มอเตอร์ไฟฟ้าหลายความเร็วและการใช้งาน - วัตถุประสงค์และลักษณะเฉพาะ การกำหนดกำลังที่ความเร็วรอบต่างๆ

มอเตอร์ไฟฟ้าแบบหลายความเร็ว — มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่มีระดับความเร็วหลายระดับ ได้รับการออกแบบมาเพื่อขับเคลื่อนกลไกที่ต้องการการควบคุมความเร็วแบบไม่ต่อเนื่อง

มอเตอร์หลายความเร็วเป็นมอเตอร์ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ พวกเขามีขดลวดสเตเตอร์พิเศษและโรเตอร์กรงปกติ

ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของขั้ว, ความซับซ้อนของวงจรและปีที่ผลิตมอเตอร์ไฟฟ้าหลายความเร็ว, สเตเตอร์ของพวกเขาผลิตในสี่รุ่น:

• คอยล์ความเร็วเดียวอิสระสำหรับสอง, สามหรือสี่ความเร็ว;

• ด้วยหนึ่งหรือสองขดลวดที่มีการสลับขั้วในกรณีแรกสองขั้นตอนและในขั้นที่สอง - สี่ขั้นตอน

• ด้วยการมีความเร็วสามระดับของการหมุนของมอเตอร์ไฟฟ้า ขดลวดหนึ่งถูกสลับด้วยเสา - สองความเร็วและที่สอง - ความเร็วเดียวอิสระ - สำหรับเสาจำนวนเท่าใดก็ได้

• ด้วยคอยล์เดียวที่มีการสลับขั้วสำหรับสามหรือสี่ความเร็ว

มอเตอร์แบบไขลานมีการใช้งานและการอุดช่องได้ไม่ดีเนื่องจากมีสายไฟและซีลจำนวนมาก ซึ่งลดกำลังลงอย่างมากในขั้นตอนความเร็ว
การปรากฏตัวของขดลวดสลับขั้วสองอันในสเตเตอร์และโดยเฉพาะอย่างยิ่งหนึ่งอันสำหรับความเร็วในการหมุนสามหรือสี่ครั้งช่วยปรับปรุงการเติมของช่องและช่วยให้สามารถใช้แกนสเตเตอร์ได้อย่างมีเหตุผลมากขึ้นซึ่งเป็นผลมาจากพลังของมอเตอร์ไฟฟ้า เพิ่มขึ้น

ตามความซับซ้อนของวงจร มอเตอร์ไฟฟ้าหลายความเร็วจะถูกแบ่งออกเป็นสองส่วน: โดยมีอัตราส่วนขั้วเท่ากับ 2/1 และ — ไม่เท่ากับ 2/1 อันแรกประกอบด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าที่มีความเร็ว 1,500/3,000 รอบต่อนาทีหรือ 2p = 4/2, 750/1500 รอบต่อนาทีหรือ 2p = 8/4, 500/1,000 รอบต่อนาทีหรือ 2p = 12/6 เป็นต้น และอันที่สอง — 1,000/1500 รอบต่อนาที หรือ 2p = 6/4, 750/1000 รอบต่อนาที หรือ 2p = 8/6, 1000/3000 รอบต่อนาที หรือ 2p = 6/2, 750/3000 รอบต่อนาที หรือ 2p = 8/2, 600/3000 รอบต่อนาที หรือ 2p = 10/2, 375/1500 รอบต่อนาที หรือ 2p = 16/4 เป็นต้น

มอเตอร์ไฟฟ้าอาจมีกำลังคงที่หรือแรงบิดคงที่ก็ได้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการเลือกวงจรของขดลวดสลับขั้วที่มีจำนวนขั้วต่างกัน

สำหรับมอเตอร์ที่มีขดลวดสลับขั้วและกำลังไฟฟ้าคงที่ จำนวนรอบในเฟสที่จำนวนขั้วทั้งสองจะเท่ากันหรือใกล้เคียงกัน ซึ่งหมายความว่ากระแสและกำลังของมอเตอร์จะเท่ากันหรือใกล้เคียงกัน แรงบิดจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับจำนวนรอบ

ในมอเตอร์ไฟฟ้าแรงบิดคงที่ที่มีจำนวนขั้วน้อยกว่า กลุ่มของขดลวดที่แบ่งออกเป็นสองส่วนในแต่ละเฟสจะเชื่อมต่อแบบขนานในเดลต้าคู่หรือดาวคู่ ซึ่งเป็นผลมาจากจำนวนรอบในเฟสลดลง และ หน้าตัดของเส้นลวด กระแส และกำลังไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเมื่อเปลี่ยนจากขั้วขนาดใหญ่เป็นขั้วที่น้อยลงในการจัดเรียงแบบดาว/เดลต้า จำนวนรอบจะลดลง และกระแสและกำลังจะเพิ่มขึ้น 1.73 เท่า ซึ่งหมายความว่ากำลังสูงและรอบสูง รวมถึงกำลังต่ำและรอบต่ำ แรงบิดจะเท่ากัน

วิธีที่ง่ายที่สุดในการหาจำนวนคู่ขั้วที่ต่างกันสองจำนวนคือ การจัดเรียงสเตเตอร์ของมอเตอร์เหนี่ยวนำที่มีขดลวดอิสระสองเส้น… อุตสาหกรรมไฟฟ้าผลิตมอเตอร์ดังกล่าวด้วยความเร็วในการหมุนแบบซิงโครนัส 1,000/1500 รอบต่อนาที

อย่างไรก็ตาม มีรูปแบบการสลับลวดขดลวดสเตเตอร์อยู่จำนวนหนึ่ง ซึ่งการพันขดลวดเดียวกันสามารถสร้างจำนวนเสาที่แตกต่างกันได้ สวิตช์ประเภทนี้ที่ง่ายและแพร่หลายแสดงในรูปที่ 1, ก และ ข ขดลวดสเตเตอร์ที่เชื่อมต่อเป็นอนุกรมจะสร้างขั้วสองคู่ (รูปที่ 1, a) ขดลวดเดียวกันที่เชื่อมต่อในวงจรคู่ขนานสองวงจรดังแสดงในรูป 1b สร้างขั้วหนึ่งคู่

อุตสาหกรรมผลิตมอเตอร์ไขลานเดี่ยวหลายความเร็วพร้อมการสลับแบบขนานและอัตราส่วนความเร็ว 1: 2 พร้อมความเร็วในการหมุนแบบซิงโครนัส 500/1000, 750/1500, 1500/3000 รอบต่อนาที

วิธีการเปลี่ยนที่อธิบายไว้ข้างต้นไม่ใช่วิธีการเดียว ในรูป 1, c แสดงวงจรที่มีจำนวนขั้วเท่ากับวงจรที่แสดงในรูป 1, ข.

อย่างไรก็ตาม วิธีที่พบมากที่สุดในอุตสาหกรรมนี้คือวิธีแรกของการสวิตชิ่งแบบอนุกรม-ขนาน เนื่องจากสวิตช์ดังกล่าวทำให้สามารถถอดสายไฟออกจากขดลวดสเตเตอร์ได้น้อยลง ดังนั้นสวิตช์จึงง่ายขึ้น

ข้าว. 1. หลักการสลับขั้วของมอเตอร์เหนี่ยวนำ

ขดลวดสามเฟสสามารถเชื่อมต่อกับเครือข่ายสามเฟสในรูปดาวหรือเดลต้า ในรูป 2, a และ b แสดงการสลับที่แพร่หลายซึ่งมอเตอร์ไฟฟ้าเพื่อให้ได้ความเร็วที่ต่ำกว่าเชื่อมต่อกับเดลต้าด้วยการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของขดลวดและเพื่อให้ได้ความเร็วสูงขึ้นดาวที่มีการเชื่อมต่อแบบขนานของ ขดลวด (t.aka ดับเบิ้ลสตาร์)

นอกจากความเร็วสองระดับแล้ว อุตสาหกรรมไฟฟ้ายังผลิตมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสสามความเร็วอีกด้วย ในกรณีนี้ สเตเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้ามีขดลวดสองเส้นแยกกัน โดยหนึ่งในนั้นให้ความเร็วสองระดับผ่านการสลับที่อธิบายไว้ข้างต้น ขดลวดที่สองซึ่งมักจะรวมอยู่ในดาวฤกษ์นั้นให้ความเร็วที่สาม

หากสเตเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้ามีขดลวดอิสระสองเส้น แต่ละขดลวดสามารถสลับขั้วได้ จึงเป็นไปได้ที่จะได้มอเตอร์ไฟฟ้าสี่สเตจ ในกรณีนี้ จำนวนเสาจะถูกเลือกเพื่อให้ความเร็วในการหมุนเป็นชุดที่ต้องการ ไดอะแกรมของมอเตอร์ไฟฟ้าดังกล่าวแสดงในรูปที่ 2, ค.

ควรสังเกตว่าสนามแม่เหล็กที่หมุนอยู่จะเหนี่ยวนำให้เกิด E สามตัวในสามเฟสของขดลวดที่ไม่ได้ใช้งาน ง. s ที่มีขนาดและเฟสเท่ากันเลื่อนไป 120 ° ผลรวมทางเรขาคณิตของแรงเคลื่อนไฟฟ้าตามที่ทราบจากวิศวกรรมไฟฟ้าคือศูนย์ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเฟสไซน์ที่ไม่แม่นยำ e. เป็นต้น ค. กระแสไฟหลัก ผลรวมของค่าเหล่านี้ ง. เป็นต้น ก. อาจเป็นศูนย์. ในกรณีนี้ กระแสเกิดขึ้นในขดลวดที่ไม่ทำงานแบบปิด ซึ่งทำให้ขดลวดนี้ร้อนขึ้น

เพื่อป้องกันปรากฏการณ์นี้วงจรสวิตชิ่งขั้วถูกสร้างขึ้นในลักษณะที่เปิดคอยล์ไม่ได้ใช้งาน (รูปที่ 12, c)เนื่องจากค่ากระแสบนของมอเตอร์ไฟฟ้าบางตัวมีค่าน้อยบางครั้งก็ไม่มีการหยุดพักในวงปิดของขดลวดที่ไม่ได้ใช้งาน

ผลิตมอเตอร์แบบสองแผลความเร็วสามระดับซึ่งมีความเร็วรอบแบบซิงโครนัสที่ 1,000/1500/3000 และ 750/1500/3000 รอบต่อนาที และมอเตอร์สี่ความเร็วรอบที่ 500/750/1000/1500 รอบต่อนาที มอเตอร์สองความเร็วมีขั้วต่อหก, สามความเร็วเก้าและสี่ความเร็ว 12 ขั้วที่สวิตช์ขั้ว

ควรสังเกตว่ามีวงจรสำหรับมอเตอร์สองความเร็วซึ่งมีขดลวดเดียวทำให้สามารถรับความเร็วในการหมุนที่มีอัตราส่วนไม่เท่ากับ 1: 2 มอเตอร์ไฟฟ้าดังกล่าวให้ความเร็วในการหมุนแบบซิงโครนัส 750/3000, 1,000/1500 , 1,000/3000 รอบต่อนาที

สามารถหาจำนวนขั้วคู่ที่แตกต่างกันได้สามและสี่จำนวนโดยใช้รูปแบบพิเศษสำหรับการพันขดลวดเดี่ยว มอเตอร์ไฟฟ้า หลายความเร็วที่มีขดลวดเดียวมีขนาดเล็กกว่ามอเตอร์แบบขดลวดคู่ที่มีพารามิเตอร์เดียวกันอย่างมากซึ่งมีความสำคัญมากสำหรับวิศวกรรมเครื่องกล .

นอกจากนี้มอเตอร์ไฟฟ้าแบบขดลวดเดี่ยวยังสูงกว่าเล็กน้อย ตัวบ่งชี้พลังงาน และการผลิตที่ใช้แรงงานน้อย ข้อเสียของมอเตอร์หลายความเร็วที่มีขดลวดเดียวคือการมีสายไฟจำนวนมากเข้ามาในสวิตช์

อย่างไรก็ตาม ความซับซ้อนของสวิตช์ไม่ได้ขึ้นอยู่กับจำนวนสายไฟที่ดึงออกมามากเท่ากับจำนวนสวิตช์ที่ทำงานพร้อมกัน ในเรื่องนี้ได้มีการพัฒนาโครงร่างที่อนุญาตให้มีขดลวดหนึ่งอันเพื่อรับความเร็วสามและสี่ด้วยสวิตช์ที่ค่อนข้างง่าย

ข้าว. 2. แบบแผนสำหรับการสลับขั้วของมอเตอร์เหนี่ยวนำ

มอเตอร์ไฟฟ้าดังกล่าวผลิตโดยวิศวกรรมเครื่องกลที่ความเร็วซิงโครนัส 1,000/1500/3000, 750/1500/3000, 150/1000/1500, 750/1000/1500/3000, 500/750/1000/1500 รอบต่อนาที

แรงบิดของมอเตอร์เหนี่ยวนำสามารถแสดงได้ด้วยสูตรที่รู้จักกันดี

โดยที่ Ig คือกระแสในวงจรโรเตอร์ F คือฟลักซ์แม่เหล็กของมอเตอร์ ? 2 คือมุมเฟสระหว่างเวกเตอร์ปัจจุบันและ e เป็นต้น ก. โรเตอร์.

ข้าว. 3. มอเตอร์กรงกระรอกหลายความเร็วสามเฟส

พิจารณาสูตรนี้เกี่ยวกับการควบคุมความเร็วของมอเตอร์เหนี่ยวนำ

กระแสต่อเนื่องสูงสุดที่อนุญาตในโรเตอร์ถูกกำหนดโดยความร้อนที่อนุญาต ดังนั้นค่าคงที่โดยประมาณ หากดำเนินการควบคุมความเร็วด้วยฟลักซ์แม่เหล็กคงที่ แรงบิดสูงสุดที่อนุญาตในระยะยาวจะคงที่ที่ความเร็วมอเตอร์ทั้งหมด การควบคุมความเร็วนี้เรียกว่าการควบคุมแรงบิดคงที่

การควบคุมความเร็วโดยการเปลี่ยนแปลงความต้านทานในวงจรโรเตอร์คือการควบคุมด้วยแรงบิดสูงสุดที่อนุญาตเนื่องจากฟลักซ์แม่เหล็กของเครื่องจะไม่เปลี่ยนแปลงระหว่างการควบคุม

กำลังที่มีประโยชน์สูงสุดที่อนุญาตของเพลามอเตอร์ที่ความเร็วรอบต่ำ (และจำนวนขั้วที่มากขึ้น) ถูกกำหนดโดยนิพจน์

โดยที่ If1 — เฟสปัจจุบัน สูงสุดที่อนุญาตตามเงื่อนไขการให้ความร้อน Uph1 — แรงดันเฟสของสเตเตอร์ที่มีจำนวนขั้วมากขึ้น

กำลังที่มีประโยชน์สูงสุดที่อนุญาตของเพลามอเตอร์ที่ความเร็วการหมุนที่สูงขึ้น (และจำนวนเสาที่น้อยกว่า) Uph2 - แรงดันเฟสในกรณีนี้

เมื่อเปลี่ยนจากการเชื่อมต่อเดลต้าเป็นสตาร์ แรงดันเฟสจะลดลง 2 เท่าดังนั้นเมื่อย้ายจากวงจร a ไปยังวงจร b (รูปที่ 2) เราจะได้อัตราส่วนพลังงาน

หยาบ

รับมัน

กล่าวอีกนัยหนึ่ง กำลังที่ความเร็วต่ำคือ 0.86 ของกำลังที่ความเร็วโรเตอร์สูงกว่า เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยของกำลังต่อเนื่องสูงสุดที่ความเร็วสองระดับ การควบคุมดังกล่าวจึงเรียกว่าการควบคุมกำลังคงที่ตามอัตภาพ

หากเชื่อมต่อครึ่งหนึ่งของแต่ละเฟสคุณใช้การเชื่อมต่อแบบดาวตามลำดับจากนั้นเปลี่ยนเป็นการเชื่อมต่อแบบดาวคู่ขนาน (รูปที่ 2, b) จากนั้นเราจะได้

หรือ

ดังนั้น ในกรณีนี้ จะมีการควบคุมรอบการหมุนของแรงบิดอย่างต่อเนื่อง ในเครื่องมือเครื่องจักรงานโลหะ ชุดขับเคลื่อนการเคลื่อนไหวหลักต้องการการควบคุมความเร็วกำลังคงที่ และชุดขับเคลื่อนฟีดต้องการการควบคุมความเร็วแรงบิดคงที่

การคำนวณอัตราส่วนกำลังที่ความเร็วสูงสุดและต่ำสุดข้างต้นเป็นค่าโดยประมาณ ตัวอย่างเช่น ความเป็นไปได้ในการเพิ่มโหลดด้วยความเร็วสูงเนื่องจากการเย็นตัวของขดลวดที่รุนแรงมากขึ้นไม่ได้นำมาพิจารณา ความเท่าเทียมกันที่สันนิษฐานนั้นใกล้เคียงกันมาก ดังนั้น สำหรับมอเตอร์ 4A ที่เรามี

เป็นผลให้อัตราส่วนกำลังของเครื่องยนต์นี้คือ P1 / P2 = 0.71 อัตราส่วนประมาณเดียวกันนี้ใช้กับเครื่องยนต์สองความเร็วอื่นๆ

มอเตอร์ไฟฟ้าคอยล์เดี่ยวแบบหลายความเร็วใหม่ ขึ้นอยู่กับรูปแบบสวิตชิ่ง ช่วยให้ควบคุมความเร็วด้วยกำลังคงที่และแรงบิดคงที่

ขั้นตอนการควบคุมจำนวนน้อยที่สามารถรับได้ด้วยมอเตอร์เหนี่ยวนำแบบเปลี่ยนขั้วมักจะอนุญาตให้ใช้มอเตอร์ดังกล่าวกับเครื่องจักรเฉพาะกับกระปุกเกียร์ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษเท่านั้น

ดูสิ่งนี้ด้วย: ข้อดีของการใช้มอเตอร์หลายความเร็ว