Komplekset dhe sistemet elektrike 25 KOMPLESETE DHE SISTEMET ELEKTRIKE UDC 621.3.07 A.V. Grigoriev KONTROLL OPTIMAL I NJË MAKINE ME DYFUQI Termi "makinë me furnizim të dyfishtë" (DMM) i referohet një motori asinkron me një rotor të plagosur, i cili mund të marrë energji si nga statori ashtu edhe nga rotori. Le të shqyrtojmë problemin e kontrollit MIS me qëllimin J = inf ∫ (M Z − M) 2 dt, ku Mz është vlera e specifikuar 0 (e kërkuar) e çift rrotullues elektromagnetik të motorit, M është vlera e menjëhershme e çift rrotullues elektromagnetik të motorike. Për të zgjidhur problemin e kontrollit, ne paraqesim modelin MIS në një sistem koordinativ të fiksuar në lidhje me vektorin e tensionit të rotorit: ⎧ dΨSX ⎛Ψ ⎞ k = U SX − R S ⎜⎜ SX − R Ψ RX ⎟⎟ + ω 2 ΨSY , ⎪ d L " L " S ⎪ ⎝ S ⎠ ⎪ ⎞ ⎛ ΨSY k R ⎪ dΨSY = U − Ψ RY ⎟⎟ − ω 2 ΨSX , SY − R S ⎜⎜ ⎪ dt ⎪ ⎪ LS " = U RX − ⎪ ⎞ ⎛Ψ k ⎪ - R R ⎜⎜ RX − S ΨSX ⎟⎟ + (ω 2 − pω)Ψ RY , ⎨ L " L " R ⎠ ⎝ R ⎪ ⎪ dΨ ⎪d RY = ⎛Ψ k ⎪ - R R ⎜⎜ RY − S ΨSY ⎟⎟ − (ω 2 − pω)Ψ RX , ⎪ ⎠ ⎝ LR " LR " ⎪ ω 1 d ⎪ = (M − M C), ⎪ d ku ΨSY, ΨRX, ΨRY, - komponentët e vektorëve të lidhjes së fluksit të statorit dhe rotorit përgjatë boshteve të koordinatave sistemet x-y , i palëvizshëm në lidhje me vektorin e tensionit të rotorit; USX, USY, URX, URY, - komponentët e vektorëve të tensionit të statorit dhe rotorit përgjatë boshteve të sistemit të koordinatave x-y; ω 2 = 2πf 2 - frekuenca rrethore e tensionit të rotorit; f2 - frekuenca e tensionit të rotorit; p - numri i çifteve të shtyllave motorike; ω - shpejtësia rrethore e rotorit të motorit; RS , RR , L S " = L Sl + k S Lm , L R " = L RL + k R Lm , kS , kR rezistenca aktive e statorit, rotorit, induktancat kalimtare të statorit dhe rotorit, koeficientët e lidhjes elektromagnetike të statorit dhe rotor, përkatësisht; J është momenti i inercisë së rotorit të motorit; M, MC janë çift rrotullimi elektromagnetik i motorit dhe çift rrotullimi rezistent i mekanizmit, përkatësisht. Regjistrimi i modelit MIS në sistemin e koordinatave x-y na lejon të ndajmë veprimin e kontrollit nga rotori në dy komponentë - amplituda e tensionit të rotorit Urm dhe frekuenca e tij rrethore ω2. Kjo e fundit bën të mundur eliminimin e varësisë midis këtyre ndikimeve dhe kohës në sistemin e kontrollit të sintetizuar. Ne marrim frekuencën e tensionit të rotorit si veprim kontrolli. Ne do të kërkojmë një zgjidhje për problemin e kontrollit optimal duke përdorur parimin maksimal të Pontryagin. Funksioni i nevojshëm ndihmës: H(ΨS ,ΨR ,US ,UR ,α) = ⎛ ⎞ ⎛Ψ ⎞ k =ψ1⎜USX − RS ⎜⎜ SX − R ΨRX ⎟⎟ + ω2ΨSY ⎟ + ⎜ ⎜" ⎝ ⎠ ⎛ ⎞ ⎛ ΨSY kR ⎞ +ψ 2⎜USY − RS ⎜⎜ − ΨRY ⎟⎟ − ω2ΨSX ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ LS" ⎞ ⎠ ⎞ ⎠ ⎞ ⎞ ⎜URX − RR⎜⎜ RX − S ΨSX ⎟⎟ + (ω2 − pω)ΨRY ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ LR" LR" ⎠ ⎝ ⎠ ⎛ ⎞ ⎛ ΨRY kS ⎞ +ψ 4⎜URY − RR⎟ − ⎜ ω ⎜ ⎟ ⎝ LR" LR" ⎠ ⎝ ⎠ 1 +ψ5 ⋅ ⋅ (C ⋅ (ΨSYΨRX − ΨSX ΨRY) − MC) + J +ψ0 ⋅ (MZ − C(ΨSYΨRX − ΨSX ku ψ2, Ψ2) , ψ 3, ψ 4, ψ 5, ψ 0 - komponentët e funksionit vektorial jozero ψ. Kushtet e transversalitetit sigurojnë gjithashtu: ∂f 0 (Ψ S , Ψ R , U S , U R) L S " ⎧ = ⎪ψ 1 = ψ 0 ∂Ψ RX RS ⋅ k R ⎪ ⎪ 2CL S " = Ψ SY (M Z − M) , ⎪ RS k R ⎪ ⎨ ⎪ψ = ψ ∂f 0 (Ψ S , Ψ R ,U S ,U R) L S " = 0 ⎪ 2 ∂Ψ RY RS ⋅ k R ⎪ 2CL S " ⎪ =− Ψ SX (M Z M ), ⎪ RS k R ⎩ 26 A.V. Grigoriev Fig.1. Ndryshimi në komponentët e vektorit të tensionit të rotorit MIS Fig. 2. Ndryshimet në çift rrotullues elektromagnetik, shpejtësinë e rrotullimit dhe momentin rrotullues të rezistencës së motorit Fig.3. Ndryshimi i rrymave të statorit dhe rotorit Kushti kryesor për optimalitetin e procesit të kontrollit në lidhje me problemin në shqyrtim është: ψ × U = max (1) ku U = është vektori i veprimeve të kontrollit. Nëse marrim si veprime kontrolli frekuencën e tensionit të furnizuar në komplekset dhe sistemet Elektrike 27 Fig.4. Duke ndryshuar amplitudat e lidhjeve të fluksit të statorit dhe rotorit të rotorit të motorit, atëherë shprehja (1) do të marrë formën: 2CL S " Ψ SY (M Z − M)ω 2 + RS k R 2CL S " + Ψ SX ( M Z − M)ω 2 = max RS k R nga e cila vijon algoritmi i kontrollit PDP: (2) ⎧(M Z − M)(ΨSY + ΨSX)< 0, ω 2 = −ω 2 max , (3) ⎨ ⎩(M Z − M)(ΨSY + ΨSX) >0, ω 2 = ω 2 max, Një nga zbatimet e mundshme teknike të metodës së përftuar të kontrollit është ndryshimi i sekuencës së fazave në rotor. Metoda e kontrollit që rezulton u testua në një model kompjuterik të përpiluar duke përdorur mjedisin e programimit Delphi 7 Për modelim, u përdorën parametrat e motorit 4AHK355S4Y3 me fuqi 315 kW. Nisja e motorit u modelua si e parregulluar, ngarkesa para t = 1 s ishte ventilator, pas kësaj ishte pulsuese, duke ndryshuar sipas ligjit MC = 2000 + 1000 sin(62.8t) N×m. Rezultati i kontrollit është ruajtja e çift rrotullues elektromagnetik në nivelin MZ = 2000 N×m pas kohës t = 1,4 s. Figura 1 tregon ndryshimet në komponentët e vektorit të tensionit në sistemin e koordinatave α-β, të palëvizshme në raport me statorin. Figura 2 tregon grafikët e çift rrotullues elektromagnetik, çift rrotullues rezistent dhe shpejtësinë rrethore të motorit. Figura 3 tregon grafikët e moduleve të vektorëve të rrymës së statorit të motorit dhe rotorit, dhe Figura 4 tregon grafikët e moduleve të vektorëve të lidhjes së fluksit të statorit dhe rotorit. Në Fig. 2 - 4 mund të shihet se grupi i detyrave është Fig. 5. Themelore diagrami elektrik MIS me një konvertues që ndryshon sekuencën e fazës 28 A.V. Grigoriev Fig.6. Diagrami skematik i një MIS me një konvertues që ndryshon sekuencën e fazës dhe qarqet ekuivalente të një qarku trefazor rrymë alternativeështë përfunduar, dhe stabilizimi i vektorit të lidhjes së fluksit të statorit gjithashtu ndodh në një nivel të caktuar të pranueshëm. Për të zbatuar metodën e kontrollit që rezulton, mund të përdorni qarkun e konvertuesit të paraqitur në Fig. 5. Qarku në Fig. 5 përfshin vetëm 4 elementë plotësisht të kontrollueshëm (tranzistorë VT1..VT4) dhe 16 dioda (VD1..VD16), gjë që e dallon atë në mënyrë të favorshme nga qarqet e kontrollit me konvertues të frekuencës që përmbajnë një lidhje të ndërmjetme DC dhe një inverter autonom të tensionit. duke përfshirë 6 elementë plotësisht të kontrollueshëm. Për të thjeshtuar diagramin e qarkut, mund të zëvendësoni qarkun AC trefazor me një ekuivalent dyfazor. Nëse tensionet fazore përdoren si tensione të linjës në një qark ekuivalent, d.m.th. Është e nevojshme të kemi daljen e pikës së mesit të transformatorit N, pastaj sekuenca e fazës ndryshohet duke ndezur furnizimin me energji të fazës B në vend të fazës A siç tregohet në figurën 6. Në rastin e përdorimit të një konverteri të llojit të dytë, kostoja e instalimit zvogëlohet, por për zbatimin e tij është e nevojshme të keni një dalje të pikës së mesme të transformatorit. REFERENCAT 1, Chilikin M.G., Sandler A.S. Kursi i përgjithshëm i makinës elektrike: Libër mësuesi për universitetet. – Botimi i 6-të, shto. dhe të përpunuara – M.: Energoizdat, 1981. – 576 f. 2. Eschin E.K. Sistemet elektromekanike të disqeve elektrike shumëmotorike. Modelimi dhe kontrolli. – Kemerovë: Shteti Kuzbas. teknologjisë. univ., 2003. – 247 f. 3. Teoria e makinës elektrike të automatizuar / Klyuchev V.I., Chilikin M.G., Sandler A.S. – M.: Energjia, 1979, 616 f. 4. Pontryagin L.S., Boltyansky V.G., Gamkrelidze R.V., Mishchenko E.F. Teoria matematikore e proceseve optimale - botimi i 4-të. -M.: Nauka, 1983. -392 shek. Autori i artikullit: Grigoriev Alexander Vasilievich - student gr. EA-02
PËRSHKRIMI I SHPIKJES NË CERTIFIKATËN E AUTORIT Bashkimi i Republikave Sovjetike dhe Socialiste 773887 (23) Prioriteti 12,10,78 Botuar më 23/10/80 39 në rastet e shpikjeve dhe zbulimeve publike të Date përshkrimi 10/25/80 A. A, Krugly, N. G. Bochkova dhe B. N. Abramovich (71) Aplikanti Zyra Qendrore e Dizajnit dhe Teknologjisë së Makinave të Mëdha Elektrike (54) MAKINË ME DYFIFUQI Shpikja ka të bëjë me inxhinierinë elektrike, përkatësisht me një Mekanizmi elektrik i rrymës alternative i kontrolluar nga një konvertues i frekuencës së tiristorit dhe mund të përdoret për të drejtuar instalimet industriale me fuqi të lartë, për shembull, mullinj me smalt mineral Njihet një pajisje që përmban një makinë asinkrone me një armaturë shumëfazore të lidhur me rrjetin e furnizimit Ndërprerësi 30-res dhe një induktor i lidhur direkt me daljen e një konverteri të frekuencës, hyrja e të cilit është e lidhur me daljen e burimit të energjisë të konvertuesit të specifikuar, një njësi kontrolli 15 e konvertuesit të frekuencës; hyrja e të cilit është e lidhur me kontrolluesin e gjendjes së qëndrueshme përmes një ndërprerësi, hyrja e dytë e të cilit lidhet me daljen e njësisë së kontrollit gjatë ndezjes së motorit. Megjithatë, pajisja e njohur ka një fuqi të instaluar të konvertuesit të frekuencës dhe Burimi i tij i energjisë është më i madh se ai që kërkohet për rregullimin e motorit në gjendje të qëndrueshme, dhe gjithashtu kërkon përdorimin e një qarku ndërlikues të statorit në formën e një ndërprerësi me një qark të shkurtër ose disa ndërprerës fuqinë e instaluar dhe thjeshtojnë atë. pajisje, qëllimi arrihet nga fakti se një hyrje e njësisë së kontrollit në fillim është e lidhur me daljen e konvertuesit të frekuencës, dhe hyrja e dytë e saj është e lidhur me daljen e burimit të energjisë të konvertuesit të specifikuar të frekuencës. Përveç kësaj, njësia e kontrollit, në fillim, është bërë në formën e një kondicioneri sinjali të lidhur me seri, dalja e të cilit formon daljen e njësisë së kontrollit në fillim, një pajisje krahasimi, hyrja e parë e së cilës formon hyrjen e njësisë së kontrollit në fillim, dhe një konvertues AC-në-DC, hyrja e të cilit formon hyrjen e dytë të njësisë së kontrollit në fillim.3 7738Vizatimi tregon një diagram të pajisjes përmban një makinë asinkrone 1 me një armaturë shumëfazore (stator) dhe një induktor (rotor). Nëpërmjet çelësit 5. trupi 2 me një kontakt mbyllës për fazë (d.m.th., tipi normal) makina e statorit 1 lidhet me rrjetin e furnizimit, rotori i makinës 1 lidhet verbërisht me daljen e konvertuesit të frekuencës 3, konverteri i frekuencës 3 lidhet me prodhimi i burimit të tij të energjisë 4. Valvulat e konvertuesit 3 ndizen nga sistemi i kontrollit të konvertuesit 5. Dalja e komutatorit 6 furnizohet me hyrjen e sistemit 5, i cili vendos fazën Komutatori ka dy hyrje të lidhura përmes diodave. Dalja e rregullatorit të gjendjes së qëndrueshme 7 është e lidhur me hyrjen e parë të çelësit. Daljet e rregullatorit 7, për shembull, tahogjeneratori 8, transformatorët e rrymës 9 dhe voltazhi 10 në qarkun e statorit të makinës 1 janë të lidhura. hyrja e rregullatorit 7. Dalja e njësisë së kontrollit 11 në fillim lidhet me hyrjen e dytë të çelësit 6. Hyrja e parë 25 e njësisë së kontrollit në fillim lidhet nga një qark 12 me daljen e konvertuesit të frekuencës 3, dhe i dyti nga një qark 13 me daljen e burimit të energjisë 4. Blloku i kontrollit 11 në fillim lart përmban një formësues sinjali 14, të lidhur nga hyrja në daljen e pajisjes krahasuese 15, një hyrje e së cilës furnizohet lidhja 12, dhe në të dytën - lidhja 13, përmes konvertuesit AC-në-DC 16. Pajisja e propozuar funksionon si më poshtë. NË pozicioni fillestar Para fillimit të makinës 1, çelësi 2 është i fikur, dhe konverteri 3, burimi 4 dhe elementët e kontrollit 5-16 janë ndezur Në momentin që çelësi 2 është i ndezur, rotori i makinës 1 është i ndezur dhe, në përputhje me rrethanat, në prodhimi i konvertuesit 3 (që është e njëjta gjë kur lidhet "e shurdhër") shfaqet një tension, duke u rritur në një vlerë dukshëm më të madhe se tensioni i daljes së konvertuesit 3 në gjendje të qëndrueshme Tensioni përfundimtar në amplituda 50 është i barabartë me amplituda e prodhimi i burimit 4. Ky tension, përmes konvertuesit 16, krahasohet vazhdimisht në pajisjen 15 me tensionin e rotorit Të dy tensionet furnizohen në 55 pajisje 15, 16 përmes qarqeve 12, 13. Kur vendoset tensioni i rotorit (qarku 12). në modul më të madh se tensioni i burimit (qarku 13 a1), në daljen e elementit 15 shfaqet një sinjal, i konvertuar nga formësuesi 14 në një sinjal drejtkëndor, amplituda e të cilit, duke kaluar nëpër çelësin dionik 6 dhe duke shtypur sinjalin e daljes i rregullatorit 7, vendos fazën e pulsit në sistemin 5 që korrespondon me mënyrën e inverterit të konvertuesit 3. Shuarja e sinjalit të rregullatorit 7 në çelësin 6 ndodh për faktin se vlera më e madhe e sinjalit dalës të elementit 7 është më e vogël se vlera e sinjalit në daljen e formësuesit 14 Dhe çelësi i diodës kalon vetëm numrin më të madh të sinjaleve. Si rezultat, valvulat e konvertuesit 3 ndizen dhe kufizojnë tensionin e rotorit në tensionin e burimit 4. Rryma në qarkun e rotorit përcaktohet nga diferenca midis EMF-së së aplikuar dhe tensionit të burimit 4. Tensioni i rotorit fillon të rritet në momentin që rryma kalon në zero, prandaj, në unazat e rotorit, rryma dhe voltazhi përkojnë në fazë, që do të thotë se veprimi i konvertuesit 3 është i barabartë me futjen e rezistencës aktive. Në këtë rast, rryma zvogëlohet pak në krahasim me fillimin me një rotor me qark të shkurtër, dhe çift rrotullimi rritet ndjeshëm. Makina 1 përshpejtohet, voltazhi i induktuar në rotor nga statori zvogëlohet, sinjali nga qarku 12 bëhet më i vogël se sinjali nga qarku 13, pajisjet 15 dhe 14 nuk prodhojnë sinjal dhe rregullatori 7 hyn në punë gjendja e qëndrueshme 1, furnizimi me energji i dyfishtë i makinës, që përmban një makinë asinkrone me një armaturë shumëfazore të lidhur me rrjetin e furnizimit përmes një ndërprerës, dhe një induktor të lidhur direkt në daljen e konvertuesit të frekuencës, hyrja e së cilës është e lidhur me. dalja e burimit të energjisë së konvertuesit të specifikuar, një njësi kontrolli e konvertuesit të frekuencës, hyrja e së cilës është e lidhur me kontrolluesin e gjendjes së qëndrueshme përmes një ndërprerësi, hyrja e dytë e të cilit është e lidhur me daljen e njësisë së kontrollit në fillim lart, duke ndryshuar në atë, për të zvogëluar fuqinë e instaluar dhe për të thjeshtuar pajisjen, hyrja e njësisë së kontrollit në fillim është e lidhur me daljen e konvertuesit të frekuencës, dhe hyrja e dytë e saj është e lidhur me daljen e fuqisë burimi i konvertuesit të specifikuar të frekuencës, 5 773882, Makina sipas pretendimit. 1, me përjashtim që njësia e kontrollit të nisjes është bërë në formën e një formuesi të sinjalit të lidhur në mënyrë sekuenciale, dalja e të cilit formon daljen e njësisë së kontrollit të fillimit, një pajisje krahasimi, hyrja e parë e së cilës formon hyrja e njësisë së kontrollit të fillimit dhe një konvertues 7 i rrymës alternative në hyrjen direkte të të cilit formon hyrjen e dytë të njësisë së kontrollit në fillim. Burimet e informacionit të marra parasysh gjatë ekzaminimit 1. Certifikata e autorit të BRSS M 411597, klasa, N 02 R 7/46, 1972.kaz 7527/77 Qarkullimi 783 Instituti i Kërkimeve Shkencore Gjith-Ruse për Shpikjet dhe 113035, Moskë, Zh , Rauw
Aplikacion
1954690, 17.08.1973
BYRO QENDRORE DIZAJNIM DHE TEKNOLOGJIKE E MAKINERVE TË MËDHA ELEKTRIKE
RRUGULLI ALEXANDER ARONOVICH, BOCHKOVA NINA GRIGORIEVNA, ABRAMOVICH BORIS NIKOLAEVICH
IPC / Etiketat
Kodi i lidhjes
Makinë me dy ushqime
Patenta të ngjashme
Opto është i lidhur me daljen e fazës së daljes 30. Dioda 29 e qarkut OR 27 është e lidhur me tranzistorin 22 të kanalit kufitar minimal përmes rezistencës 34. Kolektorët e transistorëve 2 dhe 22 janë të lidhur nëpërmjet rezistorëve të ngarkesës 35 dhe 36 në burimin e tyre të energjisë 37. Rezistenca e ngarkesës së qarkut OR 27 është rezistenca 38. Të dy emetuesit e transistorit 3 dhe 23 dhe emetuesi i transistorit 4 janë të lidhur me qarqet e daljes së burimit 37, përkatësisht, përmes diodave 39 dhe 40. Midis bazës së tranzitorit 4 dhe terminali i diodës 40, përballë atij të lidhur me emetuesin e tranzitorit 4, rezistenca 41 është e ndezur Në një gjendje të qetë, transistorët 2 dhe 22 janë të mbyllur për shkak të ndryshimit në tensionin e furnizimit me energji të kontrolluar të stabilizuar dhe pragut. ...
Siguron heqjen e nxehtësisë nga elementët e ngrohjes jashtë shtëpisë. Për këtë qëllim, shufrat për heqjen e nxehtësisë vendosen në zgavrën e brendshme të elementeve që mbartin nxehtësinë, sipërfaqet fundore të të cilave janë ngjitur fort në sipërfaqen e brendshme të kapakut duke përdorur një kllapa Përmban një guaskë 1 rezistente ndaj shpërthimit, e cila është e fiksuar me bulona lidhëse 2 në anën e përparme të mbyllura mirë me një kapak 3. Pendat ftohëse 4 janë ngjitur në kapakun 3 nga jashtë dhe nga brenda me ndihmën e bulonave. 5 është ngjitur fort një kornizë metalike 6, në të cilën shufrat metalike 7 janë të vendosura me fletë metalike 8 të mbështjellë në pjesën qendrore për një përshtatje të ngushtë të rezistencës 9 5 diametri i saj i brendshëm ...
Një ndarës i frekuencës, dalja e të cilit përdoret për t'u lidhur me hyrjen e kontrollit të frekuencës së konvertuesit të frekuencës një gjenerator i qëndrueshëm i frekuencës 4. Pajisja për stabilizimin e frekuencës përmban sinkronizimin e bllokut 5 për të shndërruar tensionin sinusoidal të gjeneratorit 4 në një tension pulsi me kohëzgjatje të shkurtër në kryqëzimin zero të gjysmëvalëve pozitive dhe negative të tensionit sinusoidal. Nga dalja e bllokut 5, pulset që korrespondojnë me kalimin zero të tensionit të gjysmëvalës pozitive furnizohen në hyrjen e vendosësit të kohëzgjatjes së referencës.
Një pengesë e rëndësishme e të gjitha metodave të konsideruara për rregullimin e shpejtësisë së një motori asinkron është rritja e humbjeve të energjisë në qarkun e rotorit ndërsa shpejtësia zvogëlohet në proporcion me rrëshqitjen. Sidoqoftë, në një motor me një rotor të plagosur, kjo pengesë mund të eliminohet duke përfshirë një burim të EMF të kontrolluar në qarkun e rotorit, me ndihmën e të cilit energjia rrëshqitëse ose mund të kthehet në rrjet ose të përdoret për të kryer punë e dobishme.
Skemat e disqeve elektrike asinkrone me përfshirjen e fazave shtesë të konvertimit të energjisë në qarkun e rotorit për përdorimin dhe rregullimin e energjisë rrëshqitëse quhen skema kaskade (kaskada). Nëse energjia e rrëshqitjes shndërrohet në kthim në rrjeti elektrik, kaskada quhet elektrike. Nëse energjia e rrëshqitjes shndërrohet në energji mekanike duke përdorur një konvertues elektromekanik dhe furnizohet në boshtin e motorit, atëherë kaskada të tilla quhen elektromekanike.
Kaskada elektrike në të cilat qarku i rotorit është i lidhur me një konvertues frekuence të aftë për të konsumuar energji të rrëshqitjes dhe për t'i dhënë energji motorit nga ana e rotorit në frekuencën e rrëshqitjes, d.m.th., të kontrollojë rrjedhën e energjisë në qarkun e rotorit si përpara ashtu edhe në anën e kundërt. drejtimet, quhen kaskada me një motor asinkron që funksionon në modalitetin e makinës me furnizim të dyfishtë (DFM). Diagrami i një kaskade të tillë është paraqitur në Fig. 8.38, a.
Analiza e këtij qarku na lejon të identifikojmë modelet më të përgjithshme karakteristike të disqeve elektrike me lidhje kaskade të motorëve asinkron. Në kushtet e funksionimit në gjendje të qëndrueshme të çdo makinerie elektrike, fushat e statorit dhe rotorit duhet të jenë reciproke të palëvizshme për të krijuar një çift rrotullues konstant. Prandaj, nëse në diagramin Fig. 8.38 dhe vendosja e frekuencës 
nuk varet nga ngarkesa e motorit, atëherë shpejtësia e motorit brenda mbingarkesës së lejuar mbetet e pandryshuar:
Kjo mënyrë funksionimi quhet modaliteti sinkron MDP. Për ta përshkruar atë në mënyrë matematikore, ne do të përdorim ekuacionet e karakteristikave mekanike të një makine të përgjithësuar në boshtet x dhe y, pasi
Fushat e rotorit dhe statorit rrotullohen në modalitetin e konsideruar me një shpejtësi 
Kur shkruajmë me analogji me një makinë sinkrone, ne i orientojmë të gjitha variablat në lidhje me vektorin e tensionit të furnizuar në rotor:
Në modalitetin sinkron të një motori sinkron, çift rrotullimi përcaktohet nga këndi 
dhe boshti i fushës së rotorit përkon me drejtimin e vektorit Në modalitetin sinkron MIS, rryma e rotorit ka një frekuencë
E cila në përgjithësi nuk është e barabartë me zero. Në këtë rast, ndryshimet në ngarkesë dhe rrëshqitje shkaktojnë ndryshime në këndin e zhvendosjes së fushës së rotorit në lidhje me tensionin, prandaj, vektori i tensionit të statorit zhvendoset në lidhje me vektorin me një kënd 
e cila është e barabartë me këndin vetëm në 
dmth kur rotori ngacmohet nga rryma e vazhdueshme. Në 
tensionet aktuale të aplikuara në mbështjelljet e fazës së statorit të motorit mund të shkruhen në formë
Ekuacionet PZHK në boshtet x, y kanë formën
Le të kufizohemi në marrjen në konsideratë të gjendjes së qëndrueshme të funksionimit, duke vënë 
, dhe neglizhoni rezistencën aktive të mbështjelljes së statorit 
Për të përdorur (8.111), duke përdorur formulat (2.15) dhe (2.16), ne transformojmë (8.109) dhe (8.110) në boshtet x, y 
Si rezultat i transformimit marrim
ku vizat tregojnë vlerat e tensionit të aplikuara në qarkun e statorit.
Duke zëvendësuar të gjitha vlerat e pranuara dhe të marra në (8.111) dhe duke kryer disa transformime, ne e paraqesim atë në formën
Duke përdorur shprehjet për lidhjet e fluksit (2.20), mund të marrim
vlerat 
përcaktohen duke përdorur dy ekuacionet e para (8.112):
pastaj (8.113) pas zëvendësimit 
mund të paraqitet në formë
Ekuacionet (8.114) na lejojnë të marrim një shprehje për karakteristikat mekanike të motorit në modalitetin MIS. Për ta bërë këtë, është e nevojshme të zgjidhen dy ekuacionet e para në lidhje me 
, zëvendësoni shprehjet që rezultojnë në ekuacionin e tretë, transformoni variablat e modelit dyfazor 
në përdorimin trefazor (2.37), kaloni nga vlerat maksimale të tensionit në ato efektive dhe kryeni transformimet e nevojshme matematikore. Si rezultat i kësaj marrim
Ku 
- këndi i zhvendosjes midis akseve të fushave të statorit dhe rotorit.
Analiza e ekuacionit për karakteristikat mekanike të një motori asinkron në modalitetin e funksionimit MIS na lejon të përcaktojmë një numër karakteristikash interesante dhe praktikisht të rëndësishme të qarkut të kaskadës në shqyrtim. Çift rrotullimi i motorit në këtë modalitet përmban dy komponentë, njëri prej të cilëve korrespondon me karakteristikën mekanike natyrore të një motori asinkron, dhe tjetri me modalitetin sinkron, për shkak të tensionit të furnizuar në qarkun e rotorit.
Në të vërtetë, kur 
(8.115) merr formën
që përkon me ekuacionin (8.76) në 
Me një vendosje konstante të frekuencës së tensionit në qarkun e rotorit 
. Prandaj, rrëshqitja e motorit kur punon në modalitetin sinkron mbetet 
dhe komponenti i çift rrotullues asinkron. Varësia e Mc nga shpejtësia është paraqitur në Fig. 8.38.6 (kurba).
komponenti i dytë është për shkak të ndërveprimit të rotorit të ngacmuar nga tensioni me fushën e statorit të krijuar nga voltazhi i rrjetit
Në Fig. Janë paraqitur kurbat 8.38.6 
(lakorja 2) dhe në 
(kurba 3).
Çift rrotullues motorik që rezulton
Nëse rrotullimi fazor i tensioneve 
po kështu, fushat e statorit dhe rotorit kanë të njëjtin drejtim rrotullimi dhe vlerat e rrëshqitjes s 0 dhe frekuencën e rotorit 
janë pozitive. Motori funksionon në modalitetin e motorit nën ngarkesën e frenimit dhe këndi merr një vlerë në të cilën 
. Ky është rajoni i mënyrës së funksionimit të kaskadës me një shpejtësi më të vogël se sinkron 
. Nëse ndryshoni ngarkesën duke aplikuar një çift rrotullues lëvizës - M s - në boshtin e motorit, do të ndodhë një proces kalimtar në të cilin, nën ndikimin e një çift rrotullues dinamik pozitiv, rotori i motorit do të përshpejtohet, do të ndryshojë pozicionin në lidhje me boshtin e fushës së statorit. dhe këndi në fund të procesit kalimtar do të marrë një vlerë negative që i përgjigjet kushtit (8.118). 
.
Kështu, kur motori funksionon me një shpejtësi më të ulët se ai sinkron, dhe në varësi të ngarkesës në bosht, ai mund të funksionojë si në modalitetin e motorit ashtu edhe në atë të gjeneratorit. Në këtë rast, kalimi në modalitetin e gjeneratorit sigurohet nga një ndryshim në përbërësin sinkron (8.118) nën ndikimin e ndryshimeve në këndin e brendshëm të shkaktuar nga ndryshimet në ngarkesë, dhe komponenti 
mbetet e pandryshuar. Karakteristikat mekanike që korrespondojnë me dy vlera 
janë paraqitur në Fig. 8.38.5 (drejt 4, 5).
Kur punoni në modalitetin motorik me 
(me shpejtësi subsinkrone), fuqia e konsumuar nga motori, nëse neglizhohen humbjet, furnizohet në boshtin e motorit (P 2) dhe në formën e fuqisë rrëshqitëse P s në konvertuesin e frekuencës:
Fuqia rrëshqitëse P s konvertohet nga një konvertues frekuence dhe kthehet në rrjet (Fig. 8.39o). Nëse në 
makina funksionon në modalitetin e gjeneratorit 
atëherë drejtimi i rrjedhës së fuqisë ndryshon në të kundërtën (Fig. 8.39.6):
Reduktimi i frekuencës së rotorit 
sjell një rritje të shpejtësisë së motorit, pasi
Prandaj, në Fig. 8.38,b ulja shkakton një kalim nga karakteristika 5 në karakteristikën 4 dhe më pas në 
në karakteristikën 6.
Në qarku i rotorit furnizohet me tension konstant dhe motori funksionon në mënyrë thjesht sinkron... Në të vërtetë, në këtë rast s 0 = 0, komponenti asinkron 
dhe çift rrotullimi i motorit përcaktohet plotësisht (8. 117):
Duke e krahasuar këtë shprehje me (8.118) në 
, mund të verifikoni koincidencën e plotë të tyre. Prandaj, karakteristika 6 në Fig. 8.38, b është një karakteristikë mekanike e një makine sinkrone jo të spikatur, në të cilën një motor asinkron bëhet kur mbështjellja e rotorit të tij furnizohet me rrymë të drejtpërdrejtë.
Duke ndryshuar shenjën, mund të ndryshoni sekuencën fazore të tensionit të rotorit. Në këtë rast, fusha e rotorit rrotullohet në drejtim të kundërt me fushën e statorit, 
, shpejtësia e motorit 
, dhe rrëshqitja është negative. Karakteristikat mekanike që korrespondojnë me dy vlera 
janë paraqitur në Fig. 8.38.6 (drejt 7 dhe 8).
Duke parë këtë figurë, mund të shihni se këtu, në varësi të ngarkesës në bosht, mund të keni të dy mënyrat e funksionimit të motorit dhe gjeneratorit. Në këtë rast, komponenti i çift rrotullues asinkron në një vlerë të caktuar s 0< 0 отрицательна и неизменна, а значения момента, соответствующие обеспечиваются изменениями угла за счет поворота ротора относительно поля статора под действием возникающих динамических моментов.
Me shpejtësi supersinkrone (s 0< 0) при работе в двигательном режиме механическая мощность Р 2 обеспечивается потреблением мощности как по цепи статора Р 1 , так и по цепи ротора (мощность скольжения P s) :
Kur kaloni në modalitetin e gjeneratorit dhe i njëjti s 0, fuqia P 2 që vjen nga boshti transmetohet në rrjet përmes të dy kanaleve, d.m.th., drejtimet e rrjedhës ndryshojnë në të kundërtën, siç tregohet në Fig. 8.39, c dhe d.
Karakteristikat mekanike në Fig. 8.38.6 korrespondojnë 
, ndërsa maksimumi i komponentit të çift rrotullues sinkron (8.117) 
ndryshimet në funksionin rrëshqitës s 0 (shih kthesat 2 dhe 3). Që nga komponenti 
kur shenja e s 0 ndryshon shenjën, kapaciteti i mbingarkesës së motorit në modalitetin MIS në 
rezulton të jetë dukshëm i ndryshëm. Me shpejtësi nën sinkron 
momentet motorike 
zvogëloni ndjeshëm kapacitetin e mbingarkesës në modalitetin e gjeneratorit: vlerat maksimale të çift rrotullimit të frenimit M për një të dhënë në këtë modalitet janë të kufizuara nga kurba 9. Në shpejtësi më të mëdha se sinkron 
çift rrotullimet e frenimit kufizojnë vlerat maksimale të çift rrotullimit që rezulton që korrespondojnë me 
në modalitetin motorik (lakorja 10 në Fig. 8.38, b).
Kapaciteti praktik i kërkuar i mbingarkesës në të gjithë diapazonin e kontrollit të shpejtësisë mund të mbahet duke ndryshuar tensionin në funksion të s 0 dhe ngarkesës. Në këtë rast, rrymat e rotorit dhe statorit duhet të kufizohen në një nivel të pranueshëm në të gjitha mënyrat.
Ndryshimet e tensionit sigurohen nga ndryshimet përkatëse në sinjalin referencë të tensionit të konvertuesit të frekuencës. Në një ngarkesë të caktuar, për shembull në 
duke ndryshuar është e mundur të ndikohet konsumi i energjisë reaktive në qarkun e statorit për një motor sinkron.
Analiza tregon se në modalitetin MIS vetitë e kaskadës janë afër vetive të një motori sinkron, dhe në 
ato përputhen. Specifikimi manifestohet vetëm në praninë e një komponenti të fortë asinkron të çift rrotullues Mc (s 0), në aftësinë për të vepruar me shpejtësi të ndryshme të specifikuara nga efekti në tension dhe në ngacmimin e rotorit nga rryma alternative e frekuenca e rrëshqitjes këndore
Dihet se një motor sinkron është i prirur ndaj lëkundjeve të shkaktuara nga bashkimi elastik elektromagnetik midis fushave të statorit dhe rotorit. 
dhe për t'i luftuar ato është e pajisur me një dredha-dredha amortizuese që krijon një komponent çift rrotullues asinkron. Në qarkun e kaskadës në shqyrtim, ekziston një komponent asinkron më i fortë, i përcaktuar nga karakteristikat mekanike natyrore të motorit asinkron (pa marrë parasysh rezistencat e brendshme të konvertuesit të frekuencës). Prandaj, kur punoni në rajonin e shpejtësive afër shpejtësisë së fushës me 0, ku - 
ngurtësia e karakteristikave 
është i lartë, negativ dhe ka një efekt të fortë amortizimi në dridhjet e rotorit, i ngjashëm me fërkimin viskoz.
Megjithatë, kur 
ngurtësia e kësaj karakteristike ndryshon shenjën 
dmth, karakteristika mekanike ka një pjerrësi pozitive dhe mund të ketë një efekt lëkundës dhe jo amortizues, duke çuar në funksionim të paqëndrueshëm të kaskadës. Kjo rrethanë kufizon fushën e zbatimit të mënyrës sinkron të funksionimit të kaskadës në instalimet që kërkojnë një gamë të vogël ndryshimesh shpejtësie [rregullimi brenda ±(20-30)% . Ku 
| dhe vetitë dinamike të kaskadës mund të plotësojnë mjaftueshëm kërkesat.
Duhet të theksohet se për diapazonin e specifikuar, kontrolli i shpejtësisë me dy zona në një skemë kaskadë ka përparësi ndaj metodave të tjera, pasi siguron kontroll ekonomik të shpejtësisë me një fuqi relativisht të vogël të kërkuar të konvertuesit të frekuencës, i cili duhet të projektohet për fuqinë maksimale të rrëshqitjes.
Prandaj, kur rregulloni shpejtësinë brenda ±(20-30)%, fuqia e kërkuar e konvertuesit të frekuencës është 20-30% e fuqisë së vlerësuar të motorit.
Nëse është e nevojshme, ndryshoni shpejtësinë në një gamë më të gjerë duke futur reagimet siguroni një varësi të frekuencës nga shpejtësia e motorit, e ngjashme me varësinë e frekuencës në modalitetin e funksionimit asinkron. Në këtë rast, karakteristikat mekanike të kaskadës kanë një ngurtësi të kufizuar, të përcaktuar nga cilësimet e reagimit, dhe mënyra e funksionimit të kaskadës quhet asinkron.
Mundësitë e kontrollit të shpejtësisë me dy zona me funksionim në të dy modalitetet e motorit dhe të gjeneratorit në secilën shpejtësi në qarqet kaskadë ofrohen vetëm kur përdoren konvertues të frekuencës plotësisht të kontrolluar që kanë aftësinë për të transmetuar energji si në drejtimin përpara ashtu edhe në atë të kundërt (shih Fig. 8.39 ) . Me diapazonin e kufizuar të specifikuar të kontrollit të shpejtësisë me dy zona, kërkohen ndryshime të frekuencës së tensionit = 
Këto kushte plotësohen më plotësisht nga konvertuesit e frekuencës me bashkim të drejtpërdrejtë; përdorimi i tyre është veçanërisht ekonomikisht i dobishëm në disqet elektrike, fuqia e të cilave është qindra e mijëra kilovat.
Disavantazhi i kaskadave të tilla është nevoja për të nisur në mënyrë reostatike motorin në shpejtësinë më të ulët në diapazonin e kontrollit. Ky pengesë nuk është i rëndësishëm për mekanizmat që funksionojnë për një kohë të gjatë, pa fillime të shpeshta.
Efikasiteti i disqeve elektrike të fuqishëm kaskadë me funksionimin e një motori asinkron në modalitetin MIS përcaktohet në kushtet e specifikuara nga efikasiteti i lartë i konvertuesit të tiristorit, mundësia e zvogëlimit të konsumit total të fuqisë reaktive me anë të kontrollit racional të tensionit, si dhe si dimensionet, pesha dhe kostoja relativisht e vogël e konvertuesit. Dy avantazhet e fundit shfaqen në një masë më të madhe, aq më e ngushtë duhet të rregullohet shpejtësia e makinës elektrike brenda kufijve më të ngushtë.
Sidoqoftë, në shumicën e rasteve, fuqia e disqeve elektrike që kërkojnë kontroll të shpejtësisë është dhjetëra e qindra kilovat, dhe diapazoni i kërkuar i kontrollit të shpejtësisë D tejkalon diapazonin që është racional për një kaskadë me MIS. Nëse 
, fuqia e konvertuesit të frekuencës bëhet në përpjesëtim me fuqinë e motorit. Në këtë rast, është më e përshtatshme të përdoret kontrolli i shpejtësisë së frekuencës, i cili bën të mundur zbatimin e kontrollit të vazhdueshëm të shpejtësisë në të gjitha proceset kalimtare të një disku elektrik asinkron, të ngjashëm me sistemet G-D dhe TP-D.
Sidoqoftë, për shkak të veçorive të konsideruara të kaskadës
skemat, ekziston një gamë mjaft e gjerë e aplikimit të tyre në rastet kur kushtet e funksionimit të mekanizmave bëjnë të mundur uljen e kërkesave për kontrollin e rrjedhës së fuqisë rrëshqitëse në rrugën e kthimit të saj në rrjet ose transmetimit në boshtin e motorit. Mekanizma të tillë përfshijnë mekanizma jo të kthyeshëm që funksionojnë me një ngarkesë reaktive në bosht dhe nuk kërkojnë funksionimin e motorit në modalitetin e gjeneratorit gjatë proceseve të frenimit.
Në këto kushte, ne mund të kufizohemi në kontrollin e shpejtësisë në një zonë, në të cilën në modalitetin e motorit drejtimi i rrjedhës së fuqisë rrëshqitëse është i pandryshuar - nga rotori i motorit në rrjet (Fig. 8.39) ose në bosht. Kjo bën të mundur thjeshtimin e dukshëm të qarqeve të kaskadës duke përdorur një ndreqës të pakontrolluar në kanalin e konvertimit të fuqisë rrëshqitëse.
Në kaskadat elektrike, rryma e rotorit e korrigjuar nga ndreqësi konvertohet në rrymë alternative dhe transmetohet në rrjet. Nëse një njësi makine elektrike përdoret për të kthyer rrymën dhe për të rikuperuar energjinë rrëshqitëse, kaskada quhet valvula e makinës. Kur një inverter i valvulave të drejtuar nga rrjeti përdoret për këtë qëllim, kaskada quhet kaskadë valvulash (valvula asinkrone).
Kaskadat elektromekanike janë makinë-valvula. Në to, rryma e korrigjuar dërgohet në mbështjelljen e armaturës së një makine DC të lidhur me boshtin e një motori asinkron, i cili konverton energjinë elektrike të rrëshqitjes në energji mekanike të furnizuar në boshtin e motorit.
4. Email pune motorët në një bosht të përbashkët mekanik.
4.1 Shpërndarja e ngarkesës ndërmjet motorëve që punojnë në një bosht të përbashkët mekanik, në varësi të ngurtësisë së karakteristikave mekanike dhe shpejtësive ideale lëvizje boshe.
në Fig. 2.16 diskuton funksionimin e përbashkët të një motori asinkron me një ngarkesë në bosht. Mekanizmi i ngarkesës (Fig. 2.16.a) lidhet me boshtin e motorit dhe, kur rrotullohet, krijon një moment rezistence (moment ngarkese). Kur ngarkesa në bosht ndryshon, shpejtësia e rotorit, rrymat në mbështjelljet e rotorit dhe statorit dhe rryma e konsumuar nga rrjeti ndryshojnë automatikisht. Lëreni motorin të funksionojë me ngarkesë Mload1 në pikën 1 (Fig. 2.16.b). Nëse ngarkesa në bosht rritet në vlerën Mload2, pika e funksionimit do të zhvendoset në pikën 2. Në këtë rast, shpejtësia e rotorit do të ulet (n2
Qarku i lidhjes për një motor DC me ngacmim të pavarur (Fig. 4.1), kur përdoret një burim i veçantë DC për të fuqizuar qarkun e ngacmimit, përdoret në disqet elektrike të rregullueshme
Spiranca e motorit M dhe dredha-dredha e saj e fushës LM zakonisht marrin energji nga burime të ndryshme, të pavarura të tensionit U Dhe U V, i cili ju lejon të rregulloni veçmas tensionin në armaturën e motorit dhe në mbështjelljen e fushës. Drejtimi aktual I dhe rrotullimi i motorit emf E, treguar në Fig. 4.1, korrespondojnë me mënyrën e funksionimit të motorit, kur energjia elektrike konsumohet nga motori nga rrjeti: R e= U c I dhe shndërrohet në fuqi mekanike, fuqia e së cilës R m= M ω. Varësia ndërmjet momentit M dhe shpejtësia ω motori përcaktohet nga karakteristikat e tij mekanike.
Oriz. 4.1. Diagrami i qarkut për lidhjen e një motori të pavarur DC
eksitim: A– qarqet e mbështjelljes së armaturës; b– qarqet ngacmuese
Në funksionimin e motorit në gjendje të qëndrueshme, tensioni i aplikuar U balancuar nga rënia e tensionit në qarkun e armaturës I∙R dhe emf rrotullues i induktuar në armaturë E, d.m.th.
, (4.1)
Ku I– rryma në qarkun e armaturës së motorit; R= R i+ Rр 1 – rezistenca totale e qarkut të armaturës, Ohm, duke përfshirë rezistencën e jashtme të rezistencës Rp 1 dhe rezistenca e armaturës së brendshme të motorit R i(nëse ka shtylla shtesë, rezistenca e tyre merret gjithashtu parasysh):
Ku k– koeficienti i projektimit të motorit; k = pN/2a (R– numri i çifteve të shtyllave motorike; N– numri i përcjellësve aktivë të mbështjelljes së armaturës; 2 A– numri i çifteve të degëve paralele të mbështjelljes së armaturës; F- fluksi magnetik i motorit.
Duke zëvendësuar në ekuacionin e bilancit të tensionit të qarkut të armaturës shprehjen për E dhe duke shprehur ω , marrim:
. (4.3)
Ky ekuacion quhet karakteristikat elektromekanike të motorit.
Për të marrë karakteristikat mekanike, është e nevojshme të gjendet varësia e shpejtësisë nga çift rrotullimi i motorit. Le të shkruajmë formulën për lidhjen e çift rrotullues me rrymën e armaturës së motorit dhe fluksin magnetik:
Le të shprehim rrymën e armaturës së motorit në terma të çift rrotullues dhe ta zëvendësojmë atë në formulën për karakteristikat elektromekanike:
, (4.5a)
, (4.5b)
Ku ω 0 = U/ kF– shpejtësia e rrotullimit të makinës në modalitetin ideal të boshtit; β = (kF) 2 / R– ngurtësia dhe karakteristikat mekanike të makinës.
 | Karakteristikat mekanike të motorit me parametra konstante U, R Dhe F shfaqet si një vijë e drejtë 1 (Fig. 4.2). përtaci ( M= 0) motori rrotullohet me shpejtësi w 0 . Ndërsa çift rrotullimi i ngarkesës rritet, shpejtësia e rrotullimit zvogëlohet, çift rrotullimi i vlerësuar i ngarkesës M N korrespondon me shpejtësinë nominale të rrotullimit w 0. Një ndryshim në tensionin e furnizimit shkakton një ulje proporcionale të shpejtësisë së rrotullimit në të gjitha mënyrat e funksionimit. Në këtë rast, ngurtësia e karakteristikës mekanike b ruhet, pasi vlera e saj, sipas (4.5b), përcaktohet nga rezistenca e zinxhirit të armaturës, koeficienti i projektimit dhe fluksi magnetik i makinës. Sipas (4.5), duke ndryshuar tensionin e furnizimit U nga zero në vlerën nominale (për shembull, duke përdorur një ndreqës të kontrolluar të tiristorit), mund të ndryshoni shpejtësinë e rrotullimit të boshtit brenda një diapazoni të gjerë, gjë që konfirmohet nga Fig. 4.2 (karakteristikat 2 ). Në këtë rast, diapazoni i kontrollit të qetë dhe ekonomik të shpejtësisë - thellësia e rregullimit - gjendet sipas formulës , (4.6) |
ku w max, w min janë shpejtësitë maksimale dhe minimale të mundshme të rrotullimit për këtë metodë kontrolli.
Në praktikë, thellësia e rregullimit arrin 10 ... 100 mijë një gamë kaq e madhe rregullimi bën të mundur eliminimin ose thjeshtimin e ndjeshëm të një transmetimi mekanik.
Mënyra e dytë për të rregulluar shpejtësinë e motorit është ndryshimi i rezistencës së qarqeve të armaturës - duke lidhur një rezistencë rregulluese R P1 në seri me qarkun e armaturës (Fig. 4.1). Në këtë rast, sipas (4.5), me rritjen e rezistencës, ngurtësia e karakteristikës së makinës zvogëlohet (Fig. 4.2, rreshti 3). Siç mund të shihet nga Fig. 4.2, shpejtësia e rrotullimit të makinës me shpejtësi ideale boshe: M = 0 nuk ndryshon, dhe me rritjen e çift rrotullimit të ngarkesës, shpejtësia e rrotullimit zvogëlohet ndjeshëm (β zvogëlohet). Kjo metodë kontrolli ju lejon të ndryshoni shpejtësinë e rrotullimit në një gamë të gjerë, megjithatë, për shkak të humbjeve të konsiderueshme të fuqisë në rezistencën e kontrollit, efikasiteti i makinës zvogëlohet ndjeshëm:
. (4.7)
Rregullimi i shpejtësisë së rrotullimit të një makine DC nga fluksi magnetik i makinës F - duke ndryshuar rrymën e ngacmimit me një rezistencë R P 2 (shih Fig. 4.1) - është një metodë ekonomike, pasi humbjet në rezistencë R P 2 nuk janë të mëdha për shkak të rrymës së ulët të ngacmimit. Sidoqoftë, kjo metodë ju lejon vetëm të rrisni shpejtësinë e rrotullimit në krahasim me atë nominale (thellësia e rregullimit nuk kalon D = 2...3). Kjo metodë kontrolli ofrohet për shumicën e makinave.
Më parë, u konsiderua funksionimi i një motori të pavarur ngacmues në modalitetin motorik, i cili korrespondonte me karakteristikat mekanike të paraqitura në Fig. 4.2 dhe ndodhet në kuadrantin e parë të akseve koordinative. Sidoqoftë, kjo nuk shter mënyrat e mundshme të funksionimit të motorit elektrik dhe karakteristikat e tij mekanike. Shumë shpesh në disqet elektrike moderne është e nevojshme të ndaloni shpejt dhe saktë mekanizmin ose të ndryshoni drejtimin e lëvizjes së tij. Shpejtësia dhe saktësia me të cilën kryhen këto operacione në shumë raste përcaktojnë performancën e mekanizmit. Gjatë frenimit ose ndryshimit të drejtimit të lëvizjes (të kundërt), motori elektrik funksionon në modalitetin e frenimit duke përdorur një nga karakteristikat mekanike që korrespondon me metodën e frenimit që kryhet. Imazhi grafik Karakteristikat mekanike të makinës së pavarur të ngacmimit për mënyra të ndryshme funksionimi janë paraqitur në Fig. 4.3.
Oriz. 4.3. Karakteristikat mekanike të një motori DC me ngacmim të pavarur nën mënyra të ndryshme funksionimi: 1 - karakteristikat mekanike në tensionin nominal të armaturës; 2 – karakteristikë mekanike me tension armature të barabartë me zero
Këtu, përveç seksionit të karakteristikave që korrespondojnë me mënyrën e motorit (kuadranti I), seksionet e karakteristikave tregohen në kuadratet II dhe IV, duke karakterizuar tre mënyrat e mundshme frenimi elektrik i gjeneratorit, përkatësisht:
1) frenim me lëshim të energjisë në rrjet (rigjenerues);
2) frenim dinamik;
3) frenim kundër ndërprerës.
Le të shqyrtojmë më në detaje tiparet e karakteristikave mekanike të në mënyrat e treguara frenimi.
1. Frenim me kthim të energjisë në rrjet, ose frenim rigjenerues(mënyra e funksionimit të gjeneratorit paralelisht me rrjetin) kryhet në rastin kur shpejtësia e motorit është më e lartë se shpejtësia ideale e boshtit dhe emf i saj E më shumë tension të aplikuar U. Motori këtu funksionon në modalitetin e gjeneratorit paralelisht me rrjetin në të cilin furnizon energji elektrike; Në këtë rast, rryma ndryshon drejtimin e saj, prandaj, shenja dhe çift rrotullimi i motorit ndryshon, d.m.th. bëhet frenim: M= – Unë jam F. Nëse momentin e frenimit e shënojmë me M T= –M, atëherë ekuacioni (4.5) për ω > ω 0 do të marrë formën e mëposhtme:
. (4.8)
Siç shihet nga shprehja (4.8), ngurtësia (pjerrësia) e karakteristikës mekanike në modalitetin e konsideruar të gjeneratorit do të jetë e njëjtë si në modalitetin motorik. Prandaj, grafikisht, karakteristikat mekanike të motorit në modalitetin e frenimit me daljen e energjisë në rrjet janë vazhdimësi e karakteristikave të modalitetit të motorit në rajonin e kuadrantit II (Fig. 4.3). Kjo metodë e frenimit është e mundur, për shembull, në lëvizjet e mekanizmave të transportit dhe ngritjes kur ulni një ngarkesë dhe në disa metoda të kontrollit të shpejtësisë, kur motori shkon në shpejtësi më të ulëta, kalon vlerat ω >ω 0 . Një frenim i tillë është shumë ekonomik, pasi shoqërohet me lëshimin e energjisë elektrike në rrjet.
2. Frenim dinamik ndodh kur armatura e motorit shkëputet nga rrjeti dhe lidhet me një rezistencë (Fig. 4.4), prandaj ndonjëherë quhet frenim reostatik. Dredha-dredha e fushës duhet të mbetet e lidhur me rrjetin.
Oriz. 4.4. Diagrami i qarkut për lidhjen e një motori të pavarur DC
ngacmimi gjatë frenimit dinamik.
Gjatë frenimit dinamik, ashtu si në rastin e mëparshëm, energjia mekanike që vjen nga boshti shndërrohet në energji elektrike. Megjithatë, kjo energji nuk transferohet në rrjet, por lirohet në formën e nxehtësisë në rezistencën e qarkut të armaturës.
Meqenëse gjatë frenimit dinamik qarqet e armaturës së makinës janë shkëputur nga rrjeti, në shprehjen (4.5) voltazhi duhet vendosur në zero. U, atëherë ekuacioni do të marrë formën:
. (4.9)
Gjatë frenimit dinamik, karakteristika mekanike e motorit, siç shihet nga (4.9), është një vijë e drejtë që kalon përmes origjinës së koordinatave. Familje e karakteristikave dinamike të frenimit në rezistenca të ndryshme R zinxhiri i ankorimit i treguar më herët (shih Fig. 4.3 kuadranti II). Siç mund të shihet nga kjo figurë, karakteristikat e ngurtësisë zvogëlohen me rritjen e rezistencës së zinxhirit të armaturës.
Frenimi dinamik përdoret gjerësisht për të ndaluar makinën kur shkëputet nga rrjeti (veçanërisht kur çift rrotullimi është reaktiv), për shembull, kur ulni ngarkesat në mekanizmat ngritës. Është mjaft ekonomik, megjithëse në këtë drejtim është inferior ndaj frenimit me lëshimin e energjisë në rrjet.
3. Frenimi i pasmë(mënyra e funksionimit të gjeneratorit në seri me rrjetin) kryhet në rastin kur mbështjelljet e motorit janë ndezur për një drejtim rrotullimi, dhe armatura e motorit rrotullohet në drejtim të kundërt nën ndikimin e çift rrotullues të jashtëm ose forcave të inercisë. Kjo mund të ndodhë, për shembull, në një makinë ashensori, kur motori është i ndezur për ngritje dhe çift rrotullimi i zhvilluar nga ngarkesa bën që motori të rrotullohet në drejtim të uljes së ngarkesës. E njëjta mënyrë merret kur ndërroni mbështjelljen e armaturës (ose mbështjelljen e fushës) të motorit për të ndaluar shpejt ose për të ndryshuar drejtimin e rrotullimit në të kundërtën.
Në Fig. 4.3, nga i cili rezulton se karakteristika mekanike gjatë frenimit kundër-ndërprerës është vazhdimësi e karakteristikës së modalitetit të motorit në kuadrantin IV.
Kapitulli dyzet e një LLOJE TË VEÇANTA TË MAKINËVE SINKRONË
NË Rryma alternative rrjedh përmes mbështjelljes së armaturës së një makine DC. Nëse e lidhni këtë mbështjellje edhe me unaza rrëshqitëse (Fig. 41-1, A), atëherë marrim tension AC mbi to U^. Një makinë e tillë quhet një konvertues me një korik. Dredha-dredha e saj e fushës zakonisht mundësohet me rrymë të drejtpërdrejtë nga ana e kolektorit, ashtu si në makinat DC me ngacmim paralel. Prandaj, për sa i përket dizajnit, një konvertues me një armaturë është një makinë DC e pajisur me unaza rrëshqitëse. Unazat vendosen në bosht në anën e kundërt me komutatorin. “Për të përmirësuar komutimin, makina ka shtylla shtesë.
Një konvertues i vetëm i armaturës zakonisht përdoret për të kthyer AC në DC. Në të njëjtën kohë, në lidhje me rrjetin e rrymës alternative, funksionon si motor sinkron, dhe në lidhje me rrjetin e rrymës së vazhduar, si gjenerator i rrymës së vazhduar. Kjo makinë zhvillon vetëm një çift rrotullues të vogël në bosht për të mbuluar humbjet mekanike, magnetike dhe shtesë. Diferenca R"-R_ e barabartë me humbjet në makinë. Makina gjithashtu mund të konvertojë rrymën direkte në rrymë alternative.
Konvertuesi i armaturës së vetme
Oriz."41-1. Parimi i projektimit (A) dhe diagrami (b) i një konverteri të zakonshëm me një armaturë
Motorët sinkron zakonisht nisen duke përdorur metodën e nisjes asinkrone, për të cilën vendoset një dredha-dredha fillestare në pjesët e shtyllave të saj. Nëse disponohet rryma DC, ajo mund të ndizet në të njëjtën mënyrë si një motor DC dhe më pas të sinkronizohet me energjinë AC.
Siç dihet, në modalitetin e gjeneratorit, përbërësi aktiv i rrymës së armaturës është në fazë me e. s, dhe në modalitetin e motorit drejtohet kundër e. d.s. Meqenëse një konvertues me një armaturë funksionon njëkohësisht si gjenerator dhe motor, një diferencë aktuale prej / dhe / rrjedh në mbështjelljen e armaturës, prandaj, humbjet në mbështjelljen e armaturës janë më të vogla se ato të makinave konvencionale AC. Meqenëse format e kthesave të rrymës alternative dhe të vazhdueshme në seksionet e mbështjelljes janë të ndryshme dhe në seksione të ndryshme kthesat zhvendosen në fazë në kohë nga kënde të ndryshme, rrymat e seksionit ndryshojnë me kalimin e kohës përgjatë kthesave të formave komplekse.
Që nga tensioni ju" Dhe U_ veprojnë në të njëjtën dredha-dredha të armaturës, atëherë vlerat e tyre janë të lidhura ngushtë me njëra-tjetrën. Nëse supozojmë se fusha e ngacmimit indukton thjesht sinusoidale p.sh. etj., neglizhoni rezistencat e mbështjelljes dhe supozoni se numri i seksioneve të mbështjelljes
është shumë i madh, atëherë diagrami vektorial e. d s. seksioni i armaturës do të duket si një rreth (Fig. 41-2). Në këtë rast, tensioni U_ e barabartë me diametrin e rrethit dhe amplituda Um~ = \"W~ e barabartë me faqen e një t-gon të brendashkruar në një rreth, ku T- numri i fazave (në Fig. 41-2 yg = 6). Bazuar në Fig. 41-2
Për shembull, kur t= 3 dhe t= 6 përkatësisht U m ~= 0,612 £/_ dhe Dhe" - 0,354 U_.
Nga sa më sipër del se nëse vlera £/_. do të jetë standarde, atëherë vlera £У„ do të jetë jo standarde dhe anasjelltas. Prandaj, zakonisht një konvertues me një armaturë lidhet me rrjetin përmes një transformatori Tr, dhe shpesh në mënyrë shtesë edhe nëpërmjet një spirale induktive IR(Fig. 41-3). Duke ndryshuar rrymën e ngacmimit, makina mund të ngarkohet me rrymë induktive ose kapacitore dhe në këtë mënyrë, për shkak të rënies së tensionit në bobinën induktive, tensioni £/_ mund të rregullohet brenda kufijve të caktuar.
Më parë, konvertuesit me një armaturë u përdorën gjerësisht për të fuqizuar rrjetet e kontaktit të tramvajeve dhe hekurudhave dhe në raste të tjera. Aktualisht
Oriz. 41-2. Diagrami vektorial e. d.s. dhe tensionet e mbështjelljes së armaturës së një konverteri me një armaturë
Oriz. 41-3. Konvertues gjashtëfazor me një armaturë me transformator dhe spirale induktive
Asokohe, në këto zona zëvendësohen me ndreqës me merkur dhe gjysmëpërçues dhe përdoren në raste të veçanta, edhe me mbështjellje të veçanta AC dhe DC. Një konvertues me një armaturë mund të përdoret gjithashtu si gjenerator i dy llojeve të rrymës - direkte dhe alternative - nëse rrotullohet duke përdorur një lloj lëvizësi kryesor. Në disa raste, gjeneratorë të tillë përdoren në anije të vogla, etj. Për të marrë tensione të madhësisë së kërkuar, në armaturë vendosen mbështjellje të veçanta AC dhe DC. Nëse dredha-dredha DC përdoret vetëm për të fuqizuar mbështjelljen e ngacmimit, atëherë marrim një lloj gjeneratori sinkron të vetë-ngacmuar. Gjeneratorë të tillë me një fuqi deri në 5-10 kv-a gjeni edhe një përdorim.
§ 41-2. Makina me dy ushqime
Motor me fuqi të dyfishtë nga dizajni i saj është një makinë asinkrone me një rotor të plagosur, të dy mbështjelljet e së cilës mundësohen nga rryma alternative, zakonisht nga rrjet i përbashkët, me lidhje paralele ose serike të mbështjelljes së statorit dhe rotorit (Fig. 41-4, A). Rrymat e statorit Unë t dhe rotor / 2 krijojnë n. Me. Fj, F 2 dhe rrjedhat Ф 1 (Ф 2, të cilat rrotullohen përkatësisht në lidhje me statorin dhe rotorin me shpejtësi n g= fjp. Këto n. Me. dhe fijet rrotullohen në mënyrë sinkrone nëse
Ku P - shpejtësia e rrotullimit të rotorit dhe shenja plus i referohet rastit kur n. Me. Rotori rrotullohet në lidhje me rotorin në drejtim të rrotullimit të tij, dhe shenja minus është kur ky rrotullim ndodh në drejtim të kundërt. Sipas kësaj relacioni, në rastin e parë P= Oh, që nuk paraqet interes praktik dhe në rastin e dytë
d.m.th., shpejtësia e rotorit është e barabartë me dyfishin e shpejtësisë së një makine sinkrone konvencionale. Në këtë rast, fushat rrotulluese sinkrone të statorit dhe rotorit krijojnë çift rrotullues M, makina mund të funksionojë në modalitetin e motorit dhe të gjeneratorit dhe në thelb është një makinë sinkrone. Moment M krijohet kur këndi hapësinor 6 midis J^ dhe F 2 (Fig. 41-4, b) të ndryshme nga zero ose 180°, pasi përndryshe boshtet e poleve të fushave magnetike të statorit dhe rotorit përkojnë dhe nuk krijohen forca tangjenciale.
Makinat e dyfishta të ushqimit gjejnë një përdorim në raste të veçanta si motorë. Disavantazhi i tyre është se kur nisin ata duhet të drejtohen në rrotullim duke përdorur një motor ndihmës. Përveç kësaj, momentet e tyre të vendosjes janë të vogla dhe këto makina janë të prirura për t'u lëkundur. Në përgjithësi, është e mundur të fuqizohet statori dhe rotori me rryma të frekuencave të ndryshme.
Makinë sinkrone e asinkronizuar, propozuar nga L. A. Gorev, ndryshon nga zakonisht
makinë sinkrone në atë që ka dy mbështjellje ngacmuese - njëra përgjatë boshtit gjatësor dhe tjetra përgjatë boshtit tërthor. Prandaj, rotori i tij ka në thelb një dredha-dredha dyfazore. Në funksionimin normal, mbështjelljet e fushës mundësohen nga rryma e drejtpërdrejtë dhe kjo mënyrë nuk është e ndryshme nga mënyra e funksionimit të një makine sinkrone konvencionale. Sidoqoftë, në mënyrat e emergjencës, kur ndërpritet rrotullimi sinkron i rotorit me fushën e statorit (qarqet e shkurtra në rrjet, lëkundjet e rotorit, etj.), mbështjelljet e ngacmimit mundësohen nga rrymat alternative të frekuencës së rrëshqitjes, të zhvendosura në fazë nga 90°, duke rezultuar në një fushë ngacmimi që rrotullohet në lidhje me rotorin. Frekuenca e rrymave të ngacmimit s/x rregullohet automatikisht dhe vazhdimisht në atë mënyrë që fushat e ngacmimit dhe armaturës të rrotullohen në mënyrë sinkrone, për shkak të së cilës ato krijojnë një çift rrotullues me shenjë konstante. Si rezultat, makina nuk del jashtë sinkronizimit dhe qëndrueshmëria e funksionimit të saj rritet, gjë që është avantazhi i kësaj makine.
Për nga natyra e saj, makina e konsideruar është e ngjashme me një makinë me furnizim të dyfishtë. Për të realizuar avantazhin e specifikuar të kësaj makine, shumësinë
Oriz. 41-4. Skema (A) dhe diagrami vektorial n. Me. dhe përrenj (b) makina me dy ushqime
Tensioni i ngacmimit (tavani) duhet të jetë i lartë (fy m E= 4 -*■ 5) dhe duhet të përdoren rregullatorë të fortë të veprimit. Këshillohet që të fuqizoni mbështjelljet e ngacmimit nga konvertuesit e frekuencës jonike ose gjysmëpërçuese. Aktualisht, janë prodhuar prototipe të makinave sinkrone të asinkronizuara.
§ 41-3. Motorë sinkron me fuqi të ulët
Disa mekanizma kërkojnë motorë me fuqi të ulët me një shpejtësi rrotullimi konstante (mekanizmat e drejtimit të shiritit të kamerave filmike, orëve elektrike, aparateve, etj.). Si motorë të tillë përdoren motorë sinkron pa mbështjellje në terren. Mungesa e mbështjelljeve të fushës thjeshton modelimin e motorëve dhe funksionimin e tyre, dhe gjithashtu rrit besueshmërinë e funksionimit të tyre. Në shumë raste, motorë të tillë janë njëfazor.
Struktura e statorit të motorëve sinkron shumëfazorë me fuqi të ulët të diskutuar në këtë paragraf nuk ndryshon nga struktura e statorit të makinave normale sinkrone dhe asinkrone, dhe statorët e motorëve sinkron njëfazorë kanë të njëjtën strukturë si statorët e motorëve asinkron njëfazorë (me një dredha-dredha pune dhe fillestare, kondensator, me shtylla të mbrojtura në stator - shih § 30-2), dhe fillimi i motorëve sinkron dhe asinkronë njëfazorë kryhet në të njëjtën mënyrë (në fund të fillimit, motorët sinkron tërhiqen në sinkronizëm nën ndikimin e një çift rrotullues elektromagnetik sinkron*). Prandaj, veçoritë e rotorëve të motorëve sinkron pa një dredha-dredha ngacmuese diskutohen më poshtë.
Motorët snakronë me magnet të përhershëm zakonisht kanë rotorë cilindrikë të bërë nga lidhje të forta magnetike (alium, alnico, etj.) dhe, përveç kësaj, një dredha-dredha fillestare në formën e një kafazi ketri. Rotori i fortë i aliazhit magnetik prodhohet me derdhje dhe është i vështirë për t'u përpunuar. Prandaj, është e pamundur të bësh një kafaz të hedhur ketri në të. Në këtë drejtim, rotori zakonisht bëhet si një përbërje - një rotor i rregullt i një motori asinkron me kafaz ketri në mes dhe dy disqe të bërë nga një aliazh i fortë magnetik në skajet. Përdorimi i materialeve për motorë të tillë rezulton të jetë i vogël, dhe për këtë arsye ato zakonisht ndërtohen me një fuqi deri në 30-40 e martë. Gjeneratorët me magnet të përhershëm nuk e bëjnë këtë. kanë nevojë për një dredha-dredha fillestare dhe janë ndërtuar për fuqinë P„= 5-“- 10 kv-a, 4- në disa raste deri në R I= 100 sq. Megjithatë, për shkak të kostos së lartë të lidhjeve të forta magnetike, ato përdoren në raste të veçanta kur kërkohet rritje e besueshmërisë operacionale.
Motorë jet sinkron. Makinat sinkrone të poleve të spikatura pa Mbështjelljet e fushës quhen reaktive. Karakteristikat e funksionimit të makinave të tilla janë diskutuar tashmë në § 35-3.
Modele të ndryshme të rotorit për motorët me ngurrim sinkron janë paraqitur në Fig. 41-5. Rotori i paraqitur në Fig. 41-5, a, është më i përhapuri, është prej çeliku elektrik me fletë dhe është i pajisur me një mbështjellje fillestare në formën e një kafazi ketri. Shtyllat e saj janë në formë të zgjatur!” Rotorët e paraqitur në Fig. 41-5, b dhe c, bëhen duke mbushur ambalazhet e çelikut me alumin, me alumin që vepron si mbështjellje fillestare.
Motorët reaktivë kanë kostum të ulët dhe për këtë arsye edhe efikasitet të ulët< (при R i= 20 - 40 e martë efikasiteti %= 0,3 -з- 0,4), dhe pesha e tyre është zakonisht më e madhe se ajo e motorëve asinkronë me të njëjtën fuqi. Për motorët sinkron me ngurrim të kondensatorit njëfazor, cosq> përmirësohet nga kondensatorët.
Motorët jet zakonisht ndërtohen për të fuqizuar deri në 50-100 e martë, nSh kur dizajni i thjeshtë dhe besueshmëria e shtuar kanë një rëndësi të madhe, ato ndërtohen gjithashtu për fuqi dukshëm më të larta.
Motorët me histerezë sinkron. Karakteristikat e ulëta të energjisë dhe peshës së pafavorshme të motorëve me ngurrim sinkron ishin sti*
mushkë për zhvillimin dhe aplikimin e motorëve të histerezës Rotorët e motorëve të tillë janë bërë nga aliazhe të veçanta magnetike të forta që kanë një lak të gjerë histerezi (për shembull, aliazh Vicalloy). Me një dizajn masiv të rotorit, këta motorë zhvillojnë gjithashtu një rrotullim asinkron gjatë nisjes.
Figura 41-5. Dizajni i rotorit të motorëve me ngurrim sinkron
moment i ëmbël. Sidoqoftë, ky çift rrotullues është dukshëm më i vogël se çift rrotullimi histeretik (shih § 25-4), si rezultat i të cilit fillimi, si dhe tërheqja në sinkronizëm dhe funksionim, ndodhin për shkak të çift rrotullues histeretik.
Dallimi midis motorëve të magnetit të përhershëm dhe motorëve histerezë është se te të parët rotori i nënshtrohet paramagnetizimit të veçantë, ndërsa në të dytin rotori magnetizohet nga fusha e statorit të motorit.
Motorët Hysteresis kanë performancë më të mirë se motorët reaktivë dhe janë ndërtuar për fuqi deri në 300-400 em.
Motor sinkron ngurrim-histerezë(Fig. 41-6) me një kuti ingranazhi u propozua në vitin 1916 nga Warren dhe përdoret gjerësisht edhe sot e kësaj dite për drejtimin e orëve elektrike, për vizatimin e shiritit në regjistrues dhe T.% Statori i këtij motori ka shtylla të mbrojtura (shih gjithashtu § 30-2), dhe rotori përbëhet nga gjashtë deri në shtatë pllaka me trashësi 0,4 mm nga maja e ngurtësuar
Oriz. 41-6. Motori i reagimit të histerezës
/ - qark magnetik i statorit; 2 - kornizë;
3 - spiralja e ngacmimit; 4 - bravë e shkurtër -
kthesa të rrotulluara; 5 - rotor
çelik i fortë me fije. Pllakat
kanë formën e unazave me kërcyes.
Rezitimi magnetik i rotorit
më pak në drejtim të kërcyesve,
dhe për këtë arsye Ha f x q . Rotori është ulur
mbi rul duke përdorur vrima në urat e pllakave dhe të lidhur me kutinë e marsheve.
Rotori së bashku me kutinë e shpejtësisë është i mbyllur në një strehë hermetike (në Fig. 41-6
nuk tregohet).
Motori ndizet për shkak të momenteve asinkrone (vorteksi) dhe histerezë, dhe funksionimi ndodh për shkak të histerezës dhe momenteve reaktive, këto të fundit janë 2-3 herë më të mëdha se histereza. Avionët reaktivë të prodhuar në BRSS
motorët histerezë f= 50 Hz Llojet SD-60, SD-2, SDL-2, SRD-2 kanë një fuqi boshti prej 12 mkW, dhe motorët SD-1/300 - 0.07 mkW(numrat në përcaktimin e tipit tregojnë shpejtësinë e rrotullimit të skajit të daljes së boshtit brenda rpm). Efikasiteti i tyre është më pak se 1%.
§ 41-4. Motorë sinkron me shpejtësi të ulët dhe shkallë
Motorët me rezistencë sinkrone me shpejtësi të ulët njëfazore dallohen nga fakti se ndarja e poleve të statorit të tyre është shumëfish i numrit të ndarjeve të dhëmbëve të rotorit (Fig. 41-7, A) ose ndarjet e dhëmbëve në shtyllat e statorit janë të barabarta me ndarjet e dhëmbëve të rotorit (Fig. 41-7, b)
Fluksi i statorit F i këtyre motorëve pulson me frekuencën e rrymës f. Nëse në Ф = 0 polet (Fig. 41-7, A) ose dhëmbët (Fig. 41-7, b) të statorit zhvendosen në raport me dhëmbët e rotorit, atëherë kur F rritet nga zero, dhëmbët e rotorit tërhiqen nga polet ose dhëmbët e statorit dhe rotori do të rrotullohet me inerci edhe kur F zvogëlohet sërish në zero. Nëse deri në këtë kohë dhëmbi i rotorit i afrohet shtyllës tjetër ose dhëmbit të statorit, atëherë gjatë gjysmëciklit të ardhshëm 1 ndryshimi në F forcat do të veprojnë në dhëmbët e rotorit në të njëjtin drejtim. Kështu, nëse shpejtësia mesatare e rotorit është e tillë që gjatë një gjysmë cikli të rrymës rotori rrotullohet me një ndarje dhëmbësh, atëherë mbi të do të veprojë një çift rrotullues pulsues i së njëjtës shenjë dhe rotori do të rrotullohet me një shpejtësi mesatare sinkrone.
n = 2/ 1 /Z a , (41-3)
ku Z 2 është numri i dhëmbëve të rotorit.
Për shembull, nëse h = 50 Hz Oriz. 41-7. sin- njëfazor me shpejtësi të ulët dhe 2 2 = 77 atëherë n= 1,3 r/sek = motorë reaktivë kronikë me qartë- = 78 rpm Kur fuqizohet nga shtyllat e shprehura me dredha në stator (a) përmes një ndreqësi, shpejtësia me statorin e marsheve dhe mbështjelljen e zakonshme përgjysmohet.
stimulimi (b) për të përmirësuar kushtet e punës
motori dhe rrit uniformitetin e rrotullimit, rotori zakonisht kryhet me inerci mekanike të rritur. Për të njëjtin qëllim, ndonjëherë motorët bëhen me një stator të brendshëm dhe një rotor të jashtëm (për shembull, motorë për lojtarët elektrikë). Nëse lini vetëm një dhëmb në shtylla (Fig. 41-7, b), do të merrni një motor të quajtur rrota La Cour.
Kur motori ndizet në gjendje të palëvizshme, ndodh fenomeni i ngjitjes (shih § 25-4) dhe motori duhet të ndizet duke e shtyrë me dorë ose duke përdorur motorin asinkron të ndezjes së integruar.
Motorë sinkron pa ingranazhe. Në Fig. 41-8 tregon dizajnin e një motori pa ingranazhe të zhvilluar nga inxhinierët amerikanë L. Cheb-bom dhe G. Watts. Motori ka një mbështjellje dyfazore me 2р = 2 dhe një zonë fazore prej 90°. Në Fig. 41-8 mbështjellje të mbështjelljes së statorit janë mbështjellë në pjesën e pasme, por mund të përdoret gjithashtu një mbështjellje e tipit konvencional. Dredha-dredha mundësohet nga rrjet njëfazor, dhe njëra nga fazat ushqehet përmes kondensatorëve, për shkak të të cilave formohet një fushë rrotulluese. Rotori i ingranazhit nuk ka dredha-dredha.
Dallimi në numrin e dhëmbëve të rotorit dhe statorit Z 2 - Z t = 2р në Fig. 41-8 është e barabartë me dy. Nën ndikimin e një fushe rrotulluese, rotori tenton të zërë një pozicion të tillë.
pozicioni në të cilin, përgjatë vijës së boshtit të fluksit magnetik, dhëmbi i rotorit do të qëndrojë përballë dhëmbit të statorit (linja A në Fig. 41-8). Kur boshti i rrjedhës rrotullohet në pozicion NË, dhëmbëz 2" rotori do të qëndrojë kundër dhëmbit 2 statorit, dhe kur rrjedha kthehet nga pozicioni A Dhëmb 180° 9" rotori do të qëndrojë kundër dhëmbit 9 statori, pra rotori do të rrotullohet me një ndarje dhëmbësh. Prandaj, shpejtësia e rrotullimit të rotorit A NË
Për shembull, kur f x= 50 Hz, 2р - 2, Z 2= 400 dhe Z y - 398 do të jetë n= 1/4 rps= = 15 rpm
Motori në shqyrtim funksionon në thelb mbi parimin e ndërveprimit të harmonikave të fushës së dhëmbit, si rezultat i të cilit arrihet një shpejtësi e ulët rrotullimi. Ky parim quhet reduktim i shpejtësisë elektrike. Prandaj, këta motorë nuk kërkojnë kuti ingranazhesh mekanike dhe quhen pa ingranazhe.
Ekzistojnë gjithashtu lloje të tjera të motorëve pa ingranazhe. Këta motorë përdoren në rastet kur kërkohen shpejtësi të reduktuara të rrotullimit (për shembull, orët elektrike dhe një numër pajisjesh automatizimi), si dhe kur përdoren burime me frekuencë të rritur të fuqisë f = 400-1000 Hz.
Motorët stepper fuqizohen nga impulse të energjisë elektrike dhe, nën ndikimin e secilit puls, kryejnë lëvizje këndore ose lineare.
Oriz. 41-8. Motor reaktiv sinkron pa ingranazhe
Oriz. 41-9. Parimi i projektimit dhe funksionimit të një motori stepper reaktiv
me një vlerë të caktuar, të përcaktuar mirë, që quhet hap. Këta motorë përdoren për kontroll dhe rregullim automatik, për shembull, në makinat metalprerëse me kontroll programi për ushqimin e një prerëse, etj. Në Fig. Figura 41-9 tregon një motor të thjeshtë hapësinor me tre palë shtylla në stator. Gjatë ushqyerjes me rrymë në mbështjelljet e shtyllave të induktorit 1 -/ rotori me katër pole zë pozicionin e treguar në Fig. 41-9, oh, dhe kur futni shtyllat 1-1 Dhe 2-2 do të marrë pozicionin e treguar në Fig. 41.9, b, duke punuar
Zvogëlimi i hapit të motorit arrihet duke rritur numrin e poleve ose duke vendosur disa palë statorë dhe rotorë në një bosht të përbashkët, të rrotulluar në lidhje me njëri-tjetrin në një kënd të përshtatshëm. Në vend të mbështjelljeve të përqendruara (Fig. 41-9), mund të përdoren edhe mbështjellje të shpërndara. Ekzistojnë një sërë varietetesh motorësh stepper për lëvizje rrotulluese (në hapa deri në 180°, deri në 1° ose më pak) dhe lëvizje përkthimore. Shpejtësia maksimale e përsëritjes së pulsit me të cilën motori mund të ndizet dhe ndalet pa humbje të hapit dhe që quhet edhe përshpejtim, varion nga 10 në 10,000 Hz.
§ 41-5. Makinat sinkrone me induktor
Në një sërë instalimesh (ngrohja me induksion të metaleve, saldimi i lidhjeve speciale, instalimet xhiroskopike dhe radari, etj.) rryma me frekuencë të lartë njëfazore ose trefazore (400-30000 Hz) Gjeneratorë sinkron me dizajn normal që kanë një frekuencë f= pn, jo i përshtatshëm për këtë rast,
Oriz. 41-10. Projektimi i një gjeneratori induktor njëfazor me të njëjtin pol (a) dhe me pol të kundërt (b)
/ - spiralja e ngacmimit; S- kornizë; 3 - paketa e statorit; 4 - dredha-dredha AC; 5 - paketa e rotorit> 6 - tufa e rotorit, 7 - bosht
Figura 41-11. Lakorja e fushës në hendekun e gjeneratorëve induktorë” e bërë sipas diagramit në Fig. 41-10
meqenëse rritja e shpejtësisë së rrotullimit l është e kufizuar nga kushtet e forcës mekanike dhe rritja e numrit të poleve 2p kufizuar nga vlera minimale e mundshme e ndarjes së shtyllës sipas kushteve të vendosjes së dredha-dredha. Prandaj, në këto raste përdoren gjeneratorë të një dizajni të veçantë, të cilët quhen induktorë dhe bazohen në veprimin e pulsimeve të dhëmbëve të fluksit magnetik. Rotorët e të gjitha llojeve të gjeneratorëve të induktorit kanë formën e gjurmëve të ingranazheve dhe nuk kanë dredha-dredha, gjë që rrit besueshmërinë e funksionimit të tyre, dhe mbështjelljet e ngacmimit DC dhe mbështjelljet e armaturës AC janë të vendosura në stator përdoren në vend të mbështjelljeve ngacmuese T thërija.
Kohët e fundit, motorët me induktorë gjithashtu kanë filluar të gjejnë aplikim, duke zhvilluar shpejtësi të moderuar të rrotullimit kur fuqizohen nga rryma me frekuencë të lartë. Dizajni i tyre është i ngjashëm me atë të gjeneratorëve me induktorë
Gjeneratori i paraqitur në Fig. 41-10, A, ka dy paketa të statorit dhe rotorit dhe një dredha-dredha ngacmuese në formë unaze. Quhet i njëjti pol, pasi polariteti magnetik i secilës paketë përgjatë gjithë perimetrit është i pandryshuar. 41-10, b,është me një paketë dhe quhet me pol të kundërt. Në vrimat e mëdha të statorit të tij ka një dredha-dredha ngacmuese, dhe në lojëra elektronike të vogla ka një dredha-dredha të rrymës alternative.
Kurba e induksionit të fushës magnetike përgjatë perimetrit të rotorit për gjeneratorët e paraqitur në Fig. 41-10, treguar në Fig. 41-11. Dikush mund ta imagjinojë atë
Oriz. 41-12. Parimi i pajisjes (A) dhe kurba e fushës magnetike (b) gjenerator induktor njëfazor me zonë dhëmbësh krehër
vala pulsuese e kësaj fushe lëviz me rotorin dhe përbërësi konstant i fushës magnetike është i palëvizshëm në raport me statorin dhe e.m.c. në një spirale me çdo hap nga kjo fushë është zero. Prandaj, kjo pjesë e rrjedhës nuk prodhon punë të dobishme dhe shkakton përkeqësim të përdorimit të materialeve makinerike. Dhëmbët e rotorit janë të formuar në mënyrë që kurba në Fig. 41-11 po i afrohej një valë sinusi. Pastaj komponenti i fushës pulsuese me amplitudë
Kulmet e mbështjelljeve të kësaj dredha-dredha duhet të jenë të tilla që në Fig. 41-10 njëra anë e spirales ishte kundër dhëmbit, dhe tjetra ishte kundër brazdës së rotorit, pasi në këtë rast e. d.s. Përçuesit e spirales AC do të shtohen në mënyrë aritmetike. Lidhja e fluksit të mbështjelljeve të ngacmimit të gjeneratorëve të paraqitur në Fig. 41-10, kur rotori rrotullohet, ato mbeten konstante, prandaj në këto mbështjellje e-ja është e ndryshueshme. d.s. nuk nxitet, gjë që është një faktor pozitiv.
Në / 5 = 3000 Hz Këshillohet të përdorni modelin e statorit të propozuar nga Guy. Në këtë dizajn, dhëmbët e mëdhenj të statorit të mbuluar nga mbështjelljet janë në formë krehër dhe dhëmbët e shtyllave ngjitur të statorit janë zhvendosur në lidhje me dhëmbët e rotorit me gjysmë ndarje dhëmbësh (Fig. 41-12). Për shkak të kësaj, rrjedhat e gjysmave të ndryshme të poleve Ф" dhe Ф" janë të ndryshme (Fig. 41-12, b) dhe kur rotori zhvendoset nga gjysma e ndarjes së dhëmbëve, rrjedha ndërlidhet me spiralen
Oriz. 41-13. Parimi i një gjeneratori induktor trefazor me një zonë dhëmbësh krehër
mbështjelljet e armaturës 2, ndryshon nga vlera 4- (Ф" - Ф") në vlerën - (Ф" - Ф") dhe në këtë mbështjellje induktohet e. d.s. frekuenca /, e përcaktuar nga barazia (41-5). Në të njëjtën kohë, lidhja e fluksit me dredha-dredha të fushës 1 nuk ndryshon.
Përdoren edhe lloje të tjera makinerish induktorë. Në makinat trefazore, në vend të dy dhëmbëve të mëdhenj, si në Fig. 41-10, gjatë ndarjes së dypoleve bëhen gjashtë dhëmbë të mëdhenj dhe dhëmbët e vegjël të dhëmbëve të mëdhenj ngjitur të statorit zhvendosen në raport me dhëmbët e rotorit jo përgjysmë, por me një të gjashtën e ndarjes së dhëmbit të vogël (Fig. 41-14 ). Për shkak të kësaj, flukset e dhëmbëve ngjitur të mëdhenj të statorit ndryshojnë me një zhvendosje të fazanit prej 180° dhe me 60°, e cila përdoret për të marrë në faza A, B, C mbështjelljet e armaturës e. d., zhvendosur me 120°.
Për shkak të rritjes së frekuencës, mbështjellja e armaturës së një makine induktore ka rritur rezistencën sinkrone x^ Dhe xq. Prandaj, për të përmirësuar performancën e kësaj makine, kondensatorët në shumë raste lidhen në seri me mbështjelljen e armaturës.
§ 41-6. Disa lloje të tjera të makinave sinkrone
Tufë elektromagnetike shërben për një lidhje fleksibël të dy boshteve rrotulluese, për shembull, një bosht nafte të një termocentrali detar me një bosht helikë. Strukturisht, një tufë elektromagnetike është një makinë sinkrone me pol të spikatur, induktori i së cilës, i ngacmuar nga rryma direkte, është montuar në një bosht (për shembull, ai lëvizës), dhe armatura është montuar në një bosht tjetër (për shembull, i drejtuar). Dredha-dredha e armaturës mund të jetë fazore (në këtë rast është e lidhur me një reostat) ose me qark të shkurtër në formën e një kafazi ketri.
Nëse boshti lëvizës dhe i shtyrë rrotullohen me shpejtësi x dhe P%(dhe p x F p 2), atëherë në mbështjelljen e armaturës së tufës induktohet një rrymë frekuence
dhe krijohet një moment elektromagnetik, nën ndikimin e të cilit rrotullohet boshti i shtyrë. Me një dredha-dredha të armaturës me qark të shkurtër, rrëshqitja e boshtit të drejtuar në krahasim me atë lëvizës
është 0,01 - 0,03. Me një mbështjellje të armaturës fazore, rrëshqitje dhe shpejtësi Hz mund të rregullohet duke ndryshuar rezistencën e reostatit ose rrymën e ngacmimit.
Tufa elektromagnetike lejon lidhjen dhe shkëputjen e qetë të boshtit të shtyrë kur motori primar rrotullohet, dhe me një mbështjellje fazore, gjithashtu rregullimin e shpejtësisë së rrotullimit. Për më tepër, bashkimi mbron mekanizmin e punës nga mbingarkesat e mëdha, pasi me një çift rrotullues të madh frenimi boshti i drejtuar ndalon. Nëse boshti i shtyrë niset ndërkohë që boshti lëvizës rrotullohet me shpejtësi % = p a, pastaj frekuenca fështë i madh dhe për të marrë çift rrotullues të mjaftueshëm fillestar, mbështjellja e armaturës me qark të shkurtër duhet të bëhet duke përdorur efektin e zhvendosjes së rrymës (shih Kapitullin 27).
Lidhjet elektromagnetike zakonisht ndërtohen me fuqi deri në Рн = 500 ket.
Makina sinkrone pa kontakt me shtylla me kthetra. Në instalimet moderne industriale dhe të transportit, makinat sinkrone shpesh duhet të bëhen pa kontakte rrëshqitëse në rotor për arsye besueshmërie. Në këto raste, është e mundur të përdoren makina sinkrone pa mbështjellje ngacmuese (reaktive), dhe në frekuenca më të larta edhe makina induktore dhe ingranazhesh. Sidoqoftë, mund të përdoren gjithashtu makina me një rotor me kthetra dhe një dredha-dredha fikse në terren. Makina të tilla ndërtohen në të njëjtin parim si sinkronet pa kontakt (shih Fig. 31-9), por zakonisht me 2p > 2. At / = 50 Hz Këshillohet që ato të ndërtohen me kapacitet deri në P n = 20 -g-30 ket.
Gjeneratorët sinkron me ndikim përdoren për të testuar ndërprerësit e tensionit të lartë për fuqinë e ndërprerjes. Ato janë ndërtuar në bazë të turbogjeneratorëve me fuqi deri në 50-200 Meth dhe funksionojnë në modalitetin e qarkut të shkurtër të papritur. Për të marrë rrymën më të lartë të mundshme të qarkut të shkurtër, ato prodhohen me rezistencë të reduktuar të rrjedhjes induktive dhe me fiksim të besueshëm të mbështjelljeve, veçanërisht pjesëve të tyre ballore.
Ekzistojnë dhe janë duke u zhvilluar edhe disa lloje të tjera të makinave sinkrone.
Transformatorë rrotullues
Një makinë asinkrone me një rotor të kyçur mund të përdoret si konvertues m Rryma 1fazore në m Rryma 2-fazore: për shembull, rryma trefazore në rrymë pesë ose shtatëfazore Për ta bërë këtë, mbështjelljet e statorit dhe rotorit duhet të bëhen në përputhje me rrethanat m 1 dhe m 2 faza Makina do të funksionojë si një transformator, në të cilin energjia do të transferohet nga statori në rotor nga një fushë rrotulluese. Konvertuesit e tillë përdoren jashtëzakonisht rrallë dhe vetëm për qëllime të veçanta.
Në praktikë, transformatorët rrotullues kanë gjetur përdorim, ata janë projektuar në të njëjtën mënyrë si makinat asinkrone dhe kanë një pajisje që u lejon atyre të rrotullojnë rotorin e tyre. Le të shqyrtojmë fillimisht një makinë që, në anën e statorit, merr energji nga një rrjet rrymë trefazor. Nëse një tension konstant furnizohet në terminalet e statorit të tij, atëherë kur rotori rrotullohet në terminalet e mbështjelljes së tij, do të marrim një tension që ndryshon vetëm në fazë. Transformatorë të tillë rrotullues quhen rregullatorë fazor dhe përdoren, për shembull, për të rregulluar fazën e tensionit të rrjetit të një ndreqësi me merkur ose tiratron dhe në teknologjinë matëse, dhe në rastin e fundit, kryesisht për kontrollimin e vatmetrave dhe njehsorëve (Figura 3-108 ).
Oriz. 3-108. Transformator rrotullues për pajisjet e testimit.
Në Fig. 3-109 treguar diagrami i qarkut verifikimi i një njehsori AC duke përdorur një transformator rrotullues.
Oriz. 3-109. Diagrami skematik i verifikimit të njehsorit duke përdorur një transformator rrotullues (PT).
Në Fig. 3-110 tregon një diagram skematik të një transformatori rrotullues dypolësh me dy mbështjellje reciproke pingul në stator dhe në rotor.
Oriz. 3-110. Diagrami i lidhjes së mbështjelljeve të një transformatori rrotullues sinus-kosinus.
Diagrami i një transformatori rrotullues linear është paraqitur në Fig. 3-111.
Oriz. 3-111. Diagrami i lidhjes së mbështjelljeve të një transformatori rrotullues linear.
Nëse mbështjelljet e statorit dhe rotorit të një makinerie asinkrone mundësohen nga një rrjet (ose rrjete) me rrymë alternative, atëherë një makinë e tillë quhet një makinë asinkrone me furnizim të dyfishtë. Në këtë rast, zakonisht nënkuptojmë një makinë trefazore, mbështjelljet e së cilës mundësohen nga i njëjti rrjet aktual trefazor. Këto mbështjellje mund të lidhen paralelisht ose në seri. Emri "makinë me fuqi të dyfishtë" karakterizon qarkun e lidhjes së mbështjelljes së saj, dhe jo vetitë e tij të funksionimit, të cilat do të jenë të ndryshme në varësi të drejtimit të rrotullimit të statorit dhe rotorit.
Nëse mbështjelljet e statorit dhe rotorit të një makinerie asinkrone, të lidhur me të njëjtin rrjet, krijojnë NS që rrotullohet në drejtime të ndryshme, atëherë një makinë e tillë asinkrone me dy ushqime mund të funksionojë si motor ose gjenerator. Sidoqoftë, për ta bërë këtë, së pari duhet të përshpejtohet nga një motor i jashtëm në një shpejtësi rrotullimi të barabartë me dyfishin sinkron 2 n 1 .
Këto makina me fuqi të dyfishtë nuk kanë gjetur zbatim praktik. Kur i përdorni ato në modalitetin motorik, kërkohet një motor përshpejtues, me ndihmën e të cilit do të ishte e mundur që shpejtësia e rrotullimit të tyre të dyfishohej shpejtësia sinkrone. Përveç kësaj, kur ndizni makinën, hasni vështirësi në sinkronizimin e saj me rrjetin. Një tjetër disavantazh i madh i këtyre makinerive është tendenca e tyre për t'u lëkundur dhe, në disa raste, mungesa e stabilitetit gjatë funksionimit (shih § 4-12).