Motors elèctrics de diverses velocitats i el seu ús: finalitat i característiques, determinació de la potència a diferents velocitats de rotació

Motors elèctrics de diverses velocitats: els motors asíncrons amb diverses etapes de velocitat estan dissenyats per conduir mecanismes que requereixen un control de velocitat continu.

Els motors de diverses velocitats són motors especialment dissenyats. Tenen un bobinat especial de l'estator i un rotor normal en gàbia.

Depenent de la relació de pols, la complexitat dels circuits i l'any de producció de motors elèctrics de diverses velocitats, els seus estators es produeixen en quatre versions:

• bobines independents d'una velocitat per a dues, tres, fins i tot quatre velocitats;

• amb una o dues bobines amb commutació de pols, en el primer cas de dues etapes, i en el segon, de quatre etapes;

• amb la presència de tres velocitats de rotació del motor elèctric, una bobina es commuta amb un pol - de dues velocitats, i la segona - d'una sola velocitat, independent - per a qualsevol nombre de pols;

• amb una bobina amb pols de commutació per a tres o quatre velocitats.

Els motors de bobinatge automàtic tenen una utilització deficient i un ompliment de ranures a causa de la presència d'un gran nombre de cables i segells, la qual cosa redueix significativament la potència en passos de velocitat.
La presència de dos bobinatges de commutació de pols a l'estator, i especialment un per a tres o quatre velocitats de rotació, millora l'ompliment de les ranures i permet un ús més racional del nucli de l'estator, com a conseqüència de la qual cosa la potència del motor elèctric augmenta.

Segons la complexitat dels circuits, els motors elèctrics de velocitat múltiple es divideixen en dues parts: amb una relació de pols igual a 2/1 i no igual a 2/1. El primer inclou motors elèctrics amb una velocitat de 1500/3000 rpm o 2p = 4/2, 750/1500 rpm o 2p = 8/4, 500/1000 rpm o 2p = 12/6, etc., i al segon — 1000/1500 rpm o 2p = 6/4, 750/1000 rpm o 2p = 8/6, 1000/3000 rpm o 2p = 6/2, 750/3000 rpm o 2p = 8/2, 600/30 rpm o 2p = 10/2, 375/1500 rpm o 2p = 16/4, etc.

Depenent de l'elecció del circuit de bobinats de commutació de pols, amb un nombre diferent de pols, el motor elèctric pot ser de potència constant o de parell constant.

Per als motors amb un bobinatge commutat per pols i potència constant, el nombre de voltes en fases en ambdós nombres de pols serà el mateix o proper l'un a l'altre, el que significa que els seus corrents i potències seran iguals o properes. Els seus parells seran diferents, segons el nombre de revolucions.

En els motors elèctrics de parell constant amb un nombre menor de pols, els grups de bobinatges dividits en dues parts en cada fase es connecten en paral·lel en un doble delta o estrella doble, com a resultat de la qual cosa el nombre de voltes en una fase disminueix, i es duplica la secció transversal del cable, el corrent i la potència.Quan es canvia de pols grans a menys pols en una disposició estrella / delta, el nombre de voltes disminueix i el corrent i la potència augmentaran 1,73 vegades. Això vol dir que a major potència i revolucions més altes, així com a menor potència i revolucions més baixes, els parells seran els mateixos.

La manera més senzilla d'obtenir dos nombres diferents de parells de pols és disposició de l'estator d'un motor d'inducció amb dos bobinatges independents… La indústria elèctrica produeix aquests motors amb velocitats de rotació síncrona de 1000/1500 rpm.

Tanmateix, hi ha una sèrie d'esquemes de commutació de cables de bobinat de l'estator on el mateix bobinatge pot produir un nombre diferent de pols. A la fig. 1, a i b. Les bobines de l'estator connectades en sèrie formen dos parells de pols (Fig. 1, a). Les mateixes bobines connectades en dos circuits paral·lels com es mostra a la fig. 1b, formeu un parell de pols.

La indústria produeix motors d'un sol bobinat multivelocitat amb commutació sèrie-paral·lel i amb una relació de velocitat d'1: 2 amb velocitats de rotació síncrones 500/1000, 750/1500, 1500/3000 rpm.

El mètode de canvi descrit anteriorment no és l'únic. A la fig. 1, c mostra un circuit que forma el mateix nombre de pols que el circuit que es mostra a la fig. 1, b.

No obstant això, el més comú a la indústria va ser el primer mètode de commutació sèrie-paral·lel, ja que amb aquest interruptor es poden treure menys cables del bobinatge de l'estator i, per tant, l'interruptor pot ser més senzill.

Arròs. 1. El principi de commutació dels pols d'un motor d'inducció.

Els bobinatges trifàsics es poden connectar a una xarxa trifàsica en estrella o en triangle. A la fig. Les figures 2, a i b mostren una commutació generalitzada, en la qual el motor elèctric, per obtenir una velocitat més baixa, es connecta amb un delta amb una connexió en sèrie de bobines, i per obtenir una velocitat més alta, una estrella amb una connexió paral·lela de les bobines (t .també estrella doble).

Juntament amb els de dues velocitats, la indústria elèctrica també produeix motors asíncrons de tres velocitats... En aquest cas, l'estator del motor elèctric té dos bobinatges separats, un dels quals proporciona dues velocitats mitjançant la commutació descrita anteriorment. El segon bobinatge, normalment inclòs a l'estrella, proporciona la tercera velocitat.

Si l'estator del motor elèctric té dos bobinatges independents, cadascun dels quals permet la commutació de pols, és possible obtenir un motor elèctric de quatre etapes. En aquest cas, s'escull el nombre de pols de manera que les velocitats de gir constitueixin la sèrie requerida. Un diagrama d'aquest motor elèctric es mostra a la fig. 2, c.

Cal tenir en compte que el camp magnètic giratori induirà tres E en tres fases del bobinatge inactiu. d. s, de la mateixa mida i desfasament de 120 °. La suma geomètrica d'aquestes forces electromotrius, tal com es coneix per l'enginyeria elèctrica, és zero. Tanmateix, a causa de la fase sinusoïdal imprecisa e. etc. c. corrent de xarxa, la suma d'aquests d., etc. v. pot ser zero. En aquest cas, sorgeix un corrent en una bobina tancada que no funciona, que escalfa aquesta bobina.

Per evitar aquest fenomen, el circuit de commutació de pols es fa de manera que la bobina inactiva estigui oberta (Fig. 12, c).A causa del petit valor del corrent superior en alguns motors elèctrics, de vegades no es produeix cap ruptura en el bucle tancat del bobinatge inactiu.

Va produir motors de doble bobina de tres velocitats amb velocitats de rotació síncrona de 1000/1500/3000 i 750/1500/3000 rpm i motors de quatre velocitats amb 500/750/1000/1500 rpm. Els motors de dues velocitats tenen terminals de sis, nou de tres velocitats i 12 de quatre velocitats a l'interruptor de pols.

Cal tenir en compte que hi ha circuits per a motors de dues velocitats, que amb un bobinatge permeten obtenir velocitats de rotació la relació de les quals no és igual a 1: 2. Aquests motors elèctrics proporcionen velocitats de rotació síncrona de 750/3000, 1000/1500. , 1000/3000 rpm

Es poden obtenir tres i quatre nombres diferents de parells de pols utilitzant esquemes especials per a un sol bobinatge. Aquests motors elèctrics de diverses velocitats amb un sol bobinatge són significativament més petits que els motors de doble bobinat amb els mateixos paràmetres, la qual cosa és molt important per a l'enginyeria mecànica. .

A més, els motors elèctrics d'un sol bobinat tenen una mica més alt indicadors energètics i una producció menys intensiva en mà d'obra. El desavantatge dels motors de diverses velocitats amb un sol bobinatge és la presència d'un nombre més gran de cables introduïts a l'interruptor.

Tanmateix, la complexitat de l'interruptor ve determinada no tant pel nombre de cables extrets com pel nombre d'interruptors simultanis. En aquest sentit, s'han desenvolupat esquemes que permeten, en presència d'una bobina, obtenir tres i quatre velocitats amb interruptors relativament senzills.

Arròs. 2. Esquemes de commutació dels pols d'un motor d'inducció.

Aquests motors elèctrics es produeixen per enginyeria mecànica a velocitats síncrones de 1000/1500/3000, 750/1500/3000, 150/1000/1500, 750/1000/1500/3000, 500/1500/750/510/750 rpm.

El parell del motor d'inducció es pot expressar mitjançant la fórmula coneguda

on Ig és el corrent al circuit del rotor; F és el flux magnètic del motor; ? 2 és l'angle de fase entre els vectors actuals i e. etc. v. rotor.

Arròs. 3. Motor trifàsic de gàbia d'esquirol multivelocitat.

Considereu aquesta fórmula en relació amb el control de velocitat d'un motor d'inducció.

El corrent continu més alt admissible al rotor ve determinat per l'escalfament admissible i, per tant, és aproximadament constant. Si la regulació de la velocitat es realitza amb un flux magnètic constant, a totes les velocitats del motor el parell màxim admissible a llarg termini també serà constant. Aquest control de velocitat s'anomena control de parell constant.

La regulació de la velocitat mitjançant la variació de la resistència en el circuit del rotor és una regulació amb un parell màxim admissible constant, ja que el flux magnètic de la màquina no canvia durant la regulació.

La potència útil màxima admissible de l'eix del motor a una velocitat de gir més baixa (i, per tant, un nombre més gran de pols) ve determinada per l'expressió

on If1 — corrent de fase, màxim admissible segons les condicions de calefacció; Uph1: tensió de fase de l'estator amb un nombre més gran de pols.

La potència útil màxima admissible de l'eix del motor a una velocitat de rotació més alta (i un nombre menor de pols) Uph2 - tensió de fase en aquest cas.

Quan es canvia d'una connexió delta a una estrella, la tensió de fase disminueix en un factor de 2.Així, en passar del circuit a al circuit b (Fig. 2), obtenim la relació de potència

Prenent aspre

agafa'l

En altres paraules, la potència a menor velocitat és 0,86 de la potència a major velocitat del rotor. Donat el canvi relativament petit en la potència contínua màxima a les dues velocitats, aquesta regulació es coneix convencionalment com a regulació de potència constant.

Si, quan connecteu les meitats de cada fase, utilitzeu seqüencialment una connexió en estrella i després canvieu a una connexió en estrella paral·lela (Fig. 2, b), obtenim

O

Així, en aquest cas, hi ha un control constant de les revolucions del parell. A les màquines-eina per a metalls, els accionaments de moviment principals requereixen un control de velocitat de potència constant i els accionaments d'alimentació requereixen un control de velocitat de parell constant.

Els càlculs anteriors de la relació de potència a la velocitat més alta i més baixa són aproximats. Per exemple, no es va tenir en compte la possibilitat d'augmentar la càrrega a altes velocitats a causa del refredament més intens dels bobinatges; la igualtat suposada també és molt aproximada, doncs, per al motor 4A que tenim

Com a resultat, la relació de potència d'aquest motor és P1 / P2 = 0,71. Aproximadament les mateixes proporcions s'apliquen a altres motors de dues velocitats.

Els nous motors elèctrics de bobina única multivelocitat, segons l'esquema de commutació, permeten un control de velocitat amb potència constant i parell constant.

El petit nombre d'etapes de control que es poden obtenir amb motors d'inducció que canvien de pols sol permetre que aquests motors s'utilitzin en màquines-eina només amb caixes de canvi especialment dissenyades.

Vegeu també: Avantatges de l'ús de motors de diverses velocitats