Механическая характеристика асинхронного двигателя с переключением пар полюсов

Механическая характеристика асинхронного двигателя с переключением пар полюсов

Благодаря простой конструкции, высокой надежности и выгодной цене асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, стал наиболее популярным электродвигателем применяемый в промышленности и быту. В данной статье рассмотрим механическую и пусковую характеристику асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и возможностью переключения пар полюсов.

Переключение числа полюсов – это один из способов регулирования скорости привода. Данный электропривод часто используются в приводных системах подъёмно-транспортного оборудования, станочных приводах. При этом большая частота вращения используется для обеспечения высокой скорости, а низкая – для позиционирования (скорость дотягивания). Асинхронные двигатели с переключением пар полюсов изготавливаются на скорости вращения: 1500/3000 об/мин (число полюсов 4/2 – схема Даландера), 750/3000 об/мин (число полюсов 8/2 – раздельные обмотки), 1000/1500 об/мин (число полюсов 6/4 — раздельные обмотки), 750/1500 об/мин (число полюсов 8/4 — схема Даландера), при частоте питающей сети 50 Гц.

Механическая характеристика асинхронного двигателя

При разгоне асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором изменяется сопротивление обмотки ротора, а следовательно в зависимости от частоты вращения (от величины скольжения) изменяется и вращающий момент. Пусковая характеристика выражается через механическую характеристику асинхронного двигателя.

• MA1 = пусковой момент (8-полюсное включение);
• MA2 = пусковой момент (2-полюсное включение) ;
• MS = минимальный пусковой момент;
• MK = опрокидывающий момент;
• MN = номинальный момент;
• ML = момент нагрузки;
• [1] = двигательный режим;
• [2] = генераторный режим (торможение) ;
• [3] = стабильная рабочая точка;
• 2P = 2- полюсное включение обмотки;
• 8P = 8-полюсное включение обмотки;

Механическая характеристика асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, с переключением числа пар полюсов.

При каждом разгоне двигатель проходит эту механическую характеристику до стабильной рабочей точки, в которой кривая момента нагрузки пересекается с кривой момента двигателя. Стабильная рабочая точка достигается в том случае, если момент нагрузки меньше пускового или минимального пускового момента.

При переключении обмотки статора с 2-полюсного на 8-полюсное включение частота вращения не сразу снижается до синхронной, и двигатель кратковременно работает в генераторном режиме. За счет преобразования кинетической энергии в электрическую, торможение от высокой частоты вращения до низкой выполняется без потерь мощности и износа деталей. При этом торможении достигается вращающий момент, величина которого рассчитывается по следующей формуле:

MU = момент при переключении пар полюсов;

MA1 = пусковой момент двигателя с включением обмотки для меньшей частоты вращения;

Момент при переключении пар полюсов MU – это средняя разность характеристик для 2-полюсного и 8-полюсного включения обмотки в диапазоне частоты вращения, ограниченном соответствующими номинальными значениями (механическая характеристика асинхронного двигателя — заштрихованная область).

Характеристики электродвигателей

Правильный выбор электродвигателя для производственного механизма – залог его нормальной и экономичной работы. Если электродвигатель подобран правильно, это упростит систему управления электроприводом и возможно удешевит стоимость электропривода. Как известно электропривод должен обеспечивать не только постоянство установившихся значений (скорость, момент), но и динамических (переходных процессов, таких как ускорение, тормозной момент, пусковой момент и т.д.).

Основным критерием для подбора электродвигателей используют зависимость, на которой отображают значение момента М электродвигателя и скорости вращения вала n при действии этого момента. Такая зависимость имеет название механическая характеристика n=f(M). По механическим характеристикам производят анализ электромеханических свойств двигателя, а также оценивают целесообразность применения его для различного рода механизмов и устройств. Они могут быть двух видов: естественные и искусственные.

Естественные механические характеристики: они снимаются при влиянии на двигатель номинальных параметров (номинальный ток, сопротивление обмоток, напряжение, момент сопротивления и т.д.). То есть двигатель подключается к источнику питания без каких-либо преобразовательных устройств – прямым включением.

Искусственные механические характеристики: их снимают при введении в цепь двигателя дополнительных элементов (резистор добавочный) или при пониженном напряжении питания, частоте (если двигатель переменного напряжения) и т.д. То есть на механическую характеристику двигателя производят искусственное влияние.

Также различают механические характеристики по изменению скорости вращения вала в зависимости от увеличения момента. Они оцениваются по жесткости:

и крутизне наклона:

Чтоб определить жесткость механической характеристики необходимо знать изменение скорости и момента на заданном участке зависимости n=f(M). Соответственно все расчеты жесткости ведутся либо в процентах, либо в относительных единицах.

Также механические характеристики можно отсортировать по группам:

• Абсолютно жесткая – при изменении момента нагрузки, скорость вращения вала остается неизменной. Как пример – характеристика синхронной машины.

• Жесткая – когда скорость уменьшается немного при увеличении момента нагрузки. Как пример, двигатели постоянного тока независимого возбуждения ДПТ НВ или линейная часть характеристики асинхронного двигателя.
• Мягкая – при увеличении момента нагрузки изменения в скорости вращения довольно существенные. К таким относят двигатели постоянного тока последовательного возбуждения ДПТ ПВ.

Ниже приведен график различных механических характеристик электродвигателей:

1. – это абсолютно жесткая синхронной машины
2. – жесткая ДПТ НВ
3. — мягкая ДПТ ПВ
4. – мягкая ДПТ смешанного возбуждения
5. – асинхронного двигателя

Подбор электродвигателя определяется требованиями производственных механизмов. В таком производстве как прокатка металла, изготовление бумаги или картона, требуется четкое поддержание постоянства скорости, а такие механизмы, как подъемные и транспортные, не требуют жестких характеристик (в тяговых электроприводах используется ДПТ ПВ, также он применяется в некоторых крановых механизмах).

Асинхронный двигатель устройство механическая характеристика

Асинхронный (индукционный) двигатель – механизм, превращающий силу переменного тока в механическую. Под асинхронным подразумевают, что скорость движения магнитной силы статора выше аналогичной величины оборотов ротора.

Для того, чтобы получше представлять, что такое асинхронный двигатель и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя, где он используется и как работает, необходимо разобраться в его составных частях и деталях, исследовать технические характеристики. Кроме того, не лишним будет понять, как происходит преобразование силы во время пуска и где используется асинхронный двигатель на практике.

В сегодняшней статье мы попробуем ответить на самые интересные вопросы, связанные с асинхронными двигателями, разобраться в том, что такое устройство однофазного асинхронного двигателя, рассмотрим принципы работы, а также плюсы и минусы данного типа устройств.

Немного истории

Первый подобный механизм электродвигателей появился еще в 1888 году и представил его американский инженер Никола Тесла. Однако, его опытный образец устройства и был не самым удачным, так как был двух фазным или много фазным и рабочие характеристики асинхронного двигателя не удовлетворяли потребителей. Поэтому широкого распространения не получил.

А вот благодаря российскому ученому Михаилу Доливо-Доброволь скому в изобретение удалось вдохнуть новую жизнь. Именно ему принадлежит первенство в деле создания первого в мире трехфазного асинхронного мотора. Такое усовершенствование конструкции стало революционным, так как принцип работы трехфазного асинхронного двигателя позволял использовать для работы всего три провода, а не четыре. Так что для плавного пуска устройства в массовое производство препятствий больше не оставалось.

Сегодня, благодаря своей простоте эти машины получили широкое распространение, а механическая характеристика асинхронного двигателя устраивает всех водителей.

Простота в использовании, принцип действия асинхронного двигателя, легкий пуск, надежность и дешевизна, помогли этим моторам распространиться по всему миру и буквально совершить технический переворот в промышленности.

Принцип работы трехфазного двигателя основан на питании от трех фаз переменного тока в стандартной сети. Для работы ему требуется именно такое электричество и поэтому он назван трех фазным.

Устройство трехфазного двигателя

Любой мотор асинхронного типа, независимо от его мощности и размеров, состоит из одних и тех же частей, механическая характеристика асинхронного двигателя также одна и та же. Главными среди составляющих являются:

• статор (неподвижная часть машины)
• ротор (вращающаяся часть)

Помимо этого, в современных трех фазных двигателях можно найти следующие детали:

• вал
• подшипники
• обмотку
• заземление
• корпус (в который монтируются все детали)

Как уже указывалось выше, базовые элементы двигателя — это статор (неподвижная часть) и ротор (подвижная деталь).

Статор выполнен в виде цилиндра, составлен данный элемент из множества металлических, форменных листов. Внутренняя часть создана таким образом, чтобы расположить обмотку. Центры обмоток расположены под углом в 120 градусов, а подключение происходит, исходя из доступного напряжения и двух возможных вариантов: на три или пять контактов.

Принципы, использование которых лежит в работе такого приспособления, как устройство асинхронного двигателя:

1. Правило левой руки буравчика.
2. Закон электромагнитной индукции Фарадея.

Исходя из типа обмотки, ротор может быть короткозамкнутым или фазным.

Короткозамкнутым называют ротор, состоящий из множества стальных частей. Работа асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором заключается в следующем: в специальные пазы заливают алюминий, формирующий сердцевины, крепящиеся с обеих сторон стопорными кольцами, такая конструкция получила название «беличья клетка». Называется так, потому что замкнута накоротко и в ней не может использоваться сопротивление.

Фазным называют ротор, который обмотан по принципу, аналогичному статору, подходящему для трехфазной сети. Края проводки сердцевины замыкают в звезду, а оставшиеся контакты подводят к контактным частям.

Согласно принципу обратимости, любым фазным асинхронным двигателям свойственна возможность работать в качестве двигателя, генератора или электромагнитного тормоза. Электромеханическая характеристика асинхронного двигателя:

1. Двигатель.
2. Самый частый вид использования механизма.
3. Генератор.
4. Действие машины можно обратить, то есть механическую энергию, приложенную к сердцевине можно превратить в электрический ток. Для этого центральной части нужно вращаться быстрей магнитного поля. Потребляя механическую энергию генератор начнет создавать тормозной момент, возвращая электрическую энергию.
5. Электромагнитный тормоз.

Изменение порядка чередования фаз приводит к тому, что магнитное поле и сердцевина вращаются в различные стороны, при этом потребляется как механическая энергия, так и напряжение сети, создавая тормозной момент. Собранная энергия приводит к нагреву машины.

Принцип работы трехфазного двигателя

Принцип работы асинхронного двигателя в следующем: подавая напряжение на статор, в его проводке возникает магнитное воздействие, которая благодаря углу размещения осей обмоток, суммируется и создает итоговый, вращающий магнитный поток.

Вращаясь, он создает в проводниках электродвижущую силу. Обмотка сердцевины, создана таким образом, что при включении в сеть, появляется сила, налаживающаяся на действие статора и создающая движение.

Устройство и принцип действия асинхронного двигателя зависит и от сердцевины. Движение сердцевины происходит, когда магнитная сила статора и пусковой момент преодолевают тормозную мощность ротора и внутренняя часть начинает движение, в этот момент проявляется такой показатель, как скольжение.

Скольжение очень важный параметр. В начале движения ротора оно равно 1, но вместе с ростом частоты движения, наблюдается выравнивание, и как следствие снижаются электродвижущие силы и ток в обмотках, это приводит к снижению вращающего момента.

Существует крайний предел скольжения, превышать это значение не стоит, ведь механизм может «опрокинуться», что приведет к нарушению его нормальной работы. Минимальное скольжение происходит на холостых оборотах мотора, при увеличении момента значение будет расти, до наступления критической отметки.

Во время пуска вектор результирующего магнитного поля неподвижной части плавно вращается с определенной частотой. Через сечение ротора проходит магнитный поток. Электроэнергия, подходящая к двигателю в момент пуска, уходит на перемагничивание статора и ротора.

Стоит заметить, что для электромоторов, в том числе асинхронных свойственно то, что во время пуска в короткий промежуток времени достигается до 150% крутящего момента. Пусковой ток превышает номинальный в 7 раз и из-за этого, в момент пуска падает напряжение во всей электрической сети. Если падение напряжения слишком большое, то даже сам двигатель может не запуститься – таков принцип его действия. Поэтому на практике используют устройство плавного пуска.

Устройство плавного пуска

Устройства плавного пуска асинхронных двигателей имеет свою специфику. Оно используется для плавного пуска или остановки электромагнитных двигателей. Может быть механическим, электромеханичес ким или полностью электронным.

Пусковая характеристика асинхронного двигателя предназначена:

• для плавного разгона асинхронного двигателя
• для плавной остановки
• для снижения тока во время пуска
• для синхронизации нагрузки и крутящего момента

Принцип работы и действия устройства плавного пуска основаны на широкой вариативности переменных. Как следствие, появляются большие возможности для управления режимами работы.

Хорошие и плохие свойства асинхронных моторов

Асинхронный двигатель принцип работы и устройство имеет достоинства и недостатки. Трансформаторы, внутри которых находится вращающийся ротор, используемый для работы двигателя, получили обширное применение так как принцип действия у них простой и понятный, а само устройство работает бесперебойно. Однако и короткозамкнутым и фазным устройствам свойственны определенные недостатки. Причем именно принцип их действия лежит в основе данных минусов.

1. Короткозамкнутым и фазным устройствам свойственна простота конструкции.
2. Так как принцип действия очень прост, устройства получаются дешевыми.
3. Простота пуска и высокие эксплуатационные характеристики.
4. Простота пуска обеспечивает легкое управление.
5. Принцип действия и работы таков, что асинхронные моторы могут работать в тяжелых условиях.

1. Принцип работы основан на том, что при изменении скорости, теряется мощность.
2. Когда увеличивается нагрузка, практически сразу начинает снижаться крутящий момент.
3. В момент плавного пуска, мощность асинхронного мотора достаточно низкая.

Стоит отметить, что в настоящее время, отдается предпочтение устройствам с короткозамкнутым ротором. А вот устройства, в которых ротор фазный используются в редких случаях, как правило, когда достигается большая мощность.

Слобожанский электромеханический завод «СЛЭМЗ»

Электродвигатели АИР + аналоги по ценам производителя!

Мощностью от 0,12 кВт

Перейти в каталог

Червячные, Цилиндрические, Планетарные

Перейти в каталог

Задвижки. Клапаны. Вентили. Шаровые краны. Электроприводы

Перейти в каталог

Слобожанский электромеханический завод, г. Харьков, более четверти века обеспечивает промышленные производства Украины качественным оборудованием, повышая их конкурентноспособность и энергоэффективность. Ответственный подход, доступные цены и европейский уровень сервиса СЛЭМЗ завоевали доверие ведущих концернов Украины, таких как «Укроборонпром», Укрзалізниця, ЕВРАЗ, Метинвест.

Структура и направления

В структуре Слобожанского завода собран ряд производственных, складских и сервисных площадок узкоспециализированных направлений, а также два дилера — в России и Молдове. Помимо промышленных трехфазных электродвигателей основную костяк составляют шестеренные, вакуумные, водяные и скважинные насосы, мотор-редукторы, редукторы, крановые, лифтовые и рольганговые электродвигатели, запчасти к промышленному оборудованию. Бюджетные ноу-хау вроде устройств лазерной центровки валов, собственные масляные насосы, изготовление бюджетных деталей и ремкомплектов сделали «СЛЭМЗ» полезным и надежным партнером украинской промышленности. Работа с оборудованием от СЛЭМЗ позволит Вашему предприятию повысить продуктивность и рентабельность за счет высокого качества, минимизации отказов и снижения цены.

Асинхронные электродвигатели

Номенклатура СЛЭМЗ насчитывает тысячи наименований крановых, общепромышленных, взрывозащищенных, рольганговых и лифтовых электродвигателей. Купить электродвигатель у СЛЭМЗ:

• Выгодно. Все цены с заводского прайса без накрутки + скидки. В качестве альтернативы новым дорогим моторам подберем аналоги складского хранения либо оформим ремонт Вашего собственного электродвигателя с гарантией.
• Надежно. Гарантия на новые моторы 12 месяцев. Двигатели с хранения проходят обязательные испытания перед отправкой.
• Доступно. Три склада электродвигателей в Киеве, Харькове и Днепре. Импорт китайских двигателей АИР 750 об/мин, 1000 об/мин, 1500 об/мин, 3000 об/мин.

• Электродвигатель АИР 56
• Электродвигатель АИР 63
• Электродвигатель АИР 71
• Электродвигатель АИР 80
• Электродвигатель АИР 90
• Электродвигатель АИР 100
• Электродвигатель АИР 112
• Электродвигатель АИР 132
• Электродвигатель АИР 160
• Электродвигатель АИР 180
• Электродвигатель АИР 200
• Электродвигатель АИР 225
• Электродвигатель АИР 250
• Электродвигатель АИР 280
• Электродвигатель АИР 315
• Электродвигатель АИР 355

Насосное оборудование

Отечественные и импортные промышленные насосы составляют 40% торговой и производственной нагрузки «СЛЭМЗ». Особое место в номенклатуре занимают шестеренные насосы НМШ, вакуумные насосы АВЗ, НВР, ДВН, скважинные насосы ЭЦВ, питательные ПЭ и ЦНС, водяные 1Д, К и Д, фекальные СМ, СД и еще масса позиций, с которыми Вы сможете ознакомиться подробнее на наших сайтах:

• Центробежные насосы. Насосы для воды.
• Вакуумные насосы
• Шестеренные насосы НМШ и Ш
• Скважинные насосы ЭЦВ
• Запчасти к насосам

Официальное дилерство и партнерские отношения с ведущими производителями Украины, собственные производственные площадки и сервисные центры делают «Слобожанский завод» одним из самых надежных поставщиков, работающих в ценовой нише производственных предприятий.

Запчасти к промышленным насосам

У нас Вы можете купить надежные и доступные запчасти к насосам. Собственная производственная и закупочная база, наличие испытательных стендов делает детали от СЛЭМЗ долговечными при небольшой стоимости. Ассортимент запчастей к насосам, которые можно заказать в «СЛЭМЗ» и получить оперативно по заводским ценам представлен на сайте-каталоге запчастей.

Редукторы

Мотор-редукторы 3МП, МЦ2С и МЧ

Качественные редукторы или редуцирующие части плюс надежный электродвигатель в сумме становятся мотор-редукторами «СЛЭМЗ». В ассортименте червячные, цилиндрические и планетарные мотор-редукторы с маркировками МЧ, МЦ2С и 3МП. Каждый мотор-редуктор прошел строгий заводской ОТК.

Запорная арматура

СЛЭМЗ не стоит на месте и стремится к расширению номенклатуры, чтобы Вы смогли купить все необходимое оборудование на одном сайте. Одно из новейших направлений компании — запорная арматура, особым спросом пользуются клиновые, стальные и чугунные задвижки Ду-100. У нас Вы сможете купить:

• Вентили
• Дисковые затворы
• Задвижки
• Краны шаровые
• Электроприводы
• Клапаны обратные

Гидравлика

Мы поможем подобрать и купить новый гидронасос для любой техники – для подъемника, пресса, манипулятора, экскаватора, станка. Качество соответствует ГОСТ и проверенные ОТК, с гарантией 12 месяцев. Любые запчасти и ремонт гидронасосов:

• Пластинчатых
• Поршневых
• Шестеренных

Ремонт насосов и электродвигателей

Сеть профессиональных сервисных центров – это гордость Слобожанского завода. Опытные мастера старой гвардии на современном оборудовании выполняют все виды ремонта насосов и электродвигателей с гарантией качества до 12 месяцев. Нам уже доверяют такие крупнейшие авиационные и приборостроительные предприятия, пищевики, коммунальщики, металлургические холдинги и ведущие машиностроители Украины.