пускового момента. Результаты вычислений представлены в табличке:

Какую роль играет пусковой момент

Встречаются ситуации, когда двигатели подключают непосредственно к сети, а коммутацию производят за счет обычного магнитного пускателя. Для этого линейное напряжение подается на обмотки, образуется вращающееся магнитное поле статора, за счет чего оборудование начинает работать.

В этом случае не избежать броска тока, который по своей величине превысит номинальный ток в 5-7 раз. И чем мощнее двигатель и выше нагрузка, тем большей будет и длительность такого превышения. Более мощные моторы демонстрируют продолжительный старт, а обмотки статора в них принимают токовую перегрузку дольше.

Двигатели малой мощности, не превышающей 3 кВт, могут с легкостью перенести такие перепады. Сеть тоже вполне достойно справляется с кратковременными бросками мощности, поскольку у сети в любом случае присутствует некий мощностной резерв. Это объясняет, почему мелкие бытовые электроприборы, а также небольшие станки, вентиляторы и насосы подсоединяют напрямую, не беспокоясь о том, что они подвергаются перегрузкам. Обмотки статоров в двигателях маломощного оборудования соединяются «звездой», если расчет идет на 3-фазное напряжение в 380 Вольт или «треугольником», когда речь идет о 220 Вольтах.

Но если двигатель более мощный, с показателем в 10 и больше кВт, то его недопустимо включать в сеть напрямую. Нужно ограничить бросок тока, иначе можно спровоцировать существенную перегрузку, которая приведет к опасным последствиям.

Способы пуска асинхронного двигателя и пути ограничения пускового тока

Асинхронный двигатель можно запустить множеством способов. Чтобы напрямую произвести пуск электродвигателя, как уже было сказано выше, достаточно подключить его к сети. Такой способ применяется для двигателей с короткозамкнутым ротором. Изготавливая подобный вид техники, производители конструируют устройство так, чтобы возникающие в обмотке статора пусковые токи не создавали огромного механического усилия и не разогревали до предела обмотку.

Из этого следует, что запустить сверхмощный асинхронный электродвигатель при помощи прямого подключения к сети невозможно, так как сеть начинает терять свое напряжение на более чем 15 процентов, что приводит к невозможности реализации запуска двигателя, поскольку пусковой аппарат теряет свою устойчивость, а также подгорают контакты.

Самый простой способ убрать лишний пусковой ток заключается в запуске оборудования на пониженном напряжении электродвигателя. Для этого конструкция предусматривает переключение обмотки с «треугольника» на «звезду» непосредственно в момент запуска. Когда же двигатель наберет некоторые обороты, обмотка переключается обратно на «треугольник». Всего несколько секунд требуется для погашения ненужного всплеска и переключения. В устройствах это реализуется за счет реле времени или иных приспособлений.

Если используется это решение, то пусковой момент также понижается. И здесь можно наблюдать квадратичную зависимость: когда напряжение уменьшится в 1,7 раза, то и момент снизится в 3 раза. Именно поэтому пуск на пониженном напряжении можно использовать лишь для оборудования, в котором пуск возможен только с минимальной нагрузкой на валу двигателя асинхронного типа. Ярким примером может служить пуск многопильного станка.

Основным существенным минусом является значительно уменьшенный импульс включения, из-за пониженного напряжения фазного тока.

Если же речь идет о мощных нагрузках, к примеру, присущих ленточному конвейеру, то указанный выше способ ограничения пускового тока не подходит. Лучше применять реостатный метод. Он дает возможность уменьшить пусковой ток без ущерба для крутящего момента. Именно этот способ можно назвать наиболее подходящим для асинхронных электродвигателей, снабженных фазным ротором. Тут удобно включается реостат в цепь обмотки ротора, а регулировка рабочего тока производится ступенчато, обеспечивая плавный пуск. А за счет реостата можно отрегулировать и рабочую скорость в двигателе, причем это характерно не только для момента запуска.

Асинхронная машина может запускаться от автотрансформаторов и от реакторов. Такие способы включения, как и другие варианты, осуществляются благодаря уменьшению подаваемого напряжения, за счет чего наблюдается снижение момента трогания.

Производители разрабатывают схему запуска асинхронного мотора так, чтобы при поступлении тока небольшой силы создавался сильный момент пуска. Если сравнивать специальное оборудование для запуска асинхронного двигателя с прямым подключением, то можно выделить следующий положительный момент: оборудование постепенно разгоняет и затормаживает электродвигатель. Такой эффект достигается за счет подачи напряжения, которое линейно изменяется от начальной точки и до номинального значения.

Самым же эффективным методом для безопасного запуска электродвигателей асинхронного типа можно смело назвать пуск через устройство плавного пуска или частотный преобразователь. Показатели напряжения и частоты здесь регулируются самим преобразователем в автоматическом режиме, за счет чего двигатель работает в оптимальных для себя условиях. Так удается достичь стабильности в оборотах, но полностью исключить броски тока.

Также основными плюсами устройства плавного пуска асинхронного электродвигателя является уменьшенный шанс повредить механический привод и вал двигателя, понижаются усилия электромеханики в моторных обмотках. Многофункциональное устройство плавного пуска имеет очень хорошую надежность, легко настраивается и ремонтируется.

Способы пуска асинхронного двигателя | Прямой пуск, с УПП и через частотник

Прямой пуск асинхронного двигателя «звезда-треугольник»

Существуют различные способы пуска асинхронного двигателя. Непосредственное подключение агрегата к сети – это прямой пуск асинхронного двигателя, который применим для моторов с короткозамкнутым ротором. При проектировании подобных устройств специалисты разрабатывают конструктивное решение, при котором пусковые токи, возникающие в обмотке статора, не провоцируют большое механическое усилие и не перегревают обмотку.

В связи с этим прямой пуск асинхронного двигателя высокой мощности невозможен, поскольку он приводит падению напряжения (больше 15%) в сети. Это, в свою очередь, ведет к неустойчивой работе пусковой аппаратуры, провоцирует подгорание контактов и, как результат – пуск асинхронного двигателя становится невозможен.

Для снижения пускового тока пуск асинхронного двигателя производится при пониженном напряжении.

Пуск асинхронного двигателя, который работает при соединении обмотки статора треугольником и фазное напряжение соответствует напряжению сети, производится путем переключения обмотки статора со звезды на треугольник.

В момент подключения переключатель устанавливается в положение, когда обмотка статора соединена звездой. Это приводит к уменьшению фазного напряжения на статоре и тока в фазных обмотках мотора.

В положении «звезда» фазный ток равен линейному, тогда как в положении «треугольник» он ниже линейного. Таким образом, при включении, когда ротор наберет скорость близкую к номинальной, переключатель переводят в положение треугольник. Возникающий перепад тока, как правило, невелик и не оказывает воздействия на работу сети питания.

Поскольку снижение фазного напряжения приводит к существенному уменьшению пускового момента, это является серьезным недостатком.

Пуск асинхронного двигателя может производиться при помощи автотрансформаторов и реакторов. Как и прочие способы пуска асинхронного двигателя, он основан на уменьшении подводимого напряжения и характеризуется снижением пускового момента.

Схема пуска асинхронного двигателя разрабатывается таким образом, чтобы создавать при небольшом токе большой пусковой момент. В отличие от прямого подключения специальное устройство пуска асинхронного двигателя обеспечивает постепенный разгон и торможение двигателя, что достигается благодаря подаче линейно изменяющегося напряжения от начального до номинального значения.

Способы пуска асинхронного двигателя с помощью УПП (устройства плавного пуска)

Пуск звезда-треугольник позволяет уменьшить пусковые токи, но не избавляет от рывков и не может плавно останавливать двигатель. Для плавного пуска асинхронного электродвигателя без рывков, необходимо устанавливать УПП. Устройства плавного пуска регулируют такие параметры как ток, напряжение, время пуска и останова что позволяет оптимизировать пусковые характеристики и продлить срок службы двигателя, а также связанных с ним механизмов. 

Способы пуска асинхронного двигателя с помощью преобразователя частоты (частотника)

Если кроме мягкого пуска и останова, в процессе эксплуатации необходимо регулировать скорость или момент, то для этих целей применяют преобразователи частоты. Большинство преобразователей частоты имеют встроенный микроконтроллер на борту, для создания многофункциональных систем управления электроприводами, с возможностью интеграции в вышестоящие системы управления процессом. Кроме того, использование устройств плавного пуска и преобразователей частоты позволяет не только улучшить пусковые характеристики, но и сократить энергопотребление, так как при запуске двигатель потребляет значительно больше электроэнергии, чем в номинальном режиме. 

Основные различия способов пуска асинхронного двигателя:

Перед выбором одного из решений, необходимо тщательно проанализировать режим работы электропривода и какие функции нужны для этого. Правильный выбор устройства поможет сэкономить время, деньги и повысить надежность работы двигателя. Более подробную информацию по правильному выбору УПП и ПЧ, а также схемам подключения, можно найти в нашем конфигураторе.

Специалисты компании «МИГ Электро» помогут подобрать оптимальное решение и предложат спецификацию на оборудовании таких производителей как: VEDA MC, EKF, ONI, IEK, LOVATO, CHINT.

Узнайте больше у специалистов МИГ Электро заполнив форму ниже.

Как рассчитать крутящий момент электродвигателя — таблица, формула

Вращающий момент электродвигателя – это сила вращения его вала. Именно крутящий момент определяет выходную мощность вашего двигателя. Она измеряется в Ньютонах на метр Н*м или килограммах силы на метр кгс*м.

Содержание

Расчет крутящего момента двигателя

Крутящий момент электродвигателя – это сила вращения его вала. Именно крутящий момент определяет выходную мощность вашего двигателя. Она измеряется в Ньютонах на метр Н*м или килограммах силы на метр кгс*м.

Виды крутящего момента:

• Номинальный – Значение крутящего момента для стандартного режима работы и стандартной номинальной нагрузки двигателя.
• Крутящий момент при запуске – Является табличным значением. Сила вращения, которую способен развить электродвигатель после запуска. При выборе электродвигателя необходимо следить за тем, чтобы это значение было больше статического момента устройства – насоса, вентилятора и т.д. В противном случае двигатель не сможет запуститься, а обмотка может перегреться и сгореть.
• Максимальный – это предел, при котором нагрузка выравнивается и останавливает двигатель.

Высокий крутящий момент двигателя обеспечивает автомобилю лучшую динамику разгона даже при низкой частоте вращения коленчатого вала и значительно повышает тяговую способность двигателя и способность к движению по пересеченной местности.

Крутящий момент и мощность

Водители часто спорят между собой о том, какой двигатель мощнее. Но иногда они понятия не имеют, из чего состоит этот параметр. Общепринятый термин “лошадиная сила” был введен изобретателем Джеймсом Уаттом в 18 веке. Он придумал его, наблюдая, как лошадь запрягают для подъема угля из шахты. Он подсчитал, что одна лошадь может поднять 150 кг угля на высоту 30 метров за одну минуту. Одна лошадиная сила эквивалентна 735,5 Вт, поэтому 1 кВт равен 1,36 л.с.

Прежде всего, мощность каждого двигателя указывается в лошадиных силах, и только потом упоминается крутящий момент. Однако эта тяговая характеристика также дает представление о конкретных буксировочных и ходовых возможностях автомобиля. Крутящий момент – это мера производительности двигателя, а мощность – ключевой параметр его работы. Эти показатели тесно связаны между собой. Чем больше лошадиных сил производит двигатель, тем больше потенциал крутящего момента. Этот потенциал реализуется в реальном мире через трансмиссию и оси машины. Сочетание этих элементов вместе определяет, сколько именно мощности может быть преобразовано в крутящий момент.

Самый простой пример – сравнить трактор с гоночным автомобилем. Гоночный автомобиль имеет много лошадиных сил, но ему необходим крутящий момент для увеличения скорости через коробку передач. Такой машине требуется очень мало работы для движения вперед, поскольку большая часть энергии используется для развития скорости.

Что касается трактора, то он может иметь двигатель такого же рабочего объема, который производит такое же количество лошадиных сил. Однако в этом случае мощность используется не для развития скорости, а для создания тяги (см. тяговый класс). Для этого он приводится в движение многоступенчатой трансмиссией. Поэтому трактор не развивает высоких скоростей, но может тянуть большие грузы, пахать и обрабатывать землю и т. д.

В двигателе внутреннего сгорания мощность передается от выхлопных газов к поршню и от поршня к кривошипно-шатунному механизму, а затем к коленчатому валу. А коленчатый вал, через коробку передач и трансмиссию, вращает колеса.

Конечно, крутящий момент двигателя не является постоянным. Она становится сильнее, когда на руку действует большая сила, и слабее, когда сила ослабевает или прекращается. Это означает, что когда водитель нажимает на педаль акселератора, сила, действующая на рычаг, увеличивается, и соответственно увеличивается крутящий момент двигателя.

Эта сила обеспечивает преодоление любых сил, мешающих движению автомобиля. К ним относятся силы трения в двигателе, коробке передач и трансмиссии, аэродинамические силы, силы качения и т.д. Чем больше мощность, тем большую силу сопротивления сможет преодолеть автомобиль и тем больше будет скорость. Однако мощность не является постоянной силой, а зависит от оборотов двигателя. На холостом ходу мощность одинаковая, но на максимальной скорости она совершенно разная. Многие производители автомобилей указывают, при каких оборотах двигателя достигается максимальная мощность.

Водители часто сталкиваются с ситуациями, когда им необходимо значительно ускорить свой автомобиль, чтобы выполнить необходимый маневр. Когда он нажимает акселератор до пола, он чувствует, что автомобиль разгоняется плохо. Быстрый разгон требует большого крутящего момента. Именно это характеризует быстрый разгон автомобиля.

Основная сила в двигателе внутреннего сгорания создается в камере сгорания, где происходит воспламенение топливно-воздушной смеси. Именно это приводит в движение кривошипно-шатунный механизм, а через него – коленчатый вал. Шатун – это длина кривошипа, а значит, если длина больше, то и крутящий момент увеличится.

Однако увеличить шатун до бесконечности невозможно. Если да, то ход поршня придется увеличить, а вместе с ним и размер двигателя. Также необходимо снизить обороты двигателя. Двигатели с большим коленчатым рычагом можно использовать только на больших лодках. Однако в легковых автомобилях небольшие размеры коленчатого вала не позволяют проводить какие-либо эксперименты.

Например, мы часто получаем запросы: “Нам нужно измерить двигатель мощностью 200 л.с.” или “Какой гидравлический тормоз вы бы порекомендовали для 140 кВт?”.

Что это означает на практике?

Если отойти от теории, то графики мощности и крутящего момента являются основными характеристиками двигателя. Когда вы ведете автомобиль в гору и пытаетесь сохранить прежнюю скорость, вам приходится сильнее нажимать на акселератор. Многие люди думают, что мощность останется прежней, потому что скорость не изменится. Но это не так!

При движении в гору двигатель получает больше мощности при тех же оборотах.
(В той же передаче). Вы можете легко проверить это, посмотрев на текущий расход топлива.

Это также объясняет, почему двигателю нужна коробка передач, поскольку нам необходимо поддерживать обороты в пределах максимального диапазона мощности двигателя, чтобы эффективно ускоряться и преодолевать подъемы в гору.

С другой стороны, электромобили обходятся без него. Кривая крутящего момента и мощности электродвигателя гораздо более линейна, и электродвигатель производит гораздо больше мощности на низких скоростях.

Обе эти единицы измерения мощности (лошадиные силы и ватты, причем термин киловатт обычно используется для увеличения числовых значений последней единицы) были изобретены Дж. Уаттом, но именно крутящий момент, измеряемый в ньютон-метрах, приводит в движение автомобиль. Почему не мощность двигателя определяет способность автомобиля двигаться?

Крутящий момент, его соотношение с мощностью

Дж. Уатт изобрел обе вышеупомянутые единицы измерения мощности (лошадиные силы и ватты, причем термин киловатт обычно используется для увеличения показателей последнего), но именно крутящий момент, выраженный в ньютон-метрах, приводит автомобиль в движение. Почему не мощность двигателя автомобиля определяет его способность двигаться?

Мощность и крутящий момент тесно связаны: мощность, измеряемая в ваттах, является примером крутящего момента, умноженного на 0,1047 и число оборотов в минуту.

Другими словами, мощность указывает на количество работы, выполненной за определенный период времени. Крутящий момент – это показатель способности двигателя выполнять работу.

Например, если автомобиль застрял в болоте и перестал двигаться, лошадиная сила двигателя равна нулю, потому что работа не выполняется, в то время как крутящий момент присутствует, хотя его величина минимальна, недостаточна для начала движения. Таким образом, крутящий момент возникает без мощности, но не наоборот.

На практике мощность напрямую влияет на скорость автомобиля: чем она выше, тем быстрее автомобиль может ехать. Крутящий момент (также называемый “крутящий момент”) – это мера силы, действующей на коленчатый вал, и его способность сопротивляться вращению. Высокий крутящий момент двигателя наиболее заметен при разгоне или при движении в сложных условиях, когда двигатель подвергается критическим нагрузкам.

Другим важным показателем возможностей двигателя является диапазон скоростей, в котором он достигает наибольшей тяги. Не менее важна гибкость двигателя, т.е. его способность достигать высоких оборотов при большой нагрузке. Это соотношение между количеством оборотов для получения наибольшей мощности и максимально возможного крутящего момента.

Это влияет на управление скоростью с помощью педалей акселератора и тормоза без использования коробки передач, а также на возможность движения на низкой скорости на высших передачах.

Например, благодаря хорошей эластичности двигателя автомобиль разгонится с 75-80 км/ч до 120 км/ч на 5-й передаче, и это произойдет тем быстрее, чем более эластичен силовой агрегат. Если у вас есть выбор между двумя двигателями одинакового рабочего объема и мощности, лучше выбрать более гибкий, так как он экономичнее, работает тише и имеет больший срок службы.

Чтобы решить эту дилемму, необходимо понять несколько фактов:

Мощность или крутящий момент – что важнее?

Чтобы решить эту дилемму, важно понять несколько фактов:

• Мощность линейно связана с частотой вращения коленчатого вала: более высокие обороты равны более высокой производительности;
• Мощность является производной от hp;
• До определенного значения мощность зависит от числа оборотов в минуту: более высокие обороты соответствуют большему километражу. Но после пика она снижается.

Из этого можно сделать вывод, что крутящий момент является приоритетным параметром, характеризующим возможности двигателя. В то же время нельзя пренебрегать мощностью: это означает, что производители автомобилей должны адаптировать характеристики машины таким образом, чтобы поддерживать баланс между этими величинами.

Момент нагрузки – это вращающий момент, создаваемый вращающейся механической системой, соединенной с валом асинхронного двигателя. В качестве синонима в литературе можно встретить термин “момент сопротивления”. Момент нагрузки зависит от геометрических и физических параметров тела в кинематической системе, соединенной с валом двигателя. Как правило, при расчетах предполагается, что момент сопротивления приложен к валу двигателя.

Как определить крутящий момент двигателя

Преобразователи частоты />Теория АЭД />Торки

В этом разделе мы собрали подборку статей о понятии крутящего момента, которое так важно в теории асинхронного привода. Здесь вы найдете материал, раскрывающий значение некоторых терминов, связанных с понятием крутящего момента. Кроме того, мы включили подборку статей с формулами, которые можно использовать для расчета конкретных значений крутящего момента или построения графиков их зависимости. Для наглядности здесь также приведены примеры, иллюстрирующие, как формулы могут быть использованы для расчета того или иного значения.

Читайте далее:

• Шаговые двигатели: свойства и практические схемы управления. Часть 2.
• Рабочие характеристики асинхронного двигателя; Школа для электриков: электротехника и электроника.
• Векторное и скалярное управление преобразователями частоты – принцип работы, система управления.
• Асинхронный электродвигатель – конструкция, принцип работы, типы асинхронных двигателей.
• Как найти начало и конец обмотки электродвигателя – ООО «СЗЭМО Электродвигатель».
• Векторное управление вентильным двигателем в безредукторном сервоприводе – темы научных работ по электротехнике, электронике, информатике читайте бесплатно тексты научных работ в электронной библиотеке КиберЛенинка.
• Типы электродвигателей и их характеристики.

Асинхронные машины. История создания и область применения асинхронных двигателей. Процессы в асинхронной машине, страница 6

Что такое критический момент асинхронного двигателя

В этом разделе мы разместили подборку статей посвященных такому важному в теории асинхронного привода понятию как момент. Здесь читатели найдут материалы раскрывающие значения отдельных терминов так или иначе связанных с понятием момента. Дополнительно мы организовали подборку статей с формулами по которым можно рассчитать конкретные значения моментов или построить их зависимости. Для большей наглядности сдесь же можно найти примеры иллюстирующие использование формул для рассчета того или иного показателя.

Из теории мы знаем что номинальный момент двигателя это момент на валу развиваемый при номинальной мощности и номинальных оборотах вала двигателя.

Как мы выясняли ранее под номинальным моментом понимают такой момент на валу электродвигателя, величина которого постоянна при постоянной номинальной частоте вращения вала.

Ранее мы рассмотрели подробно что представляет собой пусковой момент асинхронного электрического двигателя и по каким формулам можно посчитать значение пускового момента (новая статья). В этой статье мы приведем пример расчета значение пускового момента для линейки асинхронных электродвигателей. Для расчета мы будем использовать данные которые можно получить из паспорта двигателя: номинальный момент и кратность пускового момента по отношению к номинальному. Расчет будет выполнен по формуле:

Что такое критический момент асинхронного двигателя

В рамках современной теории асинхронных электрических машин применяют ряд терминов связанных с понятием момента. Часть этих терминов относится к моменту создаваемому на валу (на роторе) электродвигателя. Другая группа терминов определяет моменты создаваемые механической нагрузкой подключенной к валу электрического двигателя.

Эти термины определяют как сам момент развиваемый двигателем, так и различный состояния момента на выходном валу двигателя. Под состоянием подразумевается значение момента в кретических точках. Например номинальный момент или пусковой момент.

Вот перечень терминов, которые нам приходилось встречать в литературе:

Электромагнитный момент под которым понимают момент ротора двигателя возникающий при воздействии электромагнитного поля. Данный термин часто заменяют синонимами: вращающий момент или крутящий момент. На нашем сайте есть более полная статья про электромагнитный момент асинхронного двигателя.

Пусковой момент — это значение момента в момент трогания ротора. Данный момент в литературе часто называют моментом трогания или начальным пусковым моментом электродвигателя. Более полную информацию можно получить в материале про пусковой момент асинхронника.

Номинальный момент — значение момента создаваемое электромагинитным полем на валу двигателя при номинальных параметрах двигателя и номинальных внешинх условиях. Дополнительные сведения про термин номинальный момент можно получить в статье про асинхронные двигатели и их номинальный момент.

Под критическим моментом понимают наивысшее или максимльно возможное значение. В случае если момент нагрузки превысит величину критического момента, то двигатель остановится. Поэтому в литературе в качестве синонима встречается так же термин: максимальный вращающий момент электродвигателя переменного тока. Данный термин подробно рассмотрен в статье про критический момент асинхронного двигателя.

Тормозной момент — момент возникающий под действием электромагнитных сил на роторо асинхронного двигателя и противоположный по знаку вращающему моменту. Часто встречается в литературе термин синоним: тормозящий момент. Подробное обсуждение понятия тормозной момент асинхронного двигателя здесь.

Момент нагрузки, называемый еще и момент сопротивления — параметр относящийся к механической системе подключенной к валу асинхронного двигателя. Здесь более полный анализ термина момент сопротивления.

Другие статьи про момент электродвигателя на нашем сайте:

Источник

Что такое максимальный момент асинхронного двигателя

В рамках современной теории асинхронных электрических машин применяют ряд терминов связанных с понятием момента. Часть этих терминов относится к моменту создаваемому на валу (на роторе) электродвигателя. Другая группа терминов определяет моменты создаваемые механической нагрузкой подключенной к валу электрического двигателя.

Эти термины определяют как сам момент развиваемый двигателем, так и различный состояния момента на выходном валу двигателя. Под состоянием подразумевается значение момента в кретических точках. Например номинальный момент или пусковой момент.

Вот перечень терминов, которые нам приходилось встречать в литературе:

Электромагнитный момент под которым понимают момент ротора двигателя возникающий при воздействии электромагнитного поля. Данный термин часто заменяют синонимами: вращающий момент или крутящий момент. На нашем сайте есть более полная статья про электромагнитный момент асинхронного двигателя.

Пусковой момент — это значение момента в момент трогания ротора. Данный момент в литературе часто называют моментом трогания или начальным пусковым моментом электродвигателя. Более полную информацию можно получить в материале про пусковой момент асинхронника.

Номинальный момент — значение момента создаваемое электромагинитным полем на валу двигателя при номинальных параметрах двигателя и номинальных внешинх условиях. Дополнительные сведения про термин номинальный момент можно получить в статье про асинхронные двигатели и их номинальный момент.

Под критическим моментом понимают наивысшее или максимльно возможное значение. В случае если момент нагрузки превысит величину критического момента, то двигатель остановится. Поэтому в литературе в качестве синонима встречается так же термин: максимальный вращающий момент электродвигателя переменного тока. Данный термин подробно рассмотрен в статье про критический момент асинхронного двигателя.

Тормозной момент — момент возникающий под действием электромагнитных сил на роторо асинхронного двигателя и противоположный по знаку вращающему моменту. Часто встречается в литературе термин синоним: тормозящий момент. Подробное обсуждение понятия тормозной момент асинхронного двигателя здесь.

Момент нагрузки, называемый еще и момент сопротивления — параметр относящийся к механической системе подключенной к валу асинхронного двигателя. Здесь более полный анализ термина момент сопротивления.

Другие статьи про момент электродвигателя на нашем сайте:

Источник

Вращающий момент, развиваемый на валу асинхронного электродвигателя в условиях нулевой скорости вращения ротора (когда ротор еще неподвижен) и установившегося в обмотках статора тока, — называется пусковым моментом асинхронного двигателя.

Пусковой момент иногда называют еще моментом трогания или начальным моментом. При этом подразумевается, что напряжение и частота питающего напряжения приближены к номиналу, причем соединение обмоток выполнено правильно. В номинальном режиме работы данный двигатель будет работать именно так, как предполагали разработчики.

Численное значение пускового момента

Пусковой момент вычисляется по приведенной формуле. В паспорте электродвигателя (паспорт предоставляется производителем) указана кратность пускового момента.

Обычно значение величины кратности лежит в пределах от 1,5 до 6, в зависимости от типа двигателя. И при выборе электродвигателя для своих нужд, важно убедиться, что пусковой момент окажется больше статического момента планируемой проектной нагрузки на валу. Если это условие не соблюсти, то двигатель попросту не сможет развить рабочий момент при вашей нагрузке, то есть не сможет нормально стартонуть и разогнаться до номинальных оборотов.

Давайте рассмотрим еще одну формулу для нахождения пускового момента. Она будет вам полезной для теоретических расчетов. Здесь достаточно знать мощность на валу в киловаттах и номинальные обороты, — все эти данные указаны на табличке (на шильдике). P2-номинальная мощность, F1-номинальные обороты. Итак, вот эта формула:

Критический момент асинхронного двигателя пропорционален формула

Эквивалентная схема асинхронного электродвигателя, рассмотренная в предыдущей статье, дает возможность получить выражение электромагнитного момента, который развивает асинхронный электродвигатель. Мощность, которая потребляется электрической машиной из сети, будет расходоваться не только на полезную работу, но и потери в контуре намагничивания и в обмотках.

Поэтому выражение мощности будет иметь вид:

На основании формулы (1) можно получить такое уравнение:

В свою очередь мощность электромагнитную можно выразить и таким способом:

Из выше перечисленных уравнений можем получить значение электромагнитного момента:

Помножив знаменатель и числитель этого выражения на S 2 и в целях упрощения вида уравнения примем значение Хк = Х1 + Х2 / . Хк – сопротивление индуктивное асинхронного электродвигателя при коротком замыкании:

Для упрощения записи, как в равенстве (5), индекс «эм» будет пропускаться.

Момент электромагнитный асинхронной машины представляет собой довольно сложную функцию скольжения S. Для того, чтоб найти максимум момента асинхронной машины приравняем производную S нулю:

Производная станет равна нулю только в том случае, если стоящий в скобках числителя множитель равен будет нулю:

Откуда можно выразить скольжение:

Sк называют критическим, так как при переходе S = Sк момент двигателя уменьшится. Это происходит из-за того, что при увеличении роторного тока (S > Sк) его активная часть не вырастет, а наоборот, уменьшится, что в свою очередь приведет к снижению момента.

Если Sк положительно – это режим работы двигательный, а если отрицательный – генераторный.

В асинхронных машин большой мощности r1 значительно меньше, чем Хк, и, как правило, лежит в пределах r1 = 0,1 – 0,12Хк. Поэтому величина r1 2 существенно мала, по сравнению Хк, и ею можно пренебречь без ущерба для точности:

Подставив положительные значения Sк (6) в выражение (5), найдем значение критического момента для двигательного режима:

Раскрыв скобки в знаменателе (8) и сократив дробь величине Мкд получим:

Для машин большой мощности для которых величиной r1 можно пренебречь выражение (9) примет вид:

Аналогичным образом получается значение критического момента для генераторного режима:

Отношение моментов генераторного и двигательного режимов работы АД:

Поделив числитель и знаменатель на и обозначив соотношение выражение (12) примет вид:

Также ε можно еще выразить как:

Так как асинхронные электродвигатели обычно имеют r1 ≈ r2 / , то приближенно можем принять:

Из выражений (12) и (13) можно увидеть, что в генераторном режиме значение критического момента будет больше, чем в двигательном. Это объясняется влиянием падения напряжения в активном сопротивлении статорной обмотки.

Отношение момента электромагнитного, к его критическому значению в двигательном режиме Мдк = Мк, будет иметь вид:

Данное выражение представляет собой уточненное уравнение механической характеристики асинхронного электродвигателя.

Если принять, как это делалось выше, r1 = 0, то тогда ε = 0 и взамен (15) получим упрощенное уравнение для механической характеристики:

М, выраженный формулами (5), (15) и (16), является функцией скольжения S. Задаваясь различными значениями скольжения S можно построить механическую характеристику асинхронной машины.

Ниже показана механическая характеристика построенная по формуле (15):

Для машин асинхронных трехфазных с короткозамкнутым ротором общего применение мощностью 0,6 – 100 кВт соотношение должны лежать в пределах 1,7 – 2,2; причем большее значение соответствует большей скорости вращения ротора 3000 об/мин, а меньшее — 750 об/мин. Для машин мощность свыше 100 кВт должны иметь λм = 1,7 – 1,8. Для крановых и металлургических:

Реактивные моменты в асинхронных двигателях малой мощности и способы борьбы с ними Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.313

РЕАКТИВНЫЕ МОМЕНТЫ В АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЯХ МАЛОЙ МОЩНОСТИ И СПОСОБЫ БОРЬБЫ С НИМИ

Е.В. Луценко

Исследуются различные подходы к определению реактивных моментов, возникающих в асинхронных машинах. Рассматриваются различные способы борьбы с реактивной составляющей пускового момента асинхронного двигателя. Предложены рекомендации по выбору соотношения чисел пазов статора и ротора и величины скоса пазов, необходимых для минимизации реактивных моментов

Ключевые слова: асинхронный двигатель, пусковой момент, реактивный момент

В настоящее время стала заметной тенденция повышения требований к энергоэффективности электрических машин. Она вызвана всеобщим стремлением человечества к сокращению расходов медленно возобновляемых ресурсов. Особо остро эта проблема затрагивает асинхронные двигатели малой мощности, которые имеют наибольшее распространение в различных отраслях промышленности. Сегодня многие производители данных машин поставили перед собой задачу разработки новых энергоэффективных асинхронных двигателей. Они делают основной акцент на повышение коэффициента полезного действия путем использования новых технологических и конструктивных решений, но не уделяют достаточного внимания вопросам оптимального проектирования электромагнитной системы машины.

В большой мере коэффициент полезного действия асинхронного двигателя зависит от степени проявления дополнительных потерь мощности, вызываемых рядом паразитных сил и моментов. Разработка новых методик проектирования, позволяющих учитывать влияние этих сил и моментов, даст возможность еще до изготовления макетных образцов оценить степень их влияния на энергетические характеристики машины.

Если проанализировать справочные данные по пусковым характеристикам уже разработанных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором и высотой оси вращения до 80 мм, и учесть, что данные машины из-за своих малых размеров имеют постоянные параметры, то есть приведенное активное сопротивление ротора практически не изменяется в период пуска, то можно заметить, что справочное значение пускового момента существенно занижено по сравнению с расчетным значением. Это вызвано тем, что разработчики при проектировании машин малой мощности заведомо закладывают значение пускового момента большим, чем требуемое стандартом или заказчиком, для исключения влияния возможных паразитных моментов на пусковые характеристики машины.

При пуске асинхронного двигателя опасны реактивные (зубцовые) моменты, которые наиболее ощутимы при неподвижном роторе. Именно они мо-

Луценко Евгений Владимирович — ВГТУ, аспирант, E-mail: [email protected]

гут снизить результирующе значение пускового момента, важное для потребителя.

Расчет реактивных моментов при проектировании асинхронных двигателей малой мощности позволит обеспечить их минимизацию или полное отсутствие, и необходимость завышать основной асинхронный момент может утратить свою актуальность. Таким образом, разработчики получат возможность проектировать асинхронные двигатели малой мощности с более жесткой механической характеристикой, что обеспечит повышение коэффициента полезного действия.

Однако современное состояние вопросов проектирования асинхронных машин [2] не отражает подходов к решению данной проблемы. Для формирования методики расчета и анализа реактивных моментов, возникающих в асинхронных двигателях, есть все предпосылки. Решение данной задачи можно осуществить различным способами, как путем аналитического приближенного расчета, так и при помощи современных способов численного моделирования электромагнитных процессов.

Численное моделирование электромагнитных процессов сегодня в большинстве случаев происходит путем применения метода конечных элементов для решения дифференциальных уравнений, описывающих поле модели электрической машины. При расчете поля численным методом предпочтительнее определять электромагнитные силы и электромагнитные моменты через натяжения или через объемную и поверхностную плотности электромагнитных сил, которые можно найти, зная параметры поля в определенных точках системы. Решения, полученные методом конечных элементов, представляют собой именно совокупность значений описывающей поле функции в дискретных точках, равномерно распределенных по всей области поля.

Не смотря на такие преимущества численного расчета, как возможность анализа сложных систем и высокая точность, метод конечных элементов обладает основным недостатком: необходимо составление сложных вычислительных программ и применение вычислительной техники.

Аналитический подход к расчету реактивных моментов в асинхронных машинах можно осуществить на основе метода определения электромагнитного момента через приращение проводимостей ветвей магнитной цепи [1]. Следует учесть, что часто

при исследовании электрических машин принимают магнитную проводимость стали бесконечно большой по сравнению с магнитной проницаемостью воздуха. Поэтому целесообразно принять допущение, что при изменении положения зубчатого ротора относительно зубчатого статора изменяется только проводимость воздушного зазора. Данное условие позволит упростить процедуру расчета и получить приближенные, но достаточные для качественной оценки, результаты.

Для наиболее точной оценки пускового режима асинхронного двигателя очень удобным программным продуктом является пакет программ А№У8, который имеет специальные макросы для расчета электромагнитных сил и моментов. С помощью этой программы было проведено исследование пускового режима и определение величины реактивных моментов асинхронного двигателя типа 4АА63А2У3.

Для анализа был построен ряд моделей, соответствующих различным положениям ротора относительно статора. Магнитное поле двигателя рассчитывалось в момент пуска.

В результате моделирования поля двигателя были получены зависимости суммарного пускового момента двигателя и его реактивной составляющей от угла поворота ротора в пределах одного его зубцового деления (рис. 1 и 2).

Величина реактивного момента составила около 33 % от средней величины суммарного пускового момента машины.

Для аналитического определения характера реактивного момента исследуемого двигателя был использован метод приведенный в работе [3]. Расчет по данной методике позволил получить зависимость величины реактивного момента от угла поворота ротора, имеющую вид, представленный на рис. 3.

Рис. 3. Реактивный момент, полученный путем аналитического расчета

Результаты обоих расчетов совпали с высокой точностью. Средняя амплитуда реактивного момента составила 0,67 Н-м, а период его пульсаций — 5°. На основании полученных данных был сделан вывод о целесообразности использования аналитического метода для анализа способов борьбы с реактивными моментами в асинхронных машинах.

Детальное исследование предложенного аналитического метода показало, что реактивный момент, возникающий в асинхронных машинах, изменяется по периодическому закону с постоянными амплитудой и периодом:

Z1 • Z 2 • вш(——-аг),

а

где

2

п

• О • ¡5 2 1 • 2 2

5

а

(1)

(2)

Рис. 2. Реактивный момент, полученный в результате численного моделирования

где Fп ср — среднее значение МДС паза обмотки статора; Л — амплитуда пульсаций относительной магнитной проводимости воздушного зазора; — маг-

нитная постоянная; О — диаметр расточки статора; ¡5 — осевая длина воздушного зазора; 5 — воздушный зазор; — число пазов статора; 22 — число па-

зов ротора; а — наибольший общий делитель чисел и 22; аг — угол поворота ротора относительно статора.

По результатам анализа зависимости реактивного момента от угла поворота ротора проведено исследование влияния величины скоса пазов ротора и

соотношения чисел пазов статора и ротора на амплитуду и период пульсаций реактивной составляющей пускового момента двигателя.

Рассмотрение вопроса влияния скоса пазов показало, что при скошенных пазах период пульсаций реактивного момента остается таким же, как при прямых пазах, а амплитуда изменяется в зависимости от величины скоса. Было обнаружено, что чем больше скос пазов, тем меньше амплитуда пульсаций реактивного момента, а также, что при величине скоса кратной периоду пульсаций момента его значение равно нулю. На основании этого дана следующая рекомендация к проектированию: для наилучшего уменьшения величины реактивного момента необходимо произвести скос пазов ротора на максимально возможную величину кратную периоду пульсаций момента, и обеспечить минимальность угловой погрешности выполнения скоса.

Анализ влияния соотношения чисел пазов статора и ротора на реактивный момент позволил определить, что при некоторых 21 и 22 существует возможность избавления от реактивной составляющей путем подбора величины раскрытия паза S. при 21 = 36 и 22 = 28

По рис. 4 при известных О и 8 можно определить значения величины раскрытия паза S, при которых реактивный момент будет равен нулю. Эти значения будут определяться точками пересечения прямой О /8 с кривыми. Из нескольких полученных величин S следует выбирать наибольшее.

Однако исследование показало, что при некоторых соотношениях Z1 и Z 2 для обращения в нуль реактивного момента требуются такие величины раскрытия паза, которые невозможны по технологическим причинам или приведут к существенному снижению КПД машины.

Для оценки «благоприятности» сочетания чисел пазов статора и ротора в отношении реактивного момента был приведен критерий К , характеризующий вероятность возникновения реактивного момента при выборе соотношений Z1 и Z 2 в процессе проектирования асинхронных двигателей малой мощности. Данный критерий имеет конкретное значение для каждого сочетания чисел Z1 и Z2, и чем меньше его значение, тем более благоприятно подобраны эти числа, и наоборот.

Критерий К был рассчитан для ряда сочетаний Z1 и Z 2, рекомендованных различными авторами, как наиболее выгодными и необходимыми для нормальной работы асинхронной машины. Результаты этого расчета (см. таблицу) показали, что не все рекомендуемые соотношения Z1 и Z2 обеспечивают возможность устранения реактивных моментов в асинхронных двигателях. Однако есть несколько вариантов обладающих малым значением данного критерия. Именно этим соотношениям стоит отдавать предпочтение при проектировании машины.

Значения критерия К для различных 21 и 22

21 2 2 а К

для статора для ротора

12 9 3 0,9956 1,0000

10 2 0,9063 1,0000

15 3 0,9063 1,0000

16 4 0,9602 1,0000

18 10 2 0,7376 0,9957

11 1 0,2209 0,7867

14 2 0,5090 0,9490

15 3 0,7376 0,9957

21 3 0,5090 0,9490

22 2 0,2209 0,7867

24 15 3 0,5481 0,9592

16 8 0,9602 1,0000

17 1 0,0104 0,2713

19 1 0,0020 0,2031

20 4 0,5481 0,9592

24 28 4 0,3094 0,8613

30 6 0,5481 0,9592

32 8 0,7008 0,9909

34 2 0,0104 0,2713

30 16 2 0,1377 0,6724

22 2 0,0440 0,4270

38 2 0,0000 0,0937

36 14 2 0,1199 0,6393

22 2 0,0137 0,2911

24 12 0,8428 1,0000

26 2 0,0010 0,1885

28 4 0,1199 0,6393

30 6 0,2702 0,8324

40 4 0,0275 0,3590

42 6 0,1199 0,6393

44 4 0,0137 0,2911

46 2 0,0000 0,0014

48 12 0,4088 0,9144

После детального анализа влияния именно соотношения чисел пазов статора и ротора на характер реактивной составляющей пускового момента асинхронного двигателя было определено, что для устранения возможности появления реактивных моментов в машинах с прямыми пазами необходимо обеспечить выполнение следующего условия: 21 и 2 2 максимальны и являются взаимно простыми числами.

Для подтверждения адекватности и точности аналитической методики расчета реактивных моментов были проведены измерения пускового момента асинхронного двигателя типа 4АА57А2У3 при различных положениях его ротора. Эксперимент показал, что соотношение числа пазов статора 21 = 24 и ротора 22 = 17 и скос пазов ротора, выполненный

на величину зубцового деления статора, позволили полностью минимизировать реактивный момент. Это доказывает достоверность предложенных рекомендаций для обеспечения минимальности реактивного момента. Во-первых, 24 и 17 взаимно простые числа, а, во-вторых, величина скоса пазов кратна периоду пульсаций реактивного момента.

Выводы.

В результате исследования пускового режима асинхронного двигателя путем численного моделирования магнитного поля было подтверждено, что пусковой момент не постоянен и зависит от конкретного положения ротора. В большей степени это явление объясняется наличием реактивной составляющей момента. Определение реактивных моментов путем

численного моделирования магнитного поля машины требует больших затрат времени. Однако, приближенная методика аналитического расчета через приращение проводимости воздушного зазора позволяет с меньшими затратами и за более короткое время оценить величину пульсаций реактивного момента, и тем самым предостеречь проектировщика машины от возможной ошибки в определении значения пускового момента. Также на основании данной методики получены рекомендации к проектированию асинхронных машин малой мощности, позволяющие обеспечить минимизацию реактивных составляющих пускового момента, а, следовательно, найти возможность увеличения КПД без применения дорогих материалов и технологий, путем разработки двигателей с более жесткой механической характеристикой.

Литература

1. Иванов-Смоленский А.В. Электромагнитные силы и преобразование энергии в электрических машинах: Учеб. пособие для вузов. — М.: Высш. шк., 1989. — 312 с.

2. Копылов И.П. и др. Проектирование электрических машин: Учеб. пособие для вузов. — М.: Энергия, 1980. — 496 с.

3. Луценко Е.В., Кононенко К. Е. Исследование влияния величины скоса пазов ротора на величину реактивного момента в асинхронных машинах // Энергия XXI век. — 2009. — №2 (72). — С. 16-23.

Воронежский государственный технический университет

THE RELUCTANCE TORQUE IN INDUCTION MOTORS OF LOW POWER AND WAYS OF THEIR ELIMINATION

E.V. Loutsenko

Various approaches to definition of the reluctance torque arising of an induction machine is investigated. Various ways of struggle against a reluctance component of the starting torque of the asynchronous engine are examined. Recommendations are offered at the choice of a ratio of numbers of a stator and a rotor slots and size of the rotor slots skew necessary for minimization of the reluctance torque

Key words: induction motor, starting torque, reluctance torque

Высокий пусковой момент, синхронный двигатель, асинхронный двигатель или двигатель постоянного тока?

Главная » Блог » Часто задаваемые вопросы » Высокий пусковой момент, синхронный двигатель, асинхронный двигатель или двигатель постоянного тока?

Это зависит от гораздо большего, чем перечисленные простые требования высокого пускового момента и переменной скорости. Для какого приложения вы его используете? Это на автомобиле (где у вас уже есть постоянный ток), на заводе, и есть ли у вас бюджет и / или место для частотно-регулируемого привода. Синхронный серводвигатель обеспечивает отличный динамический контроль и большой пусковой момент на единицу объема, но его диапазон скоростей ограничен (если только вы не ослабляете поле из-за противо-ЭДС). Серводвигатели также являются самыми дорогими из-за их датчиков положения и более интеллектуальных приводов.

При правильном программном приводе вы можете использовать асинхронный двигатель, но это зависит от обстоятельств. если мощность маленькая, то можно и шаговым двигателем. Но пусковой крутящий момент двигателя постоянного тока высок, как и другие.
Двигатели серии DC имеют высокий пусковой момент, а асинхронные двигатели имеют широкий диапазон регулирования скорости. Таким образом, если используется двигатель постоянного тока, вы можете использовать приводы постоянного тока, хотя это будет дорого, а двигатели постоянного тока сложнее обслуживать, чем двигатели переменного тока, из-за проблемы коммутации.

Двигатель постоянного тока обеспечивает как высокий пусковой крутящий момент, так и регулируемую скорость, НО имейте в виду, что двигатели постоянного тока требуют высоких затрат на техническое обслуживание, а также требуют преобразования переменного тока в постоянный. Вы можете использовать другие доступные параметры, например. асинхронные двигатели с двойной обмоткой и т. д., в зависимости от ваших требований.

Но сегодня нет приложения, в котором нельзя было бы применить двигатели переменного тока, асинхронные или синхронные. Если двигатель и связанная с ним силовая электроника рассчитаны правильно, вы можете получить любой желаемый пусковой момент.

Типичным применением двигателей постоянного тока были локомотивы. Эта технология была заменена двигателями переменного тока в течение 20 лет. В высокоскоростных поездах последнего поколения используются синхронные двигатели с постоянными магнитами.

это зависит от гораздо большего, чем перечисленные простые требования высокого пускового момента и переменной скорости. Для какого приложения вы его используете? Это на автомобиле (где у вас уже есть постоянный ток), на заводе, и есть ли у вас бюджет и / или место для частотно-регулируемого привода. Синхронный серводвигатель обеспечивает отличный динамический контроль и большой пусковой момент на единицу объема, но его диапазон скоростей ограничен (если только вы не ослабляете поле из-за противо-ЭДС). Серводвигатели также являются самыми дорогими из-за их датчиков положения и более интеллектуальных приводов
—->> от arif

Оставить комментарий:

Вычислить (7 + 6) =

Вам также может понравиться:

Функции защиты устройства плавного пуска

Защита от перегрузки: устройство плавного пуска имеет контур управления током для отслеживания и обнаружения изменений тока электродвигателя. Обеспечьте защиту от перегрузки, увеличив уставки тока перегрузки и обратного . ..

Управляйте низкоскоростным генератором и высокоскоростным генератором на одном и том же терминале.

Сначала укажите, что это изолированная система с двумя генераторами, питающими одну и ту же шину. Работа изолированной системы отличается от системы, подключенной к сети, и настройка режима регуляторов должна …

Источники жесткого напряжения

Источники жесткого напряжения не представляют проблемы, если они не мешают решателю пытаться линеаризовать поведение матрицы схемы посредством уменьшения размера шага. Это очень нелинейная жесткая …

Требования к установке преобразователя частоты

Преобразователи частоты являются электронными устройствами, к ним предъявляются строгие требования в отношении условий установки, которые обычно указаны в руководстве пользователя. В исключительных случаях, если он не соответствует …

Выходной крутящий момент привода с регулируемой скоростью, работающего на частоте выше 50 Гц

Как правило, электродвигатели рассчитаны на питание с частотой 50 Гц, их номинальный крутящий момент также рассчитан на эту частоту. Поэтому регулировка скорости при номинальной частоте называется регулировкой скорости с постоянным крутящим моментом. …

Блог Gozuk: все об управлении электродвигателями и развитии приводов в области энергосбережения.

Избранное

Преобразователь частоты экономит энергию на вентиляторах

Как и насосы, вентиляторы потребляют значительное количество электроэнергии, обслуживая несколько приложений. На многих заводах частотно-регулируемые приводы (переменные …

Как преобразователь частоты экономит энергию?

Преобразователь частоты управляет скоростью двигателя переменного тока. Преобразователь частоты преобразует фиксированную частоту сети (60 Гц) в …

Что такое устройство плавного пуска?

Пускатель двигателя (также известный как устройство плавного пуска, устройство плавного пуска двигателя) представляет собой электронное устройство, объединяющее плавный пуск, плавный останов, . ..

Настройки устройства плавного пуска

Устройство плавного пуска позволяет постепенно уменьшать выходное напряжение для достижения плавного останова, чтобы защитить оборудование. Такой как …

Устройство плавного пуска VS с частотным преобразователем

Устройство плавного пуска снижает пусковой ток электродвигателя в 2-4 раза при пуске двигателя, снижает воздействие на электросеть при …

В обсуждении

Однофазные асинхронные двигатели с высоким пусковым моментом

Поиск по сайту

Расширенный поиск

Выберите двигатель
ТрехфазныеДвухскоростныеОднофазныеТрехфазные двигатели с автоматическим торможениемДвухскоростные двигатели с автоматическим торможениемОднофазные двигатели с автоматическим торможениемВыберите тип
Сначала выберите двигатель

2. Продукты
3. Серии двигателей
4. Однофазные
5. Однофазные ME

КОНФИГУРАТОР

Серия ME 2/4/6 полюсов

Однофазные асинхронные двигатели подходят для «бытовых» условий или там, где ток является только однофазным.

Они доступны в соответствии с международными стандартами IEC для размеров от 50 до 100 и в версиях с фланцами B5, B14 и ножками B3.
Одинарная полярность 2/4/6 и двойная полярность 2/4 полюса; Доступный диапазон мощностей от 0,06 кВт до 2,2 кВт.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

• 2 полюса
• 4 полюса
• 6 полюсов

2 ПОЛЮСА 3000 об/мин — В 230/50 Гц													Высокий пусковой момент МЭ-МС
ТИП	МОЩНОСТЬ		об/мин	В 230 В А	Ренд% Эфф. %	Кос φ п.ф.	Иа В	Са Сп	Сп Н·м	Вместимость	Дж	Вес	Са Сп	Иа В	Смакс Сп	Пусковая мощность
	кВт	л.с.								мкФ	кгм 2	кг				МЕ	МС
М50Б	0,08	0,10	2810	0,9	45,0	0,99	1,8	0,6	0,3	12,5	0,00010	2. 1	1,2	2,0	2,3	10	—
М56А	0,08	0,10	2880	1,1	44,0	0,80	2,8	0,8	0,3	16,0	0,00012	2,7	2,5	3,0	2,4	20	—
М56Б	0,12	0,16	2810	1,2	53,4	0,90	2,5	0,5	0,4	16,0	0,00015	3,3	1,8	2,8	2,4	20	—
М63Б	0,18	0,25	2900	1,9	50,0	0,96	3,2	0,7	0,6	10,0	0,00030	4,2	1,7	3,4	2,6	10	63÷80
М63С	0,25	0,35	2850	2,2	58,0	0,97	2,9	0,5	0,9	10,0	0,00035	4,4	1,2	3,0	2,5	10	63÷80
М71Б	0,37	0,50	2810	4,3	52,5	0,80	2,4	0,9	1,3	16,0	0,00046	6,0	2,3	2,4	3,0	20	63÷80
М71С	0,55	0,75	2700	4,9	59,0	0,90	2,2	0,8	2,0	20,0	0,00057	6,3	1,7	2,3	2,6	20	63÷80
М80Б	0,75	1,00	2800	5. 1	70,0	0,97	3,2	0,7	2,6	25,0	0,00097	10,7	2,0	3,3	3,0	30	63÷80
М80С	1,10	1,50	2830	9.1	70,0	0,80	2,9	0,6	3,8	30,0	0,00120	11,3	1,7	2,9	2,8	30	63÷80
М80Д	1,50	2,00	2700	10,7	71,0	0,90	2,7	0,6	5,3	35,0	0,00130	12,0	1,4	2,7	2,7	40	63÷80
М90С	1,50	2,00	2770	10,8	69,0	0,93	2,8	0,7	5,2	40,0	0,00150	13,2	1,6	2,6	2,9	40	100÷130
М90Л	1,80	2,50	2850	12,0	73,6	0,96	3,2	0,5	6,2	50,0	0,00230	13,7	1,4	3. 1	2,8	50	100÷130
М90ЛБ	2,20	3,00	2790	14,5	73,0	0,95	3,0	0,6	7,6	50,0	0,00280	16,0	1,2	2,8	2,4	50	100÷130
М100Б	2,20	3,00	2890	14,4	72,7	0,98	3,3	0,5	7,4	60,0	0,00530	22,2	1,4	3,3	2,7	60	100÷130
М100БЛ	3,00	4,00	2830	18,5	75,5	0,98	2,7	0,4	10,2	60,0	0,00530	24,0	1,1	2,6	2,3	60	100÷130

4 ПОЛЮСА 1500 об/мин — В 230/50 Гц													Высокий пусковой момент МЭ — МС
ТИП	МОЩНОСТЬ		об/мин	В 230 В А	Ренд% Эфф. %	Кос ф п.ф.	Иа В	Са Сп	Сп Н·м	Вместимость	Дж	Вес	Ca Сп	Иа В	Смакс Сп	Пусковая мощность
	кВт	л.с.								мкФ	кгм 2	кг				МЕ	МС
М50Б	0,06	0,08	1300	0,7	45	0,90	1,3	0,6	0,4	10,0	0,00010	2,5	1,1	1,5	2,0	10	—
М56Б	0,09	0,12	1350	0,9	49	0,98	1,7	0,6	0,7	6,3	0,00015	3,3	1,9	2,5	2,0	10	—
М56С	0,11	0,15	1320	1,0	49	0,99	1,5	0,6	0,8	8,0	0,00020	3,4	1,6	2,4	2. 1	10	—
М63Б	0,12	0,16	1380	1,3	49	0,95	1,9	0,6	0,9	8,0	0,00040	4,3	1,7	2,3	2,0	10	63÷80
М63С	0,18	0,25	1300	1,6	53	0,99	1,6	0,5	1,4	10,0	0,00040	4,8	1,2	1,9	2,0	10	63÷80
М63Д	0,22	0,30	1330	1,9	55	0,99	1,6	0,6	1,6	12,5	0,00050	5,2	1,3	1,9	2,0	10	63÷80
М71Б	0,25	0,35	1350	2,2	57	0,93	2,3	0,9	1,8	12,5	0,00080	6,8	2,4	2,9	2,2	20	63÷80
М71С	0,37	0,50	1320	3,2	62	0,96	1,9	0,7	2,7	12,5	0,00090	7,8	1,9	2,3	2. 1	20	63÷80
М80А	0,55	0,75	1350	4,4	60	0,96	2,0	0,7	4,0	20,0	0,00140	10,0	1,8	2,5	2,2	30	63÷80
М80Б	0,75	1,00	1370	5,6	62,4	0,96	2,7	0,7	5,3	25,0	0,00170	11,4	1,5	2,8	2.1	30	63÷80
М80С	0,88	1,20	1360	6,5	63	0,97	2,5	0,7	6,2	30,0	0,00230	11,0	1,4	2,7	2,0	30	100÷130
М90С	1,10	1,50	1390	8,7	68,3	0,86	3,0	0,6	7,7	30,0	0,00330	13,8	1,5	2,9	2,3	40	100÷130
М90Л	1,50	2,00	1380	10,7	70,9	0,90	3. 1	0,6	10,6	40,0	0,00400	14,5	1,3	3,0	2,2	40	100÷130
М90ЛБ	1,80	2,50	1350	12,0	71,5	0,92	2,8	0,6	12,6	45,0	0,00500	15,8	1,4	2,8	2,0	50	100÷130
М100БЛ	2,20	3,00	1410	15,2	75,4	0,90	3.1	0,4	15,2	50,0	0,00850	23,0	1,2	3.1	2,6	50	100÷130

6 ПОЛЮСОВ 1000 об/мин — В 230/50 Гц													Высокий пусковой момент МЭ — МС
ТИП	МОЩНОСТЬ		об/мин	В 230 В А	Ренд% Эфф. %	Кос φ п.ф.	Иа В	Са Сп	Сп Н·м	Вместимость	Дж	Вес	Са Сп	Иа В	Смакс Сп	Пусковая мощность
	кВт	л.с.								мкФ	кгм 2	кг				МЕ	МС
М56Б	0,03	0,05	910	0,8	28	0,80	1,3	0,8	0,37	8	0,00020	3,3	1,9	1,5	1,7	10	—
М63Б	0,09	0,12	910	1,1	39	0,99	1,5	0,9	1,00	10	0,00025	4,3	2,2	2,3	1,8	10	—
М63С	0,12	0,16	900	1,4	43	0,99	1,3	1,0	1,30	10	0,00040	4,6	2. 1	2.1	1,9	10	63÷80
М71Б	0,18	0,25	900	2.1	45	0,90	1.	0,9	2,00	14	0,00080	6,7	2,5	2,5	2,0	20	63÷80
М71С	0,25	0,35	860	2,4	50,5	0,97	1,7	0,8	2,80	16	0,00010	7,6	1,9	2,2	2.1	20	63÷80
М80Б	0,37	0,50	900	3,2	57,5 ​​	0,95	2.1	0,7	4,00	14	0,00250	9,2	1,9	2,5	2,2	20	63÷80
М80С	0,45	0,60	850	3,8	55,4	0,96	1,7	0,6	5,20	16	0,00260	11,0	1,7	2,4	2,0	30	63÷80
М90Л	0,55	0,75	920	5,0	59,8	0,84	2,4	0,9	5,70	25	0,00450	14,0	2,5	2,8	2,3	30	63÷80
М90ЛБ	0,75	1,00	890	5,9	62,8	0,92	2,2	0,7	8. 10	30	0,00500	16,0	2,0	2,5	2,3	40	63÷80
М100Б	1,10	1,50	930	8,3	68,6	0,91	2,5	0,5	11,60	40	0,00900	22,0	1,8	2,8	2,4	50	63÷80
М100БЛ	1,50	2,00	890	10,7	67,1	0,96	2,0	0,5	16.30	50	0,00950	24,0	1,5	2,3	2,3	50	63÷80

Электронная почта *

Сообщение *

Введите числа, которые вы видите на картинке

Крутящий момент

Крутящий момент определяется как вращающий или крутящий момент силы вокруг оси. Крутящий момент «T», создаваемый силой «F», действующей на тело, движущееся по окружности радиусом «r» (рис. 1), равен:

T = Fxr

Если «F» в ньютонах, а «r» в метрах, то единицей крутящего момента является ньютон-метр (Н-м).

Рисунок 1

Работа, совершаемая этой силой за один оборот = Сила x расстояние

= F x 2 Δr Джоули

Пусть

N = оборот в секунду.
P = Развиваемая мощность.
Развиваемая мощность = F x 2 ΔrN Дж/сек.
P = Fxrx2 ΔN
P = T x 2 ΔN
T = P/2 ΔN
Пусть w = угловая скорость = 2 ΔN
T = P/ω — (1)

В случае асинхронного двигателя мощность развитая = Е ₁ I ₂ CosØ2

где

E ₁ = ЭДС статора
I ₂ = ток ротора
CosØ2 = угол коэффициента мощности ротора.
Подставляя это значение в уравнение (1):
Крутящий момент, T = E ₁ I ₂ CosØ2 / 2 ΔN
T α E ₁ I ₂ CosØ2
Поскольку 1/2ΔN является постоянным коэффициентом
T = K E ₁ I ₂ Cos Ø2 —- (2)
Также E ₁ α Ø
, где Ø = поток на полюс статора, поэтому мы можем написать:
T = K ₁ Ø I ₂ Cos Ø2
, где K ₁ = другая константа.

ПУСКОВОЙ МОМЕНТ (Ts)

Крутящий момент, развиваемый двигателем в момент пуска, называется пусковым моментом.

Пусть:

E ₁ = ЭДС ротора. на фазу при простоях (т. е. при пуске).
R ₂ = сопротивление ротора по фазам
X ₂ = реактивное сопротивление ротора по фазам в состоянии покоя
Z ₂ = √(R ₂ ² + X ₂ ) = полное сопротивление ротора на фазу в состоянии покоя
Тогда ток ротора, I + X ₂ ² )
Power factor, Cos Ø2 = R ₂ /Z ₂ = R ₂ / √(R ₂ ² + X ₂ ² )
Из уравнения (2)
Пусковой момент, Ts = K ₁ E ₁ I ₂ Cos Ø2
Значения I ₂ и COS Ø2 Мы получаем:
TS = K ₁ E ₁ (E ₁ /√ (R ₂ ² + x ₂ ) ² + x ₂ ) ² + x _{2 7) ² + x 2 7) ^{2 27)}}

)

)

)

)

)

) )

)

) )

) 2 ) ( R ₂ / √(R ₂ ² + X ₂ ² )
Ts = ((K ₁ E ₁ ² R ₂ )/ (R ₂ ² + X ₂ ² )) ——(3)
Если напряжение питания «V» постоянно, то поток «Ø» и «E ₁ »оба являются постоянными:
TS = (K ₁ E ₁ ² ) (R ₂ / √ (R ₂ ² + x ₂ 2 2 ) 2 2 ) ) ) 2 ) ) 2 ) 2 2 ) 2 2 ) 2 2 ). Ts = K ₂ (R ₂ / (R ₂ ² + X ₂ ² )) ——(4)
Ts = K _{2 7 ² / Z 2 ² )
где K 2 = K 1 E 1 ²}

сопротивление ротора.

В случае короткозамкнутого ротора сопротивление ротора фиксировано и мало по сравнению с его реактивным сопротивлением. Следовательно, пусковой момент таких двигателей очень плохой. Такие двигатели бесполезны, когда двигатель должен запускаться при больших нагрузках.

Пусковой момент можно увеличить, добавив дополнительные сопротивления в цепь ротора двигателя с контактными кольцами при пуске. Следовательно, двигатели с контактными кольцами используются там, где двигатель должен запускаться при больших нагрузках.

УСЛОВИЯ ДЛЯ МАКСИМАЛЬНОГО ПУСКОВОГО МОМЕНТА

Условие максимального пускового момента можно найти, дифференцируя уравнение момента (4) по w. r. на «R ₂ » и приравняв его к нулю:

Пусковой момент будет максимальным, когда сопротивление ротора на фазу будет равно реактивному сопротивлению ротора на фазу.

КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ (Tr)

Когда ротор начинает вращаться, относительная скорость между ротором и вращающимся полем статора уменьшается. Следовательно, ЭДС ротора которая прямо пропорциональна относительной скорости, также уменьшается. Следовательно, ЭДС индукции становится скольжением, умноженным на ЭДС индукции. в состоянии покоя.

Следовательно, в рабочем состоянии Er = SE ₂ .

Также частота ЭДС индукции становится fr = sf, поэтому реактивное сопротивление в рабочем состоянии становится Xr = SX ₂ :

Из уравнения (2).

В рабочем состоянии Крутящий момент, Tr =K ₁ Er Ir Cos Ø2

где:

УСЛОВИЕ ДЛЯ МАКСИМАЛЬНОГО КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА

Чтобы найти максимальный рабочий крутящий момент, здесь также продифференцируем приведенное выше уравнение w. r. к р ₂ и приравняем его к нулю, получим:

R ₂ = SX ₂

Следовательно, крутящий момент в рабочем состоянии максимален при таком значении проскальзывания «S», которое делает межфазное реактивное сопротивление ротора равным реактивному сопротивлению ротора. на фазу.

КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ

Рабочий момент становится максимальным при значении скольжения, при котором реактивное сопротивление ротора на фазу равно сопротивлению ротора на фазу. Это проскальзывание называется проскальзыванием при максимальном крутящем моменте, а этот крутящий момент называется максимальным или тяговым крутящим моментом, или пробивным крутящим моментом, или опрокидывающим крутящим моментом.

При моменте отрыва R ₂ = SX ₂ или S = ​​R ₂ /X ₂ подставив это значение в уравнение (5) рабочего крутящего момента: быть равным «3/2ΔNs». Из приведенного выше уравнения видно, что при «скольжении» максимальный крутящий момент может быть получен путем изменения сопротивления ротора до тех пор, пока оно не станет равным реактивному сопротивлению ротора.

СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ КРУТЯЩИМ МОМЕНТОМ И СКОЛЬЖЕНИЕМ

Семейство кривых крутящего момента/скольжения показано на рис. 3.17 для диапазона от S = 0 до S = 1 с сопротивлением ротора в качестве параметра. Мы видели это:

T = K ₃ ( SE ₂ R ₂ / (R ₂ ² + (SX ₂ )) ² 900 0 кривая затем начинается с точки 0.

При нормальных скоростях, близких к синхронности, член «SX ₂ » мал и, следовательно, пренебрежимо мал по отношению к «R ₂ »

T α S/R ₂

Или T α S, если R ₂ постоянно

Следовательно, при малых значениях S кривая крутящего момента/скольжения представляет собой приблизительно прямую линию. увеличивается и становится максимальным при S = ​​R ₂ /Х ₂ . Этот крутящий момент, как обсуждалось выше, называется вытягиванием или максимальным крутящим моментом. По мере дальнейшего увеличения скольжения (т. е. скорости двигателя падает) при дальнейшем увеличении нагрузки двигателя значение R ₂ становится незначительным по сравнению с SX ₂ . Следовательно, для больших значений скольжения:

T α S /(SX ₂ ) ² α 1/S

любое дальнейшее увеличение нагрузки двигателя приводит к уменьшению крутящего момента, развиваемого двигателем. В результате двигатель замедляется и в конце концов останавливается. Следовательно, устойчивая работа двигателя находится между значениями S = ​​0 и тем значением «S», которое соответствует максимальному крутящему моменту.

Что такое мотор с короткозамкнутым ротором и как он работает?

Электродвигатели — это машины, преобразующие электрическую энергию в механическую, и в настоящее время они доминируют в современной промышленности. Они просты в использовании, просты в дизайне и бывают разных форм, что позволяет им добиться успеха практически в любой ситуации. Электродвигатели могут питаться от постоянного тока (DC) или переменного тока (AC), и в этой статье будет рассмотрен конкретный двигатель переменного тока, известный как двигатель с короткозамкнутым ротором. Эти двигатели представляют собой особый вид асинхронных двигателей, в которых используется эффект электромагнитной индукции для преобразования электрического тока в энергию вращения (дополнительную информацию можно найти в нашей статье об асинхронных двигателях). В этой статье объясняются принципы работы двигателей с короткозамкнутым ротором, принцип их работы и области применения. Таким образом, конструкторы могут сделать осознанный выбор при выборе подходящего двигателя.

Что такое двигатели с короткозамкнутым ротором?

Электродвигатели с короткозамкнутым ротором

— это подкласс асинхронных двигателей, которые используют электромагнетизм для создания движения. Это так называемые двигатели с «беличьей клеткой», потому что форма их ротора — внутреннего компонента, соединенного с выходным валом, — выглядит как клетка. Две круглые торцевые крышки соединены стержнями ротора, на которые воздействует электромагнитное поле (ЭМП), создаваемое статором, или внешним корпусом, состоящим из ламинированных металлических листов и намотанной проволоки. Статор и ротор — две основные части любого асинхронного двигателя, а беличья клетка — это просто один из способов использования эффекта электромагнитной индукции. Переменный ток, проходящий через статор, создает ЭДС, которая колеблется с частотой переменного тока, которая «вращается» вокруг ротора, индуцируя противоположные магнитные поля в стержнях ротора, тем самым вызывая движение.

Как работают двигатели с короткозамкнутым ротором?

По сути, двигатели с короткозамкнутым ротором работают так же, как и большинство других асинхронных двигателей, и отличаются только специфическим взаимодействием между ротором и статором. Наша статья об асинхронных двигателях содержит обсуждение основных законов всех асинхронных двигателей и дает представление о том, как движение создается с помощью магнетизма.

Электродвигатели с короткозамкнутым ротором

максимизируют электромагнитную индукцию за счет использования стержней ротора для взаимодействия с ЭДС статора. Статор обычно содержит проволочные обмотки, по которым течет переменный ток; этот ток изменяется синхронно с синусоидальной кривой (или «чередуется»), которая изменяет направление тока в проволочных обмотках. Когда ток колеблется, генерируемая ЭДС будет следовать этому примеру и в некоторых случаях заставит его «вращаться» с частотой, аналогичной частоте переменного тока. Эта вращающаяся ЭДС создает противоположное напряжение и ЭДС в стержнях ротора, таким образом толкая ротор, создавая вращательное движение.

Этот ротор не вращается с точной частотой переменного тока, поэтому двигатели с короткозамкнутым ротором (как и другие асинхронные двигатели) считаются асинхронными. Всегда есть некоторая потеря или «проскальзывание» между частотой переменного тока и частотой вращения вала, и это, в первую очередь, следствие того, почему ротор вращается. Если бы ротор вращался с той же частотой, то величина силы, действующей на стержни ротора, была бы равна нулю, что не создавало бы движения. Ротор всегда должен работать медленнее, чтобы почувствовать эффект электромагнитной индукции, как если бы ротор играл в постоянную игру в магнитное «догонялки». Чтобы узнать больше, не стесняйтесь посетить нашу статью о типах двигателей переменного тока.

Технические характеристики двигателя с короткозамкнутым ротором

В нашей статье об асинхронных двигателях объясняются технические характеристики всех типов асинхронных двигателей, и это хорошее место, чтобы ознакомиться со всеми различными характеристиками асинхронных двигателей. В этой статье основное внимание будет уделено тому, что необходимо указать для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, включая фазу, скорость, крутящий момент и ток. Поскольку эти двигатели очень популярны, NEMA и IEC создали стандартизированные классы двигателей с короткозамкнутым ротором на основе их характеристик скорости и крутящего момента. Это позволяет использовать взаимозаменяемые двигатели разных производителей и упрощает замену двигателей. Эти принципы, а также различные классы стандартных двигателей с короткозамкнутым ротором будут кратко описаны ниже.

Тип фазы

Асинхронные двигатели могут приводиться в действие однофазным (одна частота переменного тока) или многофазным (несколько частот переменного тока) в зависимости от входного источника питания. Некоторые из наиболее распространенных типов двигателей с короткозамкнутым ротором используют три фазы, что означает, что входной ток представляет собой три одинаковые частоты переменного тока, разделенные на 120 градусов по фазе. Трехфазные двигатели запускаются автоматически, а это означает, что единственным необходимым входом является пусковое напряжение, что делает эти двигатели практически автоматическими. Однофазные двигатели также распространены, но они не запускаются самостоятельно и требуют некоторого начального «толчка». Это связано с тем, что одной частоты переменного тока недостаточно для создания действительно «вращающейся» ЭДС, и необходимо выполнить некоторую компенсацию для имитации вращающегося поля. Это можно сделать с помощью стартеров, которые могут быть конденсаторами, расщепленными фазами или другими компонентами. Подробнее о пускателях можно прочитать в нашей статье о типах пускателей двигателей.

Момент двигателя и кривая крутящий момент-скорость

Несмотря на то, что двигатели с короткозамкнутым ротором работают на базовых скоростях и крутящих моментах, они должны достичь этого установившегося состояния через некоторый переходный пуск. Этот пуск, обычно визуализируемый с помощью кривой крутящий момент-скорость, очень важно знать, потому что он определяет, с какими условиями работы может работать двигатель. На рисунке 1 ниже показаны важные участки кривой крутящий момент-скорость для любого асинхронного двигателя.

Рис. 1: Кривая крутящий момент-скорость для асинхронных двигателей с обозначенными важными участками.

Пусковой крутящий момент — это крутящий момент при пуске двигателя. Вырывной или разрывной крутящий момент представляет собой пиковый крутящий момент, достигаемый до достижения максимальной скорости. Номинальный крутящий момент — это выходной крутящий момент в установившемся режиме, который обычно указывается на паспортной табличке двигателя. Разница между синхронной скоростью и скоростью, достигаемой при номинальном крутящем моменте, определяет скольжение двигателя.

Классы NEMA для многофазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором

Рис.

2: Кривые крутящий момент-скорость для стандартных классов двигателей NEMA.

Таблица 1: Сводные характеристики стандартных двигателей NEMA с короткозамкнутым ротором.

На рис. 2 показаны кривые для двигателей с короткозамкнутым ротором различных классов NEMA. Существует четыре основных класса (A, B, C и D), хотя в зависимости от специфики их может быть больше. Эти четыре класса сведены в Таблицу 1 с точки зрения их пускового крутящего момента, тока и величины проскальзывания. Существуют и другие нестандартные двигатели с короткозамкнутым ротором, но обычно они изготавливаются в соответствии со спецификациями покупателя.

Двигатели

класса А являются наиболее популярным типом двигателей с короткозамкнутым ротором. Они имеют нормальный пусковой момент и ток, а также пробуксовку менее 5% от синхронной скорости. Обычными приложениями являются вентиляторы, компрессоры, конвейеры или что-либо с низкими инерционными нагрузками, что позволяет быстро разгонять двигатель.

Двигатели

класса B можно запускать при полной нагрузке, что делает их пригодными для использования в условиях высокой инерции (большие вентиляторы, центробежные насосы и т. д.). У них нормальный пусковой момент, меньший пусковой ток, чем у двигателей класса А, и скольжение менее 5% при полной нагрузке. Эти двигатели иногда взаимозаменяемы с двигателями класса А, особенно когда требуется пониженное пусковое напряжение.

Двигатели

класса C имеют высокий пусковой крутящий момент и низкий пусковой ток благодаря конструкции ротора с двойной клеткой. Из-за этого улучшения они дороже, чем двигатели классов A и B, но также обладают способностью выдерживать высокие пусковые крутящие моменты, такие как те, которые встречаются в нагруженных насосах, компрессорах, дробилках и т. д. Их скольжение также обычно составляет менее 5%.

Двигатели

класса D обладают самым высоким пусковым моментом, низким пусковым током и большим проскальзыванием при полной нагрузке (от 5% до 20% в зависимости от применения). Их крутящий момент возникает при гораздо более низкой скорости, чем у двигателей других классов, что можно увидеть, сравнивая расположение пиков каждой кривой на рисунке 2. Высокое сопротивление ротора, которое делает двигатели класса D такими прочными, также является причиной более низкого пикового крутящего момента. скорости, что иногда приводит к возникновению пикового крутящего момента при нулевой скорости (100% проскальзывание). Общие области применения двигателей класса D включают бульдозеры, литейные машины, штамповочные прессы и т. д.

Применение и критерии выбора

Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором

являются популярным выбором в промышленности, отчасти из-за их низкой стоимости, простоты обслуживания, высокой эффективности, хорошей терморегуляции и безопасности. Их самым большим недостатком является отсутствие контроля скорости, поэтому для этих приложений были разработаны другие двигатели (двигатели с фазным ротором). Стандартные рамы NEMA упрощают выбор правильного двигателя, требуя только рабочие характеристики проекта.

Так, например, если кузнечное предприятие создает новый силовой молот, который должен наносить быстрые и сильные удары, им следует изучить двигатели класса D, поскольку они обеспечивают чрезвычайно высокий пусковой крутящий момент. Точно так же, если двигатель необходим для простого вентилятора HVAC, отлично подойдут двигатели классов A и B. Определите необходимые крутящий момент, скорость и напряжение для работы, и на рынке обязательно появится подходящая беличья клетка.

Резюме

В этой статье представлено понимание того, что такое асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором и как они работают. Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу поиска поставщиков Thomas, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть сведения о конкретных продуктах.

Источники:

1. https://geosci.uchicago.edu
2. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/magnet/indmot.html
3. http://www.egr.unlv.edu/~eebag/Induction%20Motors.pdf
4. https://www.controleng.com/articles/what-to-consider-when-choosing-an-ac-induction-motor/
5. http://ocw.uniovi. es
6. http://people.ece.umn.edu/users/riaz/animations/sqmovies.html

Прочие двигатели Артикул

• Все о бесщеточных двигателях постоянного тока — что это такое и как они работают
• Все о двигателях с постоянными магнитами — что это такое и как они работают
• Все о двигателях постоянного тока с обмоткой серии — что это такое и как они работают
• Все о шунтирующих двигателях постоянного тока — что это такое и как они работают
• Все о шаговых двигателях — что это такое и как они работают

Шаговые двигатели

• и серводвигатели — в чем разница?
• Все о контроллерах двигателей переменного тока — что это такое и как они работают

Синхронные двигатели

• и асинхронные двигатели — в чем разница?

Бесщеточные двигатели

• и щеточные двигатели — в чем разница?
• Кто изобрел паровой двигатель? Урок промышленной истории
• Все о двигателях с электронным управлением — что это такое и как они работают

Двигатели постоянного тока

• и серводвигатели — в чем разница?

Шаговые двигатели

• и двигатели постоянного тока — в чем разница?
• Все о контроллерах серводвигателей — что это такое и как они работают
• Что такое трехфазный двигатель и как он работает?
• ECM Motors и PSC Motors — в чем разница?
• Все о устройствах плавного пуска двигателей: что это такое и как они работают
• Все о контроллерах двигателей постоянного тока — что это такое и как они работают
• Основы тестирования двигателя (и ротора)
• Что такое штамповка двигателя и как это работает?
• Все о двигателях с дробной мощностью

Другие товары от Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Китайский производитель электродвигателей, электродвигатели, поставщик асинхронных двигателей

электродвигатель

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Трехфазные двигатели

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Однофазные двигатели

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

МОТОР

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Профиль компании

{{ util. each(imageUrls, функция(imageUrl){}}

{{ }) }}

{{ если (изображениеUrls.length > 1){ }}

{{ } }}

Информация отмечена
проверяется
ТЮФ Рейнланд

Компания Zhejiang Fangda Electric Machine Co. , Ltd, основанная в 1980 году, является известным профессиональным производителем электродвигателей в провинции Чжэцзян, предприятием, объединяющим исследования и разработки, производство, импорт и экспорт. Наша продукция широко экспортируется в более чем пятьдесят стран и регионов, таких как Восточная Европа, Южная Америка, Юго-Восточная Азия и Ближний Восток, Африка; Между тем, мы поддерживаем хорошие отношения с десятками торговых компаний в стране и за рубежом для сотрудничества.

Наша основная продукция включает электродвигатель …

Посмотреть все

Пошлите Ваше сообщение этому продавцу

* От:

* Кому:

Мистер Логан

* Сообщение:

Введите от 20 до 4000 символов.

Это не то, что вы ищете?

 Опубликовать запрос на поставку сейчас

Асинхронные и асинхронные двигатели

Асинхронный или асинхронный двигатель представляет собой двигатель переменного тока, работающий по принципу электромагнитной индукции, т. е. ротор получает крутящий момент под действием вращающегося магнитного поля, создаваемого в статоре, и тогда ротор может вращаться. Обычно скорость вращения ротора асинхронного двигателя не равна скорости вращающегося магнитного поля (синхронная скорость), поэтому асинхронный двигатель также известен как асинхронный двигатель. По типу переменного тока различают однофазные и трехфазные асинхронные двигатели.

Какие типы асинхронных двигателей продаются на ATO.com?

При покупке асинхронного двигателя в первую очередь обращают внимание на скорость, напряжение, крутящий момент и мощность. Другие вещи, которые вы должны принять во внимание, это рабочая система, требования к перегрузке, класс изоляции, класс защиты, момент инерции, нагрузка, метод установки, техническое обслуживание, температура окружающей среды, высота над уровнем моря, рейтинг корпуса, внешняя среда, энергоэффективность и т. д. Теперь ATO предлагает вам надежные и экономичные асинхронные двигатели и помогает вам сделать лучший выбор при покупке.

Однофазные асинхронные двигатели

Асинхронный двигатель, работающий от однофазного источника переменного тока, называется однофазным асинхронным двигателем. Поскольку однофазным асинхронным двигателям требуется только однофазный переменный ток, они просты в использовании и широко используются, а также имеют преимущества простой конструкции, низкой стоимости, низкого уровня шума и небольших помех для радиосистем, поэтому они часто используются в бытовая техника и маломощная техника малой мощности. Среди них, такие как электровентиляторы, стиральные машины, холодильники, кондиционеры, вытяжки, электродрели и медицинское оборудование.

Трехфазные асинхронные двигатели

Трехфазный асинхронный двигатель — это разновидность асинхронного двигателя, который питается от трехфазного переменного тока. По сравнению с однофазными асинхронными двигателями трехфазные асинхронные двигатели имеют лучшие рабочие характеристики и позволяют экономить различные материалы. Трехфазный асинхронный двигатель в основном используется при земляных работах, транспортировке жидкостей и других областях, которые должны обеспечивать питание, таких как станки, малое и среднее оборудование для прокатки стали, вентиляторы, насосы, оборудование легкой промышленности, металлургическое и горнодобывающее оборудование и т. д.

Взрывозащищенный двигатель

Взрывозащищенный двигатель — это тип двигателя, который можно использовать в легковоспламеняющихся и взрывоопасных средах и который не производит электрических искр при работе. Взрывозащищенные двигатели в основном используются в угольных шахтах, нефтегазовой, нефтехимической и химической промышленности. Кроме того, в текстильной, металлургической, городской газовой, транспортной, зерновой и нефтеперерабатывающей, бумажной, медицинской и других отраслях также широко используются. В качестве основного энергетического оборудования взрывозащищенные двигатели обычно используются для привода насосов, вентиляторов, компрессоров и других передаточных механизмов и т. д.

Тормозной двигатель

Тормозной двигатель представляет собой полностью закрытый трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором и самовентилятором с дополнительным дисковым тормозом постоянного тока. Он состоит из двигателя постоянного тока с дисковым электромагнитным тормозом, прикрепленного между задней торцевой крышкой двигателя серии Y и вентилятором. Это производная серия серии Y. Он имеет преимущества быстрого торможения, простой конструкции, высокой надежности и высокой универсальности. Двигатели с тормозом широко используются в различном механическом оборудовании и передаточных устройствах, требующих быстрой остановки и точного позиционирования.

Двигатель с переменной скоростью

Двигатель с переменной скоростью — это двигатель, который изменяет скорость двигателя путем изменения количества ступеней, напряжения, тока, частоты и т. д. двигателя, чтобы двигатель мог достичь более высокой производительности. . Благодаря своим превосходным характеристикам двигатели с регулируемой скоростью широко используются в сталелитейной промышленности, на электростанциях, в кабельной, химической, нефтяной, цементной, текстильной, полиграфической и красильной, бумагоделательной, машиностроительной и других отраслях промышленности для бесступенчатого регулирования скорости нагрузочного оборудования с постоянным крутящим моментом. или уменьшение крутящего момента.

Двигатель из нержавеющей стали

Конструкция двигателя из нержавеющей стали позволяет избежать плоских поверхностей, трещин и щелей, предотвращая скопление посторонних предметов и бактерий. Его корпус и кабели могут ежедневно выдерживать высокое давление, высокую температуру и агрессивные химические промывки. Надежная конструкция означает, что двигатель можно чистить без использования ограждений и крышек для его защиты. Эти функции обеспечивают более быструю очистку, более длительное время безотказной работы и более высокую общую эффективность оборудования линии.

Каковы преимущества асинхронных двигателей ATO?

• Различные методы управления : Поскольку асинхронный двигатель не имеет постоянного магнита, легче достичь различных скоростей и крутящих моментов за счет ослабления магнитного поля или преобразования частоты и т. д. Его можно использовать в промышленных или бытовых приложениях, не требующих высоких плотность крутящего момента и имеет преимущества самозапуска, экономичности и надежности.
• Низкая стоимость : Асинхронные двигатели дешевле по сравнению с синхронными двигателями и двигателями постоянного тока. Это определяется конструкцией асинхронного двигателя. Таким образом, асинхронные двигатели являются лучшим выбором для приложений с фиксированной скоростью в промышленности, а также для коммерческих и бытовых приложений, где можно легко подключить питание переменного тока.
• Низкие затраты на техническое обслуживание : Конструкция асинхронного двигателя проста, поэтому техническое обслуживание также легко, что снижает затраты на техническое обслуживание.
• Простота в эксплуатации : Асинхронные двигатели являются самозапускающимися двигателями (работают самостоятельно с переменным током). Он работает легко, так как на роторе нет электрического разъема.
• Изменение скорости : Изменение скорости асинхронного двигателя является постоянным. Скорость изменяется всего на несколько процентов от холостого хода до номинальной нагрузки.
• Высокий пусковой крутящий момент : Асинхронные двигатели имеют высокий пусковой крутящий момент, что позволяет приложить нагрузку до запуска двигателя. Трехфазные асинхронные двигатели имеют другой пусковой момент, чем синхронные двигатели. Однако однофазный асинхронный двигатель не имеет момента самозапуска и может вращаться только с помощью некоторых вспомогательных средств.
• Долговечность : Еще одним преимуществом асинхронных двигателей является долговечность, которая позволяет двигателю работать в течение многих лет без каких-либо затрат и обслуживания.