Asynchronní elektromotory (Strana 2)

1. Určete úhlovou rychlost otáčení rotoru asynchronního elektromotoru, je-li vinutí statoru čtyřpólové, frekvence napětí sítě, ke které je elektromotor připojen, je 50 Hz a skluz rotoru je 3,5 %.
Frekvence proudů procházejících statorovými vinutími se rovná frekvenci síťového napětí: Kromě toho je známo, že vinutí statoru je čtyřpólové, tj. počet pólových párů je p = 2.
Rychlost rotace magnetického toku způsobená třífázovým systémem proudů procházejících statorovými vinutími závisí na frekvenci těchto proudů a počet párů pólů vinutí p, protože , kde počet otáček synchronně rotujícího magnetického toku za minutu Úhlová rychlost otáčení Otáčení rotoru asynchronního elektromotoru je možné pouze v případě, že rotor zaostává za rotujícím magnetickým tokem. Veličina charakterizující toto zpoždění se nazývá skluz: kde — rychlost otáčení magnetického toku;
— rychlost rotoru.
Dosazením číselných hodnot dostaneme odkud Úhlová rychlost rotoru 2. Stínění asynchronního elektromotoru uvádí: 730 ot./min., 50 Hz.
Určete skluz rotoru otáčejícího se zadanou rychlostí a počet pólových párů statorového vinutí. Jaký byl prokluz rotoru v prvních okamžicích spouštění?
V tabulce. 13 synchronních rychlostí otáčení při frekvenci 50 Hz nejbližší rychlost otáčení (vztaženo na rychlost ) je rychlost .
Proto prokluz rotoru Počet pólových párů statorového vinutí Počet pólů V okamžiku spuštění je rotor v klidu . Proto uklouznutí při startování To je význam prokluzu rotoru v okamžiku spouštění jakéhokoli asynchronního elektromotoru.

3. Do přerušení vodiče vedení spojujícího kontaktní kroužky rotoru asynchronního elektromotoru s třífázovým reostatem se vloží magnetoelektrický ampérmetr, jehož stupnice má uprostřed nulovou hodnotu (obr. 80). Po otevření spínače, který vypínal ampérmetr během rozběhu rotoru, bez zvednutí kartáčů, pozorovali odchylky ampérmetru: ukázalo se, že za půl minuty indikační šipka zařízení provedla 60 úplných oscilací.
Určete rychlost rotoru během zadaného časového období, pokud je vinutí statoru šestipólové a frekvence síťového napětí je 50 Hz.

řešení:
Úplná oscilace ručičky odpovídá úplné periodě proudu ve vinutí rotoru. Pokud se během půl minuty vyskytne 60 úplných kmitů (period), pak počet úplných kmitů (period) za sekundu je roven dvěma. Proto, Magnetický tok v asynchronním elektromotoru se otáčí vzhledem k rotoru rychlostí rovnající se rozdílu otáček: a frekvenci proudu v rotoru

Dosazením číselných hodnot dostaneme S šestipólovým statorovým vinutím a frekvencí proudů v obvodu statoru rychlost otáčení magnetického toku Dosadíme do výrazu za množství odkud se bere rychlost rotoru Prokluz rotoru 4. Při připojení třífázového asynchronního motoru s fázovým rotorem do sítě se síťovým napětím 220 V bylo napětí mezi sběracími kroužky při otevřeném vinutí rotoru 90 V.
Určete transformační poměr, uvažujte tento elektromotor jako transformátor v režimu naprázdno, pokud jsou vinutí statoru a rotoru zapojeny do hvězdy.
Fázové napětí na vinutí statoru ve schématu zapojení do hvězdy v krát menší než síťové napětí. Proto, Fázové napětí na vinutí rotoru Transformační poměr fázového napětí 5. Asynchronní elektromotor s rotorem nakrátko je charakterizován poměrem momentů při rozběhu a při jmenovitém režimu. .
Je možné nastartovat motor v případě jeho plného zatížení na hřídeli a poklesu síťového napětí o 5 a 10 %? Stator je připojen k síti.
Točivý moment asynchronního motoru je přímo úměrný druhé mocnině napětí v síti: Pokud tedy napětí v síti klesne o 5 % a činí až , pak točivý moment Postoj
Od startovacího momentu při jmenovitém napětí , pak při poklesu napětí v síti o 5% rozběhový moment Startování za těchto podmínek tedy umožní elektromotoru vyvinout točivý moment větší, než je jmenovitý.
Pokud napětí v síti klesne o 10 % a činí až , pak točivý moment Rozběhový moment při specifikovaném poklesu napětí Označme podle poměr rozběhového momentu k momentu při jmenovitém napětí. Pak, aby bylo možné nastartovat elektromotor při jmenovité zátěži, musí být splněna rovnost Proto při spouštění elektromotoru může být síťové napětí zlomkem jmenovitého napětí Tedy při daném násobku rozběhového momentu od jmenovitého může dojít k poklesu napětí v síti na a start lze provést při jmenovitém zatížení hřídele elektromotoru.

6. Asynchronní elektromotor s rotorem nakrátko typu A51-4 má tyto jmenovité údaje: ; multiplicita točivého momentu .

Určete momenty: jmenovité , maximum a spouštěč .Řešení:
Jmenovitý točivý moment lze určit ze základního vztahu Točivý moment měřeno v a výkon P – ve W. Ve stejnou dobu Pokud zde dosadíme výkon měřený v kilowattech za P, bude číslo 1000krát menší.
Dostaneme tedy se stejnými jednotkami měření točivého momentu Dosadíme nominální hodnoty režimu: Pomocí známých násobků točivého momentu maximální točivý moment startovací moment 7. Asynchronní elektromotor vyvíjí svůj jmenovitý výkon při jmenovitých otáčkách rotoru s přetížitelností 2,1.
Vyjádřete vztah mezi kroutícím momentem a prokluz rotoru S elektromotoru Řešení:
Nominální točivý moment Přetížitelnost l = 2,1 je poměr maximálního točivého momentu na jmenovitý točivý moment , proto, Jmenovitý moment odpovídá jmenovitému skluzu. kde jako nejbližší větší je nahrazeno (ve vztahu k ) synchronní rychlost otáčení magnetického toku statoru.
Vztah mezi kroutícím momentem a skluz rotoru s v asynchronním motoru je vyjádřen vzorcem kde znamená kritický skluz a a s odpovídají stejnému provoznímu režimu. Pokud dosadíte do levé části , pak s by mělo být nahrazeno . Pak můžeme určit kritický skluz , ve kterém daný okamžik nastává . V tomto případě se získá kvadratická rovnice, ze které se vezme větší hodnota odmocniny.
Jak Vydělením levé a pravé strany rovnosti 0,238 a soustředěním všech členů na jednu stranu získáme Kořeny výsledné kvadratické rovnice Dále se vezme pouze větší z kořenů (s kladným znaménkem před kořenem): Dosazení do vzorce vyjadřujícího vztah mezi kroutícím momentem a skluz rotoru s, číselné hodnoty , získáme požadovanou závislost

Prohlédněte si kompletní obsah prezentovaných vyřešených problémů.

V moderní průmyslové výrobě je naprostá většina dřevoobráběcích a kovoobráběcích strojů, čerpadel, dopravních pásů, kladkostrojů a mostových jeřábů složitá výrobní zařízení, která jsou poháněna střídavými elektromotory. Efektivita celého výrobního systému je do značné míry dána tím, jak určit počet otáček elektromotoru a jeho výkon.
Profesionálové často potřebují pochopit, jak zjistit, kolik otáček bude mít elektromotor v různých provozních režimech, aby zajistili optimální výkon a životnost zařízení. Pro bezproblémový chod každého z těchto mechanismů je zapotřebí nejen správně zvolený výkon pohonu, ale také optimální rychlost otáčení elektromotoru, odpovídající konkrétním výrobním úkolům.

Synchronní a asynchronní otáčky motoru

V této kapitole se podíváme na to, jak funguje synchronní a asynchronní motor. V provozu elektrických strojů existuje úžasný vzorec: když je do vinutí statoru dodáváno třífázové napětí, vytváří se pohybující se magnetické pole, které se otáčí konstantní rychlostí. Tato základní veličina se nazývá synchronní rychlost otáčení motoru a vypočítává se pomocí vzorce, který je základem celé teorie elektrických strojů. Frekvence otáčení hřídele elektromotoru závisí na několika klíčových parametrech, jejichž pochopení je nutné pro správnou konstrukci a provoz: n = 60 × f / p kde: – f je frekvence napájecího napětí (v ruských rozvodných sítích tradičně 50 Hz) – p určuje počet pólových párů ve statoru – n je vyjádřeno počtem otáček hřídele statoru, proto je možné snadno vypočítat otáčky elektromotoru. A začněte pracovat s asynchronním třífázovým motorem. Ve světě asynchronních modelů rotor vždy sleduje magnetický tok statoru, ale nikdy nedosáhne své rychlosti. Synchronní frekvence a skutečná frekvence asynchronního otáčení rotoru se od rychlosti synchronního otáčení magnetického pole statoru liší velikostí skluzu, která se vypočítá pomocí vzorce a mění se v závislosti na zatížení. Otáčky jeho rotoru (otáčky za minutu) je nutné pečlivě kontrolovat, aby byl zajištěn optimální chod celého mechanismu. Kromě toho má každý asynchronní motor své vlastní jedinečné vlastnosti pro otáčení hřídele motoru, které jsou určeny konstrukčními vlastnostmi a provozními podmínkami.

Co určuje počet otáček elektromotoru

U elektrických modelů jsou otáčky elektromotoru určeny komplexní interakcí mnoha faktorů. Pro inženýry je důležité pochopit, jaké rychlosti bude elektromotor dosahovat v reálných výrobních podmínkách. Maximální počet otáček elektromotoru je v tomto případě omezen celým komplexem vzájemně propojených parametrů. Za prvé, vlastnosti napájecí sítě mají obrovský vliv. Stabilita frekvence a napětí, kvalita napájení a fázová symetrie napájecího napětí – všechny tyto faktory přímo ovlivňují chod motoru. Jakékoli odchylky od standardních hodnot mohou výrazně změnit rychlost hřídele a účinnost stroje. Neméně důležitou roli hrají mechanické faktory. Stav ložiskových sestav, kvalita použitého maziva a pravidelnost údržby přímo ovlivňují maximální rychlost otáčení hřídele. Kritickými parametry jsou také přesnost vyvážení rotoru a správné vyrovnání hřídelů elektromotoru. Provozní podmínky vytvářejí vlastní soubor požadavků a omezení. Okolní teplota, účinnost chladicího systému, vlhkost a prašnost výrobního prostoru – všechny tyto faktory je třeba vzít v úvahu při určování optimálních provozních režimů. Zvláštní pozornost je třeba věnovat zatížení vibracemi, které může významně ovlivnit životnost ložisek a celkovou spolehlivost systému.

Dárek pro vás! K dispozici do konce měsíce

Získejte výběr z profesionálních materiálů

Zjistěte, jak se vyvarovat chyb a udělat správnou volbu pro efektivní práci – všechna doporučení na jednom místě Autor:
Tým Prompoint

Jak vybrat zařízení semaforů Instalace a údržba zařízení semaforů Jak vybrat frekvenční měnič Jak vybrat správný elektromotor

Získejte dokumenty zdarma Již staženo 348krát

Jak zjistit počet otáček elektromotoru v praxi

V moderním průmyslu existuje několik spolehlivých metod, které vám umožňují určit počet otáček asynchronního elektromotoru bez jeho demontáže. Když vyvstane otázka „Kolik otáček vyvine elektromotor?“, mohou specialisté použít různé přístupy k měření a výpočtu tohoto důležitého parametru.

1. Podle označení na typovém štítku

Nejjednodušší a nejspolehlivější metoda je založena na skutečnosti, že každý elektromotor má typový štítek udávající synchronní rychlost otáčení magnetického toku statoru a frekvenci otáčení hřídele motoru při jmenovitém zatížení (počet otáček za minutu). Tato metoda umožňuje rychle získat základní informace o vlastnostech stroje, ale je třeba si uvědomit, že skutečné parametry se mohou lišit od jmenovitých v závislosti na provozních podmínkách.

2. Podle konstrukce statoru

Tato metoda vyžaduje hluboké znalosti a praktické zkušenosti. Dobrý specialista dokáže z uspořádání cívek ve statoru určit počet pólových párů a vypočítat synchronní otáčky asynchronního motoru. Tento přístup je zvláště cenný v situacích, kdy tovární značení chybí nebo je poškozené.

3. Pomocí tachometru

Digitální tachometry se v dnešním světě staly nepostradatelným nástrojem pro přesné měření skutečných otáček asynchronního rotoru při zatížení. Tato metoda umožňuje získávat aktuální data o provozu motoru v reálném čase a vyhodnocovat vliv různých faktorů na jeho výkon.

4. Podle poměru velikosti

Zajímavým inženýrským přístupem je odhadnout rychlost otáčení magnetického toku poměrem průměru vrtání statoru k délce jádra. Přestože tato metoda poskytuje přibližné výsledky, může být užitečná pro předběžné hodnocení výkonu motoru nebo v situacích, kdy nejsou k dispozici jiné metody měření.

Standardní rychlosti otáčení asynchronních motorů

Mezi elektrickými stroji existuje jasná gradace standardních rychlostí otáčení, která je určena konstrukčními vlastnostmi motorů. Každý rozsah otáček hřídele má svůj specifický účel a oblast použití, což umožňuje optimální výběr zařízení pro konkrétní úkoly.

Počet otáček 3000

Ve vysokorychlostním segmentu vykazují dvoupólové asynchronní motory synchronní frekvenci 3000 ot./min. Tato rychlost hřídele motoru je široce používána v zařízeních, která vyžadují vysoké rychlosti zpracování. Tyto výkonné stroje se stávají srdcem vysokorychlostních čerpadel, která čerpají kapaliny s působivým výkonem. V systémech chlazení vzduchu pohánějí kompresory a ventilátory a zajišťují účinnou cirkulaci vzduchu. Tyto motory hrají zvláštní roli v přesných zařízeních – bruskách a odstředivkách, kde je vysoká rychlost otáčení klíčem ke kvalitnímu zpracování materiálu.

Počet otáček 1500

Čtyřpólové elektromotory pracující se synchronní rychlostí (synchronní otáčky) 1500 ot/min představují zlatou střední cestu průmyslových zařízení. Tyto všestranné stroje vynikají v kovoobráběcích úlohách a pohánějí různé obráběcí stroje optimálními řeznými rychlostmi. Výborně fungují v dopravníkových systémech a zajišťují rovnoměrný a spolehlivý pohyb materiálů. V průmyslové ventilaci tyto motory vytvářejí silný, ale řízený proud vzduchu a v čerpacích jednotkách udržují stabilní přísun kapalin.

Počet otáček 1000

Šestipólové motory, poskytující synchronní frekvenci 1000 ot./min., zaujímají zvláštní místo v průmyslovém zařízení. Jejich mírná rychlost je ideální pro manipulaci s těžkými materiály. Ve zvedacích mechanismech zajišťují plynulý a kontrolovaný pohyb břemen. Na dopravníkových linkách vytvářejí tyto motory optimální rychlost pro zpracování velkých dílů. V drtících zařízeních jejich výkon a rychlost umožňují efektivní mletí materiálů a v extruderech zajišťují rovnoměrnou tvorbu produktů.

Počet otáček 750

Osmipólové elektromotory se synchronní frekvencí 750 ot./min jsou výkonné stroje pro těžký průmysl. Jejich měřená rotace je perfektní pro práci s masivními mechanismy. U těžkých dopravníků zajišťují spolehlivý pohyb velkorozměrových nákladů. Drtiče a mlýny pod jejich kontrolou efektivně melou pevné materiály. V průmyslových lisech tyto motory vytvářejí sílu potřebnou pro zpracování kovů a v nízkotlakých kompresorech udržují stabilní chod systému.

Počet otáček 500

Na spodním konci rozsahu otáček jsou dvanáctipólové motory se synchronními otáčkami 500 ot./min. Tyto pomaloběžné stroje jsou nepostradatelné ve specializovaných zařízeních, kde je vyžadován obzvláště klidný chod a vysoký krouticí moment. V pístových kompresorech zajišťují rovnoměrné stlačování plynů, u šnekových dopravníků – metodický pohyb materiálů a ve velkých mísičích – důkladné promíchání viskózních látek.

Moderní metody řízení rychlosti

V dnešní průmyslové automatizaci existuje celý arzenál technických řešení pro řízení rychlosti otáčení asynchronního motoru, tedy pro sledování počtu jeho otáček za minutu. Každá metoda má své výhody a aplikační vlastnosti, což umožňuje zvolit optimální řešení pro konkrétní výrobní úkoly. Regulace frekvence představuje vrchol moderních technologií řízení elektrických pohonů. Tato metoda zajišťuje plynulou změnu otáček hřídele a regulaci otáček při zachování vysoké účinnosti v celém rozsahu regulace. Moderní frekvenční měniče umožňují přesné polohování mechanismů, což je důležité zejména při výrobě obráběcích strojů a robotice. Systémy řízení frekvence také poskytují účinnou úsporu energie a spolehlivou ochranu motoru proti přetížení. Metoda změny počtu pólových párů, i když se zdá tradičnější, stále nachází široké uplatnění v průmyslu. Jeho hlavní předností je jednoduchý design a vysoká spolehlivost. Kroková regulace otáček (RPM) je ideální pro aplikace vyžadující provoz s pevnou rychlostí, jako jsou vícerychlostní ventilátory nebo výtahové navijáky. Regulace napájecího napětí je ekonomickým řešením pro aplikace, kde je vyžadován rozsah regulace malých otáček (RPM). Tato metoda se vyznačuje snadnou implementací a minimálními náklady na vybavení. Je zvláště účinný v systémech se zatížením ventilátoru, kde moment odporu roste úměrně s druhou mocninou otáček.

Závěr

V moderní průmyslové výrobě se správná volba otáček hřídele motoru a způsob jejich regulace stává klíčem k vytvoření účinných a spolehlivých systémů elektrického pohonu. Je také nutné vědět, na čem závisí počet otáček elektromotoru, co ovlivňuje umístění cívek ve statoru, a vzít v úvahu takový ukazatel, jako je frekvence otáčení elektromotoru a konkrétní počet jeho otáček za minutu. Při výběru elektromotorů musí inženýři zvážit nejen požadované otáčky asynchronního motoru, ale také zatížení, provozní podmínky a požadavky na energetickou účinnost. Asynchronní motor musí poskytovat požadovanou frekvenci otáčení hřídele a mít dostatečnou výkonovou rezervu pro spolehlivý provoz v jakémkoli režimu. Rozvoj technologií řízení elektrických pohonů umožňuje vytvářet stále sofistikovanější systémy schopné přesně udržovat stanovené provozní parametry a přizpůsobovat se měnícím se provozním podmínkám. Moderní frekvenční měniče otevírají nové možnosti pro optimalizaci provozu synchronních i asynchronních motorů, poskytují vysoký výkon při minimální spotřebě energie a různých otáčkách za minutu (frekvence otáčení hřídele elektromotoru).