Asenkron motorun elektromekanik ve mekanik özellikleri. Asenkron motorun mekanik özelliklerinin hesaplanması
Motorun mekanik özellikleri rotor hızının şaft üzerindeki torka bağımlılığı n = f (M2) olarak adlandırılır. Yüksüz tork yük altında küçük olduğundan M2 ≈M ve mekanik karakteristik n = f (M) bağımlılığı ile temsil edilir. S = (n1 - n) / n1 ilişkisini dikkate alırsak, mekanik karakteristik, grafiksel bağımlılığının n ve M koordinatlarında sunulmasıyla elde edilebilir (Şekil 1).
Pirinç. 1. Asenkron motorun mekanik özellikleri
Asenkron motorun doğal mekanik özelliği bağlantısının ana (sertifika) devresine ve besleme voltajının nominal parametrelerine karşılık gelir. Yapay özellikler herhangi bir ek elemanın dahil edilmesi durumunda elde edilir: dirençler, reaktörler, kapasitörler. Motor nominal olmayan bir voltajla çalıştırıldığında, özellikler doğal mekanik özelliklerden de farklılık gösterir.
Mekanik özellikler, bir elektrikli sürücünün statik ve dinamik modlarını analiz etmek için çok kullanışlı ve kullanışlı bir araçtır.
Asenkron bir motorun mekanik özelliklerinin hesaplanmasına bir örnek
Sincap kafesli rotorlu üç fazlı asenkron motor, = 50 Hz'de = 380 V gerilime sahip bir ağdan besleniyor. Motor parametreleri: P n = 14 kW, n n = 960 rpm, cos φн = 0,85, ηн = 0,88, maksimum tork oranı k m = 1,8.
Belirleyin: stator sargı fazındaki nominal akımı, kutup çifti sayısını, nominal kaymayı, şaft üzerindeki nominal torku, kritik torku, kritik kaymayı ve motorun mekanik karakteristiğini oluşturun.
Çözüm. Ağdan tüketilen nominal güç
P1 n = P n / ηn = 14 / 0,88 = 16 kW.
Şebekeden tüketilen nominal akım
Kutup çifti sayısı
p = 60 f/n1 = 60x50/1000 = 3,
Nerede n1 = 1000 – nominal frekansa en yakın senkron hız n n = 960 rpm.
Nominal kayma
n = (n1 - n n) / n1 = (1000 - 960) / 1000 = 0,04
Motor milindeki nominal tork
Kritik an
MK = k m x Mn = 1,8 x 139,3 = 250,7 Nm.
Kritik kaymayı M = Mn, s = s n ve Mk / Mn = k m yerine koyarak buluyoruz.
Motorun mekanik özelliklerini n = (n1 - s) kullanarak oluşturmak için karakteristik noktaları belirleriz: rölanti noktası s = 0, n = 1000 rpm, M = 0, nominal mod noktası s n = 0,04, n n = 960 rpm, Mn = 139,3 Nm ve kritik mod noktası sk = 0,132, nk = 868 rpm, Mk = 250,7 Nm.
Ders 3
Asenkron motorlar, diğer motor türlerine göre birçok önemli avantajı nedeniyle endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır. Asenkron motor, bir komütatöre sahip olmadığı için kullanımı basit ve güvenilirdir; Asenkron motorlar DC motorlara göre daha ucuz ve daha hafiftir.
Asenkron bir motorun mekanik özelliklerine ilişkin denklemi türetmek için, Şekil 1'de gösterilen basitleştirilmiş eşdeğer devreyi kullanabilirsiniz. 3.1'de aşağıdaki gösterimler benimsenmiştir:
Uph - birincil faz voltajı; ben 1 - stator faz akımı; I/2 - azaltılmış rotor akımı; X 1 ve X" 2 - birincil ve ikincil azaltılmış sızıntı reaktansları; Ro ve X 0 - mıknatıslama devresinin aktif ve reaktif direnci; s == (w 0 - w)/w 0 - motor kayması; w 0 = 2pn 0/60 - motorun senkron açısal hızı; w 0 = 2pf1 /p; R1 ve R/2 - birincil ve ikincil azaltılmış aktif dirençler; f 1 - ağ frekansı; R - kutup çifti sayısı.
Pirinç. 3.1 Asenkron motorun basitleştirilmiş eşdeğer devresi.
Yukarıdaki eşdeğer devreye uygun olarak ikincil akım için bir ifade elde edebiliriz.
(2.1)
Asenkron bir motorun torku, Mw 0 s = 3 (I / 2) 2 R / 2 kayıp ifadesinden belirlenebilir;
(2.2)
Mevcut I/2 değerini (2.1)'de değiştirerek şunu elde ederiz:
(2.3)
Tork eğrisi M = f(s) iki maksimumu vardır: biri jeneratör modunda, diğeri motor modu 1'de.
Eşitleme dM/ds= 0, motorun maksimum (kritik) torku geliştirdiği kritik kayma Sg değerini belirleriz
(2.4)
Rotor zincirinin önemli direnciyle, geri frenleme modunda maksimum tork görünebilir.
Sk değerini (3.3)'e koyarak maksimum moment ifadesini buluruz.
(2.5)
(2.4) ve (2.5) eşitliklerindeki “+” işareti motor modunu (veya geri frenlemeyi), “-” işareti jeneratörün şebekeye paralel çalışma modunu (w>w 0'da) ifade eder. )
İfade (2.3), (2.5)'e bölünür ve karşılık gelen dönüşümler yapılırsa,
Pirinç. 3.2 Asenkron motorun mekanik özellikleri.
o zaman şunları alabilirsiniz:
(2.6)
Mk nerede - maksimum motor torku; S K - maksimum momente karşılık gelen kritik kayma; A= R1 / R / 2 .
Burada pratik için çok önemli bir durumu vurgulamak gerekir - ağ voltajındaki değişikliklerin asenkron motorun mekanik özellikleri üzerindeki etkisi. (3.3)'ten görülebileceği gibi, belirli bir kayma için motor torku voltajın karesiyle orantılıdır, dolayısıyla bu tip bir motor, şebeke voltajındaki dalgalanmalara karşı duyarlıdır.
İdeal rölanti devrinin kritik kayması ve açısal hızı gerilimden bağımsızdır.
İncirde. 3.2 asenkron motorun mekanik özelliklerini göstermektedir. Karakteristik noktaları:
1) s = 0; M=0, motor hızı senkron değerine eşit iken;
2) s = s NOM; M = Nominal hıza ve nominal torka karşılık gelen M nom;
3) s == sk; M == Mmaks - motor modunda maksimum tork;
İlk başlangıç torku;
5) s = - sK; M=M KG - şebekeye paralel olarak jeneratör çalışma modunda maksimum tork.
s>1,0 olduğunda motor geri fren modunda çalışır, s>1,0 olduğunda motor geri frenleme modunda çalışır.< 0 имеет место генераторный режим работы параллельно с сетью.
Şebekeye paralel motor ve jeneratör modlarında S k'nin mutlak değerlerinin aynı olduğu vurgulanmalıdır.
Ancak (2.6)'dan motor ve jeneratör modlarındaki maksimum torkların farklı olduğu anlaşılmaktadır. Jeneratörün şebekeye paralel çalışma modunda, mutlak değerdeki maksimum tork daha yüksektir, bu da ilişkiden kaynaklanır.
Denklem (2.6)'da statorun aktif direncini ihmal edersek, hesaplamalar için daha uygun bir formül elde ederiz:
(2.7)
M ve s'nin mevcut değerleri yerine ifade (2.7)'yi nominal değerleri yerine koyarak ve maksimum momentin çokluğunu gösteren M K /M NOM, l'e kadar şunu elde ederiz:
Son ifadede kökün önüne “+” işareti konulmalıdır.
Formül (2.6)'nın analizi, s>sk (karakteristiğin çalışmayan kısmı) için, eğer bu durumda denklemler (3.6)'daki paydanın ikinci terimleri ihmal edilirse, bir hiperbol denkleminin elde edileceğini gösterir;
Karakteristiğin bu kısmı pratik olarak yalnızca çalıştırma ve frenleme modlarına karşılık gelir.
Küçük kayma değerlerinde(ler< s k) для M=f(s) paydadaki (3.6) ilk terimi ihmal edersek düz çizginin denklemini elde ederiz:
Karakteristiğin bu doğrusal kısmı, motorun genellikle sabit durumda çalıştığı çalışma kısmıdır. Özelliklerin aynı kısmında motorun nominal verilerine karşılık gelen noktalar vardır: M NOM, I NOM, n NOM, s NOM.
Nominal torkta asenkron motorun doğal mekanik karakteristiği üzerindeki bağıl birimlerdeki hızdaki statik düşüş (fark), nominal kayması ile belirlenir.
Nominal kayma rotor direncine bağlıdır. Normal sincap kafesli rotorlu motorlar genellikle aynı güç ve kutup sayısı için en düşük kayma derecesine sahiptir. Bu motorların tasarım özellikleri nedeniyle, rotor direnci nispeten küçük bir değere sahiptir, bu da kritik kayma s k (3,4) ve nominal kayma s NOM değerlerinde azalmaya yol açar. Aynı nedenlerden dolayı motor gücü arttıkça nominal kayması azalır ve doğal karakteristiğin sertliği artar. İkincisi, Şekil 2'deki eğri ile gösterilmektedir. 11, farklı güçteki motorlar için ortalama verilere göre oluşturulmuştur.
(3.5)'ten görülebileceği gibi maksimum tork, aktif rotor direncine (R2) bağlı değildir. , (3.4)'e göre kritik kayma, rotor direnci arttıkça artar. Sonuç olarak, sargılı rotorlu motorlarda, rotor devresine dirençler eklendiğinde tork eğrisinin maksimumu daha yüksek kaymalara doğru kayar.
Bir yara rotorlu motorun doğal ve reostatik özelliklerini oluşturmak için gerekli olan direnç değeri R2, ifadeden belirlenir.
nerede E 2k, I 2NOM - sabit bir rotor ve nominal rotor akımı ile doğrusal voltaj.
İncirde. Şekil 12, koordinat eksenlerinde motor modundaki reostatik özellikler ailesini göstermektedir M ve rotor devre direncinin farklı değerleri için co. Belirli bir yaklaşımla, çalışma kısımlarındaki reostat özelliklerinin doğrusal olduğu varsayılabilir. Bu, asenkron bir motorun rotor devresinde bulunan dirençlerin direncini hesaplarken kullanılanlara benzer yöntemlerin kullanılmasını mümkün kılar.
 |
 |
Pirinç. 11. Nominal eğri Şek. 12 Doğal ve reostatik mekanik
fazlı asenkron motorun asenkron karakteristikleri için kayma
farklı güçteki motorlar. rotor
Bağımsız bir uyarım DC motorunun armatür devresi direncini hesaplamak için. Direncin direncini belirlemede bazı yanlışlıklar, grafiğin M = 0'dan maksimum başlangıç torkuna kadar olan bölümündeki asenkron motorun karakteristiğinin doğrusal olarak kabul edilmesi nedeniyle ortaya çıkar.
Daha doğru bir yöntem, özelliklerin daha küçük bir alan üzerinde düzeltilmesidir. Maksimum tork çokluğu l=M K.D. /M nom, sargılı rotorlu normal motorlar için 1,8'den, sincap kafesli rotorlu motorlar için 1,7'den düşük olmamalıdır. Vinç motorları daha yüksek bir maksimum tork oranına sahiptir. Örneğin, MTK serisi sincap kafesli rotorlu motorlar için l = 2,3¸3,4.
Bahsedilen serinin sargı rotorlu motorları yaklaşık olarak aynı l değerlerine sahiptir. .
Sincap kafesli rotorlu motorlar için, başlangıç başlangıç torkunun ve başlangıç akımının katları, elektrikli tahrik açısından büyük önem taşımaktadır.
İncirde. Şekil 13, yuvarlak yarıklara sahip normal sincap kafesli rotora sahip bir motorun yaklaşık doğal özelliklerini göstermektedir. Bu özellikler, ağdan çok büyük bir akım tüketen sincap kafesli bir motorun nispeten
Pirinç. 13. Özellikler = = f(M) ve ve == D (/), yuvarlak yarıklara sahip sincap kafesli rotorlu asenkron motor için.
düşük başlangıç torku. Motorların ilk çalıştırma torkunun çokluğu
ve vinç motorları için
Başlangıç cari oranı
Başlatma sırasında motor torku ile stator akımı arasındaki orantısızlığın olmaması (Şekil 13), motor manyetik akısındaki önemli bir azalmanın yanı sıra başlatma sırasında ikincil devrenin güç faktöründeki bir azalma ile açıklanmaktadır.
Herhangi bir elektrikli makine gibi asenkron motorun torku, manyetik akı F ve ikincil akımın aktif bileşeni ile orantılıdır.
(2.8)
Kayma arttıkça rotor EMF E 2 = E 2K s artar , Rotor akımı I / 2, asimptotik olarak belirli bir sınırlayıcı değere yönelerek (3.1)'e göre artar ve cos y 2, s arttıkça azalır (çalışma bölümünde özellikler çok küçüktür), s ®¥'de asimptotik olarak sıfıra yönelir. . Motor akısı da sabit kalmaz, stator sargı dirençlerindeki gerilim düşüşü nedeniyle akım arttıkça azalır. Bütün bunlar motorun akımı ile torku arasında orantısızlığın oluşmasına neden olur.
Başlangıç torkunu arttırmak ve başlangıç akımını azaltmak için özel tasarımlı sincap kafesli rotorlu motorlar kullanılır. Elektrik motoru rotorları, eşmerkezli olarak düzenlenmiş iki kafese veya uzun ve dar şaftlı derin oluklara sahiptir. Bu motorların ilk çalıştırma sırasındaki rotor direnci
 |
Pirinç. 14. Düşük açısal hızlarda eğimli sincap kafesli rotorlu asenkron motorun mekanik özellikleri.
Büyük kaymalarda rotordaki akımın artan frekansının neden olduğu yüzey etkisi nedeniyle süre, nominal hıza göre önemli ölçüde daha uzundur. Bu nedenle, derin yuvalı veya çift rotor sargılı motorlara geçildiğinde, başlatma torku çokluğu önemli ölçüde artar (cos y 2 akısı artar) ve başlatma akımı çokluğu azalır. Doğru, bu durumda nominal yüke karşılık gelen güç faktörü ve verimlilik biraz azalır.
Sincap kafesli rotorlu motorlar için başlatma torkunun neredeyse her zaman motor modu bölgesindeki en düşük tork değeri olmadığı unutulmamalıdır. Olarak Şekil l'de görülebilir. Şekil 14'te, bazen düşük açısal hızlarda bir sincap kafesli motorun mekanik özellikleri, diş alanlarının daha yüksek harmoniklerinin etkisinden kaynaklanan bir düşüşe sahiptir. Motoru yük altında çalıştırırken bu durum dikkate alınmalıdır.
Sargılı rotorlu motorlar için, direnç direnci bilinen sınırlara yükseldikçe başlangıç başlatma torku artar (Şekil 12) ve direnç arttıkça başlatma akımı azalır. Başlangıç torku maksimum torka yükseltilebilir. Rotor devresinin direncinin daha da artmasıyla cos y2'deki artış, rotor akımındaki azalmayı telafi eder ve başlatma torku azalır.
Mekanik karakteristiği
frenleme modlarında asenkron motor
§ 3.7'de motor modunda çalışan asenkron bir makinenin mekanik özellikleri dikkate alınmıştır. Ancak asenkron bir motor, frenleme modlarında da çalışabilir: ağa enerji aktarımıyla frenleme sırasında, ters anahtarlamayla frenleme sırasında ve dinamik frenleme sırasında.
1. Şebekeye enerji salınımı ile frenleme(jeneratör çalışma modu
Pirinç. 15. Asenkron motorun çeşitli çalışma modları için mekanik özellikleri.
ağa paralel olarak) senkrondan daha yüksek hızlarda mümkündür. Asenkron bir motorun M ve w) koordinatlarındaki mekanik özellikleri Şekil 2'de gösterilmektedir. 15. Çeyrek 1, üç farklı rotor devre direnci için motor modu özelliklerinin bölümlerini içerir. Motor hızı ideal rölanti hızına veya senkron hıza yaklaştıkça motor torku sıfıra yaklaşır.
Harici bir torkun etkisi altında açısal hızın daha da artmasıyla, w>w 0 olduğunda motor, uyarma için reaktif güç tüketirken elektrik enerjisi sağlayabileceği şebekeye paralel olarak jeneratör modunda çalışır. Enerjinin ağa salınmasıyla frenleme, çeyrek daire 2'nin üst kısmında yer alan karakteristik bölümlerine karşılık gelir. Bu modda, (3.5)'ten görülebileceği gibi, maksimum tork, motor moduna göre daha büyük bir değere sahiptir. Ağa enerji veren frenleme modu, kutup anahtarlamalı motorların yanı sıra kaldırma makinelerinin (asansörler, ekskavatörler vb.) tahrikleri ve diğer bazı durumlarda pratik olarak kullanılır.
2. Yedek frenleme pratikte çok daha fazla uygulamaya sahiptir. Geri anahtarlamalı frenleme modu, tıpkı bir DC motorda olduğu gibi, sürüş yükü torku Ms ile elde edilebilir. > MP (Şek. 15). Akımı sınırlamak ve uygun torku elde etmek için, sargılı rotorlu bir motor kullanıldığında, rotor devresine ek bir direnç eklenmesi gerekir. Karşı anahtarlamalı frenleme sırasındaki kararlı durum, örneğin karakteristikteki - w UST, MS noktasına karşılık gelir (Şekil 15).
Kaymayı önleyici frenleme modunda Rp 1 ve M C == const için mekanik karakteristik, kararlı çalışma sağlamaz. Geri anahtarlama yoluyla frenleme, stator sargısının iki fazının anında değiştirilmesiyle de elde edilebilir; bu, manyetik alanın dönme yönünde bir değişikliğe yol açar (noktadan geçiş) A Kesinlikle İÇİNDE incirde. 16). Rotor, alan hareketinin yönünün tersine döner ve giderek yavaşlar. Açısal hız sıfıra düştüğünde (Şekil 16'daki C noktası), motorun ağ ile bağlantısı kesilmelidir, aksi takdirde tekrar motor moduna geçebilir ve rotoru bir öncekinin tersi yönde dönecektir (D noktası) ).
3. Asenkron motorun dinamik frenlenmesi genellikle stator sargısının bir DC ağına bağlanmasıyla gerçekleştirilir; Rotor sargısı harici dirençlere kapalıdır. Motor modundan dinamik frenleme moduna geçmek için kontaktör K1 (Şekil 17) statorun AC ağından bağlantısını keser ve K2 kontaktörü stator sargısını DC ağına bağlar. Akımı sınırlamak ve çeşitli frenleme özellikleri elde etmek için rotor devresinde harici dirençler bulunur.
Stator sargısından geçen doğru akım, ana dalgası sinüzoidal bir indüksiyon dağılımı veren sabit bir alan oluşturur. Dönen rotorda kendi alanını yaratan alternatif bir akım ortaya çıkar.
ayrıca statora göre hareketsizdir. Toplam manyetik akının rotor akımı ile etkileşimi sonucunda, stator MMF'sine, rotor direncine ve motorun açısal hızına bağlı olarak bir frenleme torku ortaya çıkar. Bu modun mekanik özellikleri 2. çeyreğin alt kısmında gösterilmektedir (bkz. Şekil 15). Sıfıra eşit bir açısal hızda bu moddaki frenleme torku da sıfıra eşit olduğundan koordinatların kökeninden geçerler. Maksimum tork, statora uygulanan voltajın (1) karesiyle orantılıdır ve artan voltajla birlikte artar. Kritik kayma şunlara bağlıdır:
Şekil 16. Mekanik özellikler Şekil. 17 Bağlantı şeması
Asenkron motorlar (IM) en yaygın motor türüdür, çünkü... kullanımı daha basit ve daha güvenilirdir, eşit güçte DPT'ye kıyasla daha az ağırlığa, boyuta ve maliyete sahiptirler. Kan basıncını açmaya yönelik devre şemaları Şekil 1'de gösterilmektedir. 2.14.
Yakın zamana kadar, düzenlenmemiş elektrikli tahriklerde sincap kafesli rotorlara sahip IM'ler kullanılıyordu. Bununla birlikte, IM'nin stator sargılarını besleyen voltajın tristör frekans dönüştürücülerinin (TFC'ler) ortaya çıkmasıyla birlikte, ayarlanabilir elektrikli sürücülerde sincap kafesli motorlar kullanılmaya başlandı. Günümüzde frekans dönüştürücülerde güç transistörleri ve programlanabilir kontrolörler kullanılmaktadır. Hız kontrol yöntemine darbe denir ve geliştirilmesi, elektrikli sürücülerin geliştirilmesinde en önemli yöndür.
Pirinç. 2.14. a) sincap kafesli rotorlu bir IM'yi açmak için devre şeması;
b) faz sargılı rotorlu bir IM'yi açmak için devre şeması.
Kan basıncının mekanik özelliklerine ilişkin denklem, kan basıncının eşdeğer devresine dayanarak elde edilebilir. Bu devrede statorun aktif direncini ihmal edersek, mekanik karakteristik ifadesi şu şekilde olacaktır:
,
Burada M k – kritik an; S'den- karşılık gelen kritik kayma; Uf– ağın faz voltajının etkin değeri; ω 0 =2πf/p– IM'nin dönen manyetik alanının açısal hızı (senkron hız); F– besleme gerilimi frekansı; P– IM'nin kutup çifti sayısı; x k– kısa devrenin endüktif faz direnci (eşdeğer devreden belirlenir); S=(ω 0 -ω)/ω 0– kayma (dönen alanın hızına göre rotor hızı); R2 1– rotor fazının toplam aktif direnci.
Sincap kafesli rotorlu bir IM'nin mekanik özellikleri Şekil 1'de gösterilmektedir. 2.15.
Pirinç. 2.15. Sincap kafesli rotorlu bir asenkron motorun mekanik özellikleri.
Üzerinde üç karakteristik nokta ayırt edilebilir. İlk noktanın koordinatları ( S=0; ω=ω 0; M=0). Rotor hızının dönen manyetik alanın hızına eşit olduğu ideal boşta moduna karşılık gelir. İkinci noktanın koordinatları ( S=S'ye; M=M k). Motor maksimum torkta çalışıyor. Şu tarihte: M s >M k motor rotoru durmaya zorlanacaktır, bu da motor için kısa devre anlamına gelir. Bu nedenle bu noktadaki motor torkuna kritik denir. M k. Üçüncü noktanın koordinatları ( S=1; ω=0; M=M p). Bu noktada motor başlatma modunda çalışır: rotor hızı ω=0 ve başlatma torku sabit rotora etki eder M p. Birinci ve ikinci karakteristik noktalar arasında yer alan mekanik karakteristik bölümüne çalışma bölümü denir. Üzerinde motor sabit durumda çalışır. Koşullar karşılanırsa, sincap kafesli rotorlu bir IM için U=U n Ve f=fn mekanik özelliğe doğal denir. Bu durumda, özelliğin çalışma bölümünde motorun nominal çalışma moduna karşılık gelen ve koordinatlara sahip bir nokta vardır ( Sn; ωn; Mn).
Kan basıncının elektromekanik özellikleri ω=f(ben f)Şekil 2.15'te kesikli çizgi olarak gösterilen DPT'nin elektromekanik karakteristiğinin aksine, yalnızca çalışma bölümünde mekanik karakteristikle örtüşmektedir. Bu, başlatma sırasında emf frekansının değişmesi nedeniyle açıklanmaktadır. rotor sargısında E 2 akımın frekansı ve sargının endüktif ve aktif direncinin oranı değişir: başlatmanın başlangıcında akımın frekansı daha yüksektir ve endüktif direnç aktif olandan daha yüksektir; rotor hızının artmasıyla ω rotor akımının frekansı ve dolayısıyla sargısının endüktif direnci azalır. Bu nedenle, doğrudan başlatma modunda IM'nin başlatma akımı, nominal değerden 5-7 kat daha yüksektir ben fn ve başlangıç torku M p nominale eşit Mn. Başlatma sırasında başlatma akımını ve başlatma torkunu sınırlamanın gerekli olduğu DPT'den farklı olarak, bir IM'yi başlatırken başlatma akımının sınırlandırılması ve başlatma torkunun arttırılması gerekir. Son durum en önemlisidir, çünkü bağımsız uyarımlı DPT şu anda başlar: Hanım<2,5М н , sıralı uyarma ile DPT Hanım<5М н ve doğal bir karakteristikte çalışırken kan basıncı Hanım<М н .
Sincap kafesli rotorlu bir IM için artış M p Rotor sargısının özel tasarımı ile sağlanır. Rotor sargısının oluğu derin yapılmıştır ve sargının kendisi iki kat halinde düzenlenmiştir. Motoru çalıştırırken frekans E 2 ve rotor akımları büyüktür, bu da bir akım yer değiştirme etkisinin ortaya çıkmasına neden olur - akım yalnızca sarımın üst katmanında akar. Bu nedenle sargı direnci ve motorun başlangıç torku artar. MP. Değeri ulaşabilir 1,5 milyon.
Sargı rotorlu bir IM için artış MP mekanik özellikleri değiştirilerek sağlanır. Direnç ise RP Rotor akım akış devresine dahil olan sıfıra eşittir - motor doğal bir karakteristikte çalışır ve MP =MN. Şu tarihte: RP >0 rotor fazının toplam aktif direnci artar R2 1. Kritik kayma S'den arttıkça R2 1 da artar. Sonuç olarak, yara rotorlu bir IM'de giriş RP Rotor akım akış devresine doğru bir yer değiştirmeye yol açar MK büyük kaymalara doğru. Şu tarihte: SK =1 MP =M K. Sarılmış rotorlu IM'nin mekanik özellikleri RP >0 yapay veya reostat denir. Şekil 2'de gösterilmektedirler. 2.16.
Motorun mekanik özellikleri rotor hızının şaft üzerindeki torka bağımlılığı n = f (M2) olarak adlandırılır. Yüksüz tork yük altında küçük olduğundan, M2 ≈ M ve mekanik karakteristik n = f (M) bağımlılığı ile temsil edilir. S = (n1 - n) / n1 ilişkisini dikkate alırsak, mekanik karakteristik, grafiksel bağımlılığının n ve M koordinatlarında sunulmasıyla elde edilebilir (Şekil 1).
Pirinç. 1. Asenkron motorun mekanik özellikleri
Asenkron motorun doğal mekanik özelliği bağlantısının ana (sertifika) devresine ve besleme voltajının nominal parametrelerine karşılık gelir. Yapay özellikler herhangi bir ek elemanın dahil edilmesi durumunda elde edilir: dirençler, reaktörler, kapasitörler. Motor nominal olmayan bir voltajla çalıştırıldığında, özellikler doğal mekanik özelliklerden de farklılık gösterir.
Mekanik özellikler, bir elektrikli sürücünün statik ve dinamik modlarını analiz etmek için çok kullanışlı ve kullanışlı bir araçtır.
Mekanik özelliklerin ana noktaları: kritik kayma ve frekans, maksimum tork, başlangıç torku, nominal tork.
Mekanik karakteristik, torkun kaymaya veya başka bir deyişle devir sayısına bağımlılığıdır:
İfadeden 
bu bağımlılığın çok karmaşık olduğu açıktır çünkü formüllerin gösterdiği gibi) 
Ve 
, kaydırma da ifadelere dahil edilmiştir. BEN 2
Ve çünkü? 2. Asenkron motorun mekanik özellikleri genellikle grafiksel olarak verilir.
Karakteristiğin başlangıç noktası şuna karşılık gelir: N= 0 ve S= 1: Bu, motorun ilk çalıştırıldığı andır. Başlangıç tork değeri Mn - motorun çalışma özelliklerinin çok önemli bir özelliği. Eğer Mn Nominal çalışma torkundan küçük, motor yalnızca rölantide veya buna uygun olarak azaltılmış mekanik yükle çalıştırılabilir.
Sembolle belirtelim Mnp motorun çalıştığı şaft üzerindeki mekanik yükün yarattığı karşı koyma (frenleme) torku. Motorun çalışabilmesi için bariz koşul şudur: Mn > Mnp . Bu koşul yerine getirilirse motor rotoru hareket etmeye başlayacak, hızı N artacak ve kayma S azaltmak. Yukarıdaki görüntüden de görülebileceği gibi motor torku arttıkça artar. Mn maksimuma kadar Aa kritik kaymaya karşılık gelen S kp bu nedenle tork farkıyla belirlenen aşırı kullanılabilir motor gücü de artar M Ve Mnp .
Mevcut motor torku arasındaki fark ne kadar büyükse (çalışma karakteristiği boyunca belirli bir kayma için mümkündür) M ve karşı çıkıyor M np , çalıştırma modu ne kadar kolaysa ve motor sabit bir dönüş hızına o kadar hızlı ulaşır.
Mekanik özelliklerin gösterdiği gibi, belirli bir devir sayısında ( S = S kp) mevcut motor torkunun belirli bir motor için mümkün olan maksimum değere ulaşması (belirli bir voltajda) sen ) değerler M t . Daha sonra motor dönüş hızını artırmaya devam eder ancak mevcut torku hızla azalır. Bazı değerlerde N Ve S motor torku karşı motora eşit olur: motor çalıştırma sona erer, hızı şu orana karşılık gelen bir değere ayarlanır:
Bu oran tüm motor yük modları, yani tüm değerler için zorunludur. Mnp , mevcut maksimum motor torku dahilinde M t . Bu sınırlar dahilinde, motorun kendisi tüm yük dalgalanmalarına otomatik olarak uyum sağlar: eğer motor çalışırken mekanik yükü bir an için artarsa M n.p. motor tarafından daha fazla tork geliştirilecektir. Motor devri düşmeye başlayacak ve tork artacaktır.
Dönme hızı eşitliğe karşılık gelen yeni bir seviyede kurulacaktır. M Ve Mnp . Yük azaldığında yeni yük moduna geçiş süreci tersine dönecektir.
Eğer yükleme momenti Mnp aşacak M t Hızın daha da azalmasıyla motor torku azalacağından motor hemen duracaktır.
Bu nedenle maksimum motor torku M T aynı zamanda devrilme veya kritik an olarak da adlandırılır.
Eğer şu anda formül 
yerine geçmek:
sonra şunu elde ederiz:
Birinci türevini alarak M Bunu sıfıra eşitleyerek ve torkun maksimum değerinin aşağıdaki koşullar altında oluştuğunu buluruz:
yani böyle bir kaymayla S = kp Rotorun aktif direncinin endüktif reaktansa eşit olduğu nokta
Değerler kp çoğu asenkron motor için bu oranlar %10 ila %25 arasındadır.
Yukarıda yazılan tork formülünde aktif direnç yerine R 2 endüktifi formülle değiştirin
Asenkron bir motorun maksimum torku, manyetik akının karesiyle (ve dolayısıyla voltajın karesiyle) orantılıdır ve rotor sargısının kaçak endüktansı ile ters orantılıdır.
Motora sağlanan voltaj sabit olduğunda akışı F neredeyse hiç değişmeden kalır.
Rotor devresinin kaçak endüktansı da pratik olarak sabittir. Bu nedenle rotor devresindeki aktif direnç değiştiğinde torkun maksimum değeri M t değişmeyecek, ancak farklı kaymalarda meydana gelecektir (rotorun aktif direncinde bir artışla - büyük kayma değerlerinde).
Açıkçası, mümkün olan maksimum motor yükü, değeri ile belirlenir. M t . Motor özelliklerinin çalışma kısmı dar bir hız aralığında yatmaktadır. N, karşılık gelen M t , önce. Şu tarihte: N = N 1 (karakteristik son nokta) M = 0, çünkü senkron rotor hızında S = 0 ve ben 2 = 0.
Motorun etiket gücünü belirleyen nominal tork genellikle 0,4 - 0,6'ya eşit olarak alınır. M t . Böylece asenkron motorlar 2 - 2,5 kat kısa süreli aşırı yüklere izin verir.
Asenkron bir motorun çalışma modunu karakterize eden ana parametre kaymadır s - motor rotor hızı n ile alanı arasındaki göreceli fark n o: s = (n o - n) / n o .
0 ≤ s ≤ 1'e karşılık gelen mekanik özelliklerin bölgesi, motor modlarının bölgesidir ve s'de< s кр работа двигателя устойчива, при s >s cr - kararsız. Ne zaman< 0 и s >1 motor torku, rotorunun dönme yönüne karşı yönlendirilir (sırasıyla rejeneratif frenleme ve karşı başlatma frenlemesi).
Bir motorun mekanik özelliklerinin kararlı bir bölümü genellikle, kritik kayma s cr'nin belirlenebildiği nominal modun parametrelerinin değiştirilmesiyle Kloss formülüyle tanımlanır:
,
burada: λ = M kp / M n - motorun aşırı yük kapasitesi.
Bir referans kitabına veya kataloğa göre mekanik bir karakteristik, yaklaşık olarak dört nokta kullanılarak oluşturulabilir (Şekil 7.1):
Nokta 1 - ideal rölanti hızı, n = n o = 60 f / p, M = 0, burada: p - motor manyetik alanının kutup çiftlerinin sayısı;
Nokta 2 - nominal, mod: n = n n, M = M n = 9550 P n / n n, burada P n, motorun kW cinsinden nominal gücüdür;
Nokta 3 - kritik mod: n = n cr, M = M cr =λ M n;
Nokta 4 - başlangıç modu: n = 0, M = M başlangıç = β M n.
Motorun Mn'ye kadar ve biraz daha fazla bir yük aralığında çalışmasını analiz ederken, mekanik özelliğin kararlı bir bölümü yaklaşık olarak düz bir çizgi n = n 0 - vM denklemiyle tanımlanabilir; burada "b" katsayısı şu şekilde kolayca belirlenir: Nominal mod parametreleri nn ve Mn'nin denklemde değiştirilmesi.
Stator sargılarının tasarımı. Tek katmanlı ve çift katmanlı döngü sargıları.
Bobinlerin tasarımına bağlı olarak sarımlar, yumuşak bobinli gevşek sarımlar ve sert bobinli veya yarım bobinli sarımlara ayrılır. Yumuşak bobinler yuvarlak yalıtımlı telden yapılmıştır. Gerekli şekli vermek için önce şablonlara sarılırlar ve daha sonra yalıtımlı trapez oluklara yerleştirilirler (bkz. Şekil 3.4, V, G ve 3.5, V); sargı kurulumu sırasında fazlar arası yalıtım ara parçaları takılır. Daha sonra bobinler takozlar veya kapaklar yardımıyla oluklarda güçlendirilir, son şekli verilir (ön kısımlar oluşturulur), sarım bantlanır ve emprenye edilir. Rastgele sarımların üretim sürecinin tamamı tamamen mekanize edilebilir.
Sert bobinler (yarım bobinler) dikdörtgen yalıtımlı telden yapılır. Oluklara yerleştirilmeden önce son şekli verilir; Aynı zamanda bunlara kabuk ve faz-faz izolasyon da uygulanır. Bobinler daha sonra önceden yalıtılmış açık veya yarı açık yuvalara yerleştirilir. , güçlendirilmiş ve emprenye edilmiştir.
1. Tek katmanlı sargılar- mekanize kurulum için en uygun olanıdır, çünkü bu durumda sargının eşmerkezli olması ve bobinin her iki tarafındaki stator yuvalarına aynı anda yerleştirilmesi gerekir. Ancak bunların kullanımı, ön parçaların önemli ölçüde uzunluğundan dolayı sarım teli tüketiminin artmasına neden olur. Ayrıca bu tür sargılarda perdeyi kısaltmak mümkün değildir, bu da hava boşluğundaki manyetik alanın şeklinin bozulmasına, ek kayıpların artmasına, mekanik özelliklerde düşüşlerin oluşmasına ve gürültünün artmasına neden olur. Bununla birlikte, basitlikleri ve düşük maliyetleri nedeniyle, bu tür sargılar, 10-15 kW'a kadar düşük güçlü asenkron motorlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
2. Çift katmanlı sargılar- Sargı adımını istediğiniz sayıda diş bölümü kadar kısaltmanıza olanak tanır, böylece sarımın oluşturduğu manyetik alanın şeklini iyileştirir ve daha yüksek harmonik EMF eğrilerini bastırır. Ek olarak, iki katmanlı sargılarla, sargıların imalatını kolaylaştıran daha basit bir uç bağlantı şekli elde edilir. Bu tür sargılar, elle döşenen sert bobinlere sahip 100 kW'ın üzerinde güce sahip motorlar için kullanılır.
Stator sargıları. Tek katmanlı ve çift katmanlı dalga sargıları
Alternatif akım ağına bağlanan stator çekirdeğinin yuvalarına çok fazlı bir sargı yerleştirilir. Faz sayısı ile çok fazlı simetrik sargılar T katmak T bir yıldıza veya çokgene bağlanan faz sargıları. Yani, örneğin üç fazlı bir stator sargısı durumunda, faz sayısı t = 3 ve sargılar yıldız veya üçgen şeklinde bağlanabilir. Faz sargıları birbirinden 360/ açıyla kaydırılmıştır. T dolu; üç fazlı bir sargı için bu açı 120°'dir.
Faz sargıları seri, paralel veya seri-paralel olarak bağlanan ayrı bobinlerden yapılır. Bu durumda, altında bobin Aynı yarıklara yerleştirilen ve yarık duvarlarına göre ortak yalıtıma sahip olan stator sargısının birkaç seri bağlı dönüşünü ifade eder. Sırasıyla bobin iki aktif (yani stator çekirdeğinin kendisinde bulunan) iletken, bitişik zıt kutupların altındaki iki yuvaya yerleştirilmiş ve birbirlerine seri olarak bağlanmış olarak kabul edilir. Stator çekirdeğinin dışında bulunan ve aktif iletkenleri birbirine bağlayan iletkenlere sargının uç kısımları denir. Sargı bobinlerinin yuvalara yerleştirilen düz kısımlarına bobin kenarları veya yuva parçaları adı verilir.
Sargıların yerleştirildiği stator olukları, statorun iç kısmında diş adı verilen kısmı oluşturur. Stator çekirdeğinin iki bitişik dişinin merkezleri arasındaki, hava boşluğuna bakan yüzeyi boyunca ölçülen mesafeye denir. dişli bölme veya oluk bölümü.
Çok katmanlı silindirik bobin sargıları (Şekil 3) yuvarlak telden sarılır ve çubuk boyunca yer alan çok katmanlı disk bobinlerden oluşur. Serpantinler arasında soğutma için radyal kanallar bırakılabilir (her bir serpantin üzerinden veya iki veya üç serpantin üzerinden). Bu tür sargılar yüksek gerilim tarafında kullanılır. S st ≤ 335 kV×A, BEN st ≤ 45 A ve sen l.n ≤ 35 kV.
Tek katmanlı ve çift katmanlı silindirik sargılar (Şekil 4), bir veya daha fazla (dörde kadar) paralel dikdörtgen iletkenden sarılır ve aşağıdaki durumlarda kullanılır: S st ≤ 200 kV×A, BEN st ≤ 800 A ve sen l.n ≤ 6 kV.
Mekanik karakteristik genellikle rotor hızının elektromanyetik torkun n = f(M) bir fonksiyonu olarak bağımlılığı olarak anlaşılır. Bu karakteristik (Şekil 2.15), M = f(S) bağımlılığı kullanılarak ve rotor hızının farklı kayma değerlerinde yeniden hesaplanması kullanılarak elde edilebilir.
S = (n0 - n) / n0 olduğundan, n = n0(1 - S) olur. n0 = (60 f)/p'nin manyetik alanın dönme frekansı olduğunu hatırlayalım.
Bölüm 1-3 kararlı çalışmaya karşılık gelir, bölüm 3-4 ise kararsız çalışmaya karşılık gelir. Nokta 1, n = n0 durumunda motorun ideal rölanti hızına karşılık gelir. Nokta 2, motorun nominal çalışma moduna karşılık gelir, koordinatları Mn ve nn'dir. 3. nokta kritik moment Mcr'ye ve kritik dönüş hızı ncr'ye karşılık gelir. 4. nokta, motorun Mstart başlangıç torkuna karşılık gelir. Mekanik karakteristik pasaport verileri kullanılarak hesaplanabilir ve oluşturulabilir. 1. Nokta:
n0 = (60f)/p,
burada: p – makinenin kutup çifti sayısı;
f – ağ frekansı.
nn ve Mn koordinatlarıyla 2. nokta. Nominal dönüş hızı nн pasaportta belirtilmiştir. Nominal tork aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:
burada: Рн – anma gücü (şaft gücü).
Koordinatları Mkr nkr olan 3. nokta. Kritik moment Mkr = Mn λ formülü kullanılarak hesaplanır. Aşırı yük kapasitesi λ, motor pasaportunda ncr = n0 (1 - Skr) belirtilir, 
, Sн = (n0 - nn) / n0 – nominal kayma.
4. noktanın koordinatları n=0 ve M=Mstart'tır. Başlangıç torku aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır
Mbaşlangıç = Mn λbaşlangıç,
burada: λstart – başlangıç torkunun çokluğu pasaportta belirtilir.
Asenkron motorlar katı bir mekanik özelliğe sahiptir, çünkü Rotor hızı (bölüm 1-3) şaft üzerindeki yüke çok az bağlıdır. Bu, bu motorların avantajlarından biridir.
