Pagrindinės apkrovos savybės asinchroniniai elektros varikliai
Asinchroniniai varikliai veikimo metu veikia su veleno apkrovomis nuo tuščiosios eigos iki vardinės. Tinklo įtampa ir dažnis gali išlaikyti vardines vertes arba keistis ilgą laiką, priklausomai nuo elektros sistemos veikimo režimo. apkrovos savybės indukcinis variklis esant įtampos ir dažnio nuokrypiams, numanomi pagrindinių parametrų, apibūdinančių jo pastovią būseną, pokyčiai - magnetinio srauto EMF, sukimo momentas, slydimas ir rotoriaus dažnis, rotoriaus srovės modulis ir fazė, įmagnetinimo srovė, modulis ir fazė. statoriaus srovės.
Iš šių kreivių 13 buvo naudojamos treniruotėse, o likusios 13 buvo naudojamos tinklo patvirtinimo testavimui. Taigi, kai analizėje, kurioje atsižvelgiama tik į nuolatinį poravimosi režimą, taikoma minimali įtampa, reikia būti atsargiems. Šiuo atveju srovės vertės analizė režime bus „tikrasis šio klausimo įrodymas“. Kaip ir su kvadratine apkrova, didžiausia klaida tiesinė apkrova apkrovos sukimo momento vertėms yra mažesnė nei 10% variklio vardinio sukimo momento.
Net ir su šia klaida galime daryti išvadą, kad 1 AG variklis. per didelis ir jį reikės pakeisti. Pasitikėjimas šiame diapazone nuo 0 iki 10% vardinio sukimo momento prarandamas dėl pateiktos klaidos, nes neįmanoma įvertinti apkrovos, atitinkančios klaidų diapazoną. Tačiau numatoma kalibravimo problema.
Variklį reikia naudoti tinkle, kurio įtampa ir dažnis skiriasi nuo vardinių verčių, šiais atvejais:
a) 60 Hz dažniui skirtų variklių naudojimas 50 Hz dažnio tinkle;
b) variklio veikimas normaliai prijungus statoriaus apviją į žvaigždę, skirtingos vardinės įtampos tinkle - kai statoriaus apvija sujungta į trikampį;
c) statoriaus apvijos perjungimas į žvaigždę, o ne įprastą trikampio jungtį, siekiant sumažinti nuostolius aktyvioji galia ir neapkrautų variklių reaktyviosios galios sąnaudas.
Tokiu atveju, atlikus šią preliminarią analizę, galima pakeisti programoje esantį variklį kitu, pakartoti bandymą ir pateikti naują duomenų rinkinį kitam naujam varikliui paruoštam tinklui, kuris savo ruožtu turi mažiau galios ir atitinkamai atsakyti. Tai interaktyvus procesas, kai reikalingas šio pirmojo variklio veleno sukimo momentas nukrenta žemiau numatomo 10 % vardinio sukimo momento.
Iš šio grafiko matyti, kad šis krūvis asimptotiškai linkęs link 2,0 Nm. Tai rodo variklio, maitinamo 220 V įtampa, kurio sukimo momentas yra 170 proc. vardinis sukimo momentas ir greičiu, labai artimu vardiniam sukimo momentui. Variklis taip pat gali būti laikomas dydžiu. Reikėtų padaryti tik vieną įspėjimą, t.y. jei tinklas turi žemos įtampos, šiam įrenginiui gali kilti problemų paleidžiant. Tokiais atvejais variklis dažniausiai pakeičiamas galingesniu.
Pirmiausia bendrais bruožais apsvarstykime reiškinius, kurie atsiranda variklyje, kai yra nukrypimas nuo veleno apkrovos vardinių verčių (variklio varomo mechanizmo pasipriešinimo momento), įtampa ir dažnis. tiekimo tinklą. Pagal pagrindinius režimo parametrus tokie svarbūs faktoriai kaip aktyviųjų variklio dalių įkaitimas, nuostolių ir efektyvumo pokyčiai, aktyviosios ir reaktyviosios galios suvartojimas iš tinklo, pradinio sukimo momento pokyčiai esant stacionariam rotoriui (įvertinti nustatoma galimybė užvesti variklį esant įtampos ir dažnio nuokrypiams).
Reikalingas pradinis konjugatas yra maždaug 4,6 Nm ir imituojamas 4,8 Nm. Analizuojant šį atvejį, atsižvelgiant tik į pradinį sukimo momentą ir režimą, 1 cilindro variklį siūloma pakeisti kitu 0,5 cv varikliu, kurio vardinis sukimo momentas yra 2,1 Nm, o santykis. paleidimo momentas iki vardinio sukimo momento - 2,7 karto. Patvirtinant kitų modeliavimų modelį, didžiausia paklaida turi pastovų sukimo momento diapazoną, mažesnį nei 10% vardinio sukimo momento.
Kaip ir matavimo prietaise, neuroninis tinklas taip pat pateikia savo apribojimus bendrame ekrane. Tačiau galima pastebėti variklio dydį ir, siekiant sumažinti klaidą, siūlomas interaktyvus procesas, t. y. pakeisti variklį vienu iš mažesnių pajėgumų ir rinkti duomenis, rodančius juos kitame tinkle, parengtame pagal šią programą. naujas variklis.
Remdamiesi pagrindiniais ryšiais nustatykime bendrą aukščiau nurodytų dydžių kitimo pobūdį, paprastumo dėlei atsižvelgdami į mechanizmo pasipriešinimo momentą, nepriklausomą nuo rotoriaus kampinio greičio. Variklio veleno apkrovos keitimas esant vardinei maitinimo tinklo įtampai ir dažniui. Panagrinėkime, kokį poveikį didinant veleno apkrovą pagrindiniams pastovios būsenos parametrams. Padidėjus apkrovai, rotoriaus kampinis greitis šiek tiek sumažėja, todėl slydimas padidėja iki vertės, kuriai esant variklio sukimo momentas subalansuoja padidėjusį pasipriešinimo momentą. Kadangi slydimo metu mažesnė nei kritinė statoriaus varža yra nereikšminga visos variklio varžos dalis, keičiantis apkrovai EMF, magnetinis srautas ir įmagnetinimo srovė praktiškai nesikeičia.
Modeliavimo rezultatai patvirtina, kad naudojant dirbtinius neuroninius tinklus įmanoma įvertinti reikiamą sukimo momentą trifazio asinchroninio variklio ašyje. Įvertinimas apima diapazoną nuo 10% vardinio variklio sukimo momento iki 150% vardinio sukimo momento ir yra iki 250% pastovaus sukimo momento, kai paleidimo sukimo momentas yra artimas nuliui. Šiame darbe panaudota metodika gali būti taikoma ir kitoms apkrovoms bei variklių tipams.
Šiame tyrime sukurtas metodas gali būti naudojamas kaip alternatyvi priemonė apkrovos elgsenai, susijusiai su asinchroninio variklio ašimi, nustatyti ir padėti projektuotojui pasirinkti optimalų variklį konkrečiai programai.
Variklio sukimo momento padidėjimą lydi atitinkamas rotoriaus srovės padidėjimas. Didėjant slydimui, sumažėjusios rotoriaus srovės fazės kampas didėja, todėl didėja reaktyvioji srovė variklis, praktiškai lygus indukcinės įmagnetinimo srovės ir rotoriaus sumažintos srovės reaktyviosios dedamosios sumai. Dėl statoriaus srovės aktyviųjų ir reaktyviųjų komponentų augimo pastaroji taip pat didėja didėjant veleno apkrovai. Rotoriaus ir statoriaus srovių padidėjimas padidina nuostolius varinėse apvijose.
Kitas šio metodo privalumas yra elektrinių ir mechaninių variklio parametrų nebuvimas po tinklo mokymo, nes šie parametrai yra numanomi tinklo svoriuose. Pažymėtina, kad šiame darbe sukurta metodika, pritaikant ją keliems gamybos sektoriams, gali labai prisidėti prie nuostolių mažinimo. elektros energija, kurie yra svarbūs prastai asinchroninio variklio konstrukcijai.
Greičio matavimas yra vienas iš šiame darbe siūlomų sistemos įvesties kintamųjų. Yra vertinimo metodų, kurie gali pakeisti tiesioginį šio kintamojo matą. Pagrindiniai greičio įverčių naudojimo būdai yra pagrįsti atvirojo ciklo įverčiais su statoriaus srovės ir įtampos stebėjimu, būsenos stebėtojais, etaloninėmis sistemomis su prisitaikančiais modeliais ir dirbtiniu intelektu pagrįstais vertinimais. Dirbtinio intelekto metodai daugiausia gaunami iš dirbtinių neuroninių tinklų ir neaiškios logikos.
Įprastos konstrukcijos varikliams su voverės narveliu ir su faziniais rotoriais, normaliai veikiant su trumpuoju reostatu, rotoriaus kampinis greitis šiek tiek pasikeičia, kai apkrova pasikeičia vardiniame diapazone, todėl veleno galia didėja beveik proporcingai. iki pasipriešinimo momento. Didėjant variklio reaktyviajai srovei didėjant apkrovai, didėja iš tinklo suvartojama reaktyvioji galia. Sumažėjus veleno apkrovai, sumažėja slydimas, rotoriaus ir jo fazės srovė, taip pat statoriaus srovė, dėl to sumažėja variklio aktyviosios ir reaktyviosios galios suvartojimas iš tinklo.
Nustatant padidinto slydimo variklių, taip pat variklių su faziniu rotoriumi, normaliai veikiančių su reguliuojančiu reostatu, veleno naudingąją galią, reikia atsižvelgti į rotoriaus kampinio greičio pokytį. Įtampos pokytis vardiniu dažniu. Tarkime, kad įtampa tiekiama į variklio, veikiančio su statoriaus apviją pastovus momentas pasipriešinimas sumažėjo. Dėl įtampos sumažėjimo sumažėja variklio EMF ir magnetinis srautas. Variklio sukimo momentas, proporcingas įtampos kvadratui, bus mažesnis už pasipriešinimo momentą su ankstesniu slydimu, o variklio slydimas padidės iki vertės, kuriai esant vėl bus lygybė tarp nurodytų momentų.
Padidėjus slydimui padidės rotoriaus srovė ir padidės poslinkio kampas tarp sumažintos rotoriaus srovės ir tinklo įtampos. Sumažėjus įtampai, įmagnetinimo srovė mažėja, o statoriaus srovė, lygi sumažintos rotoriaus srovės ir tuščiosios eigos srovės geometrinei sumai, priklausomai nuo apkrovos ir santykio tarp įmagnetinimo srovės ir rotoriaus srovės, gali padidėti. arba sumažinti. Didėjant įtampai, padidės EMF ir magnetinis srautas, sumažės slydimas ir rotoriaus srovė. Įmagnetinimo srovė padidės, o statoriaus srovė gali padidėti arba mažėti, priklausomai nuo variklio apkrovos ir pirmiau nurodytų dalykų.
Taigi, įtampos sumažėjimas visada padidina rotoriaus srovę, o įtampos padidėjimas - rotoriaus srovės sumažėjimą. Veikimas su įtampa, sumažinta daugiau nei 5% vardinės įtampos, pagal GOST 183-74 leidžiamas tik tuo atveju, jei variklio apkrova yra mažesnė už vardinę. Jei šios aplinkybės nepaisoma, rotoriaus apvija gali perkaisti ir dėl to per anksti susidėvėti. Variklio išvystyta galia išliks praktiškai nepakitusi, nes šiek tiek pasikeis rotoriaus kampinis greitis.
Dažnio pokytis esant vardinei įtampai
Panagrinėkime atvejį, kai variklis, kurio veleno pasipriešinimo momentas yra pastovus, tiekiamas į vardinė įtampa iš tinklo, kurio dažnis mažesnis nei vardinis. Sumažinus dažnį, padidės magnetinis srautas ir padidės sukimo momentas. Kadangi pasipriešinimo sukimo momentas išlieka pastovus, slydimas sumažės, kad būtų išlaikyta pusiausvyra tarp variklio sukimo momento sumažintu dažniu ir pasipriešinimo momento. Dėl srauto padidėjimo rotoriaus srovė sumažės, o tuščiosios eigos srovė padidės. Statoriaus srovė gali padidėti arba mažėti, kaip ir viršįtampio atveju. Taigi dažnio mažinimas beveik prilygsta įtampos didinimui.
Todėl, jei sumažinus dažnį atitinkamai sumažinama įtampa, magnetinis srautas, taigi ir tuščiosios eigos, rotoriaus ir statoriaus srovės išliks tokios pat kaip ir normaliai veikiant. Tokiu atveju pasikeis plieno nuostoliai, taigi ir aktyvioji tuščiosios eigos srovės dalis. Šie pakeitimai neturės įtakos statoriaus srovei. Tačiau reikšmingas skirtumas nuo dviejų aukščiau aptartų režimų bus reikšmingas rotoriaus kampinio greičio pokytis, kuris praktiškai yra proporcingas statoriaus dažniui.
Visais atvejais, kai pasikeičia kampinis greitis variklio rotorius, pasikeitė naudingoji veleno galia ir mechanizmo veikimas. Naudingoji veleno galia keičiasi proporcingai pasipriešinimo momento sandaugai kampinis greitis. Todėl, norint atsižvelgti į variklių veikimo režimą bet kokioms veleno apkrovos, maitinimo tinklo įtampos ir dažnio vertėms, būtina žinoti mechanizmų atsparumo momentų charakteristikas.
§ 92. ASSINCHRONINIO VARIKLIŲ VEIKIMAS PAKROVANT
Veikimo režimu variklio rotorius sukasi apsisukimų skaičiumi per minutę n2, kuris yra mažesnis nei statoriaus magnetinio lauko apsisukimų skaičius n1, besisukantis ta pačia kryptimi kaip ir rotorius. Todėl didelio greičio magnetinis laukas slysta rotoriaus atžvilgiu, kurio apsisukimų skaičius lygus lauko ir rotoriaus apsisukimų skaičių skirtumui, t.y.
Santykinis rotoriaus atsilikimas nuo besisukančio statoriaus magnetinio lauko būdingas stumdomas S.
Slydimas – tai statoriaus magnetinio lauko apsisukimų skaičiaus besisukančio rotoriaus atžvilgiu ir statoriaus lauko apsisukimų skaičiaus erdvėje santykis, t.y.
Ši formulė apibrėžia slydimą santykiniais vienetais. Slydimas taip pat gali būti išreikštas procentais:
Jeigu rotorius stovi (n2=0), tai slydimas lygus vienam arba 100%.
Jei rotorius sukasi sinchroniškai su magnetinis laukas, ty tuo pačiu greičiu (n2=n1), tada slydimas lygus nuliui.
Taigi, kuo didesnis rotoriaus greitis, tuo mažesnis slydimas.
Asinchroninio variklio veikimo režime slydimas yra mažas. Šiuolaikiniuose asinchroniniuose varikliuose slydimas esant pilnai apkrovai yra 3-5%, t.y., rotorius sukasi greičiu, kuris šiek tiek skiriasi nuo statoriaus magnetinio lauko greičio.
At tuščiąja eiga, t.y., nesant veleno apkrovos, slydimas yra nereikšmingas ir gali būti laikomas lygiu nuliui.
Rotoriaus greitį galima nustatyti pagal šiuos ryšius:
Variklis dirbs stabiliai su pastovus greitis rotoriaus sukimasis pusiausvyros momentais, t.y., jei variklio sukimo momentas Mvr yra lygus stabdymo momentui ant variklio veleno Mtor, kuris sukuria mechaninį energijos imtuvą, pavyzdžiui, tekinimo staklių. Todėl galime rašyti:
Bet kokia mašinos apkrova atitinka tam tikrą rotoriaus T2 apsisukimų skaičių ir tam tikrą slydimą S.
Statoriaus magnetinis laukas sukasi rotoriaus atžvilgiu apsisukimų skaičiumi n8 ir jo apvijoje indukuoja e. d.s. E2, kuriai veikiant per uždarą rotoriaus apviją teka jėgos I2 srovė.
Jei padidėjo mašinos veleno apkrova, ty padidėjo stabdymo momentas, tada momentų pusiausvyra bus sutrikdyta, nes stabdymo momentas bus didesnis už sukimo momentą. Dėl to sumažės rotoriaus sukimosi greitis, taigi ir padidės slydimas. Didėjant slydimui, statoriaus magnetinis laukas dažniau kirs rotoriaus apvijų laidininkus, pvz. d.s. Rotoriaus apvijoje indukuotas E2 padidės ir dėl to padidės tiek srovė rotoriuje, tiek variklio sukuriamas sukimo momentas. Slydimo ir srovės padidėjimas rotoriuje; atsiras iki reikšmių, kurioms esant vėl ateis momentų pusiausvyra, t.y. sukimo momentas taps lygus stabdymo momentui.
Rotoriaus apsisukimų skaičiaus ir sukurto sukimo momento keitimo procesas taip pat vyksta mažėjant variklio apkrovai. Sumažėjus variklio veleno apkrovai, stabdymo momentas tampa mažesnis už sukimo momentą, o tai lemia rotoriaus sukimosi greičio padidėjimas arba slydimo sumažėjimas. Dėl to emf mažėja. Su. ir srovės stiprumas rotoriaus apvijoje, taigi ir sukimo momentas, kuris vėl tampa lygus stabdymo momentui.
Statoriaus magnetinis laukas kerta statoriaus apvijų laidininkus ir sukelia em.d. Su. E1, kuris subalansuoja taikomą tinklo įtampą U1.
Jei nepaisysime statoriaus apvijos varžos įtampos kritimo, kuris yra mažas, palyginti su emf, tada tarp absoliučių taikomos įtampos verčių ir e. d.s. statoriaus apvijų, galima manyti apytikslę lygybę, t.y.
Taigi, esant pastoviai tinklo įtampai, emf taip pat nepasikeis. statoriaus apvijos. Vadinasi, magnetinis srautas mašinos oro tarpelyje, taip pat transformatoriuje, išlieka pastovus, pasikeitus apkrovai.
Rotoriaus apvijos srovė sukuria savo magnetinį lauką, kuris nukreipiamas į magnetinį lauką, kurį sukuria statoriaus apvijos srovė. Kad susidarantis magnetinis srautas mašinoje išliktų nepakitęs keičiantis variklio apkrovai, rotoriaus apvijos išmagnetinantis magnetinis laukas turi būti subalansuotas statoriaus apvijos magnetiniu lauku. Todėl, padidėjus srovės stipriui rotoriaus apvijoje, didėja ir srovės stipris statoriaus apvijoje.
Taigi asinchroninio variklio veikimas iš esmės panašus į transformatoriaus veikimą, kuriame, padidėjus srovei antrinė apvija srovė pirminėje apvijoje didėja.