Asinchroninio variklio rotoriaus sukimosi greitis visuomet mažesnis už oro tarpo magnetinio lauko sukimosi greitį, o rotoriui nesukantis n2 = 0 gauname s = 1. Sukantis rotoriui variklio režimu (n2 < n1), s < 1, tai visuose rotoriaus apvijos laidininkuose EV ir srovė pakeis kryptį priešinga. Tokiu atveju elektromagnetinės jėgos Fe taip pat pakeis kryptis, ir rotorius stabdomas. Šis scenarijus liudija, kad asinchroninė mašina gali pereiti į generatoriaus režimą, kai slydimas s < 0.
Dirbant generatoriaus režimu (n2 > n1) slydimas tenkina sąlygą s < 0. Slydimas priklauso nuo apkrovimo ir rotoriaus greičio. Jei rotoriaus veleną suksime priešinga kryptimi (n2 = - k n1; k - teigiamas skaičius), tai apskaičiuotas slydimas pagal (1.2) bus didesnis už vienetą. Tokia apkrova vadinama nurodytuoju slydimu. Pavyzdžiui, paprastos konstrukcijos nuo 1 iki 1000 kW variklių slydimas maždaug yra 0,06-0,01 (6-1%).
Rotoriaus tipai ir statoriaus konstrukcija
Asinchroninio variklio rotoriaus konstrukcijos požiūriu yra dvi pagrindinės rūšys: trumpai sujungtas (narvelinis) rotoriumi ir fazinis rotoriumi, kuris dar vadinamas asinchroninėmis mašinomis su kontaktiniais žiedais. Abiejų tipų asinchroninių mašinų statoriai nesiskiria. Rotoriaus apvijos gali būti dviejopos: trumpai sujungtos ir fazinės. Iki 100 kW galios rotoriai dažnai užliejami aliuminiu arba siluminu (aliuminio ir silicio lydiniu).
Aliuminio ar silumino prisipildę rotoriaus grioveliai sudaro stiebus, kuriuos trumpai sujungia iš abiejų rotoriaus magnetolaidžio pusių užlieti žiedai. Dažnai šie žiedai turi sparnelius, norint pagerinti aušinimą. Variklio korpusas dažnai būna briaunuotas didesniam aušinimo paviršiui, o apsaugoto tipo varikliai turi guolių dangčius su ventiliacijos angomis.
Statoriaus apvijų ir jų išsidėstymas
Kintamosios srovės mašinų statoriaus apvija sudaro į griežtą tvarką išdėstytas laidininkų sistemas grioveliuose. Aktyvusis laidininkas yra ilgis lyg griovelio ilgiui; du nuosekliai sujungti aktyvieji laidininkai sudaro viją. Visos vijos sujungiamos taikant lygiagrečias šakas. Vienos lygiagretės šakos jungiamos taip, kad jų elektrovaros EV susietųsi. Apvijos žingsnis ir išdėstymas turi įtakos EV ir harmonikų lygiavertiškumui.
Trifazių mašinų statoriaus apvijų galai žymimi U1 - U2, V1 - V2, W1 - W2. Jei apvijos fazių galai sujungti trumpai (jungimas žvaigžde Yn), tai fazės žymimos U, V, W ir N; senesniuose standartuose - C1, C2, C3 ir O. Trifazės išvadas žymi U, V, W. Fazinės rotoriaus apvijos žymimos K1 - K2, L1 - L2, M1 - M2. Jei rotoriaus fazių galai sujungti trumpai (Yn), fazės žymimos K, L, M ir Q; jei Δ - išvados žymimos K, L ir M.
Apvijų tipų palyginimas ir jų poveikis EV
Kintamosios srovės statoriaus apvijos gali būti koncentruotos (sutrumpintos), arba koncentruotos šablonų ir vieno sluoksnio ar dviejų sluoksnių apvijos. Vienas iš pagrindinių koncentruotų apvijų trūkumas yra jų skirtingų sekcijų matmenys, dėl ko varža gali būti skirtinga. Todėl šabloninės vienos sluoksnio apvijos turi pranašumų gamybos požiūriu: visos sekcijos vienodų matmenų, o varžos vienodos, o galūnės trumpesnės, todėl sumažėja vario nuostoliai. Dvisluoksnės apvijos leidžia suvaldyti oro tarpo magnetinio lauko harmonikas, suteikiant galimybes imtis sutrumpinti žingsnį ir paskirstyti apviją grioveliuose. Taip pat dviesluoksnės apvijos gali būti klasifikuojamos kaip kilpinės ir banginės.
Apvijos žingsnis turi tenkinti sąlygą y ≤ τ, o sutrumpintas žingsnis suteikia energetinių privalumų, mažina aukštesniųjų harmoniškų įtaką ir sumažina apvijos ilgų sekcijų nuostolius. Praktinėje patirtyje optimalaus santykio β = y/τ reikšmė dažnai siekia intervalą [0,8; 0,83].
Statoriaus apvijų išklotinės ir segentacijų darbas
Statoriaus paviršiaus išklotinėje pažymėti grioveliai (z = 24) ir poliaus žingsnis (2p = 4). Sekcijų grupė - nuosekliai sujungtų sekcijų, priklausančių tai pačiai fazinei apvijai, rinkinys. Kiekvienoje sekcijų grupėje yra q nuosekliai sujungtų sekcijų. Fazinės apvijos sekcijų grupių skaičius lygus polių skaičiui. Dvisluoksnės apvijos sekcijų grupių skaičius yra didesnis už vienos sluoksnio atvejį, leisdami didesnį lygiagrečių šakų skaičių (2a = 2p).
Praktinėje konstrukcijoje apvijos gali būti vienfazės koncentruotos, o tuomet fazinės apvijos žymimos pagal schemą. Šias apvijas stengiamasi išdėstyti taip, kad EV harmonikos būtų valdomos ir sumažintos, o fazinės apvijos galėtų būti sujungtos tiek nuosekliai, tiek lygiagrečiai, priklausomai nuo mašinos polių skaičiaus. Taip pat svarbu, kad statoriaus MV aikšlė ir rotoriaus magnetovara būtų atitinkamai suprojektuotos, kad apsauginės sąlygos ir energijos nuostoliai būtų minimalūs.
Magnetinio lauko charakteristikos ir harmonikos
Statoriaus apvijos MV harmonikos priklauso nuo to, kaip apvijos yra išdėstytos ir kaip jų srovės pasiskirsto grioveliuose. Pagrindinė harmonika sukuria didžiausią naudingą magnetinį srautą, o aukštesniosios harmonikos gali turėti neigiamą įtaką, jei jų nepavyksta slopinti. Vienfazės statoriaus apvijos MV kinta sinusine forma ir sukelia pulsaciją magnetiniame lauke. Daugiafazių statoriuje MV harmonikos gali būti besisukančios, o jų kryptis priklauso nuo harmonikos numerio.
Elipsinis sukamasis magnetinis laukas susideda iš pagrindinės ir atvirkštinės dedamosios. Atvirkštinis laukas turi neigiamą įtaką kintamosioms srovėms, pavyzdžiui stabdo jų pradžią. Svarbu sumažinti aukštesniųjų harmonikų įtaką, taikant apvijos žingsnio trumpinimą, platinimą ir įstrižų griovelių naudojimą. Didesnis kampas tarp griovelių gali sustiprinti ar sumažinti EV priklausomai nuo harmonikos.
Apskaičiavimai ir praktiniai dydžiai
Norint įvertinti asinchroninio variklio mechaninę charakteristiką ω = f1(M), reikia apskaičiuoti sukimo momentus pagal slydimo lygtis. Pavyzdžiui, rotoriaus slydimas gali būti įvairus (0, 0,15, 0,3, 0,4, 0,55, 1) ir atitinkamai skaičiuojami sukimo momentai pagal simetrinę Klosso formulę. Esant trumpai sujungtam rotoriumi, palaipsniui paleidžiant variklį, slydimas keičiasi nuo s = 1 iki n, o paleidimo momento ir energijos nuostoliai įvertinami pagal s srautų modelius.
Tikslinant mechaninę charakteristiką, galima sukurti redukuotą statinį pasipriešinimo momentą Ms nuo kampinio greičio ω, pavyzdžiui, kai ω = 157,1 rad/s. Įvertinus šias charakteristikas, nusistovėjęs momentas Mn gali būti nustatomas kaip Mn = M = Ms, o nusistovėjęs kampinis greitis - ωn = 150 rad/s. Paleidimo pereinamieji procesai ir dinaminės charakteristikos skaičiuojamos pagal dinaminės mechaninės charakteristikos lygtis, kuri analogiška Klosso formulė, tik su dinaminiais koeficientais.
Praktiniai patarimai ir valdymas
1) Sutrumpintas žingsnis dažnai suteikia energetinių privalumų, mažina aukštesniųjų harmonikų įtaką ir sumažina vario nuostolius paleidimo metu. 2) Apvijos paskirstymo koeficientas kp ir apvijos koeficientai ky, kd padeda pasiekti artimesnį sinusoidei EV. 3) Segmentuotos sekcijų grupės ir jų išdėstymas padeda valdyti harmonikas ir pagerinti kai kurias mašinos savybes, pvz., garso ir vibracijų lygį bei paleidimo momentą.
Elektrinės pavaros bendroji klasifikacija
Elektrinė pavara apima variklius, transmisijas ir valdymo sistemas. Pagal variklių skaičių ir paskirtį skiriamos grupinės, vienavariklinės ir daugiainduktorės pavaros. Pagal srovės tipą - nuolatinės arba kintamosios srovės pavaros. Pagal judesio pobūdį - vienos krypties, reversinio ir reversinio slenkamojo judesio pavaros. Pagal judesio perdavimo būdą - su reduktoriumi ar be jo. Pagal automatizavimo laipsnį - rankinės ir automatizuotos pavaros. Pagal valdymo sistemą - atvirosios ir uždarytosios pavaros. Dažniausiai naudojami variklių tipai: asinchroniniai, sinchroniniai ir tam tikros nuolatinės srovės tipai, priklausomai nuo taikymo srities.
Istorinė apžvalga: Michael Faraday atradimai ir Boriso Jakovo pavara (1830-aisiais). Pirmoji elektrinė pavara su elektromagnetų sistema buvo sukurta 1834 metais. Akademiniai tyrimai ir Baigiamieji darbai Lietuvoje analizuoja tiesiaeigę asinchroninę pavarą, jos valdymą, parametrus ir kompiuterinį modeliavimą.
tags: #asinchronine #elektros #pavara