Elektromexanikada fırlanma sürətini dəyişdirmədən sabit yüklərlə işləyən çoxlu sürücülər var. Onlar fanatlar, kompressorlar və başqaları kimi sənaye və məişət avadanlıqlarında istifadə olunur. Nominal xüsusiyyətlər məlum deyilsə, hesablamalar üçün elektrik mühərrikinin gücü üçün düstur istifadə olunur. Parametr hesablamaları xüsusilə yeni və az tanınan sürücülər üçün aktualdır. Hesablama xüsusi əmsallardan istifadə etməklə, eləcə də oxşar mexanizmlərlə toplanmış təcrübə əsasında aparılır. Məlumat elektrik qurğularının düzgün işləməsi üçün vacibdir.
Elektrik mühərriki nədir?
Elektrik mühərriki elektrik enerjisini mexaniki enerjiyə çevirən cihazdır. Əksər bölmələrin işləməsi maqnitin qarşılıqlı təsirindən asılıdırfırlanma ilə ifadə olunan rotor sarğı ilə sahələr. Onlar DC və ya AC enerji mənbələrindən işləyirlər. Enerji təchizatı batareya, çevirici və ya elektrik rozetkası ola bilər. Bəzi hallarda mühərrik tərs işləyir, yəni mexaniki enerjini elektrik enerjisinə çevirir. Bu cür qurğular hava və ya su axını ilə işləyən elektrik stansiyalarında geniş istifadə olunur.
Elektrik mühərrikləri enerji mənbəyinin növünə, daxili dizaynına, tətbiqinə və gücünə görə təsnif edilir. Həmçinin, AC sürücülərinin xüsusi fırçaları ola bilər. Onlar bir fazalı, iki fazalı və ya üç fazalı gərginliklə işləyir, hava və ya maye ilə soyudulur. AC mühərrik gücü formulu
P=U x I, burada P güc, U gərginlik, I cərəyandır.
Ölçüləri və xüsusiyyətləri ilə ümumi təyinatlı sürücülər sənayedə istifadə olunur. 100 meqavatdan çox gücü olan ən böyük mühərriklər gəmilərin elektrik stansiyalarında, kompressor və nasos stansiyalarında istifadə olunur. Daha kiçik ölçülər tozsoran və ya ventilyator kimi məişət cihazlarında istifadə olunur.
Elektrik mühərriki dizaynı
Disk daxildir:
- Rotor.
- Stator.
- Rulmanlar.
- Hava boşluğu.
- Dolama.
- Dəyişdirin.
Rotor sürücünün öz oxu ətrafında fırlanan yeganə hərəkət edən hissəsidir. Keçiricilərdən keçən cərəyansarğıda induktiv pozuntu əmələ gətirir. Yaranan maqnit sahəsi statorun daimi maqnitləri ilə qarşılıqlı əlaqədə olur və bu, mili hərəkətə gətirir. Onlar elektrik mühərrikinin cərəyanla gücü düsturuna əsasən hesablanır, bunun üçün şaftın bütün dinamik xüsusiyyətləri daxil olmaqla səmərəlilik və güc əmsalı alınır.
Rulmanlar rotor şaftında yerləşir və onun oxu ətrafında fırlanmasına kömək edir. Xarici hissəsi mühərrik korpusuna bərkidilir. Şaft onlardan keçir və xaricə keçir. Yük rulmanların iş sahəsindən kənara çıxdığından, buna həddindən artıq asma deyilir.
Stator mühərrikin elektromaqnit dövrəsinin sabit elementidir. Dolama və ya daimi maqnit daxil ola bilər. Stator nüvəsi armatur paketi adlanan nazik metal lövhələrdən hazırlanır. Çox vaxt bərk çubuqlarda baş verən enerji itkisini az altmaq üçün nəzərdə tutulmuşdur.
Hava boşluğu rotorla stator arasındakı məsafədir. Kiçik bir boşluq effektivdir, çünki bu, elektrik mühərrikinin aşağı işləmə əmsalına təsir göstərir. Maqnitləşmə cərəyanı boşluq ölçüsü ilə artır. Buna görə də, onlar həmişə minimum, lakin ağlabatan həddə çatmağa çalışırlar. Çox kiçik məsafə kilidləmə elementlərinin sürtünməsinə və boşalmasına səbəb olur.
Dolama bir bobdə yığılmış mis məftildən ibarətdir. Adətən bir neçə metal təbəqədən ibarət yumşaq maqnitləşdirilmiş nüvənin ətrafında qoyulur. Bu anda induksiya sahəsinin pozulması baş verirsarım naqillərindən keçən cərəyan. Bu zaman vahid açıq və gizli qütb konfiqurasiya rejiminə daxil olur. Birinci halda, quraşdırmanın maqnit sahəsi dirək parçasının ətrafında bir sarğı yaradır. İkinci halda, rotor dirəyi parçasının yuvaları paylanmış sahədə səpələnmişdir. Kölgəli dirəkli motorun maqnit pozuntusunu yatıran sarğı var.
Açar giriş gərginliyini dəyişmək üçün istifadə olunur. O, mil üzərində yerləşən və bir-birindən təcrid olunmuş təmas halqalarından ibarətdir. Armatur cərəyanı fırlanan kommutatorun kontakt fırçalarına tətbiq edilir, bu da polaritenin dəyişməsinə gətirib çıxarır və rotorun qütbdən dirəyə dönməsinə səbəb olur. Gərginlik yoxdursa, mühərrik fırlanmağı dayandırır. Müasir maşınlar fırlanma prosesini idarə edən əlavə elektronika ilə təchiz olunub.
İş prinsipi
Arximed qanununa görə keçiricidəki cərəyan F1 qüvvəsinin təsir etdiyi maqnit sahəsi yaradır. Bu dirijordan bir metal çərçivə hazırlanırsa və sahəyə 90 ° bir açı ilə yerləşdirilirsə, kənarlar bir-birinə nisbətən əks istiqamətə yönəldilmiş qüvvələr yaşayacaqdır. Onlar ox ətrafında bir fırlanma momenti yaradırlar, bu da onu döndərməyə başlayır. Armatur rulonları daimi burulma təmin edir. Sahə elektrik və ya daimi maqnitlər tərəfindən yaradılır. Birinci seçim bir polad nüvədə bir rulon sarğı şəklində hazırlanır. Beləliklə, dövrə cərəyanı elektromaqnit sarımında bir elektromotor yaradan bir induksiya sahəsi yaradırgüc.
Faza rotoru olan qurğuların nümunəsindən istifadə edərək asinxron mühərriklərin işini daha ətraflı nəzərdən keçirək. Belə maşınlar maqnit sahəsinin pulsasiyasına bərabər olmayan armatur sürəti ilə alternativ cərəyanla işləyir. Buna görə də onlara induktiv deyilir. Rotor rulonlarda olan elektrik cərəyanının maqnit sahəsi ilə qarşılıqlı təsiri ilə idarə olunur.
Yardımcı sarğıda gərginlik olmadıqda, cihaz istirahətdədir. Stator kontaktlarında elektrik cərəyanı görünən kimi kosmosda + F və -F dalğası ilə bir maqnit sahəsi sabiti yaranır. Aşağıdakı düsturla təmsil oluna bilər:
pr=nrev=f1 × 60 ÷ p=n1
harada:
pr - maqnit sahəsinin irəli istiqamətdə etdiyi dövrlərin sayı, rpm;
rev - sahənin əks istiqamətdə dönmələrinin sayı, rpm;
f1 - elektrik cərəyanının dalğalanma tezliyi, Hz;
p - dirəklərin sayı;
1 - cəmi RPM.
Maqnit sahəsinin pulsasiyaları ilə rotor ilkin hərəkəti qəbul edir. Axının qeyri-bərabər təsiri səbəbindən, bir fırlanma anı inkişaf etdirəcəkdir. İnduksiya qanununa görə, cərəyan yaradan qısaqapanmış sarğıda elektromotor qüvvə əmələ gəlir. Onun tezliyi rotorun sürüşməsinə mütənasibdir. Elektrik cərəyanının maqnit sahəsi ilə qarşılıqlı təsiri nəticəsində mil fırlanma anı yaranır.
Performans hesablamaları üçün üç düstur varasinxron elektrik mühərrikinin gücü. Faza sürüşməsi ilə
S=P ÷ cos (alfa), burada:
S Volt-Amper ilə ölçülən görünən gücdür.
P - Vat ilə aktiv güc.
alfa - faza sürüşməsi.
Tam güc real göstəriciyə, aktiv güc isə hesablanmış gücə aiddir.
Elektrik mühərriklərinin növləri
Güc mənbəyinə görə disklər aşağıdakılardan işləyənlərə bölünür:
- DC.
- AC.
İş prinsipinə görə onlar da öz növbəsində aşağıdakılara bölünür:
- Kollektor.
- Vap.
- Asinxron.
- Sinxron.
Vent mühərrikləri ayrıca sinifə aid deyil, çünki onların cihazı kollektor sürücüsünün bir variantıdır. Onların dizaynına elektron çevirici və rotor mövqeyi sensoru daxildir. Adətən onlar idarəetmə lövhəsi ilə birləşdirilir. Onların hesabına armaturun koordinasiyalı keçidi baş verir.
Sinxron və asinxron mühərriklər yalnız alternativ cərəyanla işləyir. Fırlanma mürəkkəb elektronika tərəfindən idarə olunur. Asinxron bölünür:
- Üç fazalı.
- İkifazalı.
- Birfazalı.
Ulduz və ya üç fazalı elektrik mühərrikinin gücü üçün nəzəri düstur
P=3Uf If cos(alfa).
Lakin xətti gərginlik və cərəyan üçün bu belə görünür
P=1, 73 × Uf × If × cos(alfa).
Bu, nə qədər gücün real göstəricisi olacaqmühərrik şəbəkədən götürülür.
Sinxron aşağıdakılara bölünür:
- Addım.
- Hibrid.
- İnduktor.
- Histerezis.
- Reaktiv.
Addım mühərriklərinin dizaynında daimi maqnitlər var, ona görə də onlar ayrıca kateqoriya kimi təsnif edilmir. Mexanizmlərin işinə tezlik çeviriciləri vasitəsilə nəzarət edilir. AC və DC ilə işləyən universal mühərriklər də var.
Mühərriklərin ümumi xüsusiyyətləri
Bütün mühərriklər elektrik mühərrikinin gücünü təyin etmək üçün düsturda istifadə olunan ümumi parametrlərə malikdir. Onlara əsaslanaraq, maşının xüsusiyyətlərini hesablaya bilərsiniz. Fərqli ədəbiyyatda onlar fərqli adlandırıla bilər, lakin eyni şeyi ifadə edirlər. Belə parametrlərin siyahısına aşağıdakılar daxildir:
- Fırlanma anı.
- Mühərrik gücü.
- Effektivlik.
- Nominal çevrilmə sayı.
- Rotorun ətalət anı.
- Nominal gərginlik.
- Elektrik vaxtı sabiti.
Yuxarıda göstərilən parametrlər, ilk növbədə, mühərriklərin mexaniki qüvvəsi ilə işləyən elektrik qurğularının səmərəliliyini müəyyən etmək üçün lazımdır. Hesablanmış dəyərlər məhsulun faktiki xüsusiyyətləri haqqında yalnız təxmini bir fikir verir. Bununla belə, bu göstəricilər tez-tez elektrik mühərrikinin gücünün düsturunda istifadə olunur. Maşınların effektivliyini məhz o müəyyən edir.
Fırlanma momenti
Bu terminin bir neçə sinonimi var: güc anı, mühərrik anı, Dönmə momenti, fırlanma momenti. Onların hamısı bir göstəricini ifadə etmək üçün istifadə olunur, baxmayaraq ki, fizika baxımından bu anlayışlar həmişə eyni deyil.
Terminologiyanı birləşdirmək üçün hər şeyi vahid sistemə gətirən standartlar hazırlanıb. Buna görə də, texniki sənədlərdə həmişə "fırlanma momenti" ifadəsi istifadə olunur. Bu qüvvə və radiusun vektor qiymətlərinin məhsuluna bərabər olan vektor fiziki kəmiyyətdir. Radius vektoru fırlanma oxundan tətbiq olunan qüvvə nöqtəsinə çəkilir. Fizika nöqteyi-nəzərindən fırlanma momenti ilə fırlanma momenti arasındakı fərq qüvvənin tətbiqi nöqtəsindədir. Birinci halda, bu, daxili səydir, ikincisi - xaricidir. Dəyər Nyuton metrlə ölçülür. Bununla belə, mühərrik gücü düsturu əsas dəyər kimi fırlanma momentindən istifadə edir.
kimi hesablanır
M=F × r burada:
M - fırlanma anı, Nm;
F - tətbiq olunan qüvvə, H;
r - radius, m.
Ötürücünün nominal fırlanma momentini hesablamaq üçün
düsturundan istifadə edin
Mnom=30Rnom ÷ pi × nnom, burada:
Rnom - elektrik mühərrikinin nominal gücü, W;
nnom - nominal sürət, min-1.
Müvafiq olaraq, elektrik mühərrikinin nominal gücü düsturu belə görünməlidir:
Pnom=Mnom pinnom / 30.
Adətən, bütün xüsusiyyətlər spesifikasiyada göstərilir. Ancaq elə olur ki, tamamilə yeni qurğularla işləməlisən,haqqında məlumat tapmaq çox çətindir. Bu cür cihazların texniki parametrlərini hesablamaq üçün onların analoqlarının məlumatları alınır. Həm də spesifikasiyada verilən yalnız nominal xüsusiyyətlər həmişə məlumdur. Real data özünüz hesablanmalıdır.
Mühərrik gücü
Ümumi mənada bu parametr skalyar fiziki kəmiyyətdir və sistemin enerjisinin istehlak və ya çevrilmə sürətində ifadə edilir. Müəyyən vaxt vahidində mexanizmin nə qədər iş görəcəyini göstərir. Elektrik mühəndisliyində xarakteristikası mərkəzi mildə faydalı mexaniki gücü göstərir. Göstəricini göstərmək üçün P və ya W hərfi istifadə olunur. Əsas ölçü vahidi Vattdır. Elektrik mühərrikinin gücünü hesablamaq üçün ümumi düstur aşağıdakı kimi təqdim edilə bilər:
P=dA ÷ dt burada:
A - mexaniki (faydalı) iş (enerji), J;
t - keçən vaxt, san.
Mexaniki iş həm də qüvvənin cismə təsiri ilə ifadə edilən və bu cismin istiqamətindən və yerdəyişməsindən asılı olaraq skalyar fiziki kəmiyyətdir. Bu qüvvə vektorunun və yolun məhsuludur:
dA=F × ds burada:
s - qət edilən məsafə, m.
Tətbiq olunan qüvvənin nöqtəsinin keçəcəyi məsafəni ifadə edir. Fırlanma hərəkətləri üçün o, belə ifadə edilir:
ds=r × d(teta), burada:
teta - fırlanma bucağı, rad.
Bu yolla siz rotorun fırlanma bucaq tezliyini hesablaya bilərsiniz:
omeqa=d(teta) ÷ dt.
Bundan şaftdakı elektrik mühərrikinin gücü üçün düstur gəlir: P \u003d M ×omeqa.
Elektrik mühərrikinin səmərəliliyi
Effektivlik enerjini mexaniki enerjiyə çevirərkən sistemin səmərəliliyini əks etdirən xüsusiyyətdir. Faydalı enerjinin sərf olunan enerjiyə nisbəti kimi ifadə edilir. Vahid ölçü vahidləri sisteminə görə, o, "eta" kimi təyin olunur və faizlə hesablanan ölçüsüz qiymətdir. Elektrik mühərrikinin güc baxımından səmərəliliyinin düsturu:
eta=P2 ÷ P1 harada:
P1 - elektrik (təchizat) gücü, W;
P2 - faydalı (mexaniki) güc, W;
Onu da belə ifadə etmək olar:
eta=A ÷ Q × 100%, burada:
A - faydalı iş, J;
Q - sərf olunan enerji, J.
Daha tez-tez əmsal elektrik mühərrikinin enerji istehlakı düsturu ilə hesablanır, çünki bu göstəriciləri ölçmək həmişə daha asandır.
Elektrik mühərrikinin səmərəliliyinin azalması aşağıdakılarla əlaqədardır:
- Elektrik itkiləri. Bu, keçiricilərin onlardan cərəyanın keçməsindən qızdırılması nəticəsində baş verir.
- Maqnit itkisi. Nüvənin həddindən artıq maqnitləşməsi səbəbindən histerezis və burulğan cərəyanları yaranır ki, bu da mühərrikin gücü düsturunda nəzərə alınması vacibdir.
- Mexaniki itki. Onlar sürtünmə və havalandırma ilə əlaqədardır.
- Əlavə itkilər. Stator və rotor dişli olduğundan, maqnit sahəsinin harmonikləri səbəbindən görünürlər. Həmçinin sarğıda maqnit hərəkətverici qüvvənin daha yüksək harmonikləri var.
Qeyd etmək lazımdır ki, səmərəlilik ən vacib komponentlərdən biridirelektrik mühərrikinin gücünü hesablamaq üçün düsturlar, çünki bu, reallığa ən yaxın olan nömrələri əldə etməyə imkan verir. Orta hesabla bu rəqəm 10%-dən 99%-ə qədər dəyişir. Bu, mexanizmin dizaynından asılıdır.
Nominal çevrilmə sayı
Mühərrikin elektromexaniki xarakteristikalarının digər əsas göstəricisi milin sürətidir. Bu dəqiqədə inqilablarla ifadə edilir. Tez-tez onun performansını öyrənmək üçün nasos mühərrikinin güc düsturunda istifadə olunur. Ancaq yadda saxlamaq lazımdır ki, göstərici həmişə boş işləmək və yük altında işləmək üçün fərqlidir. Göstərici müəyyən bir müddət ərzində tam dövriyyələrin sayına bərabər fiziki dəyəri təmsil edir.
RPM hesablama düsturu:
n=30 × omeqa ÷ pi burada:
n - mühərrik sürəti, rpm.
Valın sürəti düsturuna əsasən elektrik mühərrikinin gücünü tapmaq üçün onu bucaq sürətinin hesablanmasına gətirmək lazımdır. Beləliklə, P=M × omeqa belə görünür:
P=M × (2pi × n ÷ 60)=M × (n ÷ 9, 55) burada
t=60 saniyə.
Ətalət anı
Bu göstərici öz oxu ətrafında fırlanma hərəkətinin ətalət ölçüsünü əks etdirən skalyar fiziki kəmiyyətdir. Bu halda cismin kütləsi onun translyasiya hərəkəti zamanı ətalətinin qiymətidir. Parametrin əsas xarakteristikası oxdan əsas nöqtəyə qədər olan məsafənin kvadratının hasillərinin və cismin kütlələrinin cəminə bərabər olan bədən kütlələrinin paylanması ilə ifadə edilir. Beynəlxalq Vahidlər Sistemində.ölçü kq m2 kimi işarələnir və aşağıdakı düsturla hesablanır:
J=∑ r2 × dm harada
J - ətalət anı, kq m2;
m - obyektin kütləsi, kq.
Ətalət anları və qüvvələrin əlaqəsi:
M - J × epsilon, burada
epsilon - açısal sürətlənmə, s-2.
Göstərici belə hesablanır:
epsilon=d(omeqa) × dt.
Beləliklə, rotorun kütləsini və radiusunu bilməklə siz mexanizmlərin işləmə parametrlərini hesablaya bilərsiniz. Motor gücü düsturuna bütün bu xüsusiyyətləri daxildir.
Nominal gərginlik
Ona nominal da deyilir. Elektrik avadanlığının və şəbəkənin izolyasiya dərəcəsi ilə müəyyən edilən standart bir gərginlik dəsti ilə təmsil olunan əsas gərginliyi təmsil edir. Reallıqda o, avadanlığın müxtəlif nöqtələrində fərqlənə bilər, lakin mexanizmlərin fasiləsiz işləməsi üçün nəzərdə tutulmuş maksimum icazə verilən iş şəraitindən artıq olmamalıdır.
Adi qurğular üçün nominal gərginlik normal iş rejimində tərtibatçı tərəfindən təmin edilən hesablanmış dəyərlər kimi başa düşülür. Standart şəbəkə gərginliyinin siyahısı GOST-da verilmişdir. Bu parametrlər həmişə mexanizmlərin texniki xüsusiyyətlərində təsvir edilmişdir. Performansı hesablamaq üçün elektrik mühərrikinin cərəyanla gücü düsturundan istifadə edin:
P=U × I.
Elektrik vaxt sabiti
Enerji verdikdən sonra 63%-ə qədər cari səviyyəyə çatmaq üçün tələb olunan vaxtı təmsil edirsürücü sarımları. Parametr elektromexaniki xüsusiyyətlərin keçici prosesləri ilə əlaqədardır, çünki onlar böyük aktiv müqavimətə görə tez keçir. Zaman sabitinin hesablanması üçün ümumi formula belədir:
te=L ÷ R.
Lakin elektromexaniki vaxt sabiti tm həmişə elektromaqnit vaxt sabiti te-dən böyükdür. rotor sıfır sürətlə sürətlənir maksimum boş sürətə. Bu halda tənlik
formasını alır
M=Mst + J × (d(omeqa) ÷ dt), burada
Mst=0.
Buradan formula alırıq:
M=J × (d(omeqa) ÷ dt).
Əslində, elektromexaniki vaxt sabiti başlanğıc momentindən hesablanır - Mp. Düzxətli xüsusiyyətlərə malik ideal şəraitdə işləyən mexanizm aşağıdakı düstura malik olacaq:
M=Mp × (1 - omeqa ÷ omeqa0), burada
omega0 - boş sürət.
Bu cür hesablamalar nasosun mühərrikinin güc düsturunda porşen vuruşu birbaşa mil sürətindən asılı olduqda istifadə olunur.
Mühərrik gücünün hesablanması üçün əsas düsturlar
Mexanizmlərin real xüsusiyyətlərini hesablamaq üçün həmişə bir çox parametrləri nəzərə almaq lazımdır. ilk növbədə, motor sarımlarına hansı cərəyanın verildiyini bilməlisiniz: birbaşa və ya alternativ. Onların iş prinsipi fərqlidir, buna görə də hesablama üsulu fərqlidir. Sürücü gücünün hesablanmasının sadələşdirilmiş görünüşü belə görünürsə:
Pel=U × I harada
I - cari güc, A;
U - gərginlik, V;
Pel - təchiz edilmiş elektrik enerjisi. Çərşənbə axşamı.
AC mühərrik gücü düsturunda faza sürüşməsi (alfa) da nəzərə alınmalıdır. Müvafiq olaraq, asinxron sürücü üçün hesablamalar belə görünür:
Pel=U × I × cos(alfa).
Aktiv (təchizat) gücə əlavə olaraq:
- S - reaktiv, VA. S=P ÷ cos(alfa).
- Q - dolu, VA. Q=I × U × sin(alfa).
Hesablamalarda həmçinin istilik və induktiv itkilər, həmçinin sürtünmə nəzərə alınmalıdır. Buna görə də, DC mühərriki üçün sadələşdirilmiş formula modeli belə görünür:
Pel=Pmech + Rtep + Rind + Rtr, harada
Рmeh - faydalı istehsal gücü, W;
Rtep - istilik itkisi, W;
Rind - induksiya bobinində yükləmə dəyəri, W;
RT - sürtünmə səbəbindən itki, W.
Nəticə
Elektrik mühərrikləri insan həyatının demək olar ki, bütün sahələrində istifadə olunur: gündəlik həyatda, istehsalatda. Sürücünün düzgün istifadəsi üçün yalnız onun nominal xüsusiyyətlərini deyil, həm də həqiqi xüsusiyyətlərini bilmək lazımdır. Bu, onun səmərəliliyini artıracaq və xərcləri azaldacaq.
