Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Как определить количество полюсов асинхронного двигателя


Зависимость частоты от числа пар полюсов

Дата публикации: .
Категория: Электротехника.

При рассмотрении вопроса о получении переменного тока указывают, что за один оборот ротора индуктированная в проводниках обмотки генератора электродвижущая сила (ЭДС) имела один период. Если ротор генератора делает, например 5 об/сек, то ЭДС будет иметь 5 пер/сек или частота тока генератора будет равна 5 Гц. Следовательно, число оборотов в секунду ротора генератора численно равно частоте тока.

Частота тока f выражается следующим соотношением:

где n – число оборотов ротора в минуту.

Для получения от генератора стандартной частоты тока – 50 Гц ротор должен делать 3000 об/мин, то есть

Однако наши рассуждения были справедливы только для двухполюсного генератора, то есть для машины с одной парой полюсов p.

Если машина четырехполюсная, то есть число пар полюсов равно двум: p = 2 (рисунок 1), то один полный период изменения тока будет иметь место за пол-оборота ротора (1 – 5 положения проводника на чертеже). За второй полуоборот ротора ток будет иметь еще один период. Следовательно, за один оборот ротора четырехполюсной машины ток в проводнике имеет два периода. В шестиполюсной машине (p = 3) ток в проводнике за один оборот ротора будет иметь три периода.

Рисунок 1. Изменение переменного тока в проводнике ротора четырехполюсного генератора

Таким образом, для машин, имеющих p пар полюсов, частота тока при об/сек будет в p раз больше, чем для двухполюсной машины, то есть

Отсюда формула зависимости скорости вращения от частоты и числа пар полюсов будет иметь следующий вид:

Пример 1. Определить частоту переменного тока, получаемого от генератора с восемью полюсами (p = 4), скорость вращения ротора которого n = 750 об/мин. Подставляя в формулу для определения частоты тока значение p и n получим:

Пример 2. Определить скорость вращения ротора двадцатиполюсного генератора (p = 10), если частотомер показал частоту тока f = 25 Гц. Подставляя в формулу для определения числа оборотов ротора n значения p и f, получим:

Пример 3. Скорость вращения ротора асинхронного двигателя, составляет 250 об/мин. Определить число пар полюсов асинхронного двигателя, если частота тока питающей сети равна 50 Гц:

Следовательно, двигатель имеет 24 полюса.

Источник: Кузнецов М. И., "Основы электротехники" - 9-е издание, исправленное - Москва: Высшая школа, 1964 - 560 с.

Как определить число полюсов асинхронного двигателя?

Есть много гораздо более интересных вопросов, связанных с числом полюсов асинхронных двигателей, например:
1. Увеличивает ли индуктивный двигатель, питаемый от основной сети (скажем, 50 Гц), свой крутящий момент в «p» раз с ростом числа полюсов «р», так как его скорость уменьшается во время «р» (как в коробке передач)?
2. Давайте возьмем асинхронный двигатель с p = 2 и подадим его из сети 50 Гц. Затем мы повторно соединяем катушки обмотки, чтобы обеспечить р = 4 и подавать, если вырастет сетка 100 Гц.Характеристики этих двух двигателей разные или одинаковые? Обратите внимание, что исключая частоту и межобмоточные соединения, все остались прежними.

Это зависит от требуемой скорости. n (об / мин) = (60 x f ) / N где: - f = частота и N = количество пар полюсов. 60 предназначен для преобразования из числа оборотов в секунду в число оборотов в минуту, так как частота в циклах в секунду. Пара полюсов существует потому, что любой полюс должен быть построен в парах сверху и снизу / слева направо, поэтому за один цикл он будет сдвигаться на половину расстояния.

Если вы используете 50 Гц и у вас двухполюсный двигатель 60 х 50/1 = 3000 об / мин. Асинхронный двигатель будет работать с меньшей скоростью из-за «скольжения», которое и дает двигателю его крутящий момент. Например, двухполюсный двигатель мощностью 5,5 кВт, 400 В будет работать со скоростью около 2880 об / мин.

Для четырехполюсного станка 60 x 50/2 = 1500 об / мин, поэтому двигатель такого же размера при 5,5 кВт, 400 В, но 4 полюса будет иметь номинальную скорость 1500 об / мин, но будет работать около 1455 об / мин.

При выборе трехфазного двигателя количество полюсов выбирается для достижения требуемой скорости вращения.Вот две таблицы, одна для источника питания 50 Гц и одна для источника питания 60 Гц:

Формула: n = 60 x f / p , где n = синхронная скорость; f = частота питания & p = пары полюсов на фазу. Фактическая скорость движения - синхронная скорость минус скорость скольжения.

Для трехфазного питания 50 Гц:

2 полюса или 1 пара полюсов = 3000 об / мин (минус скорость скольжения = около 2750 об / мин или 6-7% n )
4 полюса или 2 пары полюсов = 1500 об / мин
6 полюсов или 3 пары полюсов = 1000 Об / мин
8 полюсов или 4 пары полюсов = 750 об / мин
10 полюсов или 5 пар полюсов = 600 об / мин
12 полюсов или 6 пар полюсов = 500 об / мин
16 полюсов или 8 пар полюсов = 375 об / мин

Для трехфазного питания 60 Гц:

2 полюса или 1 пара полюсов = 3600 об / мин (минус скорость скольжения = около 2750 об / мин или 6-7% n )
4 полюса или 2 пары полюсов = 1800 об / мин
6 полюсов или 3 пары полюсов = 1200 Об / мин
8 полюсов или 4 пары полюсов = 900 об / мин
10 полюсов или 5 пар полюсов = 720 об / мин
12 полюсов или 6 пар полюсов = 600 об / мин
16 полюсов или 8 пар полюсов = 450 об / мин

Чтобы определить количество полюсов, вы можете непосредственно прочитать табличку с данными или рассчитать ее из числа оборотов, указанных на табличке с данными, или вы можете сосчитать катушки и разделить на 3 (полюса на фазу) или на 6 (пары полюсов на фазу ).Когда мощность асинхронного двигателя постоянна, крутящий момент увеличивается со скоростью, с которой скорость уменьшается.

С появлением частотно-регулируемого привода (VFD) вы можете иметь любую частоту / номинальное напряжение по вашему желанию. Я часто вижу таблички с именами, такими как 575 В переменного тока, 42,5 Гц и т. Д. Когда делаются эти «специальные», я обычно вижу 6-полюсные машины - но это может быть просто предпочтением производителя.

,

Двигатель с переключением полюсов Dahlander - Википедия

A Двигатель Dahlander (также известный как двигатель с переключением полюсов , двухскоростной или двухскоростной) представляет собой тип многоскоростного асинхронного двигателя, в котором скорость двигателя изменяется изменяя количество полюсов; это достигается путем изменения проводных соединений внутри двигателя. Двигатель может иметь фиксированный или переменный крутящий момент в зависимости от обмотки статора. Он назван в честь своего изобретателя Роберта Дахландера (1870–1935). [1] [2]

Изобретение [править]

Роберт Дахландер, шведский инженер, работающий на ASEA, [3] обнаружил, что переключение полюсов двигателя приводит к снижению скорости двигателя.В 1897 году он изобрел электрическую конфигурацию для переключения между полюсами двигателя, на которую ему был выдан патент вместе со своим коллегой Карлом Арвидом Линдстремом. Новое соединение было названо «соединение Dahlander», и двигатель, имеющий такую ​​конфигурацию, обычно называют «двигателем с переключением полюсов» или «двигателем Dahlander». [4] [5]

Операция [править]

Двигатель Dahlander основан на соединении «последовательный полюс». Основным фактором, определяющим скорость асинхронного двигателя, является число полюсов, определяемое по формуле

нс = 120 × fp {\ displaystyle n_ {s} = {120 \ times {f} \ over {p}}} (об / мин),

где

n с = Синхронная скорость, в оборотах в минуту
f = частота переменного тока
p = Количество полюсов на фазную обмотку [6]

Обычный асинхронный двигатель имеет равное количество противоположных полюсов; то есть в любой момент существует одинаковое количество северного и южного магнитных полюсов.Некоторые меньшие асинхронные двигатели подключены таким образом, что все полюса идентичны, в результате чего двигатель работает так, как если бы между ними было одинаковое количество противоположных полюсов.

Двигатель Dahlander развивает различные скорости, переключая конфигурацию электрических обмоток, косвенно добавляя или удаляя полюса и, таким образом, изменяя скорость ротора. Полюса могут быть изменены в соотношении 1: 2, и, таким образом, скорость может быть изменена в 2: 1. [7] [8] [9] Обычно электрическая конфигурация обмоток изменяется от конфигурации треугольного соединения (Δ) до конфигурации двойного соединения звезды (YY), чтобы изменить скорость двигателя для приложения с постоянным крутящим моментом, такие как подъемники в кранах. [7] [8] [9] Звездные соединения (Y), изменяющиеся на двухзвездные соединения (YY), используются для квадратичных применений крутящего момента, таких как насосы. [7] [9]

Преимущества и недостатки [править]

Двигатели

Dahlander имеют преимущества по сравнению с другими системами управления скоростью, такими как частотно-регулируемые приводы, так как потери мощности меньше. Это связано с тем, что большая часть мощности используется для привода двигателя, а переключение электрических импульсов не выполняется.Система намного проще и проще в использовании по сравнению с другими доступными методами контроля скорости. Однако, у двигателя Дахландера есть недостаток - быстрый механический износ из-за изменения скоростей в таком радикальном соотношении; Этот тип соединения также приводит к высоким гармоническим искажениям во время смещения полюсов, поскольку угловое расстояние между генерируемой мощностью увеличивается по мере уменьшения полюсов в двигателе. [9]

Заявка [править]

Двигатели с переключением полюсов обычно используются в тех случаях, когда необходимы два регулятора скорости.Некоторые типичные области применения: [10] [11]

  • Насосы, в которых две скорости вращения могут использоваться для управления выходным потоком
  • Вентиляторы, чтобы получить переменный поток воздуха на выходе
  • Дробилки
  • Фрезерные приложения
  • Краны, в которых можно использовать две скорости при подъеме: одну скорость для перемещения материала и другую для позиционирования материала, удерживаемого в подъемнике.

См. Также [править]

Список литературы [править]

  1. ^ US 725415
  2. ^ Хайльброннер, Фридрих; Ягер, Курт (2010). "Двигатель Даландера". Получено 9 декабря 2014 г.
,

Линейный асинхронный двигатель - Википедия

Типичный трехфазный линейный асинхронный двигатель. «Первичный» сердечник (серый) имеет канавки, а обмотки уложены в них друг на друга. Алюминиевая пластина сверху (не показана) служит «вторичной» и будет перемещаться относительно первичной, если применяется трехфазный переменный ток. Линейный асинхронный двигатель с поперечным потоком (здесь основной элемент находится вверху рисунка) и имеет два набора противоположных полюсов рядом. (Изображение из патента США 3824414 Эрика Лэйтуэйта)

Линейный асинхронный двигатель ( LIM ) представляет собой асинхронный линейный двигатель переменного тока (AC), который работает по тем же общим принципам, что и другие асинхронные двигатели, но обычно предназначен для непосредственного создания движения по прямой линии.Характерно, что линейные асинхронные двигатели имеют конечную первичную или вторичную длину, что создает конечные эффекты, тогда как обычный асинхронный двигатель расположен в бесконечной петле. [1]

Несмотря на свое название, не все линейные асинхронные двигатели производят линейное движение; некоторые линейные асинхронные двигатели используются для генерации вращений больших диаметров, где использование непрерывного первичного двигателя будет очень дорогим.

Как и в случае вращающихся двигателей, линейные двигатели часто работают от трехфазного источника питания и могут поддерживать очень высокие скорости.Тем не менее, существуют конечные эффекты, которые снижают силу двигателя, и часто невозможно установить коробку передач, чтобы компенсировать силу и скорость. Таким образом, линейные асинхронные двигатели часто менее энергоэффективны, чем обычные роторные двигатели для любой заданной требуемой выходной мощности.

LIM, в отличие от своих вращающихся аналогов, могут давать эффект левитации. Поэтому они часто используются там, где требуется бесконтактное усилие, где требуется низкое техническое обслуживание или где низкий рабочий цикл. Их практическое использование включает магнитную левитацию, линейное движение и линейные приводы.Они также использовались для перекачки жидких металлов. [2]

История [править]

История линейных электродвигателей может быть прослежена, по крайней мере, вплоть до 1840-х годов до работы Чарльза Уитстона в Королевском колледже в Лондоне, [3] , но модель Уитстона была слишком неэффективной, чтобы быть практичной. Возможный линейный асинхронный двигатель описан в патенте США 782312 (1905; изобретатель Альфред Зеден из Франкфурта-на-Майне) и предназначен для вождения поездов или подъемников. Немецкий инженер Герман Кемпер построил рабочую модель в 1935 году. [4] В конце 1940-х годов профессор Эрик Лэйтуэйт из Имперского колледжа в Лондоне разработал первую полноразмерную рабочую модель.

FEMM-моделирование сечения Магнитной реки, окрашенного плотностью электрического тока

В односторонней версии магнитное поле может создавать силы отталкивания, которые отталкивают проводник от статора, поднимают его и переносят вдоль направления движущегося магнитного поля. Laithwaite назвал более поздние версии магнитной рекой. Эти версии линейного асинхронного двигателя используют принцип, называемый поперечного потока , где два противоположных полюса расположены рядом.Это позволяет использовать очень длинные опоры и, таким образом, обеспечивает высокую скорость и эффективность. [5]

Строительство [править]

Первичный линейный электродвигатель обычно состоит из плоского магнитного сердечника (обычно многослойного) с поперечными прорезями, которые часто бывают прямолинейными. [6] с катушками, уложенными в прорези, причем каждая фаза дает переменную полярность, так что физически разные фазы перекрытия.

Вторичные часто представляет собой лист из алюминия, часто с железным опорной плитой.Некоторые LIM являются двухсторонними с одним первичным на каждой стороне вторичного, и, в этом случае, железная поддержка не требуется.

Существуют два типа линейного двигателя: короткий первичный , где катушки усечены короче вторичного, и вторичный короткий , где токопроводящая пластина меньше. Короткие вторичные LIM часто намотаны как параллельные соединения между катушками одной и той же фазы, тогда как короткие первичные обычно намотаны последовательно. [7]

Основные цвета LIM с поперечным потоком имеют ряд двойных полюсов, расположенных поперечно бок о бок с противоположными направлениями намотки.Эти полюса, как правило, производится либо с соответствующим образом вырезать пластины ламинированной подложки или серией поперечных U-образные сердечники.

принципов [править]

Магнитное поле линейного двигателя пронеслось влево, мимо алюминиевого блока. Окрашены наведенным электрическим током.

В этой конструкции электродвигателя сила создается линейно движущимся магнитным полем, действующим на проводники в поле. Любой проводник, будь то петля, катушка или просто кусок металлического листа, помещенный в это поле, будет вызывать вихревые токи, создавая, таким образом, противоположное магнитное поле в соответствии с законом Ленца.Два противоположных поля будут отталкивать друг друга, создавая движение, когда магнитное поле пронизывает металл.

нс = 2fs / p {\ displaystyle n_ {s} = 2f_ {s} / p} [8]

, где f с - частота питания в Гц, p - это частота число полюсов, а n с - синхронная скорость магнитного поля в оборотах в секунду.

Шаблон бегущего поля имеет скорость:

против = 2tfs {\ displaystyle v_ {s} = 2tf_ {s}} [8]

, где v с - скорость линейного бегущего поля в м / с, и т - шаг полюса.

При скольжении с скорость вторичной обмотки в линейном двигателе определяется как

vr = (1 с) против {\ displaystyle v_ {r} = (1 с) v_ {с}} [8]

Тяга [править]

Тяга, генерируемая как функция скольжения

Привод, генерируемый линейными асинхронными двигателями, несколько похож на обычные асинхронные двигатели; движущие силы показывают примерно одинаковую характерную форму относительно скольжения, хотя и модулируются конечными эффектами. [9]

Существуют уравнения для расчета тяги двигателя. [10]

Эффект окончания [править]

В отличие от круглого асинхронного двигателя, линейный асинхронный двигатель показывает «конечные эффекты». Эти конечные эффекты включают в себя потери в производительности и эффективности, которые, как считается, вызваны магнитной энергией, уносимой и теряемой в конце первичной обмотки относительным движением первичной и вторичной обмоток.

При использовании короткой вторичной обмотки поведение практически идентично вращающейся машине, при условии, что она имеет длину не менее двух полюсов, но с коротким первичным уменьшением тяги, которое происходит при низком скольжении (ниже примерно 0.3) пока не станет восемь полюсов или больше. [7]

Однако из-за конечных эффектов линейные двигатели не могут «работать легко» - обычные асинхронные двигатели могут работать с почти синхронным полем в условиях низкой нагрузки. Напротив, конечные эффекты создают гораздо более значительные потери с линейными двигателями. [7]

Левитация [править]

Кривые левитации и силы тяги линейного двигателя

Кроме того, в отличие от роторного двигателя, показана электродинамическая сила левитации, она равна нулю при скольжении нуля и дает примерно постоянную величину силы / зазора при увеличении скольжения в любом направлении.Это происходит в односторонних двигателях, и левитация обычно не происходит, когда на вторичной обмотке используется железная опорная плита, поскольку это вызывает притяжение, которое подавляет подъемную силу. [9]

Производительность [править]

Линейные асинхронные двигатели часто менее эффективны, чем обычные роторные асинхронные двигатели; конечные эффекты и относительно большой воздушный зазор, который часто присутствует, обычно уменьшают силы, создаваемые для той же электрической мощности. [1] Аналогичным образом, эффективность во время работы генератора (электрическое торможение / рекуперация) с линейным асинхронным двигателем, как сообщалось, была относительно низкой из-за конечных эффектов. [11] Увеличенный воздушный зазор также увеличивает индуктивность двигателя, что может потребовать более крупных и более дорогих конденсаторов.

Однако линейные асинхронные двигатели могут избежать необходимости в коробках передач и аналогичных трансмиссиях, и они имеют свои собственные потери; а практическое знание важности фактора благости может минимизировать влияние большего воздушного зазора. В любом случае использование энергии не всегда является наиболее важным фактором. Например, во многих случаях линейные асинхронные двигатели имеют гораздо меньше движущихся частей и имеют очень низкие эксплуатационные расходы.Кроме того, использование линейных асинхронных двигателей вместо вращающихся двигателей с роторно-линейными трансмиссиями в системах управления движением обеспечивает более высокую пропускную способность и точность системы управления, поскольку роторно-линейные трансмиссии создают люфт, статическое трение и / или механическую совместимость в система управления.

Испытательная машина линейного асинхронного двигателя LIMTV в 1973 году

Из-за этих свойств, линейные двигатели часто используются в движении маглев, как в японской линии поезда магнитной левитации Linimo около Нагоя.

Бирмингемский международный трансфер Маглев

Первой в мире коммерческой автоматизированной системой маглев был низкоскоростной шаттл маглев, который курсировал от терминала аэропорта международного аэропорта Бирмингема до ближайшей международной железнодорожной станции Бирмингема в период с 1984 по 1995 годы. [12] Длина пути составляла 600 метров (2000 футов), и поезда «летали» на высоте 15 миллиметров (0,59 дюйма), поднимались электромагнитами и приводились в движение с помощью линейных асинхронных двигателей. [13] Он работал в течение почти одиннадцати лет, но проблемы устаревания электронных систем сделали его ненадежным в последующие годы.Один из оригинальных автомобилей теперь выставлен на выставке Railworld в Питерборо вместе с паровозом RTV31.

Однако, линейные двигатели использовались независимо от магнитной левитации, такие как Токийская линия Тоэо Токио. Innovia Metro Bombardier является примером автоматизированной системы, которая использует двигатели LIM; Самая длинная система скоростного транспорта, использующая такую ​​технологию, - это Ванкуверский SkyTrain с приблизительно 60 км пути, совместимым с поездами Innovia Metro. [14] Они также используются Tomorrowland Transit Authority PeopleMover в Tomorrowland в Волшебном Королевстве на Уолт Дисней Уорлд Резорт в Бэй Лейк, штат Флорида, недалеко от Орландо, штат Флорида.

Технология линейного асинхронного двигателя также используется в некоторых запущенных американских горках. В настоящее время это все еще нецелесообразно для уличных трамваев, хотя, теоретически, это можно сделать, похоронив его в щелевом канале.

Поезда AirTrain JFK приводятся в движение с помощью алюминиевой индукционной ленты, размещенной между рельсами.

Вне общественного транспорта вертикальные линейные двигатели были предложены в качестве подъемных механизмов в глубоких шахтах, и использование линейных двигателей все шире применяется в системах управления движением.Они также часто используются на раздвижных дверях, таких как трамваи с низким полом, такие как Citadis и Eurotram.

Также существуют двухосные линейные двигатели. Эти специализированные устройства использовались для обеспечения прямого движения X - Y для точной лазерной резки ткани и листового металла, автоматизированного черчения и формирования кабеля. Кроме того, линейные асинхронные двигатели с цилиндрической вторичной обмоткой использовались для обеспечения одновременного линейного и вращательного движения для монтажа электронных устройств на печатных платах. [15]

Большинство используемых линейных двигателей - это LIM (линейные асинхронные двигатели) или LSM (линейные синхронные двигатели). Линейные двигатели постоянного тока не используются, так как они включают в себя большую стоимость, а линейный SRM страдает от плохой тяги. Таким образом, для тяги в долгосрочной перспективе LIM в основном предпочтительнее, а для коротких пробегов LSM в основном предпочтительнее.

Схема асинхронного двигателя EMALS

Линейные асинхронные двигатели также использовались для запуска самолетов, система Westinghouse Electropult [7] в 1945 году была ранним примером, а электромагнитная система запуска самолетов (EMALS) должна была быть поставлена ​​в 2010 году. Майли, Джессика (2017-06-26). «В Берлине будет установлен первый в мире многоканальный лифт без веревки». Интересное машиностроение . ,


Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020
Карта сайта, XML.