多速电动机及其用途——用途和特性,不同转速下功率的测定
多速电动机——具有多级速度的异步电动机,设计用于驱动需要无级调速的机构。
多速电机是专门设计的电机。它们有一个特殊的定子绕组和一个普通的笼式转子。
根据极比、电路的复杂性和多速电动机的生产年份,其定子有四种版本:
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独立的单速线圈,用于二速、三速甚至四速;
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带有一个或两个带极切换的线圈,在第一种情况下是两级,在第二种情况下是四级;
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随着电动机的三种旋转速度的存在,一个线圈与一个极切换 - 双速,第二个 - 单速,独立 - 用于任意数量的极;
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带一个线圈,可切换三档或四档速度。
自上链电机由于存在大量导线和密封件,利用率和槽填充率很差,这会大大降低速度步长中的功率。
定子中存在两个极开关绕组,尤其是三个或四个转速的绕组,改善了槽的填充并允许更合理地使用定子铁芯,因此电动机的功率增加。
根据电路的复杂程度,多速电动机分为两部分:极比等于2/1和—不等于2/1。第一个包括速度为 1500/3000 rpm 或 2p = 4/2、750/1500 rpm 或 2p = 8/4、500/1000 rpm 或 2p = 12/6 等的电动机,第二个 - 1000 /1500 rpm 或 2p = 6/4、750/1000 rpm 或 2p = 8/6、1000/3000 rpm 或 2p = 6/2、750/3000 rpm 或 2p = 8/2、600/3000 rpm 或 2p = 10/2、375/1500 rpm 或 2p = 16/4,等等。
根据极开关绕组电路的选择,具有不同极数的电动机可以是恒功率或恒转矩。
对于变极绕组和恒功率电机,两个极数的相匝数将相同或接近,这意味着它们的电流和功率将相同或接近。它们的扭矩会有所不同,具体取决于转数。
在极数较少的恒转矩电动机中,每相分成两部分的绕组组以双三角形或双星形并联连接,结果一相的匝数减少,并且导线的横截面、电流和功率都增加了一倍。在星形/三角形排列中从大极切换到少极时,匝数减少,电流和功率将增加 1.73 倍。这意味着在更高功率和更高转速下,以及在更低功率和更低转速下,扭矩将相同。
获得两个不同数量的极对的最简单方法是 具有两个独立绕组的感应电动机的定子布置… 电气行业生产这种同步转速为 1000/1500 rpm 的电机。
然而,有许多定子绕组导线切换方案,其中相同的绕组可以产生不同的极数。这种类型的简单且广泛使用的开关如图 1 所示。 1、a和b。串联连接的定子线圈形成两对磁极(图 1,a)。相同的线圈连接在两个并联电路中,如图所示。 1b,形成一对极点。
本行业生产串并联切换、速比为1:2、同步转速为500/1000、750/1500、1500/3000rpm的多速单绕组电动机。
上述切换方法不是唯一的一种。在图。在图1中,c表示与图1所示的电路形成相同极数的电路。 1,乙。
不过业界最普遍的是第一种串并联切换的方式,因为这样的开关可以减少定子绕组的走线,开关也可以更简单。
米。 1、感应电动机的换极原理。
三相绕组可以星形或三角形连接到三相网络。在图。图 2,a 和 b 显示了一种广泛的切换,其中电动机为了获得较低的速度,通过串联连接的线圈连接到三角形,为了获得更高的速度,通过并联连接的星形连接线圈(t .aka 双星)。
除了两速,电气工业还生产三速异步电动机……在这种情况下,电动机的定子有两个独立的绕组,其中一个绕组通过上述切换提供两种速度。第二个绕组通常包含在星形中,提供第三个速度。
如果电动机的定子有两个独立的绕组,每个绕组都允许换极,则可以获得四级电动机。在这种情况下,选择极数以使转速构成所需的系列。这种电动机的示意图如图 1 所示。 2,c。
需要注意的是,旋转磁场会在空载绕组的三相中感应出三个E。 d. s,大小相同,相移 120°。这些电动势的几何和,如电气工程中所知,为零。然而,由于不精确的正弦相位e。 ETC。 c. 电源电流,这些 d. 的总和,等等。 v. 可能为零。在这种情况下,电流会在闭合的非工作线圈中产生,从而加热该线圈。
为了防止这种现象,极点切换电路以空闲线圈打开的方式制成(图 12,c)。有的电动机由于上电流值较小,有时空载绕组闭环不开路。
生产同步转速1000/1500/3000、750/1500/3000rpm的三速双绕电机和500/750/1000/1500rpm的四速电机。两速电机有6个,三速有9个,四速有12个端子到极开关。
应该注意的是,有用于双速电机的电路,它用一个绕组可以获得不等于1:2的转速。这种电机提供750/3000、1000/1500的同步转速, 1000/3000 转/分
单绕组采用特殊方案可得到三、四个不同极对数,这种单绕组多速电动机体积明显小于相同参数的双绕组电动机,这对机械工程具有重要意义.
此外,单绕组电动机具有略高的 能源指标 和较少的劳动密集型生产。具有单绕组的多速电机的缺点是存在引入开关的大量电线。
然而,开关的复杂性与其说是由引出的电线数量决定,不如说是由同时开关的数量决定。在这方面,已经开发出允许在存在一个线圈的情况下通过相对简单的开关获得三档和四档速度的方案。
米。 2. 感应电动机换极方案。
此类电动机由机械工程以 1000/1500/3000、750/1500/3000、150/1000/1500、750/1000/1500/3000、500/750/1000/1500 rpm 的同步速度生产。
感应电动机的扭矩可以用众所周知的公式表示
其中 Ig 是转子电路中的电流; F为电机的磁通量; ? 2 是电流矢量和 e 之间的相位角。 ETC。 v. 转子。
米。 3、三相多速鼠笼式电动机。
考虑与感应电动机的速度控制相关的这个公式。
转子中允许的最高持续电流由允许的发热决定,因此近似恒定。如果在恒定磁通量下进行速度调节,则在所有电机速度下,最大长期允许转矩也将是恒定的。这种速度控制称为恒转矩控制。
通过改变转子电路中的电阻来调节速度是用恒定的最大允许扭矩进行调节,因为在调节过程中机器的磁通量不会改变。
电机轴在较低转速(因此极数较多)下的最大允许有用功率由下式确定
其中 If1——相电流,根据加热条件允许的最大值; Uph1——极数较多的定子相电压。
电机轴在较高转速(和较少极数)下的最大允许有用功率 Uph2 — 在这种情况下为相电压。
当从三角形连接切换到星形连接时,相电压降低了 2 倍。因此,当从电路 a 移动到电路 b(图 2)时,我们得到功率比
粗暴对待
拿去
换句话说,较低速度下的功率是较高转子速度下功率的 0.86。鉴于在两种速度下最大连续功率的变化相对较小,这种调节通常被称为恒功率调节。
如果在连接每相的一半时,依次使用星形连接,然后切换为并联星形连接(图 2,b),则我们得到
或者
因此,在这种情况下,存在对扭矩转数的恒定控制。在金属加工机床中,主运动驱动需要恒功率速度控制,进给驱动需要恒转矩速度控制。
以上计算的最高和最低转速下的功率比是近似值。例如,没有考虑到由于绕组的更强烈冷却而在高速下增加负载的可能性;假设的相等性也非常近似。所以,对于 4A 电机,我们有
因此,该发动机的功率比为 P1 / P2 = 0.71。大致相同的比率适用于其他双速发动机。
新的多速单线圈电动机,根据开关方案,允许以恒定功率和恒定扭矩进行速度控制。
变极感应电机可获得的控制级数很少,因此通常只能在配备专门设计的齿轮箱的机床上使用此类电机。
也可以看看: 使用多速电机的优点

