Электромеханикада айналу жылдамдығын өзгертпей тұрақты жүктемелермен жұмыс істейтін көптеген жетектер бар. Олар желдеткіштер, компрессорлар және басқалар сияқты өнеркәсіптік және тұрмыстық жабдықтарда қолданылады. Егер номиналды сипаттамалар белгісіз болса, онда есептеулер үшін электр қозғалтқышының қуатының формуласы қолданылады. Параметрлерді есептеу әсіресе жаңа және аз белгілі дискілер үшін өзекті. Есептеу арнайы коэффициенттер арқылы, сондай-ақ ұқсас механизмдермен жинақталған тәжірибе негізінде жүзеге асырылады. Деректер электр қондырғыларының дұрыс жұмыс істеуі үшін өте маңызды.
Электр қозғалтқышы дегеніміз не?
Электр қозғалтқышы – электр энергиясын механикалық энергияға түрлендіретін құрылғы. Көптеген қондырғылардың жұмысы магниттің өзара әрекеттесуіне байланыстыротордың орамасы бар өрістер, ол оның айналуымен көрінеді. Олар тұрақты немесе айнымалы ток қуат көздерінен жұмыс істейді. Қуат көзі аккумулятор, инвертор немесе розетка болуы мүмкін. Кейбір жағдайларда қозғалтқыш кері бағытта жұмыс істейді, яғни механикалық энергияны электр энергиясына айналдырады. Мұндай қондырғылар ауа немесе су ағынымен жұмыс істейтін электр станцияларында кеңінен қолданылады.
Электр қозғалтқыштары қуат көзінің түріне, ішкі құрылымына, қолданылуына және қуатына қарай жіктеледі. Сондай-ақ айнымалы ток жетектерінде арнайы щеткалар болуы мүмкін. Олар бір фазалы, екі фазалы немесе үш фазалы кернеуде жұмыс істейді, ауа немесе сұйық салқындатылған. Айнымалы ток қозғалтқышының қуат формуласы
P=U x I, мұндағы P - қуат, U - кернеу, I - ток.
Өнеркәсіпте өлшемдері мен сипаттамалары бар жалпы мақсаттағы жетектер қолданылады. Кемелердің электр станцияларында, компрессорлық және сорғы станцияларында қуаттылығы 100 мегаватттан жоғары ең үлкен қозғалтқыштар қолданылады. Шаңсорғыш немесе желдеткіш сияқты тұрмыстық құрылғыларда кішірек өлшемдер қолданылады.
Электр қозғалтқышының дизайны
Drive мыналарды қамтиды:
- Ротор.
- Статор.
- Подшипниктер.
- Ауа саңылауы.
- Орама.
- Ауыстыру.
Ротор – жетектің өз осінің айналасында айналатын жалғыз қозғалатын бөлігі. Өткізгіштер арқылы өтетін токорамадағы индуктивті бұзылуды құрайды. Түзілген магнит өрісі статордың тұрақты магниттерімен әрекеттеседі, ол білікті қозғалысқа келтіреді. Олар ток бойынша электр қозғалтқышының қуаты формуласы бойынша есептеледі, ол үшін тиімділік пен қуат коэффициенті, соның ішінде біліктің барлық динамикалық сипаттамалары алынады.
Мойынтіректер ротор білігінде орналасқан және оның өз осінің айналасында айналуына ықпал етеді. Сыртқы бөлігі олар қозғалтқыш корпусына бекітілген. Білік олар арқылы өтіп, сыртқа шығады. Жүктеме мойынтіректердің жұмыс аймағынан асып түсетіндіктен, оны асып кету деп атайды.
Статор қозғалтқыштың электромагниттік тізбегінің қозғалмайтын элементі болып табылады. Орам немесе тұрақты магниттерді қамтуы мүмкін. Статор өзегі жіңішке металл пластиналардан жасалған, олар арматура пакеті деп аталады. Ол қатты таяқшаларда жиі болатын қуат жоғалуын азайтуға арналған.
Ауа саңылауы – ротор мен статор арасындағы қашықтық. Кішкентай саңылау тиімді, өйткені ол электр қозғалтқышының жұмысының төмен коэффициентіне әсер етеді. Магниттеу тогы саңылау өлшеміне қарай артады. Сондықтан олар әрқашан оны ең аз, бірақ ақылға қонымды шектеулерге дейін жасауға тырысады. Тым аз қашықтық құлыптау элементтерінің үйкелісіне және босап кетуіне әкеледі.
Орама бір орамға жиналған мыс сымнан тұрады. Әдетте металдың бірнеше қабаттарынан тұратын жұмсақ магниттелген ядроның айналасына салынады. Индукциялық өрістің бұзылуы осы сәтте орын аладыорам сымдары арқылы өтетін ток. Осы кезде құрылғы айқын және жасырын полюс конфигурациялау режиміне өтеді. Бірінші жағдайда қондырғының магнит өрісі полюс бөлігінің айналасында ораманы жасайды. Екінші жағдайда ротор полюс бөлігінің ойықтары бөлінген өрісте дисперсті болады. Көлеңкеленген полюсті қозғалтқыштың магниттік кедергіні басатын орамасы бар.
Коммутатор кіріс кернеуін ауыстыру үшін пайдаланылады. Ол білікке орналасқан және бір-бірінен оқшауланған контактілі сақиналардан тұрады. Якорь тогы айналмалы коммутатордың контактілі щеткаларына қолданылады, бұл полярлықтың өзгеруіне әкеледі және ротордың полюстен полюске айналуына әкеледі. Кернеу болмаса, қозғалтқыш айналуды тоқтатады. Заманауи машиналар айналу процесін басқаратын қосымша электроникамен жабдықталған.
Жұмыс принципі
Архимед заңы бойынша өткізгіштегі ток F1 күші әрекет ететін магнит өрісін тудырады. Егер осы өткізгіштен металл жақтау жасалып, өріске 90 ° бұрышпен қойылса, онда шеттер бір-біріне қатысты қарама-қарсы бағытта бағытталған күштерді сезінеді. Олар ось айналасында айналу моментін жасайды, ол оны айналдыра бастайды. Арматуралық катушкалар тұрақты бұралуды қамтамасыз етеді. Өріс электрлік немесе тұрақты магниттер арқылы жасалады. Бірінші нұсқа болат өзекке орама орамасының түрінде жасалған. Осылайша, контурлық ток электромагниттік орамадағы индукциялық өрісті тудырады, ол электромоторды тудырадыкүш.
Фазалық роторы бар қондырғылар мысалында асинхронды қозғалтқыштардың жұмысын толығырақ қарастырайық. Мұндай машиналар магнит өрісінің пульсациясына тең емес якорь жылдамдығымен айнымалы токпен жұмыс істейді. Сондықтан оларды индуктивті деп те атайды. Ротор катушкалардағы электр тогының магнит өрісімен әрекеттесуі арқылы қозғалады.
Қосымша орамда кернеу болмаған кезде құрылғы тыныштықта болады. Статор түйіспелерінде электр тогы пайда болғаннан кейін + F және -F толқынымен кеңістікте магнит өрісінің тұрақтысы пайда болады. Оны келесі формула ретінде көрсетуге болады:
pr=nrev=f1 × 60 ÷ p=n1
мұнда:
pr - магнит өрісі алға бағытта жасайтын айналымдар саны, айн/мин;
rev - өрістің қарама-қарсы бағыттағы бұрылыстар саны, айн/мин;
f1 - электр тогының толқын жиілігі, Гц;
p - полюстер саны;
1 - жалпы RPM.
Магниттік өріс пульсацияларын сезінген ротор бастапқы қозғалысты алады. Ағынның біркелкі емес әсерінен ол айналу моментін дамытады. Индукция заңы бойынша қысқа тұйықталған орамда ток тудыратын электр қозғаушы күш пайда болады. Оның жиілігі ротордың сырғуына пропорционал. Электр тогының магнит өрісімен әрекеттесуіне байланысты білік моменті пайда болады.
Өнімділікті есептеу үшін үш формула барасинхронды электр қозғалтқышының қуаты. Фазалық ауысым бойынша
S=P ÷ cos (альфа), мұндағы:
S – вольт-ампермен өлшенетін көрінетін қуат.
P - ваттпен белсенді қуат.
альфа - фазалық жылжу.
Толық қуат нақты көрсеткішті білдіреді, ал белсенді қуат есептелген.
Электр қозғалтқыштарының түрлері
Қуат көзіне сәйкес дискілер келесіден жұмыс істейтіндерге бөлінеді:
- DC.
- AC.
Жұмыс істеу принципі бойынша олар, өз кезегінде, бөлінеді:
- Коллектор.
- Клапан.
- Асинхронды.
- Синхронды.
Вентациялық қозғалтқыштар бөлек сыныпқа жатпайды, өйткені олардың құрылғысы коллекторлық жетектің нұсқасы болып табылады. Олардың дизайны электронды түрлендіргішті және ротордың орналасу сенсорын қамтиды. Әдетте олар басқару тақтасымен біріктірілген. Олардың есебінен арматураны үйлестірілген ауыстыру орын алады.
Синхронды және асинхронды қозғалтқыштар тек айнымалы токпен жұмыс істейді. Айналуды күрделі электроника басқарады. Асинхрондылар келесіге бөлінеді:
- Үшфазалы.
- Екі фазалы.
- Бірфазалы.
Үшфазалы электрқозғалтқыштың жұлдызға немесе үшбұрышқа қосылғандағы қуатының теориялық формуласы
P=3Uf If cos(альфа).
Алайда сызықтық кернеу мен ток үшін ол келесідей болады
P=1, 73 × Uf × If × cos(альфа).
Бұл қуаттың қаншалықты екенін көрсететін нақты көрсеткіш боладықозғалтқыш желіден алынады.
Синхронды келесіге бөлінеді:
- Қадам.
- Гибрид.
- Индуктор.
- Гистерезис.
- Реактивті.
Адамдық қозғалтқыштардың конструкциясында тұрақты магниттер бар, сондықтан олар бөлек санатқа жатқызылмайды. Механизмдердің жұмысы жиілікті түрлендіргіштердің көмегімен басқарылады. Сондай-ақ айнымалы және тұрақты токта жұмыс істейтін әмбебап қозғалтқыштар бар.
Қозғалтқыштардың жалпы сипаттамасы
Барлық қозғалтқыштарда электр қозғалтқышының қуатын анықтау формуласында қолданылатын ортақ параметрлер бар. Олардың негізінде машинаның қасиеттерін есептеуге болады. Әртүрлі әдебиеттерде оларды әртүрлі деп атауға болады, бірақ олар бір нәрсені білдіреді. Мұндай параметрлер тізіміне мыналар кіреді:
- Момент.
- Қозғалтқыш қуаты.
- Тиімділік.
- Айналымдардың номиналды саны.
- Ротордың инерция моменті.
- Номиналды кернеу.
- Электрлік уақыт тұрақтысы.
Жоғарыда көрсетілген параметрлер, ең алдымен, қозғалтқыштардың механикалық күшімен жұмыс істейтін электр қондырғыларының тиімділігін анықтау үшін қажет. Есептелген мәндер өнімнің нақты сипаттамалары туралы шамамен түсінік береді. Дегенмен, бұл көрсеткіштер электр қозғалтқышының қуатына арналған формулада жиі қолданылады. Ол машиналардың тиімділігін анықтайды.
Момент
Бұл терминнің бірнеше синонимдері бар: күш моменті, қозғалтқыш моменті, момент, момент. Олардың барлығы бір көрсеткішті белгілеу үшін қолданылады, дегенмен физика тұрғысынан бұл ұғымдар әрқашан бірдей бола бермейді.
Терминологияны бір жүйеге келтіру үшін барлығын бір жүйеге келтіретін стандарттар әзірленді. Сондықтан техникалық құжаттамада «момент» тіркесі әрқашан қолданылады. Бұл күш пен радиустың векторлық мәндерінің көбейтіндісіне тең болатын векторлық физикалық шама. Радиус векторы айналу осінен түсірілген күш нүктесіне дейін жүргізіледі. Физика тұрғысынан крутящий момент пен айналу моменті арасындағы айырмашылық күш қолдану нүктесінде жатыр. Бірінші жағдайда бұл ішкі күш, екіншісінде - сыртқы. Мән Ньютон метрмен өлшенеді. Дегенмен, қозғалтқыш қуаты формуласы негізгі мән ретінде айналдыру моментін пайдаланады.
Ол
ретінде есептеледі
M=F × r мұнда:
M - айналу моменті, Нм;
F - қолданылған күш, H;
r - радиус, м.
Жетектің номиналды моментін есептеу үшін
формуласын пайдаланыңыз
Mnom=30Rnom ÷ pi × nnom, мұнда:
Rnom - электр қозғалтқышының номиналды қуаты, Вт;
nnom - номиналды жылдамдық, мин-1.
Сәйкесінше, электр қозғалтқышының номиналды қуатының формуласы келесідей болуы керек:
Pnom=Mnom pinnom / 30.
Әдетте барлық сипаттамалар спецификацияда көрсетілген. Бірақ мүлдем жаңа қондырғылармен жұмыс істеу керек болады,туралы ақпаратты табу өте қиын. Мұндай құрылғылардың техникалық параметрлерін есептеу үшін олардың аналогтарының деректері алынады. Сондай-ақ, спецификацияда берілген номиналды сипаттамалар ғана белгілі. Нақты деректерді өзіңіз есептеу керек.
Қозғалтқыш қуаты
Жалпы мағынада бұл параметр скаляр физикалық шама болып табылады, ол жүйе энергиясын тұтыну немесе түрлендіру жылдамдығымен көрінеді. Ол белгілі бір уақыт бірлігінде механизмнің қанша жұмыс атқаратынын көрсетеді. Электротехникада сипаттама орталық білікке пайдалы механикалық қуатты көрсетеді. Көрсеткішті көрсету үшін P немесе W әрпі қолданылады. Негізгі өлшем бірлігі Ватт. Электр қозғалтқышының қуатын есептеудің жалпы формуласын келесідей көрсетуге болады:
P=dA ÷ dt мұндағы:
A - механикалық (пайдалы) жұмыс (энергия), J;
t - өткен уақыт, сек.
Механикалық жұмыс та скаляр физикалық шама болып табылады, ол күштің затқа әсерімен және осы заттың бағыты мен орын ауыстыруына байланысты өрнектеледі. Ол күш векторы мен жолдың көбейтіндісі:
dA=F × ds мұнда:
с - жүріп өткен жол, м.
Ол түсірілген күш нүктесі еңсеретін қашықтықты білдіреді. Айналмалы қозғалыстар үшін ол былай өрнектеледі:
ds=r × d(тета), мұндағы:
тета - айналу бұрышы, рад.
Осылайша ротордың айналу бұрыштық жиілігін есептей аласыз:
омега=d(тета) ÷ дт.
Одан біліктегі электр қозғалтқышының қуатының формуласы шығады: P \u003d M ×омега.
Электр қозғалтқышының тиімділігі
Тиімділік – энергияны механикалық энергияға түрлендіру кезіндегі жүйенің тиімділігін көрсететін сипаттама. Ол пайдалы энергияның жұмсалған энергияға қатынасы ретінде көрсетіледі. Өлшем бірліктерінің бірыңғай жүйесіне сәйкес ол «эта» ретінде белгіленеді және пайызбен есептелетін өлшемсіз шама болып табылады. Қуат бойынша электр қозғалтқышының ПӘК формуласы:
eta=P2 ÷ P1 мұнда:
P1 - электр (қоректену) қуаты, Вт;
P2 - пайдалы (механикалық) қуат, Вт;
Оны келесі түрде де көрсетуге болады:
eta=A ÷ Q × 100%, мұндағы:
A - пайдалы жұмыс, J;
Q - жұмсалған энергия, J.
Көбінесе коэффициент электр қозғалтқышының қуат тұтыну формуласы арқылы есептеледі, өйткені бұл көрсеткіштерді өлшеу әрқашан оңай.
Электр қозғалтқышының ПӘК төмендеуіне байланысты:
- Электр ысыраптары. Бұл өткізгіштердің олар арқылы ток өтуінен қыздыру нәтижесінде пайда болады.
- Магниттік жоғалту. Ядроның шамадан тыс магниттелуіне байланысты гистерезис және құйынды токтар пайда болады, бұл қозғалтқыш қуатының формуласында ескеру маңызды.
- Механикалық жоғалту. Олар үйкеліс пен желдетуге қатысты.
- Қосымша шығындар. Олар магнит өрісінің гармоникаларына байланысты пайда болады, өйткені статор мен ротор тісті. Сондай-ақ орамда магнит қозғаушы күштің жоғары гармоникасы бар.
Тиімділік маңызды құрамдастардың бірі екенін атап өткен жөнэлектр қозғалтқышының қуатын есептеу формулалары, өйткені ол шындыққа жақын сандарды алуға мүмкіндік береді. Орташа алғанда бұл көрсеткіш 10%-дан 99%-ға дейін ауытқиды. Бұл механизмнің дизайнына байланысты.
Айналымдардың номиналды саны
Қозғалтқыштың электромеханикалық сипаттамаларының тағы бір негізгі көрсеткіші – біліктің айналу жиілігі. Ол минутына айналымдармен көрсетіледі. Көбінесе ол оның өнімділігін білу үшін сорғы қозғалтқышының қуат формуласында қолданылады. Бірақ бос жүріс пен жүктеме астында жұмыс істеу үшін индикатор әрқашан әртүрлі екенін есте ұстаған жөн. Көрсеткіш белгілі бір уақыт кезеңіндегі толық айналымдар санына тең физикалық мәнді білдіреді.
RPM есептеу формуласы:
n=30 × омега ÷ pi мұндағы:
n - қозғалтқыш жылдамдығы, айн/мин.
Білік жылдамдығының формуласы бойынша электр қозғалтқышының қуатын табу үшін оны бұрыштық жылдамдықты есептеуге келтіру керек. Сонымен P=M × омега келесідей болады:
P=M × (2pi × n ÷ 60)=M × (n ÷ 9, 55) мұнда
t=60 секунд.
Инерция моменті
Бұл көрсеткіш өз осінің айналасындағы айналу қозғалысының инерция өлшемін көрсететін скаляр физикалық шама. Бұл жағдайда дененің массасы ілгерілемелі қозғалыс кезіндегі оның инерциясының мәні болып табылады. Параметрдің негізгі сипаттамасы дене массаларының таралуымен өрнектеледі, ол осьтен базистік нүктеге дейінгі қашықтық квадратының көбейтінділерінің қосындысына және объектінің массаларына тең. Халықаралық бірліктер жүйесінде.өлшем ол кг m2 деп белгіленеді және мына формуламен есептеледі:
J=∑ r2 × дм мұнда
J - инерция моменті, кг м2;
m - нысанның массасы, кг.
Инерция моменттері мен күштер мына қатынаспен байланысты:
M - J × эпсилон, мұнда
epsilon - бұрыштық үдеу, s-2.
Индикатор былай есептеледі:
эпсилон=d(омега) × дт.
Осылайша, ротордың массасы мен радиусын біле отырып, механизмдердің өнімділік параметрлерін есептеуге болады. Қозғалтқыш қуаты формуласы осы сипаттамалардың барлығын қамтиды.
Номиналды кернеу
Оны номиналды деп те атайды. Ол электр жабдығы мен желіні оқшаулау дәрежесімен анықталатын кернеулердің стандартты жиынтығымен ұсынылған базалық кернеуді білдіреді. Шындығында ол жабдықтың әртүрлі нүктелерінде әр түрлі болуы мүмкін, бірақ механизмдердің үздіксіз жұмыс істеуіне арналған рұқсат етілген максималды жұмыс шарттарынан аспауы керек.
Кәдімгі қондырғылар үшін номиналды кернеу қалыпты жұмыс кезінде әзірлеуші қамтамасыз ететін есептелген мәндер ретінде түсініледі. Стандартты желілік кернеудің тізімі ГОСТ-та берілген. Бұл параметрлер әрқашан механизмдердің техникалық сипаттамаларында сипатталған. Өнімділікті есептеу үшін ток бойынша электр қозғалтқышының қуатының формуласын пайдаланыңыз:
P=U × I.
Электрлік уақыт тұрақтысы
Қолдандырылғаннан кейін ағымдағы деңгейге 63%-ға дейін жету үшін қажетті уақытты білдіреді.жетек орамдары. Параметр электромеханикалық сипаттамалардың өтпелі процестеріне байланысты, өйткені олар үлкен белсенді қарсылыққа байланысты тез өтеді. Уақыт тұрақтысын есептеудің жалпы формуласы:
te=L ÷ R.
Алайда tm электромеханикалық уақыт тұрақтысы te электромагниттік уақыт тұрақтысынан әрқашан үлкен. ротор нөлдік жылдамдықта үдейді максималды бос жүріс жылдамдығына. Бұл жағдайда теңдеу
пішінін алады.
M=Mst + J × (d(omega) ÷ dt), мұнда
Mst=0.
Осыдан біз формуланы аламыз:
M=J × (d(omega) ÷ dt).
Шын мәнінде, электромеханикалық уақыт тұрақтысы іске қосу моментінен есептеледі - Mp. Түзу сызықты сипаттамалары бар тамаша жағдайларда жұмыс істейтін механизм мына формулаға ие болады:
M=Mp × (1 - омега ÷ омега0), мұнда
omega0 - бос жүріс жылдамдығы.
Мұндай есептеулер поршень қозғалысы біліктің айналу жиілігіне тікелей байланысты болған кезде сорғы қозғалтқышының қуат формуласында қолданылады.
Қозғалтқыш қуатын есептеуге арналған негізгі формулалар
Механизмдердің нақты сипаттамаларын есептеу үшін әрқашан көптеген параметрлерді ескеру қажет. ең алдымен қозғалтқыш орамдарына қандай ток берілетінін білу керек: тікелей немесе ауыспалы. Олардың жұмыс істеу принципі әртүрлі, сондықтан есептеу әдісі де әртүрлі. Жетек қуатын есептеудің жеңілдетілген көрінісі келесідей болса:
Pel=U × I мұнда
I - ток күші, A;
U - кернеу, V;
Pel - берілген электр қуаты. Сейсенбі.
Айнымалы ток қозғалтқышының қуат формуласында фазалық жылжу (альфа) да ескерілуі керек. Тиісінше, асинхронды дискіге арналған есептеулер келесідей болады:
Pel=U × I × cos(альфа).
Белсенді (қоректену) қуаттан басқа:
- S - реактивті, VA. S=P ÷ cos(альфа).
- Q - толық, VA. Q=I × U × sin(альфа).
Есептер сонымен қатар термиялық және индуктивті шығындарды, сондай-ақ үйкелісті ескеруі керек. Сондықтан тұрақты ток қозғалтқышының жеңілдетілген формула үлгісі келесідей болады:
Pel=Pmech + Rtep + Rind + Rtr, мұнда
Рmeh - пайдалы өндірілген қуат, Вт;
Rtep - жылу жоғалту, В;
Rind - индукциялық катушкадағы заряд құны, Вт;
RT - үйкеліс салдарынан жоғалту, W.
Қорытынды
Электр қозғалтқыштары адам өмірінің барлық дерлік салаларында қолданылады: күнделікті өмірде, өндірісте. Дискіні дұрыс пайдалану үшін оның номиналды сипаттамаларын ғана емес, сонымен қатар нақты сипаттамаларын білу қажет. Бұл оның тиімділігін арттырады және шығындарды азайтады.
