Формула расчета частоты

Электрика
Содержание
  1. Синхронные и асинхронные электромашины
  2. Синхронная скорость
  3. Скольжение
  4. Регулировка частоты вращения
  5. Как определить число пар полюсов асинхронного двигателя?
  6. 12.3. Вращающий момент асинхронного двигателя
  7. Типы оборудования в зависимости от частоты вращения вала
  8. Двигатели постоянного тока
  9. Номинальная скорость вращения
  10. Регулировка скорости
  11. Способы определения характеристик электромотора.
  12. Устройство и принцип работы трехфазных электродвигателей
  13. В данной статье рассмотрены следующие вопросы:
  14. Устройство электродвигателя 380 В
  15. Принцип работы трехфазного электродвигателя
  16. Угол поворота и период обращения
  17. Угловая скорость
  18. Угловая скорость в конкретных случаях
  19. Как определить угловую скорость
  20. Трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором
  21. Конструкция АДФР
  22. Фазный ротор
  23. Статор АДФР
  24. Обозначение выводов вторичных обмоток трехфазного АДФР
  25. Пуск АДФР
  26. Применение трехфазных двигателей
  27. 12.4. Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей. Реверсирование асинхронного двигателя
  28. Как самостоятельно узнать число оборотов электродвигателя
  29. Переход от угловой к линейной скорости
  30. Циклическая частота вращения (обращения)
  31. Электродвигатели в составе мотор-редукторов.

Синхронные и асинхронные электромашины

Различают три типа двигателей переменного тока: синхронные, у которых угловая скорость ротора совпадает с угловой частотой магнитного поля статора; асинхронные – в них вращение ротора отстает от вращения поля; коллектор, конструкция и принцип действия которого аналогичны двигателям постоянного тока.

Синхронная скорость

Скорость вращения электрической машины переменного тока зависит от угловой частоты магнитного поля статора. Эта скорость называется синхронной. В синхронных двигателях вал вращается с одинаковой скоростью, что является преимуществом этих электрических машин.

Для этого в роторе мощных машин имеется обмотка, на которую подается постоянное напряжение, создающее магнитное поле. В маломощных агрегатах в ротор вставлены постоянные магниты или имеются ярко выраженные полюса.

Скольжение

В асинхронных машинах число оборотов на валу меньше синхронной угловой частоты. Эта разница называется S-образным скольжением. За счет скольжения в роторе индуцируется электрический ток, и вал вращается. Чем больше S, тем выше крутящий момент и ниже скорость. Но если помол превышает определенное значение, электродвигатель останавливается, начинает перегреваться и может выйти из строя. Скорость вращения таких агрегатов рассчитывается по формуле на рисунке ниже, где:

  • n — число оборотов в минуту,
  • f — частота сети,
  • p — количество пар полюсов,
  • с — скольжение.

Формула для расчета скорости асинхронного двигателя
Формула для расчета скорости асинхронного двигателя

Существует два типа таких устройств:

  • С короткозамкнутым ротором. Обмотка в нем отлита из алюминия в процессе изготовления;
  • С фазным ротором. Обмотки выполнены из проволоки и соединены с дополнительными резисторами.

Регулировка частоты вращения

В процессе работы возникает необходимость регулировки числа оборотов электрических машин. Осуществляется тремя способами:

  • увеличение добавочного сопротивления в цепи ротора электродвигателей с фазным ротором. При необходимости сильно снизить скорость допускается подключение не трех, а двух резисторов;
  • Подключение дополнительных резисторов в цепи статора. Он используется для запуска мощных электрических машин и для регулировки скорости небольших электродвигателей. Например, число оборотов настольного вентилятора можно уменьшить, подключив последовательно к нему лампу накаливания или конденсатор. К такому же результату приводит снижение напряжения питания;
  • Изменение частоты сети. Подходит для синхронных и асинхронных двигателей.

Обратите внимание на следующее! Скорость вращения коллекторных электродвигателей, работающих от сети переменного тока, не зависит от частоты сети.

Как определить число пар полюсов асинхронного двигателя?

Как определить скорость вращения электродвигателя

Под частотой вращения асинхронного электродвигателя обычно понимают угловую частоту вращения ротора, которая приводится на шильдике (на шильдике двигателя) в пересчете на число оборотов в минуту. Трехфазный двигатель можно запитать и от однофазной сети, для этого достаточно добавить конденсатор параллельно одной или двум из обмоток, в зависимости от напряжения сети, но конструкция двигателя не изменится из этого.

12.3. Вращающий момент асинхронного двигателя

На полюса ротора и статора действует электромагнитное вращение.

Максимальное значение момента соответствует критическому скольжению Sk. Скольжение S = 1 соответствует пусковому моменту. Если значение противодействующего тормозного момента М2 больше пускового МП, то двигатель при включении не запустится, он останется неподвижным.

  1. значение максимального момента не зависит от активного сопротивления цепи ротора;
  2. при увеличении активного сопротивления цепи ротора максимальный момент смещается, не меняя своей величины, в область больших скольжений.
  3. крутящий момент пропорционален квадрату сетевого напряжения.

Механическим свойством асинхронного двигателя является зависимость скорости вращения двигателя от момента на валу n2 = f (М2). Механическая характеристика получается при условии U1 — const, f1 — const. Механической характеристикой двигателя является зависимость крутящего момента от скольжения, построенная в другом масштабе. На рис. 12.6 показана типичная механическая характеристика асинхронного двигателя.

 

Рис. 12,6

     С увеличением нагрузки величина крутящего момента на валу увеличивается до некоторого максимального значения, а частота вращения уменьшается. Как правило, для асинхронного двигателя пусковой момент меньше максимального. Это объясняется тем, что в пусковом режиме, когда n2 = 0, а S = 1, асинхронный двигатель находится в режиме, аналогичном короткому замыканию в трансформаторе. Магнитное поле ротора направлено противоположно магнитному полю статора.

Результирующий, или основной, магнитный поток в воздушном зазоре машины в пусковом режиме, а также ЭДС в статоре и роторе Э1 и Э2 значительно уменьшаются. Это приводит к снижению пускового момента двигателя и резкому увеличению пускового тока.

Типы оборудования в зависимости от частоты вращения вала

Эта функция классифицируется как:

  • тихоходного типа со скоростью не более 300 об/мин;
  • число оборотов не превышает 1500 об/мин на электродвигателях со средней скоростью вращения;
  • быстроходное оборудование выполняется с числом оборотов вала не более 6000;
  • циклы в минуту не менее 6000 используются на сверхвысокоскоростных устройствах.

Скорость вращения двигателя влияет на выбор мощности и крутящего момента оборудования. Для промышленных машин и больших кранов используются быстроходные или средние типы. В то же время значение скорости можно изменить с помощью мотор-редукторов и шкивов.

Определить количество можно, взглянув на этикетку, но ее можно повредить в процессе эксплуатации. Это самый простой способ определения скорости вращения, без использования дополнительного оборудования.

Двигатели постоянного тока

Резонансная частота: формула

В дополнение к машинам переменного тока есть электродвигатели, подключенные к сети постоянного тока. Количество оборотов таких агрегатов рассчитывается по совсем другим формулам.

Номинальная скорость вращения

Число оборотов машины постоянного тока рассчитывается по формуле на рисунке ниже, где:

  • n — число оборотов в минуту,
  • U — напряжение сети,
  • Ря и Ия — сопротивление якоря и ток,
  • Ce – постоянная двигателя (зависит от типа электрической машины),
  • F — магнитное поле статора.

Эти данные соответствуют номинальным значениям параметров электрической машины, напряжениям на обмотке возбуждения и якоре или моменту на валу двигателя. Изменяя их, вы можете регулировать скорость. Определить магнитный поток в реальном двигателе очень сложно, поэтому для расчетов используют силу тока, протекающего через обмотку возбуждения или напряжение якоря.

Формула расчета числа оборотов двигателя постоянного тока
Формула расчета числа оборотов двигателя постоянного тока

Число оборотов коллекторных двигателей переменного тока можно найти по той же формуле.

Регулировка скорости

Регулировка скорости электродвигателя, работающего от сети постоянного тока, возможна в широких пределах. Он доступен в двух сериях:

  1. Вверх от номинального. Для этого уменьшают магнитный поток с помощью дополнительных резисторов или регулятора напряжения;
  2. Вниз от пар. Для этого необходимо уменьшить напряжение на якоре электродвигателя или включить последовательно с ним резистор. Помимо снижения скорости, это делается при запуске электродвигателя.

знание того, какие формулы используются для расчета частоты вращения электродвигателя, необходимо при проектировании и наладке оборудования.

Способы определения характеристик электромотора.

Чтобы узнать, к какой из этих групп относится двигатель, не нужно его разбирать, как рекомендуют некоторые специалисты, для обеспечения рабочего порядка. Дело в том, что разбор электродвигателя может провести только мастер с достаточной квалификацией. На самом деле достаточно открыть защитный кожух (другое название — подшипниковый щит) и найти катушку обмотки. Таких катушек может быть несколько, но достаточно одной. Если к оси крепится полумуфта или шкив, необходимо также снять нижний щиток.

Если катушки соединены частями, которые мешают отображению информации, эти части никогда не должны отсоединяться. Нужно попробовать определить соотношение между размерами катушки и статора на глаз.

Статор является неподвижной частью электродвигателя, а подвижная часть называется ротором. В зависимости от конструктивных особенностей в роли ротора может выступать как катушка, так и магниты.

Если катушка закрывает половину кольца статора, такой двигатель относится к третьей группе, то есть способен развивать до 3000 оборотов. Если размер катушки составляет треть размера кольца, то это мотор второго типа, соответственно он способен развивать 1500 оборотов в минуту. Наконец, если катушка покрывает только четверть кольца, это первый тип. Электродвигатель развивает мощность 1000 оборотов.

Есть и другой способ определения частоты вращения вала ротора. Для этого также нужно снять крышку и найти верхнюю часть обмотки. Расположение секций обмотки определяет скорость. Обычно внешняя секция занимает 12 дорожек. Если посчитать общее количество дорожек и частей 12, можно получить количество тактов. Если количество полюсов равно 2, двигатель имеет скорость вращения ок. 3000 об/мин. При наличии 4 полюсов это соответствует 1500 об/мин. Если 6, то 1000 об/мин. Если 8, то 700 оборотов.

Третий способ определить количество оборотов – внимательно изучить маркировку на самом моторе. Цифра на маркировке в конце соответствует количеству постов. Например, для маркировки АИ160С6 последняя цифра 6 указывает, сколько полюсов использует катушка.

Проще всего измерить количество оборотов специальным блоком с тахометром. Однако из-за узкой специализации приложения этот способ нельзя считать общедоступным. Таким образом, хотя техническая документация не сохранилась, существует как минимум 4 способа определения числа оборотов электродвигателя.

Устройство и принцип работы трехфазных электродвигателей

В данной статье рассмотрены следующие вопросы:

  1. Устройство трехфазного электродвигателя.
  2. Принцип работы трехфазного электродвигателя.

Устройство электродвигателя 380 В

Наибольшее распространение в промышленности, сельском хозяйстве и быту среди трехфазных электродвигателей получили асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором благодаря простоте конструкции, надежности и дешевизне. Поэтому на примере такого электродвигателя рассмотрим устройство и принцип их работы.

Асинхронный электродвигатель состоит из двух основных частей: статора и ротора.

Статор – неподвижная часть электродвигателя. Он состоит из следующих элементов:

  • станина (корпус), которая обычно ребристая для лучшего охлаждения, т.к при работе сердечник статора с обмотками нагревается. Кровать также имеет лапки для крепления электродвигателя.
  • сердечник статора — набирается из отдельных пластин электротехнической стали для уменьшения потерь на вихревые токи (токи Фуко) и имеет зубчатую форму (паз) и имеет следующую форму:
  • обмотки статора — выполнены медными проводами, уложенными в пазы в сердечнике, концы обмоток для подключения к электрической сети выведены в клеммную коробку.

Ротор – вращающаяся часть электродвигателя. Ротор состоит из следующих элементов:

  • вал — изготовлен из стали, служит для передачи механической энергии рабочему механизму.
  • сердечник ротора — насаживается на вал, так же как и сердечник статора из отдельных листов электротехнической стали
  • обмотка ротора — как правило, имеет короткозамкнутую конструкцию, часто короткозамкнутую обмотку ротора называют «беличьим колесом» из-за внешнего сходства. Обмотка короткозамкнутого ротора имеет следующий вид:

Ротор удерживается в центре статора торцевыми щитами.

Принцип работы трехфазного электродвигателя

Принцип работы электродвигателя достаточно прост и основан на принципе вращающегося электромагнитного поля.

принцип работы электродвигателя

На рисунке выше показан медный диск, прикрепленный к валу на подшипнике, к которому приложен постоянный магнит. Если начать вращать постоянный магнит, то магнитное поле, пересекающее медный диск, начнет вращаться таким же образом, т.е будет образовываться вращающееся магнитное поле, которое по закону электромагнитной индукции создает индукционные токи в медном диске. Эти токи, протекающие через диск, создают собственное электромагнитное поле, которое, в свою очередь, взаимодействует с вращающимся магнитным полем постоянных магнитов, заставляя диск вращаться.

Точно так же работает трехфазный электродвигатель, но в нем создается вращающееся магнитное поле за счет особого расположения обмоток статора, смещенных в пространстве относительно друг друга на 120°, такое расположение, когда По ним протекает -фазный ток, что приводит к возникновению вращающегося электромагнитного поля.

Видео воздействия вращающегося электромагнитного поля статора на металлический контур (в качестве контура в данном случае выступает обычная лопатка):

Вращающееся магнитное поле статора, воздействуя на обмотку ротора, приводит к возникновению в ней индукционных токов, которые протекают по обмотке ротора и создают собственное электромагнитное поле, взаимодействие этих полей вызывает вращение ротора.

Как и магнит, статор электродвигателя имеет полюса, но в отличие от постоянного магнита в электродвигателе полюсов может быть более двух, и их всегда четное число. Количество полюсов статора напрямую влияет на скорость вращения магнитного поля и, следовательно, на скорость вращения ротора. Частота вращения магнитного поля (синхронная частота) определяется по формуле:

п=60*ж/п

где: f — текущая частота в странах СНГ, текущая частота 50 Гц (Герц); p — количество пар полюсов.

Чем больше полюсов у двигателя, тем ниже скорость. Например, рассчитаем скорость вращения электродвигателя с четырьмя полюсами:

Четыре бара — это 2 пары баров соответственно:

n=60*f/p=60*50/2=1500 об/мин

Синхронная частота вращения магнитного поля статора составляет 1500 об/мин, при этом частота вращения ротора будет несколько меньше, она может составлять 1400-1450 об/мин.

Относительная величина вращения ротора, следующая за частотой вращения магнитного поля статора, называется скольжением, выражается в процентах и ​​определяется по формуле:

S=(n1-n2)/n1*100%

где: n1 — синхронная скорость, об/мин; n2 – частота вращения ротора (асинхронная скорость), об/мин.

Как изменить скорость работы двигателя?

Изменять скорость крутящего момента зубчатого механизма можно различными способами, например, механические коробки передач с переключением передач, сцепления и другие устройства. Но это не всегда возможно. На практике используется 7 методов коррекции скорости преобразователей частоты. Все методы делятся на два основных направления.

  1. Коррекция магнитного поля путем воздействия на частоту тока, уменьшение или увеличение числа пар полюсов, коррекция напряжения. Направление характерно для двигателей с короткозамкнутым (КР) ротором.
  2. Скольжение корректируется напряжением питания, добавлением еще одного сопротивления в цепь ротора, организацией двойного питания, применением каскада вентилей. Это направление используется для роторов с фазами.
  • Частотники поставляются с двумя типами управления: скалярным, векторным. При скалярном управлении устройство работает при определенных значениях выходной разности потенциалов и частоты, они работают в примитивных бытовых приборах, например, вентиляторах. При векторном управлении сила тока устанавливается достаточно точно.
  • При выборе устройства параметры мощности играют решающую роль. Величина мощности расширяет диапазон использования, упрощает техническое обслуживание.
  • При выборе устройства учитывается диапазон рабочего напряжения сети, что снижает риск выхода из строя из-за резких изменений разности потенциалов. При слишком высоком напряжении могут взорваться сетевые конденсаторы.
  • Частота – важный фактор. Стоимость определяется требованиями производства. Наименьшее значение указывает на возможность использования скорости в оптимальном режиме работы. Для получения большего частотного интервала применяют преобразователи частоты с векторным управлением. В реальности часто используются преобразователи с диапазоном частот от 10 до 10 Гц.
  • Преобразователь частоты, имеющий множество различных выходов и входов, удобен в использовании, но стоимость выше, а настройка сложнее. Разъемы частотника бывают трех типов: аналоговые, дискретные, цифровые. Передача команд ввода обратного типа осуществляется через аналоговые контакты. На цифровые терминалы поступают сигналы от датчиков цифрового типа.
  • При выборе модели преобразователя частоты необходимо оценить шину управления. Его характеристика подбирается по схеме преобразователя, определяющей количество колодок. Оптимальный выбор – преобразователь частоты с запасом по количеству контактов для дальнейшей модернизации устройства.
  • Преимущество при выборе имеют преобразователи частоты, способные выдерживать большие перегрузки (на 15 % выше мощности двигателя). Чтобы не ошибиться при покупке преобразователя частоты, прочтите инструкцию. Он содержит наиболее важные рабочие параметры оборудования. Если вам нужен блок для максимальной нагрузки, вы должны выбрать преобразователь частоты, который поддерживает ток в пике работы выше 10% от номинального значения.Читайте также: Закон полного тока для магнитного поля

Угол поворота и период обращения

Рассмотрим точку А на объекте, вращающемся вокруг своей оси. Когда он поворачивается в течение определенного периода времени, он меняет свое положение на линии окружности на определенный угол. Это угол поворота. Измеряется в радианах, потому что за единицу взят отрезок окружности, равный радиусу. Другой мерой угла поворота является градус.

Когда в результате вращения точка А возвращается на исходное место, это означает, что она совершила полный оборот. Если движение повторяется n раз, говорят об определенном количестве оборотов. Исходя из этого, можно считать 1/2, 1/4 поездки и так далее. Ярким практическим примером этого является траектория, которую проделывает фреза при фрезеровании детали, закрепленной в центре шпинделя станка.

Обратите внимание на следующее! Угол поворота имеет направление. Оно отрицательно, если вращение по часовой стрелке, и положительно, если вращение против часовой стрелки.

Если тело движется равномерно по окружности, то можно говорить о постоянной угловой скорости при движении, ω = const.

При этом такие свойства, как:

  • период обращения — Т, это время, необходимое для полного оборота точки при круговом движении;
  • частота оборотов — ν, это общее количество оборотов, которое точка совершает по круговой траектории за один интервал времени.

Интересно. По известным данным, Юпитер обращается вокруг Солнца за 12 лет. Когда Земля за это время совершает почти 12 оборотов вокруг Солнца. Точное значение периода обращения круглого гиганта составляет 11,86 земных года.

Угловая скорость

При движении тела по окружности не все точки движутся с одинаковой скоростью относительно оси вращения. Если взять лопасти обычного бытового вентилятора, вращающиеся вокруг вала, то точка, расположенная ближе к валу, имеет скорость вращения большую, чем отмеченная точка на краю лопасти. Это означает, что они имеют разные линейные скорости вращения. При этом угловая скорость всех точек одинакова.

Угловая скорость — это изменение угла в единицу времени, а не расстояния. Обозначается буквой греческого алфавита — ω и имеет единицу радианы в секунду (рад/с). Другими словами, угловая скорость — это вектор, связанный с осью вращения объекта.

Формула для расчета соотношения между углом поворота и временным интервалом выглядит так:

Термин угловая скорость используется при изучении законов вращения. Он используется для описания движения всех вращающихся тел.

Угловая скорость в конкретных случаях

На практике они редко работают со значениями угловой скорости. Необходим при проектировании вращающихся механизмов: редукторов, редукторов и прочего.

Вы можете рассчитать его по формуле. Для этого воспользуемся зависимостью между угловой скоростью и скоростью вращения.

В качестве примера можно рассмотреть угловую скорость и скорость вращения колесного диска при движении заднего трактора. Часто необходимо уменьшить или увеличить скорость механизма. Для этого используется устройство в виде редуктора, с помощью которого снижается скорость вращения колес. При максимальной скорости 10 км/ч колесо производит примерно 60 об/мин. После перевода минут в секунды это значение равно 1 об/мин./с. После подстановки данных в формулу получится:

ω = 2 * π * ν = 2 * 3,14 * 1 = 6,28 рад/с.

Как определить угловую скорость

Принцип определения угловой скорости зависит от того, как происходит движение по окружности. Если четное, используется формула:

Если нет, рассчитайте мгновенные или средние значения угловой скорости.

Рассматриваемая величина является вектором, и для определения направления используется закон Максвелла. Говоря простым языком — правило буравчика. Вектор скорости имеет то же направление, что и поступательное движение правого винта.

Рассмотрим пример того, как мы определяем угловую скорость, зная, что угол поворота диска радиусом 0,5 м изменяется по закону ϕ = 6*t:

ω = ϕ/t = 6 * t/t = 6 с-1

Вектор ω изменяется за счет вращения в пространстве оси вращения и при изменении значения модуля угловой скорости.

Трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором

Асинхронный двигатель с фазным ротором представляет собой асинхронный двигатель, в котором обмотка ротора соединена с контактными кольцами.

До широкого применения преобразователей частоты асинхронные двигатели средней и большой мощности изготавливались с фазным ротором. Трехфазные асинхронные двигатели с фазным ротором (АДФР) обычно используются в устройствах с трудными условиями пуска, таких как крановые двигатели переменного тока, или для привода устройств, требующих плавного регулирования скорости.

Конструкция АДФР

Фазный ротор

Конструктивно фазный ротор представляет собой трехфазную обмотку (аналогично обмотке статора), уложенную в пазы сердечника фазного ротора. Концы фаз такой обмотки ротора обычно соединяют в «звезду», а начала соединяют с изолированными друг от друга и от вала контактными кольцами. Через щетки к контактным кольцам обычно подключают трехфазный пусковой или регулировочный реостат. Асинхронные двигатели с фазным ротором имеют более сложную конструкцию, чем двигатели с короткозамкнутым ротором, но обладают лучшими пусковыми и регулирующими характеристиками.

Фазный ротор

Статор АДФР

Статор асинхронного двигателя с фазным ротором по конструкции не отличается от статора асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Обозначение выводов вторичных обмоток трехфазного АДФР

Обозначение выводов обмоток ротора вновь разрабатываемых трехфазных машин по ГОСТ 26772-85 2

обрыв цепи (количество контактов 6)
первая фаза К1 К2
вторая фаза L1 L2
третья фаза М1 М2
Соединение звездой (количество контактов 3 или 4)
первая фаза К
вторая фаза Л
третья фаза М
звездная точка (нулевая точка) Вопрос
Соединение треугольником (количество контактов 3)
первый вывод К
второй вывод Л
третий вывод М

Обозначение выводов обмоток ротора ранее разработанных и модернизированных трехфазных машин по ГОСТ 26772-85

Соединение звездой (количество контактов 3 или 4)
первая фаза Р1
вторая фаза R2
третья фаза Р3
нулевая точка 0
Соединение треугольником (количество контактов 3)
первый вывод Р1
второй вывод R2
третий вывод Р3

Примечание: Контактные кольца роторов асинхронных двигателей обозначают так же, как и присоединяемые к ним выводы обмотки ротора, при этом расположение колец должно быть в порядке номеров, указанных в таблице, а кольцо 1 должен быть максимально удален от обмотки ротора. Обозначение самих колец буквами необязательно.

Пуск АДФР

Пуск двигателей с фазным ротором осуществляется с помощью пускового реостата в цепи ротора.

Используются проволочные и плавающие реостаты.

Металлические реостаты являются ступенчатыми, и переключение с одной ступени на другую осуществляется либо вручную с помощью рукоятки регулятора, обязательным элементом которой является вал с установленными на нем контактами, либо автоматически с помощью контакторов или регулятора с электроприводом.

Жидкостный реостат представляет собой сосуд с электролитом, в который опущены электроды. Сопротивление реостата регулируется изменением глубины погружения электродов 3.

Для повышения КПД и уменьшения износа щеток некоторые АДФР содержат специальное устройство (механизм короткого замыкания), которое после запуска поднимает щетки и замыкает кольца.

При реостатном пуске достигаются благоприятные пусковые характеристики, так как высокие крутящие моменты достигаются при малых пусковых токах. В настоящее время АДФР заменен комбинацией асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором и преобразователем частоты.

Применение трехфазных двигателей

12.4. Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей. Реверсирование асинхронного двигателя

Скорость вращения асинхронного двигателя можно изменить тремя способами:

  1. изменить частоту питающего напряжения;
  2. изменить количество полюсов двигателя. Для этого в пазы статора помещают обмотку, которую можно поменять на другое число полюсов;
  3. скользящая смена. Этот метод можно использовать в асинхронных двигателях с фазным ротором. Для этого в цепь ротора включают регулировочный реостат. Увеличение активного сопротивления цепи ротора приводит к увеличению скольжения от Sa до Sg (см рис. 12.5), а следовательно, и к снижению скорости двигателя.

Асинхронные двигатели имеют простую конструкцию и надежны в работе. Недостатком асинхронных двигателей является сложность регулирования скорости.

Для реверсирования трехфазного асинхронного двигателя (изменения направления вращения двигателя на противоположное) необходимо переключить две фазы, то есть переключить все два линейных провода, подходящие к обмотке статора двигателя.

Как самостоятельно узнать число оборотов электродвигателя

Часто, покупая электродвигатель навскидку, автовладелец (и не только) потом обнаруживает, что на него нет документации. В этом случае, как правило, приходится самостоятельно определять скорость вращения электродвигателя, а многие, как показывает практика, не умеют этого делать. Эта статья расскажет, как самостоятельно определить скорость вращения электродвигателя и что об этом следует знать.

Переход от угловой к линейной скорости

Существует разница между линейной скоростью точки и угловой скоростью. При сравнении значений в выражениях, описывающих правила вращения, можно увидеть общность между этими двумя понятиями. Любая точка B, принадлежащая окружности радиуса R, образует путь, равный 2*π*R. При этом она делает один оборот. Учитывая, что время, необходимое для этого, равно периоду Т, модуль линейной скорости точки В находится по следующей операции:

Ν = 2 * π * R / T = 2 * π * R * ν.

Поскольку ω = 2*π*ν, получается:

ν = ω*R.

Следовательно, линейная скорость точки В тем больше, чем дальше от центра вращения находится точка.

Примечание. Если в качестве такой точки рассматривать города на широте Санкт-Петербурга, то их линейная скорость относительно земной оси составляет 233 м/с. Для объектов на экваторе — 465 м/с.

Численное значение вектора ускорения равномерно движущейся точки B выражается через R и угловую скорость, таким образом:

a = ν2/R, подставив сюда ν = ω*R, получим: a = ν2/R = ω2*R.

Это означает, что чем больше радиус окружности, по которой движется точка В, тем больше значение модуля ускорения. Чем дальше точка твердого тела расположена от оси вращения, тем больше ускорение.

Следовательно, можно в любой момент вычислить ускорения, модули скоростей до нужных точек на телах и их положения.

Связь между угловой и линейной скоростями

Понимание и умение пользоваться расчетами и не путаться в определениях поможет на практике рассчитывать линейные и угловые скорости, а также свободно переходить от одного значения к другому в расчетах.

Циклическая частота вращения (обращения)

Основы электротехники

Скалярная величина, которая измеряет частоту вращательного движения, называется циклической частотой вращения. Это угловая частота, равная не самому вектору угловой скорости, а его модулю. Ее также называют радиальной или круговой частотой.

Циклическая частота вращения – это количество оборотов тела за 2*π секунд.

Для двигателей переменного тока эта частота является асинхронной. Их скорость вращения ротора зависит от скорости магнитного поля статора. Величину, определяющую это отставание, называют скольжением — S. В процессе скольжения вал вращается, потому что в роторе возникает электрический ток. Скольжение допускается до определенного значения, превышение которого приводит к перегреву асинхронной машины, и обмотки могут перегореть.

Устройство этого типа двигателя отличается от устройства машин постоянного тока, где проводящая рамка вращается в поле постоянных магнитов. Большое количество каркасов содержало якорь, множество электромагнитов составляло основу статора. В машинах трехфазного переменного тока все наоборот.

Когда асинхронный двигатель работает, статор имеет вращающееся магнитное поле. Это всегда зависит от параметров:

  • частота сети;
  • количество пар стержней.

Скорость вращения ротора прямо пропорциональна скорости магнитного поля статора. Поле создается тремя обмотками, расположенными под углом 120 градусов по отношению друг к другу.

Электродвигатели в составе мотор-редукторов.

Электродвигатели уже давно входят в состав различных мотор-редукторов. Они находят свое применение как в трехступенчатом типе МЦ3У, так и в двухступенчатом типе МЦ2У. Электродвигатели имеют КПД почти 90% и не требуют постоянного обслуживания. Важным параметром является исключительная экологичность электродвигателя, полностью отсутствуют вредные выбросы, что делает его незаменимым при установке внутри помещений. Одним словом, в настоящее время электродвигатели признаны в 3, а то и в 4 раза более эффективными, чем традиционные двигатели внутреннего сгорания.

Но иногда в случае поломки электродвигателя покупатель обнаруживает, что на него совершенно не прилагается сопроводительная документация. Фирменные шильдики если и сохранились, то могут быть в изношенном, потрепанном состоянии, так что разглядеть на них что-либо просто невозможно. Как определить мощность двигателя и число оборотов? Вот несколько советов, которые помогут вам сделать это шаг за шагом.

Следует помнить, что под количеством оборотов подразумевается так называемая асинхронная скорость. Синхронная скорость – это скорость вращения магнитного поля. Асинхронная скорость несколько ниже синхронной из-за наличия массы на вращающемся элементе, а также действия сил трения, что может значительно снизить КПД двигателя. Но на практике эти различия почти никогда не бывают решающими.

Сейчас на рынке представлены 3 основные категории асинхронных электродвигателей. Первая категория в каталоге — двигатели, работающие на скорости 1000 об/мин. На практике эта цифра составляет примерно 950-970 оборотов, но для наглядности их все же округляют до тысячи. Вторая категория двигателей, обеспечивающих 1500 об/мин. Это также округляется, так как фактический диапазон составляет 1430-1470. Третий 3000 об/мин. Хотя на самом деле такой двигатель выдает 2900-2970 оборотов.

Оцените статью
Блог про технические приборы и материалы