Promremont34.ru

Авто мастеру
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Число оборотов двигателя от частоты

Двигатели переменного напряжения есть трёх типов: синхронные, угловая скорость ротора которых совпадает с угловой частотой магнитного поля статора; асинхронные – в них вращение ротора отстаёт от вращения поля; коллекторные, конструкция и принцип действия которых аналогичны двигателям постоянного напряжения.

Синхронная скорость

Скорость вращения электромашины переменного тока зависит от угловой частоты магнитного поля статора. Эта скорость называется синхронной. В синхронных двигателях вал вращается с той же быстротой, что является преимуществом этих электромашин.

Для этого в роторе машин большой мощности есть обмотка, на которую подаётся постоянное напряжение, создающее магнитное поле. В устройствах малой мощности в ротор вставлены постоянные магниты, или есть явно выраженные полюса.

Скольжение

В асинхронных машинах число оборотов вала меньше синхронной угловой частоты. Эта разница называется скольжение «S». Благодаря скольжению в роторе наводится электрический ток, и вал вращается. Чем больше S, тем выше вращающий момент и меньше скорость. Однако при превышении скольжения выше определённой величины электродвигатель останавливается, начинает перегреваться и может выйти из строя. Частота вращения таких устройств рассчитывается по формуле на рисунке ниже, где:

  • n – число оборотов в минуту,
  • f – частота сети,
  • p – число пар полюсов,
  • s – скольжение.

Формула расчёта скорости асинхронного двигателя

Такие устройства есть двух типов:

  • С короткозамкнутым ротором. Обмотка в нём отливается из алюминия в процессе изготовления;
  • С фазным ротором. Обмотки выполнены из провода и подключаются к дополнительным сопротивлениям.

Регулировка частоты вращения

В процессе работы появляется необходимость регулировки числа оборотов электрических машин. Она осуществляется тремя способами:

  • Увеличение добавочного сопротивления в цепи ротора электродвигателей с фазным ротором. При необходимости сильно понизить обороты допускается подключение не трёх, а двух сопротивлений;
  • Подключение дополнительных сопротивлений в цепи статора. Применяется для запуска электрических машин большой мощности и для регулировки скорости маленьких электродвигателей. Например, число оборотов настольного вентилятора можно уменьшить, включив последовательно с ним лампу накаливания или конденсатор. Такой же результат даёт уменьшение питающего напряжения;
  • Изменение частоты сети. Подходит для синхронных и асинхронных двигателей.

Внимание! Скорость вращения коллекторных электродвигателей, работающих от сети переменного тока, не зависит от частоты сети.

5.1 Устройство асинхронного двигателя

Асинхронный двигатель состоит из двух основных частей:

Статор представляет собой полый металлический цилиндр, собранный из тонких пластин для уменьшения потерь в «стали». На внутренней поверхности цилиндра имеются пазы, в которых располагаются обмотки статора. Обмотки статора включаются либо звездой, либо треугольником в зависимости от напряжения, подводимого к статору ( 380 /220).

Ротор цилиндрической формы состоит из пластин электротехнической стали. На его внешней поверхности имеются пазы, в которых расположена обмотка ротора. Существует два типа обмоток ротора:

1)Короткозамкнутая обмотка состоит из стержней, расположенных в пазах ротора, замкнутых на его торцах двумя металлическими кольцами.

2) Фазная обмотка. На роторе с фазной обмоткой располагаются три обмотки, находящиеся в пазах ротора. Концы обмоток присоединяются к трем контактным кольцам, расположенным на валу ротора. Для создания тока в обмотках к кольцам прижаты графитовые щетки, соединенные со внешней электрической схемой, состоящей, как правило, из трех реостатов.

Частота дискретных событий, частота вращения

Определение Частотой дискретных колебаний

($n$) — называют физическую величину, которая равна количеству действий (событий) в единицу времени.

Если время, которое занимает одно событие обозначить как $tau $, то частота дискретных событий равна:

Единицей измерения частоты дискретных событий является обратная секунда:

Секунда в минус первой степени равна частоте дискретных событий, если за время, равное одной секунде происходит одно событие.

Читать еще:  Двигатель бмв е39 сколько масло входит

Частотой вращения ($n$) — называют величину, равную количеству полных оборотов, которое совершает тело в единицу времени. Если $tau $ — время, затрачиваемое на один полный оборот, то:

Определение частоты вращения двигателя

Принцип действия электродвигателя в создании вращающегося магнитного поля. Частота вращения поля прямо пропорциональна частоте переменного тока, обратно пропорциональна числу пар полюсов трехфазной обмотки. Рассчет формулой частоты вращения электродвигателя 1500 об/мин :

  • n1 – частота вращения магнитного поля статора, оборотов в минуту
  • f1 – частота переменного тока, Гц
  • p – число пар полюсов

Частота вращения поля статора 1500 об/мин – условное среднее значение скорости вращения двигателей. Фактическая частота вращения вала – 1325, 1390, 1420, 1440, 1460, 1465, 1475, 1484, 1487.

Двигатели постоянного тока

Кроме машин переменного напряжения есть электродвигатели, подключающиеся к сети постоянного тока. Число оборотов таких устройств рассчитывается по совершенно другим формулам.

Номинальная скорость вращения

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

  • n – число оборотов в минуту,
  • U – напряжение сети,
  • Rя и Iя – сопротивление и ток якоря,
  • Ce – константа двигателя (зависит от типа электромашины),
  • Ф – магнитное поле статора.

Эти данные соответствуют номинальным значениям параметров электромашины, напряжению на обмотке возбуждения и якоре или вращательному моменту на валу двигателя. Их изменение позволяет регулировать частоту вращения. Определить магнитный поток в реальном двигателе очень сложно, поэтому для расчетов пользуются силой тока, протекающего через обмотку возбуждения или напряжения на якоре.

Формула расчёта числа оборотов двигателя постоянного тока

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

Регулировка скорости

Регулировка скорости электродвигателя, работающего от сети постоянного тока, возможна в широких пределах. Она возможна в двух диапазонах:

  1. Вверх от номинальной. Для этого уменьшается магнитный поток при помощи добавочных сопротивлений или регулятора напряжения;
  2. Вниз от номинальной. Для этого необходимо уменьшить напряжение на якоре электромотора или включить последовательно с ним сопротивление. Кроме снижения числа оборотов это делается при запуске электродвигателя.

Знание того, по каким формулам вычисляется скорость вращения электродвигателя, необходимо при проектировании и наладке оборудования.

Регулятор оборотов двигателя, Регулятор частоты вращения коленчатого вала, купить.

Внимание! Акция! Продается выставочный экземпляр

Процесс эксплуатации электростанций сопровождается переменными нагрузками, с которыми приходится сталкиваться дизельному двигателю. Вследствие этого происходит дисбаланс между внешними сопротивлениями и мощностью двигателя, что в конечном итоге приводит к изменению его частоты вращения.

Для того, чтобы обеспечить автоматическое регулирование частоты вращения коленчатого вала двигателя, применяется такое устройство, как — электронный регулятор частоты вращения или регулятор оборотов двигателя. Воздействуя на рейку топливного насоса, он изменяет и регулирует подачу топлива. Таким образом, благодаря этому устройству происходит стабилизация скорости работающего двигателя и это особенно важно при изменении нагрузок.
Так благодаря регулированию частоты вращения двигателя, расположенного в электроагрегатах, достигаются следующие показатели: в газопоршневых электростанциях при различных рабочих режимах наблюдается оптимизированное дозирование топливовоздушной смеси; в газодизельных электростанциях при различных рабочих режимах наблюдается оптимизированное дозирование запальной дозы топлива; в дизельных электростанциях вырабатывается электроэнергия высокого качества или обеспечивается параллельная работа нескольких дизель-генераторов.

Электронный регулятор частоты вращения коленчатого вала двигателя способствует не только выработке электроэнергии высокого качества, но и снижению токсичности выхлопных газов и задымленности. Кроме того, он оказывает влияние на топливную экономичность и ресурс двигателя положительным образом, а также защищает мотор в случае возникновения аварийных ситуаций.

Читать еще:  Датчик температуры масла двигателя пежо 406

Одним из ведущих производителей по выпуску электронных систем управления двигателями является компания GAC.

Электронный регулятор частоты вращения двигателя от GAC – это современное электронное устройство, в основе которого находится мощный и быстродействующий процессор. Регулятор частоты вращения GAC обладает отличными рабочими характеристиками. Он способен осуществить изохронное (без статизма) регулирование частоты вращения коленчатого вала двигателя очень точным и качественным образом (

  • Резервное, автономное, аварийное электроснабжение объектов РЖД, железной дороги, поездов, подвижного состава.

    В статье рассказывается о необходимости Резервного (автономного, аварийного) электроснабжение объектов РЖД, железной дороги, поездов, подвижного состава.

      16.09.2021

    Дизельные генераторы ЯМЗ

    В статье рассказывается о Дизельных генераторах на базе двигателей ЯМЗ.

      26.08.2021

    Ремонт дизельных генераторов – что стоит знать.

    В статье рассказывается о причинах выхода из строя дизельных генераторов, и вариантах ремонта.

    Принцип работы асинхронного двигателя

    Здравствуйте, уважаемые посетители сайта http://zametkielectrika.ru.

    Электрические машины переменного тока нашли широкое распространение, как в сфере промышленности (шаровые мельницы, дробилки, вентиляторы, компрессоры), так и в домашних условиях (сверлильный и наждачный станки, циркулярная пила).

    Основная их часть является бесколлекторными машинами, которые в свою очередь разделяются на асинхронные и синхронные.

    Асинхронные и синхронные электрические машины обладают одним замечательным свойством под названием обратимость, т.е. они могут работать как в двигательном режиме, так и в генераторном.

    Но чтобы дальше перейти к более подробному их рассмотрению и изучению, необходимо знать принцип их работы. Поэтому в сегодняшней статье я расскажу Вам про принцип работы асинхронного двигателя. После прочтения данного материала Вы узнаете про электромагнитные процессы, протекающие в электродвигателях.

    Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя

    С устройством асинхронного двигателя мы уже знакомились, поэтому повторяться второй раз не будем. Кому интересно, то переходите по ссылочке и читайте.

    При подключении асинхронного двигателя в сеть необходимо его обмотки соединить звездой или треугольником. Если вдруг на выводах в клеммнике отсутствует маркировка, то необходимо самостоятельно определить начала и концы обмоток электродвигателя.

    При включении обмоток статора асинхронного двигателя в сеть трехфазного переменного напряжения образуется вращающееся магнитное поле статора, которое имеет частоту вращения n1. Частота его вращения определяется по следующей формуле:

    • f — частота питающей сети, Гц
    • р — число пар полюсов

    Это вращающееся магнитное поле статора пронизывает, как обмотку статора, так и обмотку ротора, и индуцирует (наводит) в них ЭДС (Е1 и Е2). В обмотке статора наводится ЭДС самоиндукции (Е1), которая направлена навстречу приложенному напряжению сети и ограничивает величину тока в обмотке статора.

    Как Вы уже знаете, обмотка ротора замкнута накоротко, у электродвигателей с короткозамкнутым ротором, или через сопротивление, у электродвигателей с фазным ротором, поэтому под действием ЭДС ротора (Е2) в ней появляется ток. Так вот взаимодействие индуцируемого тока в обмотке ротора с вращающимся магнитным полем статора создает электромагнитную силу Fэм.

    Направление электромагнитной силы Fэм можно легко найти по правилу левой руки.

    Правило левой руки для определения направления электромагнитной силы

    На рисунке ниже показан принцип работы асинхронного двигателя. Полюса вращающегося магнитного поля статора в определенный период обозначены N1 и S1. Эти полюса в нашем случае вращаются против часовой стрелки. И в другой момент времени они будут находится в другом пространственном положении. Т.е. мы как бы зафиксировали (остановили) время и видим следующую картину.

    Токи в обмотках статора и ротора изображены в виде крестиков и точек. Поясню. Если стоит крестик, то значит ток в этой обмотке направлен от нас. И наоборот, если точка, то ток в этой обмотке направлен к нам. Пунктирными линиями показаны силовые магнитные линии вращающегося магнитного поля статора.

    Устанавливаем ладонь руки так, чтобы силовые магнитные линии входили в нашу ладонь. Вытянутые 4 пальца нужно направить вдоль направления тока в обмотке. Отведенный большой палец покажет нам направление электромагнитной силы Fэм для конкретного проводника с током.

    На рисунке показаны только две силы Fэм, которые создаются от проводников ротора с током, направленным от нас (крестик) и к нам (точка). И как мы видим, электромагнитные силы Fэм пытаются повернуть ротор в сторону вращения вращающегося магнитного поля статора.

    Читать еще:  Чем включать трехфазный двигатель

    Поясняющий рисунок для определения электромагнитной силы Fэм для проводника с током, который направлен от нас (крестик).

    Поясняющий рисунок для определения электромагнитной силы Fэм для проводника с током, который направлен к нам (точка).

    Совокупность этих электромагнитных сил от каждого проводника с током создает общий электромагнитный момент М, который приводит во вращение вал электродвигателя с частотой n.

    Отсюда и произошло название асинхронный двигатель. Частота вращения ротора n всегда меньше частоты вращающегося магнитного поля статора n1, т.е. отстает от нее. Для определения величины отставания введен термин «скольжение», который определяется по следующей формуле:

    Выразим из этой формулы частоту вращения ротора:

    Пример расчета частоты вращения двигателя

    Например, у меня есть двигатель типа АИР71А4У2 мощностью 0,55 (кВт):

    • число пар полюсов у него равно 4 (2р=4, р=2)
    • частота вращения ротора составляет 1360 (об/мин)

    Определим частоту вращения поля статора этого двигателя при частоте питающей сети 50 (Гц):

    Найдем величину скольжения для этого двигателя:

    Кстати, направление движения вращающегося магнитного поля статора, а следовательно, и направление вращения вала электродвигателя, можно изменить. Для этого необходимо поменять местами любые два вывода источника питающего трехфазного напряжения. Об этом я упоминал Вам в статьях про реверс электродвигателя и чередование фаз.

    Принцип работы асинхронного двигателя. Выводы

    Зная принцип работы асинхронного двигателя, можно сделать вывод, что электрическая энергия преобразуется в механическую энергию вращения вала электродвигателя.

    Частота вращения магнитного поля статора, а следовательно и ротора, напрямую зависит от числа пар полюсов и частоты питающей сети. Если число пар полюсов ограничивается типом двигателя (р = 1, 2, 3 и 4), то частоту питающей сети можно изменить в большем диапазоне, например, с помощью частотного преобразователя.

    Если в нашем примере частоту питающей сети увеличить всего на 10 (Гц), то частота вращения магнитного поля статора увеличится на 300 (об/мин).

    Опыт по установке и монтажу частотных преобразователей у меня есть, но не большой. Несколько лет назад на городском водоканале мы проводили замену двух высоковольтных двигателей насосов холодной воды на низковольтные двигатели с частотными преобразователями. Но это уже отдельная тема для разговора. Сейчас покажу Вам несколько фотографий.

    Вот фотография старого высоковольтного двигателя напряжением 6 (кВ).

    А это новые двигатели напряжением 400 (В), установленные вместо старых высоковольтных.

    Вот шкафы частотных преобразователей. На каждый двигатель свой шкаф. К сожалению, изнутри сфотографировать не успел.

    Подписывайтесь на рассылку новостей с моего сайта, чтобы не пропустить самое интересное. В ближайшее время я расскажу Вам про пуск и способы регулирования частоты вращения трехфазных асинхронных двигателей двигателей, схемы их подключения и многое другое.

    голоса
    Рейтинг статьи
  • Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector