Πώς να προσδιορίσετε την ταχύτητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου του στάτορα. Ταχύτητα περιστροφής μαγνητικού πεδίου. Ολίσθημα. Περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο

Ένα χαρακτηριστικό των πολυφασικών συστημάτων είναι η δυνατότητα δημιουργίας ενός περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου σε μια μηχανικά ακίνητη συσκευή.
Ένα πηνίο που συνδέεται με μια πηγή εναλλασσόμενου ρεύματος παράγει ένα παλλόμενο μαγνητικό πεδίο, δηλ. ένα μαγνητικό πεδίο που ποικίλλει σε μέγεθος και κατεύθυνση.

Ας πάρουμε έναν κύλινδρο με εσωτερική διάμετρο Δ. Στην επιφάνεια του κυλίνδρου θα τοποθετήσουμε τρία πηνία, χωρικά μετατοπισμένα μεταξύ τους κατά 120 ο. Συνδέουμε τα πηνία σε τριφασική πηγή τάσης (Εικ. 12.1). Στο Σχ. Το σχήμα 12.2 δείχνει ένα γράφημα των αλλαγών στα στιγμιαία ρεύματα που σχηματίζουν ένα τριφασικό σύστημα.

Κάθε ένα από τα πηνία δημιουργεί ένα παλλόμενο μαγνητικό πεδίο. Τα μαγνητικά πεδία των πηνίων, αλληλεπιδρώντας μεταξύ τους, σχηματίζουν ένα προκύπτον περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο, που χαρακτηρίζεται από το διάνυσμα της προκύπτουσας μαγνητικής επαγωγής
Στο Σχ. Το 12.3 δείχνει τα διανύσματα μαγνητικής επαγωγής κάθε φάσης και το διάνυσμα που προκύπτει κατασκευασμένο για τρεις στιγμές στο χρόνο t1, t2, t3. Οι θετικές κατευθύνσεις των αξόνων του πηνίου χαρακτηρίζονται +1, +2, +3.

Τη στιγμή t = t 1, το ρεύμα και η μαγνητική επαγωγή στο πηνίο A-X είναι θετικά και μέγιστα, στα πηνία B-Y και C-Z είναι ίδια και αρνητικά. Το διάνυσμα της μαγνητικής επαγωγής που προκύπτει είναι ίσο με το γεωμετρικό άθροισμα των διανυσμάτων της μαγνητικής επαγωγής των πηνίων και συμπίπτει με τον άξονα του πηνίου Α-Χ. Τη στιγμή t = t 2, τα ρεύματα στα πηνία A-X και C-Z είναι πανομοιότυπα σε μέγεθος και αντίθετα ως προς την κατεύθυνση. Το ρεύμα στη φάση Β είναι μηδέν. Το διάνυσμα μαγνητικής επαγωγής που προέκυψε περιστράφηκε δεξιόστροφα κατά 30 o. Τη στιγμή t = t 3, τα ρεύματα στα πηνία A-X και B-Y είναι ίσα σε μέγεθος και θετικά, το ρεύμα στη φάση C-Z είναι μέγιστο και αρνητικό, το διάνυσμα του προκύπτοντος μαγνητικού πεδίου βρίσκεται στην αρνητική κατεύθυνση του άξονα του πηνίου C-Z. Κατά την περίοδο του εναλλασσόμενου ρεύματος, το διάνυσμα του προκύπτοντος μαγνητικού πεδίου θα περιστρέφεται 360 o.

Ταχύτητα περιστροφής μαγνητικού πεδίου ή ταχύτητα σύγχρονης περιστροφής

όπου P είναι ο αριθμός των ζευγών πόλων.

Τα πηνία που φαίνονται στο Σχ. 12.1, δημιουργήστε ένα διπολικό μαγνητικό πεδίο, με τον αριθμό των πόλων 2P = 2. Η συχνότητα περιστροφής του πεδίου είναι 3000 rpm.
Για να αποκτήσετε ένα τετραπολικό μαγνητικό πεδίο, είναι απαραίτητο να τοποθετήσετε έξι πηνία μέσα στον κύλινδρο, δύο για κάθε φάση. Στη συνέχεια, σύμφωνα με τον τύπο (12.1), το μαγνητικό πεδίο θα περιστραφεί δύο φορές πιο αργά, με n 1 = 1500 rpm.
Για να αποκτήσετε ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο, πρέπει να πληρούνται δύο προϋποθέσεις.

1. Έχετε τουλάχιστον δύο χωρικά μετατοπισμένα πηνία.

2. Συνδέστε ρεύματα εκτός φάσης στα πηνία.

12.2. Ασύγχρονοι κινητήρες.
Σχεδιασμός, αρχή λειτουργίας

Ο ασύγχρονος κινητήρας έχει ακίνητος μέρος που ονομάζεται στάτωρ , Και περιστροφικός μέρος που ονομάζεται στροφείο . Ο στάτορας περιέχει μια περιέλιξη που δημιουργεί ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο.
Υπάρχουν ασύγχρονοι κινητήρες με κλωβό σκίουρου και τυλιγμένο ρότορα.
Στις υποδοχές του βραχυκυκλωμένου ρότορα τοποθετούνται ράβδοι αλουμινίου ή χαλκού. Τα άκρα των ράβδων κλείνονται με δακτυλίους αλουμινίου ή χαλκού. Ο στάτορας και ο ρότορας είναι κατασκευασμένοι από φύλλα ηλεκτρικού χάλυβα για τη μείωση των απωλειών δινορευμάτων.
Ο ρότορας φάσης έχει τριφασική περιέλιξη (για τριφασικό κινητήρα). Τα άκρα των φάσεων συνδέονται σε μια κοινή μονάδα και οι αρχές εξάγονται σε τρεις δακτυλίους ολίσθησης που τοποθετούνται στον άξονα. Στους δακτυλίους τοποθετούνται βούρτσες σταθερής επαφής. Ένας ρεοστάτης εκκίνησης συνδέεται με τις βούρτσες. Μετά την εκκίνηση του κινητήρα, η αντίσταση του ρεοστάτη εκκίνησης μειώνεται σταδιακά στο μηδέν.
Ας δούμε την αρχή λειτουργίας ενός ασύγχρονου κινητήρα χρησιμοποιώντας το μοντέλο που φαίνεται στο Σχήμα 12.4.

Ας φανταστούμε το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο του στάτορα με τη μορφή ενός μόνιμου μαγνήτη που περιστρέφεται με σύγχρονη ταχύτητα περιστροφής n 1.
Τα ρεύματα προκαλούνται στους αγωγούς της περιέλιξης του κλειστού ρότορα. Οι πόλοι του μαγνήτη κινούνται δεξιόστροφα.
Σε έναν παρατηρητή τοποθετημένο σε έναν περιστρεφόμενο μαγνήτη, φαίνεται ότι ο μαγνήτης είναι ακίνητος και οι αγωγοί της περιέλιξης του ρότορα κινούνται αριστερόστροφα.
Οι κατευθύνσεις των ρευμάτων του ρότορα που καθορίζονται από τον κανόνα της δεξιάς πλευράς φαίνονται στο Σχ. 12.4.

Ρύζι. 12.4

Χρησιμοποιώντας τον κανόνα του αριστερού χεριού, βρίσκουμε την κατεύθυνση των ηλεκτρομαγνητικών δυνάμεων που δρουν στον ρότορα και τον αναγκάζουν να περιστρέφεται. Ο ρότορας του κινητήρα θα περιστρέφεται με ταχύτητα περιστροφής n 2 προς την κατεύθυνση περιστροφής του πεδίου του στάτορα.
Ο ρότορας περιστρέφεται ασύγχρονα, δηλαδή η συχνότητα περιστροφής του n 2 είναι μικρότερη από τη συχνότητα περιστροφής του πεδίου στάτορα n 1.
Η σχετική διαφορά ταχύτητας μεταξύ των πεδίων του στάτορα και του ρότορα ονομάζεται ολίσθηση.

Η ολίσθηση δεν μπορεί να είναι ίση με μηδέν, αφού στις ίδιες ταχύτητες του πεδίου και του ρότορα η επαγωγή των ρευμάτων στον ρότορα θα σταματούσε και, επομένως, δεν θα υπήρχε ηλεκτρομαγνητική ροπή.
Η περιστρεφόμενη ηλεκτρομαγνητική ροπή εξισορροπείται από την αντίθετη ροπή πέδησης M em = M 2.
Καθώς το φορτίο στον άξονα του κινητήρα αυξάνεται, η ροπή πέδησης γίνεται μεγαλύτερη από τη ροπή περιστροφής και η ολίσθηση αυξάνεται. Ως αποτέλεσμα, το EMF και τα ρεύματα που προκαλούνται στην περιέλιξη του ρότορα αυξάνονται. Η ροπή αυξάνεται και γίνεται ίση με τη ροπή πέδησης. Η ροπή μπορεί να αυξηθεί με την αύξηση της ολίσθησης μέχρι μια ορισμένη μέγιστη τιμή, μετά την οποία, με περαιτέρω αύξηση της ροπής πέδησης, η ροπή μειώνεται απότομα και ο κινητήρας σταματά.
Η ολίσθηση ενός σταματημένου κινητήρα ισούται με ένα. Ο κινητήρας λέγεται ότι λειτουργεί σε λειτουργία βραχυκυκλώματος.
Η ταχύτητα περιστροφής ενός μη φορτωμένου ασύγχρονου κινητήρα n 2 είναι περίπου ίση με τη σύγχρονη συχνότητα n 1. Γλίστρημα κινητήρα χωρίς φορτίο S 0. Ο κινητήρας λέγεται ότι λειτουργεί σε κατάσταση ρελαντί.
Η ολίσθηση μιας ασύγχρονης μηχανής που λειτουργεί σε λειτουργία κινητήρα ποικίλλει από μηδέν έως ένα.
Ένα ασύγχρονο μηχάνημα μπορεί να λειτουργήσει σε λειτουργία γεννήτριας. Για να γίνει αυτό, ο ρότορας του πρέπει να περιστραφεί από έναν κινητήρα τρίτου κατασκευαστή προς την κατεύθυνση περιστροφής του μαγνητικού πεδίου του στάτη με συχνότητα n 2 > n 1. Ολίσθηση ασύγχρονης γεννήτριας.
Ένα ασύγχρονο μηχάνημα μπορεί να λειτουργήσει σε λειτουργία πέδησης ηλεκτρικής μηχανής. Για να γίνει αυτό, είναι απαραίτητο να περιστρέψετε τον ρότορά του προς την αντίθετη κατεύθυνση από την κατεύθυνση περιστροφής του μαγνητικού πεδίου του στάτορα.
Σε αυτή τη λειτουργία, S > 1. Συνήθως, ασύγχρονες μηχανές χρησιμοποιούνται σε λειτουργία κινητήρα. Ο επαγωγικός κινητήρας είναι ο πιο κοινός τύπος κινητήρα στη βιομηχανία. Η συχνότητα περιστροφής πεδίου σε έναν ασύγχρονο κινητήρα σχετίζεται αυστηρά με τη συχνότητα δικτύου f 1 και τον αριθμό των ζευγών πόλων του στάτη. Στη συχνότητα f 1 = 50 Hz, υπάρχει η ακόλουθη σειρά συχνοτήτων περιστροφής.

Είναι γνωστό ότι η ταχύτητα του μαγνητικού πεδίου καθορίζεται επίσης από τη συχνότητα του εναλλασσόμενου ρεύματος. Συγκεκριμένα, εάν μια τριφασική περιέλιξη κινητήρα τοποθετηθεί σε έξι σχισμές στην εσωτερική επιφάνεια του στάτορα, τότε σε μισή περίοδο εναλλασσόμενου ρεύματος το διάνυσμα μαγνητικής επαγωγής θα κάνει μισή περιστροφή και σε μια πλήρη περίοδο - μία περιστροφή. Σε αυτή την περίπτωση, η περιέλιξη του στάτορα δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο με ένα ζεύγος πόλων και ονομάζεται διπολικό.

Εάν η περιέλιξη του στάτορα αποτελείται από έξι πηνία (δύο πηνία συνδεδεμένα σε σειρά για κάθε φάση), τοποθετημένα σε δώδεκα σχισμές, τότε σε μισή περίοδο εναλλασσόμενου ρεύματος το διάνυσμα μαγνητικής επαγωγής θα περιστρέφεται ένα τέταρτο της στροφής και σε μια πλήρη περίοδο - κατά μισή στροφή. Αντί για δύο πόλους σε τρεις περιελίξεις, το μαγνητικό πεδίο του στάτορα έχει τώρα τέσσερις πόλους (δύο ζεύγη πόλων).

Η ταχύτητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου είναι αντιστρόφως ανάλογη με τον αριθμό των ζευγών πόλων.

όπου ѓ είναι η συχνότητα του εναλλασσόμενου ρεύματος σε Hz, και ο συντελεστής 60 εμφανίζεται λόγω του γεγονότος ότι το n1 συνήθως μετράται σε στροφές ανά λεπτό.

Δεδομένου ότι ο αριθμός των ζευγών πόλων μπορεί να είναι μόνο ένας ακέραιος, η ταχύτητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου μπορεί να λάβει όχι αυθαίρετες, αλλά μόνο ορισμένες τιμές:

Ο ρότορας ενός ασύγχρονου κινητήρα περιστρέφεται στην ίδια κατεύθυνση με το μαγνητικό πεδίο, με ταχύτητα ελαφρώς χαμηλότερη από την ταχύτητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου, αφού μόνο σε αυτή την περίπτωση θα προκληθούν EMF και ρεύματα στην περιέλιξη του ρότορα και μια ροπή θα ενεργήσει στον ρότορα. Ας υποδηλώσουμε την ταχύτητα περιστροφής του ρότορα ως n2. Τότε η ποσότητα n1 - n2, η οποία ονομάζεται ταχύτητα ολίσθησης, αντιπροσωπεύει τη σχετική ταχύτητα του μαγνητικού πεδίου και του δρομέα, και ο βαθμός υστέρησης του δρομέα από το μαγνητικό πεδίο, εκφρασμένος ως ποσοστό, ονομάζεται ολίσθηση s:

Η ολίσθηση ενός ασύγχρονου κινητήρα σε ονομαστικό φορτίο είναι συνήθως 3-7%. Καθώς το φορτίο αυξάνεται, η ολίσθηση αυξάνεται και ο κινητήρας μπορεί να σταματήσει.

Η ροπή M ενός ασύγχρονου κινητήρα δημιουργείται λόγω της αλληλεπίδρασης της μαγνητικής ροής του πεδίου του στάτορα με το ρεύμα I2 που προκαλείται στην περιέλιξη του ρότορα, επομένως η τιμή της είναι ανάλογη με το γινόμενο I2F Ο κινητήρας θα λειτουργεί σταθερά ταχύτητα ρότορα όταν οι ροπές είναι σε ισορροπία, δηλ. τότε όταν η ροπή Mer είναι ίση με τη ροπή πέδησης στην σφουγγαρίστρα M του άξονα του κινητήρα:

Οποιοδήποτε φορτίο μηχανής αντιστοιχεί σε έναν ορισμένο αριθμό περιστροφών του δρομέα n2 και σε μια ορισμένη ολίσθηση S.

Λάβετε υπόψη ότι η συχνότητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου δεν εξαρτάται από τον τρόπο λειτουργίας του ασύγχρονου μηχανήματος και το φορτίο του.

Κατά την ανάλυση της λειτουργίας μιας ασύγχρονης μηχανής, χρησιμοποιείται συχνά η έννοια της ταχύτητας περιστροφής του μαγνητικού πεδίου u0, η οποία καθορίζεται από τη σχέση:

u0 = (2 p f) / p = p n0 / 30 [rad/s] 2. 4

Η ηλεκτροβαρύτητα είναι εύκολη

Εισαγωγή. Το άρθρο περιγράφει την απλούστερη ηλεκτροβαρυτική γεννήτρια ικανή τόσο να μειώνει όσο και να αυξάνει το βάρος της. Σήμερα, η εγκατάσταση εργασίας μπορεί να αλλάξει βάρος σε πολύ μικρό εύρος, έως και 50% του αρχικού βάρους. Ως εκ τούτου, δίνονται συστάσεις για τη βελτίωσή του. Πειράματα από τους Sergei Godin και Vasily Roshchin Δύο Ρώσοι φυσικοί δημιούργησαν μια πολύ ενδιαφέρουσα γεννήτρια. Στην πραγματικότητα πρόκειται για μόνιμους μαγνήτες που τοποθετούνται σε ειδικό δίσκο με κοιλότητες για μαγνήτες. Όταν ο "δίσκος με μαγνήτες" περιστρεφόταν δεξιόστροφα, το βάρος της γεννήτριας μειώθηκε και όταν περιστρεφόταν αριστερόστροφα, μειώθηκε.

Οι επιστήμονες πειραματίζονταιμικρό αλλά δεν έχουν ακόμη προσφέρει καμία θεωρία για τα πειράματά τους.

Όλα τα πειράματά τους συνοψίστηκαν στο γεγονός ότι οι επιστήμονες αλλάζουν την ταχύτητα περιστροφής και παρατηρούν την αλλαγή του βάρους.Σύμφωνα με τα στοιχεία τους, το βάρος μειώθηκε στο 50% Ιπτάμενος δίσκος, είναι απλό. Με την πρώτη ματιά, μπορείτε να ενισχύσετε το αποτέλεσμα κατά της βαρύτητας περιστρέφοντας απλώς το «τύμπανο» με μαγνήτες πιο γρήγορα. Αλίμονο, οι φυγόκεντρες δυνάμεις απλώς θα σκίσουν το τύμπανο. Αυτό παρατήρησαν οι πειραματιστές. Επομένως, το πρώτο βήμα είναι να εγκαταστήσετε έναν μικρό ηλεκτροκινητήρα σε κάθε μαγνήτη εκτός από τον κύριο ηλεκτροκινητήρα. Η διάμετρος κάθε μαγνήτη είναι πολύ μικρότερη από ολόκληρο το τύμπανο και ο σχεδιασμός ενός μεμονωμένου μαγνήτη είναι ισχυρότερος από ένα προκατασκευασμένο «τύμπανο», έτσι ώστε κάθε μαγνήτης να μπορεί να περιστρέφεται ξεχωριστά σε υψηλές ταχύτητες.

Και το αποτέλεσμα κατά της βαρύτητας μπορεί να βελτιωθεί περαιτέρω με την προσθήκη νέων περιστρεφόμενων μαγνητών εξοπλισμένων με μίνι ηλεκτρικούς κινητήρες. Το δεύτερο βήμα πρέπει να είναι

, αντικαταστήστε τους μόνιμους μαγνήτες στο «τύμπανο» με ηλεκτρομαγνήτες.Τι είναι ο μόνιμος μαγνήτης; Ουσιαστικά, αυτό είναι ένα σύνολο ρευμάτων δακτυλίου μικρών ηλεκτρομαγνητών «ραμμένων» στο σώμα του μαγνήτη.

Ρεύμα σε ένα επίπεδο. Έτσι, μπορούμε να αντικαταστήσουμε όλους τους μαγνήτες στο τύμπανο Roshchina Pogodin με ηλεκτρομαγνήτες. Και εφαρμόστε τάση σε αυτά μέσω συρόμενων ή υγρών επαφών και περιστρέψτε τα χρησιμοποιώντας ξεχωριστούς μίνι ηλεκτρομαγνητικούς κινητήρες.

Αυτή είναι η όλη δομή του «ιπτάμενου δίσκου» σύμφωνα με τα πειράματα του Roshchin Godin και τα δύο ηλεκτρομαγνητικά παράδοξα που περιγράφονται στο άρθρο.Θέλουμε να αυξήσουμε το βάρος, περιστρέφουμε τους ηλεκτρομαγνήτες και το «τύμπανο» προς τη μία κατεύθυνση, θέλουμε να μειώσουμε το βάρος, το γυρίζουμε προς την άλλη. Στη συνέχεια, πρέπει να σημειωθεί ότι πολύ int.Είναι πραγματικό γεγονός, που ανακαλύφθηκε από τους φυσικούς είναι η ψύξη των μαγνητών. Ο Searle ανακάλυψε το ίδιο πράγμα στα πειράματά του.Αυτό θα αποφύγει πιθανή υπερθέρμανση των ηλεκτρομαγνητικών πηνίων. Λογοτεχνία -7- Πειραματική μελέτη μη γραμμικών επιδράσεων σε δυναμικό μαγνητικό σύστημα Βλαντιμίρ ΡΟΣΚΙΝ , Σεργκέι ΓΚΟΝΤΙΝ

Στις επαγωγικές ηλεκτρικές μηχανές, οι περιελίξεις του στάτορα και του ρότορα συνδέονται με μαγνητικό πεδίο. Για να συνδέσετε το περιστρεφόμενο τμήμα του μηχανήματος με το μηχάνημα ακίνητο στο διάκενο αέρα μέσω ενός συστήματος περιελίξεων στάτορα, δημιουργήστε περιστροφικόςμαγνητικό πεδίο.

Με τον όρο περιστροφή εννοούμε ένα μαγνητικό πεδίο του οποίου το διάνυσμα επαγωγής κινείται στο χώρο (σε επίπεδο κάθετο στον άξονα του ρότορα) με μια ορισμένη γωνιακή ταχύτητα. Εάν το πλάτος του διανύσματος επαγωγής είναι σταθερό, τότε ένα τέτοιο πεδίο καλείται εγκύκλιος.Ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο μπορεί να δημιουργηθεί:

• εναλλασσόμενο ρεύμα σε διφασικό σύστημα περιελίξεων που μετατοπίζεται στο χώρο κατά 90°.
• τριφασικό εναλλασσόμενο ρεύμα σε τριφασικό σύστημα περιελίξεων που μετατοπίζονται στο χώρο κατά 120°.
• συνεχές ρεύμα μεταγωγής διαδοχικά μέσω περιελίξεων κατανεμημένων κατά μήκος της οπής του στάτη του κινητήρα.
• συνεχές ρεύμα, διακόπτεται χρησιμοποιώντας έναν μεταγωγέα κατά μήκος κλαδιών περιέλιξης που βρίσκονται κατά μήκος της επιφάνειας του ρότορα (οπλισμός). Σχηματισμός περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου σε μηχανή δύο φάσεων
• (ρύζι. 1.2). ΣΕΣε μια τέτοια μηχανή, οι άξονες των περιελίξεων μετατοπίζονται γεωμετρικά κατά 90° (θεωρείται μια μηχανή με ένα ζεύγος πόλων, r p = 1). Οι περιελίξεις του στάτη τροφοδοτούνται από διφασική τάση, όπως φαίνεται στο Σχ. 1.2, i. Υποθέτοντας ότι το μηχάνημα είναι συμμετρικό και ακόρεστο, υποθέτουμε ότι τα ρεύματα στις περιελίξεις μετατοπίζονται επίσης κατά 90 ηλεκτρικές μοίρες (90° el.) και η μαγνητοκινητική δύναμη των περιελίξεων είναι ανάλογη του ρεύματος (Εικ. 1 .2,6). ΣΕστιγμή στο χρόνο = 0 ρεύμα περιέλιξης ΕΝΑισούται με μηδέν και το ρεύμα στην περιέλιξη σιέχει τη μεγαλύτερη αρνητική αξία.

Ρύζι. 1.2.Σχηματισμός περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου σε διφασική ηλεκτρική μηχανή: α - διάγραμμα σύνδεσης περιέλιξης: β - σύστημα διφασικών ρευμάτων στις περιελίξεις του στάτη: V- χωρικό διανυσματικό διάγραμμα μαγνητικά κινούμενων δυνάμεων που δημιουργούνται από τις περιελίξεις του στάτορα

Κατά συνέπεια, το συνολικό διάνυσμα των δυνάμεων μαγνητικής κίνησης (MFF) των περιελίξεων σε μια χρονική στιγμή είναι ίσο με t και βρίσκεται στο χώρο, όπως φαίνεται στο Σχ. 1.2, V.Τη στιγμή του χρόνου c 2 = 7s/ τα ρεύματα στις περιελίξεις θα είναι Tl m /και, επομένως, το συνολικό διάνυσμα MMF θα περιστρέφεται κατά γωνία Να/και θα καταλάβει τη θέση στο χώρο που υποδεικνύεται στο Σχ. 12, V,όπως 2 = 2 + 2. Αυτή τη στιγμή

χρόνο με 2 = i/2 το συνολικό διάνυσμα του MMF θα είναι ίσο. Ομοίως, μπορείτε να παρακολουθήσετε πώς αλλάζει η θέση του συνολικού διανύσματος MMF σε χρονικές στιγμές, κ.λπ. Μπορεί να φανεί ότι το διάνυσμα περιστρέφεται στο χώρο με ταχύτητα co = 2ts, διατηρώντας το πλάτος του σταθερό. Η φορά περιστροφής του πεδίου είναι δεξιόστροφα. Σας προτείνουμε να βεβαιωθείτε ότι εάν κάνετε αίτηση στη φάση ΕΝΑτάση = (συν -), και ανά φάση σιτάση = συν, μετά κατεύθυνση

η περιστροφή θα αντιστραφεί.

Ρύζι. 1.3.Σχέδια για τη σύνδεση των περιελίξεων ενός τριφασικού κινητήρα: α - θέση των περιελίξεων του κινητήρα στο p p = 1. β - σύνδεση με αστέρι των περιελίξεων. V- διαγράμματα τριφασικών ρευμάτων στις περιελίξεις του κινητήρα

Έτσι, ο συνδυασμός μιας χωρικής μετατόπισης των αξόνων περιελίξεων κατά 90 γεωμετρικές μοίρες (90°) και μιας μετατόπισης φάσης του εναλλασσόμενου ρεύματος στις περιελίξεις κατά (90° ε.) ηλεκτρικές μοίρες επιτρέπει το σχηματισμό ενός μαγνητικού πεδίου που περιστρέφεται κατά μήκος της περιφέρεια του στάτορα στο διάκενο αέρα του μηχανήματος.

Ο μηχανισμός σχηματισμού περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου σε τριφασική μηχανή εναλλασσόμενου ρεύματος.Οι περιελίξεις του μηχανήματος μετατοπίζονται στο χώρο κατά 120° (Εικ. 1.3, α) και τροφοδοτούνται από ένα σύστημα τριφασικής τάσης. Τα ρεύματα στην περιέλιξη του μηχανήματος μετατοπίζονται κατά 120°el. (Εικ. 1.3, V):

Το προκύπτον διάνυσμα MMF των περιελίξεων του στάτορα είναι ίσο με:

Οπου w- αριθμός στροφών περιελίξεων.

Ας εξετάσουμε τη θέση στο χώρο του διανύσματος τη στιγμή του χρόνου (Εικ. 1.4, o). Το διάνυσμα MMF περιέλιξης o t κατευθύνεται κατά μήκος του άξονα o στη θετική κατεύθυνση και είναι ίσο με 0, w,εκείνοι. ΠΕΡΙΠΟΥ, . Διάνυσμα MDS περιέλιξη Με, κατευθυνόμενη κατά μήκος του άξονα Μεκαι ισούται με 0, . Το άθροισμα των διανυσμάτων j και j κατευθύνεται κατά μήκος του άξονα σιστην αρνητική κατεύθυνση και με αυτό το άθροισμα προστίθεται το διάνυσμα MMF περιέλιξης σι,ίσο Το άθροισμα τριών διανυσμάτων σχηματίζει ένα διάνυσμα Χ= 3 /2, καταλαμβάνοντας τη στιγμή του χρόνου τη θέση που φαίνεται στο Σχ. 1.4, ο. Μετά το χρόνο = l/30 (σε συχνότητα 50 Hz μετά από 1/300 s) θα υπάρξει μια στιγμή στο χρόνο 2 κατά την οποία το διάνυσμα MMF της περιέλιξης o είναι ίσο και τα διανύσματα MMF των περιελίξεων σιΚαι Μείσο - 0,5. Το προκύπτον διάνυσμα MMF 2 τη στιγμή 2 θα πάρει τη θέση που φαίνεται στο Σχ. 1.4,5, δηλ. θα μετακινηθεί σε σχέση με την προηγούμενη θέση στοσε γωνία 60° δεξιόστροφα. Είναι εύκολο να επαληθευτεί ότι τη χρονική στιγμή 3 το προκύπτον διάνυσμα MMF των περιελίξεων του στάτη θα πάρει τη θέση 3, δηλ. θα συνεχίσει να κινείται δεξιόστροφα. Κατά την περίοδο τροφοδοσίας τάση = 2l/co = 1/ το διάνυσμα MMF που προκύπτει θα ολοκληρώσει μια πλήρη περιστροφή, δηλ. Η ταχύτητα περιστροφής του πεδίου του στάτορα είναι ευθέως ανάλογη με τη συχνότητα του ρεύματος στις περιελίξεις του και αντιστρόφως ανάλογη με τον αριθμό των ζευγών πόλων:

όπου n είναι ο αριθμός των ζευγών πόλων της μηχανής.

Εάν ο αριθμός των ζευγών πόλων κινητήρα είναι μεγαλύτερος από ένα, τότε ο αριθμός των τμημάτων περιέλιξης που βρίσκονται γύρω από την περιφέρεια του στάτορα αυξάνεται. Έτσι, εάν ο αριθμός των ζευγών πόλων n = 2, τότε τρεις περιελίξεις φάσης θα βρίσκονται στο ένα μισό της περιφέρειας του στάτη και τρεις στο άλλο. Σε αυτήν την περίπτωση, κατά τη διάρκεια μιας περιόδου της τάσης τροφοδοσίας, το διάνυσμα MMF που προκύπτει θα κάνει μισή περιστροφή και η ταχύτητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου του στάτορα θα είναι η μισή από εκείνη των μηχανών με "=1-

Ρύζι. 1.4.ΕΝΑ- σ = 7σ/ σι- co = l/ V- σ = 7σ/

Η λειτουργία σχεδόν όλων των κινητήρων εναλλασσόμενου ρεύματος: σύγχρονος με ηλεκτρομαγνητική διέγερση (SM), με διέγερση από μόνιμους μαγνήτες (PMSM), κινητήρες σύγχρονης απροθυμίας (SRM) και ασύγχρονοι κινητήρες (IM) βασίζεται σε την αρχή της δημιουργίας ενός περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου.

Σύμφωνα με τις αρχές της ηλεκτροδυναμικής, σε όλους τους ηλεκτροκινητήρες (εκτός από τους αντιδραστικούς), η αναπτυγμένη ηλεκτρομαγνητική ροπή είναι το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης μαγνητικών ροών (συνδέσεις ροής) που δημιουργούνται στα κινούμενα και ακίνητα μέρη του ηλεκτροκινητήρα. Η ροπή είναι ίση με το γινόμενο των διανυσμάτων αυτών των ροών, όπως φαίνεται στο Σχ. 1.5 και η τιμή της ροπής είναι ίση με το γινόμενο των μονάδων των διανυσμάτων ροής και του ημιτόνου της χωρικής γωνίας 0 μεταξύ των διανυσμάτων ροής:

Οπου προς -παράγοντας σχεδιασμού.

Ρύζι. 1.5.

Σύγχρονος(SD, SDPM, SRD) και ασύγχρονοι κινητήρεςΈχουν σχεδόν πανομοιότυπα σχέδια στάτορα, αλλά οι ρότορες είναι διαφορετικοί. Οι κατανεμημένες περιελίξεις στάτορα αυτών των ηλεκτρικών κινητήρων ταιριάζουν σε έναν σχετικά μεγάλο αριθμό ημι-κλειστών σχισμών στάτη. Εάν δεν λάβουμε υπόψη την επίδραση των αρμονικών των δοντιών, τότε οι περιελίξεις του στάτη σχηματίζουν μια μαγνητική ροή σταθερού πλάτους, που περιστρέφεται με σταθερή ταχύτητα που καθορίζεται από τη συχνότητα του ρεύματος. Σε πραγματικές δομές, η παρουσία αυλακώσεων και δοντιών στο μαγνητικό κύκλωμα του στάτη οδηγεί στην εμφάνιση υψηλότερων αρμονικών δυνάμεων μαγνήτισης, γεγονός που οδηγεί σε παλμούς της ηλεκτρομαγνητικής ροπής.

Στον ρότορα του LED υπάρχει μια περιέλιξη διέγερσης, η οποία τροφοδοτείται από συνεχές ρεύμα από μια ανεξάρτητη πηγή τάσης - τον διεγέρτη. Το ρεύμα διέγερσης δημιουργεί ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, ακίνητο σε σχέση με τον ρότορα και περιστρέφεται στο διάκενο αέρα μαζί με τον ρότορα με ταχύτητα [βλ. (1.7)]. Για σύγχρονους κινητήρες με ισχύ έως 100 kW, χρησιμοποιείται διέγερση από μόνιμους μαγνήτες, οι οποίοι είναι εγκατεστημένοι στον ρότορα.

Οι γραμμές μαγνητικής δύναμης του πεδίου του ρότορα, που δημιουργούνται από την περιέλιξη διέγερσης ή τους μόνιμους μαγνήτες, «ζευγεύουν» με το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο του στάτορα που περιστρέφεται ταυτόχρονα με αυτό. Αλληλεπίδραση πεδίων στάτορα Χκαι ο ρότορας 0 δημιουργεί ηλεκτρομαγνητική ροπή στον άξονα μιας σύγχρονης μηχανής.

Ελλείψει φορτίου στον άξονα, τα διανύσματα πεδίου του στάτορα και του ρότορα 0 συμπίπτουν στο χώρο και περιστρέφονται μαζί με ταχύτητα 0 (Εικ. 1.6, i).

Όταν εφαρμόζεται μια στιγμή αντίστασης στον άξονα του κινητήρα, τα διανύσματα [ και 0 αποκλίνουν (εκτείνονται σαν ελατήριο) υπό γωνία 0, και τα δύο διανύσματα συνεχίζουν να περιστρέφονται με την ίδια ταχύτητα από το 0 (Εικ. 1 .6,6). Εάν η γωνία 0 είναι θετική, τότε η σύγχρονη μηχανή λειτουργεί σε λειτουργία κινητήρα. Μια αλλαγή στο φορτίο στον άξονα του κινητήρα αντιστοιχεί σε μια αλλαγή στη γωνία 0 Μέγιστη ροπή Μθα είναι στο 0 = l;/ (0 - ηλεκτρικοί βαθμοί). Αν

υπερβαίνει το φορτίο στον άξονα του κινητήρα Μτότε διακόπτεται η λειτουργία σύγχρονης λειτουργίας και ο κινητήρας πέφτει εκτός συγχρονισμού. Εάν η γωνία είναι αρνητική 0, η σύγχρονη μηχανή θα λειτουργεί ως γεννήτρια.

Ρύζι. 1.6.ΕΝΑ- σε ιδανική ταχύτητα ρελαντί. β - με φορτίο στον άξονα

Σύγχρονος κινητήρας απροθυμίας -Αυτός είναι ένας κινητήρας με έντονους πόλους ρότορα χωρίς περιέλιξη διέγερσης, όπου η ροπή προσδιορίζεται από την επιθυμία του ρότορα να καταλάβει μια θέση στην οποία η μαγνητική αντίσταση μεταξύ της διεγερμένης περιέλιξης του στάτορα και του ρότορα παίρνει μια ελάχιστη τιμή.

Στο RDS, ο ρότορας είναι προεξέχων πόλος (Εικ. 1.7). Έχει διαφορετική μαγνητική αγωγιμότητα κατά μήκος των αξόνων του. Διαμήκης άξονας ρε,περνώντας από το μέσο του πόλου, η αγωγιμότητα είναι μέγιστη και κατά μήκος του εγκάρσιου άξονα q- ελάχιστο. Εάν ο άξονας των δυνάμεων μαγνήτισης του στάτορα συμπίπτει με τον διαμήκη άξονα του ρότορα, δεν υπάρχει καμπυλότητα των γραμμών μαγνητικής ροής και η ροπή είναι μηδέν. Όταν η ροή του άξονα του στάτη μετατοπίζεται σε σχέση με τον διαμήκη άξονα ρεΌταν το μαγνητικό πεδίο (MF) περιστρέφεται, οι γραμμές ροής της δύναμης κάμπτονται και δημιουργείται ηλεκτρομαγνητική ροπή. Η υψηλότερη ροπή στο ίδιο ρεύμα στάτη επιτυγχάνεται υπό γωνία 0 = 45°el.

Η κύρια διαφορά μεταξύ ενός ασύγχρονου κινητήρα και ενός σύγχρονου κινητήρα είναι ότι η ταχύτητα περιστροφής του ρότορα κινητήρα δεν είναι ίση με την ταχύτητα του μαγνητικού πεδίου που δημιουργείται από τα ρεύματα στις περιελίξεις του στάτορα. Η διαφορά ταχύτητας μεταξύ των πεδίων στάτορα και ρότορα ονομάζεται ολίσθηση= συν - συν. Χάρη στην ολίσθηση, οι γραμμές μαγνητικού πεδίου του περιστρεφόμενου πεδίου του στάτορα διασχίζουν τους αγωγούς της περιέλιξης του ρότορα και επάγουν το emf και το ρεύμα του ρότορα σε αυτό. Η αλληλεπίδραση του πεδίου του στάτη και του ρεύματος του δρομέα καθορίζει την ηλεκτρομαγνητική ροπή ενός ασύγχρονου κινητήρα.

Ρύζι. 1.7.

Ανάλογα με τον σχεδιασμό του ρότορα, διακρίνονται οι ασύγχρονοι κινητήρες φάσηΚαι βραχυκυκλωμένοςστροφείο. Στους κινητήρες δακτυλίου ολίσθησης, βρίσκεται μια τριφασική περιέλιξη στον ρότορα, τα άκρα της οποίας συνδέονται με δακτυλίους ολίσθησης, μέσω των οποίων αφαιρείται το κύκλωμα του ρότορα από τη μηχανή για σύνδεση με αντιστάσεις εκκίνησης με επακόλουθο βραχυκύκλωμα των περιελίξεων .

Σε έναν ασύγχρονο κινητήρα, όταν δεν υπάρχει φορτίο στον άξονα, μόνο μαγνητιστικά ρεύματα ρέουν μέσω των περιελίξεων του στάτη, δημιουργώντας την κύρια μαγνητική ροή και το πλάτος της ροής καθορίζεται από το πλάτος και τη συχνότητα της τάσης τροφοδοσίας. Σε αυτή την περίπτωση, ο ρότορας περιστρέφεται με την ίδια ταχύτητα με το πεδίο του στάτορα. Δεν προκαλείται EMF στις περιελίξεις του ρότορα, δεν υπάρχει ρεύμα ρότορα και, επομένως, η ροπή είναι μηδενική.

Όταν εφαρμόζεται φορτίο, ο ρότορας περιστρέφεται πιο αργά από το πεδίο, συμβαίνει ολίσθηση, ένα EMF ανάλογο της ολίσθησης προκαλείται στις περιελίξεις του ρότορα και προκύπτουν ρεύματα ρότορα. Το ρεύμα του στάτη, όπως σε έναν μετασχηματιστή, αυξάνεται κατά μια κατάλληλη τιμή. Το γινόμενο του ενεργού συστατικού του ρεύματος του ρότορα και του συντελεστή ροής του στάτη καθορίζει τη ροπή του κινητήρα.

Αυτό που έχουν όλοι οι κινητήρες [εκτός από τους κινητήρες μεταγωγής αντίστασης (SMR)] είναι ότι η κύρια μαγνητική ροή στο διάκενο αέρα περιστρέφεται σε σχέση με έναν ακίνητο στάτορα σε μια δεδομένη συχνότητα και γωνιακή ταχύτητα συν. Αυτή η μαγνητική ροή μεταφέρεται κατά μήκος του ρότορα, ο οποίος περιστρέφεται για σύγχρονες μηχανές με την ίδια γωνιακή ταχύτητα co = co, ή για ασύγχρονες μηχανές με κάποια καθυστέρηση - ολίσθηση 5. Οι γραμμές ισχύος που σχηματίζουν την κύρια ροή έχουν ελάχιστο μήκος όταν ο κινητήρας λειτουργεί στο ρελαντί (=). Σε αυτή την περίπτωση, οι διανυσματικοί άξονες των δυνάμεων μαγνήτισης του στάτορα και του ρότορα συμπίπτουν. Όταν εμφανίζεται ένα φορτίο στον άξονα του κινητήρα, οι άξονες αποκλίνουν και οι γραμμές δύναμης κάμπτονται και επιμηκύνονται. Δεδομένου ότι οι γραμμές δύναμης τείνουν πάντα να μικραίνουν σε μήκος, εμφανίζονται εφαπτομενικές δυνάμεις, δημιουργώντας ροπή.

Τα τελευταία χρόνια έχουν αρχίσει να χρησιμοποιούνται κινητήρες μεταγωγής απροθυμίας.Αυτός ο τύπος κινητήρα έχει έναν εμφανή στάτορα πόλου με περιελίξεις πηνίου σε κάθε πόλο. Ο ρότορας είναι επίσης εμφανής πόλος, αλλά με διαφορετικό αριθμό πόλων χωρίς περιελίξεις. Ένα μονοπολικό ρεύμα τροφοδοτείται εναλλάξ στις περιελίξεις του στάτη από έναν ειδικό μετατροπέα - έναν μεταγωγέα, και ένα κοντινό δόντι του ρότορα έλκεται σε αυτούς τους διεγερμένους πόλους. Τότε ο επόμενος πόλος του στάτορα διεγείρεται με τη σειρά του. Οι περιελίξεις του πόλου του στάτη αλλάζουν σύμφωνα με τα σήματα από τον αισθητήρα θέσης ρότορα. Αυτό, καθώς και το γεγονός ότι το ρεύμα στις περιελίξεις του στάτη ρυθμίζεται ανάλογα με τη ροπή του φορτίου, είναι η κύρια διαφορά μεταξύ VID και βηματικού κινητήρα.

Στο VIEW (Εικ. 1.8), η ροπή είναι ανάλογη με το πλάτος της κύριας ροής και τον βαθμό καμπυλότητας των γραμμών του μαγνητικού πεδίου. Στην αρχή, όταν ο πόλος του ρότορα (δόντια) αρχίζει να επικαλύπτει τον πόλο του στάτορα, η καμπυλότητα των γραμμών ισχύος είναι μέγιστη και η ροή ελάχιστη. Όταν η επικάλυψη πόλων είναι μέγιστη, η κάμψη των γραμμών πεδίου είναι ελάχιστη και το πλάτος της ροής αυξάνεται, ενώ η ροπή παραμένει περίπου σταθερή. Καθώς το μαγνητικό σύστημα του VID γίνεται κορεσμένο, η αύξηση της ροής περιορίζεται, ακόμη και με αύξηση του ρεύματος στις περιελίξεις του VID. Η αλλαγή στη ροπή καθώς περνούν οι πόλοι του ρότορα σε σχέση με τους πόλους του στάτορα προκαλεί ανομοιόμορφη περιστροφή του άξονα VID.

Ρύζι. 1.8.

Σε έναν κινητήρα συνεχούς ρεύματος, η περιέλιξη πεδίου βρίσκεται στον στάτορα και το πεδίο που δημιουργείται από αυτή την περιέλιξη είναι ακίνητο. Στον οπλισμό δημιουργείται ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο, η ταχύτητα περιστροφής του οποίου είναι ίση με την ταχύτητα περιστροφής του οπλισμού, αλλά κατευθύνεται προς την αντίθετη κατεύθυνση. Αυτό επιτυγχάνεται από το γεγονός ότι το εναλλασσόμενο ρεύμα ρέει μέσα από τις στροφές της περιέλιξης του οπλισμού, που μετάγεται από έναν μηχανικό μετατροπέα συχνότητας - συλλέκτης.

Η ηλεκτρομαγνητική ροπή ενός κινητήρα συνεχούς ρεύματος καθορίζει την αλληλεπίδραση της κύριας ροής που δημιουργείται από την περιέλιξη του πεδίου και το ρεύμα στις στροφές της περιέλιξης του οπλισμού: M = k/ Ι

Αν αντικαταστήσουμε τη συσκευή βούρτσας-μετατροπέα ενός κινητήρα συνεχούς ρεύματος με διακόπτη ημιαγωγών, έχουμε κινητήρας συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες.Μια πρακτική εφαρμογή τέτοιων κινητήρων είναι ένας κινητήρας βαλβίδας. Δομικά κινητήρας βαλβίδαςείναι ένα τριφασικό σύγχρονο μηχάνημα με ηλεκτρομαγνητική διέγερση ή διέγερση από μόνιμους μαγνήτες. Οι περιελίξεις του στάτορα εναλλάσσονται χρησιμοποιώντας έναν μετατροπέα ελεγχόμενου ημιαγωγού - έναν μεταγωγέα, ανάλογα με τη θέση του ρότορα του κινητήρα.

Ένα σημαντικό πλεονέκτημα του τριφασικού ρεύματος είναι η δυνατότητα απόκτησης ενός περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου, το οποίο βασίζεται στην αρχή της λειτουργίας των ηλεκτρικών μηχανών - ασύγχρονων και σύγχρονων κινητήρων τριφασικού ρεύματος.

Ρύζι. 7.2. Διάγραμμα της διάταξης των πηνίων κατά τη λήψη περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου (α) και κυματικό διάγραμμα ενός τριφασικού συμμετρικού συστήματος ρευμάτων που ρέουν μέσω των πηνίων (β)

Ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο προκύπτει περνώντας ένα τριφασικό σύστημα ρεύματος (Εικ. 7.2, β) μέσα από τρία πανομοιότυπα πηνία Α, Β, Γ(Εικ. 7.2,α), οι άξονες των οποίων βρίσκονται σε γωνία 120° μεταξύ τους.

Το σχήμα 7.2α δείχνει τις θετικές κατευθύνσεις των ρευμάτων στα πηνία και τις κατευθύνσεις των επαγωγών μαγνητικού πεδίου ΣΕ ΕΝΑ , ΕΙΣ ΣΕ , ΕΙΣ ΜΕ, που δημιουργείται από κάθε ένα από τα πηνία ξεχωριστά.

Το σχήμα 7.3 δείχνει τις πραγματικές κατευθύνσεις των ρευμάτων για χρονικές στιγμές
και κατευθύνσεις επαγωγής ΣΕ res το προκύπτον μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από τα τρία πηνία.

Η ανάλυση του Σχήματος 7.3 μας επιτρέπει να βγάλουμε τα ακόλουθα συμπεράσματα:

α) επαγωγή ΣΕ resτο προκύπτον μαγνητικό πεδίο αλλάζει την κατεύθυνσή του (περιστρέφεται) με την πάροδο του χρόνου.

β) η συχνότητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου είναι ίδια με τη συχνότητα μεταβολής του ρεύματος. Ναι, πότε φά = 50 Hz το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο κάνει πέντε έως δέκα στροφές ανά δευτερόλεπτο ή τρεις χιλιάδες στροφές ανά λεπτό.

Η τιμή επαγωγής του προκύπτοντος ΣΕ res = 1,5σι mτο μαγνητικό πεδίο είναι σταθερό,

Οπου σι m– πλάτος επαγωγής ενός πηνίου.

σε διαφορετικούς χρόνους

7.3 Ασύγχρονες μηχανές

7.3.1 Αρχή λειτουργίας ενός ασύγχρονου κινητήρα (IM). Ας τοποθετήσουμε ανάμεσα στα σταθερά πηνία (Εικ. 7.4) στην περιοχή του περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου, έναν κινητό μεταλλικό κύλινδρο τοποθετημένο σε έναν άξονα - έναν ρότορα.

Αφήστε το μαγνητικό πεδίο να περιστραφεί "δεξιόστροφα", και στη συνέχεια ο κύλινδρος περιστρέφεται προς την αντίθετη κατεύθυνση σε σχέση με το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο.

Λαμβάνοντας αυτό υπόψη, χρησιμοποιώντας τον κανόνα του δεξιού χεριού θα βρούμε την κατεύθυνση των ρευμάτων που προκαλούνται στον κύλινδρο.

Στο Σχήμα 7.4, οι κατευθύνσεις των επαγόμενων ρευμάτων (κατά μήκος των γενετικών στοιχείων του κυλίνδρου) φαίνονται με σταυρούς («από εμάς») και κουκκίδες («προς εμάς»).

Εφαρμόζοντας τον κανόνα του αριστερού χεριού (Εικ. 7.1, β), διαπιστώνουμε ότι η αλληλεπίδραση των επαγόμενων ρευμάτων με το μαγνητικό πεδίο δημιουργεί δυνάμεις φά, προκαλώντας την περιστροφή του ρότορα προς την ίδια κατεύθυνση στην οποία περιστρέφεται το μαγνητικό πεδίο.

Ταχύτητα ρότορα
μικρότερη από τη συχνότητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου , γιατί στις ίδιες γωνιακές ταχύτητες, η σχετική ταχύτητα του ρότορα και του περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου θα ήταν μηδέν και δεν θα υπήρχαν επαγόμενα ηλεκτρικά κυκλώματα και ρεύματα στον ρότορα. Επομένως, δεν θα υπήρχε δύναμη φά, δημιουργία ροπής. Η απλούστερη συσκευή που εξετάστηκε εξηγεί την αρχή λειτουργίας ασύγχρονοι κινητήρες.Η λέξη «ασύγχρονος» (ελληνικά) σημαίνει μη ταυτόχρονος. Αυτή η λέξη τονίζει τη διαφορά στις συχνότητες του περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου και του ρότορα - του κινούμενου τμήματος του κινητήρα.

Ρύζι. 7.4. Στην αρχή της λειτουργίας ενός ασύγχρονου κινητήρα

Το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από τρία πηνία έχει δύο πόλους και ονομάζεται διπολικό περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο(μονοφασικοί πόλοι).

Κατά τη διάρκεια μιας περιόδου ημιτονοειδούς ρεύματος, ένα διπολικό μαγνητικό πεδίο κάνει μια περιστροφή. Επομένως, σε τυπική συχνότητα φά 1 = 50 Hz αυτό το πεδίο κάνει τρεις χιλιάδες στροφές ανά λεπτό. Η ταχύτητα του ρότορα είναι ελαφρώς μικρότερη από αυτή τη σύγχρονη ταχύτητα.

Σε περιπτώσεις που απαιτείται ασύγχρονος κινητήρας με χαμηλότερη ταχύτητα, χρησιμοποιείται πολυπολική περιέλιξη στάτορα που αποτελείται από έξι, εννέα κ.λπ. πηνία Αντίστοιχα, το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο θα έχει δύο, τρία κ.λπ. ζεύγη πόλων.

Γενικά, αν ένα χωράφι έχει rζεύγη πόλων, τότε η ταχύτητα περιστροφής του θα είναι

.

7.3.2 Κατασκευή ασύγχρονου κινητήρα. Το μαγνητικό σύστημα (μαγνητικό κύκλωμα) ενός ασύγχρονου κινητήρα αποτελείται από δύο μέρη: ένα εξωτερικό σταθερό, σε σχήμα κοίλου κυλίνδρου (Εικ. 8.5) και ένα εσωτερικό - έναν περιστρεφόμενο κύλινδρο.

Και τα δύο μέρη του ασύγχρονου κινητήρα συναρμολογούνται από φύλλα ηλεκτρικού χάλυβα πάχους 0,5 mm. Για να μειωθούν οι απώλειες δινορευμάτων, αυτά τα φύλλα μονώνονται μεταξύ τους με ένα στρώμα βερνικιού.

Το ακίνητο τμήμα της μηχανής ονομάζεται στάτωρ,και περιστρεφόμενη – ρότορας(από τα λατινικά ατενίζω - σταθείτε και γυρίζω – γυρίζω).

Ρύζι. 7.5. Διάγραμμα ασύγχρονου κινητήρα: διατομή (a);

περιέλιξη ρότορα(b): 1 – στάτορας; 2 – ρότορας; 3 – άξονας; 4 – στροφές της περιέλιξης του στάτορα.

5 – στροφές της περιέλιξης του ρότορα

Ένα τριφασικό τύλιγμα τοποθετείται στις αυλακώσεις στο εσωτερικό του στάτορα, τα ρεύματα του οποίου διεγείρουν το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο της μηχανής. Μια δεύτερη περιέλιξη βρίσκεται στις σχισμές του ρότορα, τα ρεύματα στα οποία προκαλούνται από ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο.

Το μαγνητικό κύκλωμα του στάτορα περικλείεται σε ένα τεράστιο περίβλημα, το οποίο είναι το εξωτερικό μέρος του μηχανήματος, και το μαγνητικό κύκλωμα του ρότορα είναι τοποθετημένο στον άξονα.

Οι ρότορες ασύγχρονων κινητήρων κατασκευάζονται σε δύο τύπους: σκίουρο-κλουβί και με δακτυλίους ολίσθησης. Τα πρώτα από αυτά είναι πιο απλά στο σχεδιασμό και χρησιμοποιούνται πιο συχνά.

Η περιέλιξη ενός ρότορα κλωβού σκίουρου είναι ένας κυλινδρικός κλωβός ("τροχός σκίουρου") κατασκευασμένος από χάλκινα ελαστικά ή ράβδους αλουμινίου, βραχυκυκλωμένος στα άκρα με δύο δακτυλίους (Εικ. 7.5, β). Οι ράβδοι αυτής της περιέλιξης εισάγονται χωρίς μόνωση στις αυλακώσεις του μαγνητικού κυκλώματος.

Χρησιμοποιείται επίσης η μέθοδος πλήρωσης των αυλακώσεων του μαγνητικού κυκλώματος του ρότορα με τηγμένο αλουμίνιο με ταυτόχρονη χύτευση των δακτυλίων κλεισίματος.

7.3.3 Χαρακτηριστικά ενός ασύγχρονου κινητήρα. Η ταχύτητα περιστροφής του περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου καθορίζεται είτε από τη γωνιακή συχνότητα , n, ή αριθμός περιστροφών nανά λεπτό. Αυτές οι δύο ποσότητες σχετίζονται με τον τύπο

. (7.3)

Χαρακτηριστικό μέγεθος είναι η σχετική ταχύτητα του περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου, που ονομάζεται ολίσθησημικρό:

ή

Οπου
– γωνιακή συχνότητα ρότορα, rad/s.

– αριθμός στροφών ανά λεπτό, σ.α.λ.

Όσο πιο κοντά είναι η ταχύτητα του ρότορα στην ταχύτητα του περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου , όσο χαμηλότερο είναι το EMF που προκαλείται από το πεδίο στον ρότορα, και επομένως τόσο χαμηλότερα είναι τα ρεύματα στον ρότορα.

Η μείωση των ρευμάτων μειώνει τη ροπή που ενεργεί στον ρότορα, επομένως ο ρότορας του κινητήρα πρέπει να περιστρέφεται πιο αργά από το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο - ασύγχρονα.

Μπορεί να φανεί ότι η ροπή του IM καθορίζεται από την ακόλουθη έκφραση:

, (7.4)

Οπου , , x 1 , – οι παράμετροι του ηλεκτρικού ισοδύναμου κυκλώματος, οι οποίες δίνονται σε βιβλία αναφοράς για IM.

– αποτελεσματική τάση φάσης στην περιέλιξη του στάτη.

Στους σύγχρονους ασύγχρονους κινητήρες, η ολίσθηση ακόμη και με πλήρες φορτίο είναι μικρή - περίπου 0,04 (τέσσερα τοις εκατό) για τους μικρούς και περίπου 0,015...0,02 (ενάμιση έως δύο τοις εκατό) για μεγάλους κινητήρες.

Τυπική καμπύλη εξάρτησης Μαπό το γλίστρημα μικρό φαίνεται στο Σχήμα 7.6,α.

Η μέγιστη ροπή χωρίζει την καμπύλη
στο σταθερό τμήμα από μικρό = 0 έως και το ασταθές μέρος από να μικρό = 1, εντός του οποίου η ροπή μειώνεται με την αύξηση της ολίσθησης.

Στον ιστότοπο από μικρό = 0 έως όταν μειώνεται η ροπή πέδησης
Στον άξονα ενός ασύγχρονου κινητήρα, η ταχύτητα περιστροφής αυξάνεται, η ολίσθηση μειώνεται, έτσι ώστε σε αυτό το τμήμα η λειτουργία του ασύγχρονου κινητήρα να είναι σταθερή.

Στον ιστότοπο από να μικρό= 1 μείωση
η ταχύτητα περιστροφής αυξάνεται, η ολίσθηση μειώνεται και η ροπή αυξάνεται, γεγονός που οδηγεί σε ακόμη μεγαλύτερη αύξηση της ταχύτητας περιστροφής, με αποτέλεσμα η λειτουργία του κινητήρα να είναι ασταθής.

Έτσι, ενώ η ροπή πέδησης
, η δυναμική ισορροπία στιγμής αποκαθίσταται αυτόματα. Οταν
, με περαιτέρω αύξηση του φορτίου, η αύξηση της ολίσθησης οδηγεί σε μείωση της περιστροφικής ροπής Μκαι ο κινητήρας σταματά λόγω της επικράτησης της ροπής πέδησης έναντι της περιστρεφόμενης ροπής.

Εννοια Μ Να μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο

.

Για την πρακτική, η εξάρτηση των στροφών του κινητήρα έχει μεγάλη σημασία από το φορτίο στον άξονα
. Αυτή η εξάρτηση ονομάζεται μηχανικά χαρακτηριστικά(Εικ. 7.6,β).

Όπως δείχνει η καμπύλη του σχήματος 7.6, b, η ταχύτητα ενός ασύγχρονου κινητήρα μειώνεται μόνο ελαφρά με την αύξηση της ροπής στην περιοχή από το μηδέν έως τη μέγιστη τιμή
Η ροπή εκκίνησης που αντιστοιχεί σε S = 1 μπορεί να ληφθεί από το (7.4), λαμβάνοντας μικρό= 1. Τυπικά ροπή εκκίνησης Μέναρξη = (0,8 1,2)Μονομ. Μ nom – ονομαστική ροπή. Αυτή η εξάρτηση ονομάζεται σκληρός.

Ρύζι. 7.6. Εξάρτηση της ροπής από τον άξονα ενός ασύγχρονου κινητήρα

από ολίσθηση (α); μηχανικά χαρακτηριστικά (β)

Οι ασύγχρονοι κινητήρες έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένοι λόγω των ακόλουθων πλεονεκτημάτων: απλότητα της συσκευής. υψηλή αξιοπιστία στη λειτουργία. χαμηλό κόστος.

Με τη βοήθεια ασύγχρονων κινητήρων κινούνται γερανοί, βαρούλκα, ανελκυστήρες, κυλιόμενες σκάλες, αντλίες, ανεμιστήρες και άλλοι μηχανισμοί.

Οι ασύγχρονοι κινητήρες έχουν τα ακόλουθα μειονεκτήματα:

η ρύθμιση της ταχύτητας του ρότορα είναι δύσκολη.