Motor listrik multi-kecepatan dan penggunaannya — tujuan dan karakteristik, penentuan daya pada kecepatan putaran yang berbeda

Motor listrik multi-kecepatan — motor asinkron dengan beberapa tahap kecepatan, dirancang untuk menggerakkan mekanisme yang memerlukan kontrol kecepatan tanpa langkah.

Motor multi-kecepatan adalah motor yang dirancang khusus. Mereka memiliki belitan stator khusus dan rotor sangkar normal.

Bergantung pada rasio kutub, kerumitan sirkuit, dan tahun produksi motor listrik multi-kecepatan, statornya diproduksi dalam empat versi:

• gulungan satu kecepatan independen untuk dua, tiga, bahkan empat kecepatan;

• dengan satu atau dua kumparan dengan peralihan kutub, dalam kasus pertama dua tahap, dan yang kedua - empat tahap;

• dengan adanya tiga kecepatan putaran motor listrik, satu kumparan diaktifkan dengan kutub - dua kecepatan, dan yang kedua - kecepatan tunggal, independen - untuk sejumlah kutub;

• dengan satu koil dengan perpindahan kutub untuk tiga atau empat kecepatan.

Motor pemuntir otomatis memiliki utilisasi dan pengisian slot yang buruk karena adanya sejumlah besar kabel dan segel, yang secara signifikan mengurangi daya dalam langkah kecepatan.
Kehadiran dua belitan sakelar kutub di stator, dan terutama satu untuk tiga atau empat kecepatan putaran, meningkatkan pengisian slot dan memungkinkan penggunaan inti stator yang lebih rasional, sebagai akibatnya tenaga motor listrik meningkat.

Menurut kerumitan sirkuit, motor listrik multi-kecepatan dibagi menjadi dua bagian: dengan rasio kutub sama dengan 2/1 dan — tidak sama dengan 2/1. Yang pertama termasuk motor listrik dengan kecepatan 1500/3000 rpm atau 2p = 4/2, 750/1500 rpm atau 2p = 8/4, 500/1000 rpm atau 2p = 12/6, dll., Dan yang kedua — 1000 /1500 rpm atau 2p = 6/4, 750/1000 rpm atau 2p = 8/6, 1000/3000 rpm atau 2p = 6/2, 750/3000 rpm atau 2p = 8/2, 600/3000 rpm atau 2p = 10/2, 375/1500 rpm atau 2p = 16/4, dst.

Bergantung pada pilihan rangkaian belitan sakelar kutub, dengan jumlah kutub yang berbeda, motor listrik dapat berupa daya konstan atau torsi konstan.

Untuk motor dengan belitan sakelar kutub dan daya konstan, jumlah belokan dalam fase pada kedua jumlah kutub akan sama atau berdekatan, yang berarti arus dan dayanya akan sama atau mendekati. Torsi mereka akan berbeda, tergantung pada jumlah putaran.

Pada motor listrik torsi konstan dengan jumlah kutub yang lebih kecil, kelompok belitan yang dibagi menjadi dua bagian di setiap fase dihubungkan secara paralel dalam delta ganda atau bintang ganda, akibatnya jumlah belokan dalam satu fase berkurang, dan penampang kabel, arus dan daya digandakan.Saat beralih dari kutub besar ke kutub yang lebih kecil dalam susunan bintang / delta, jumlah belokan berkurang, dan arus serta daya akan meningkat 1,73 kali lipat. Artinya pada tenaga yang lebih tinggi dan putaran yang lebih tinggi, serta pada tenaga yang lebih rendah dan putaran yang lebih rendah, torsi akan sama.

Cara paling sederhana untuk mendapatkan dua nomor pasangan kutub yang berbeda adalah susunan stator motor induksi dengan dua belitan independen… Industri kelistrikan memproduksi motor seperti itu dengan kecepatan putaran sinkron 1000/1500 rpm.

Namun, ada sejumlah skema pengalihan kabel belitan stator di mana belitan yang sama dapat menghasilkan jumlah kutub yang berbeda. Sakelar sederhana dan tersebar luas dari jenis ini ditunjukkan pada gambar. 1, a dan b. Kumparan stator yang dihubungkan secara seri membentuk dua pasang kutub (Gbr. 1, a). Kumparan yang sama terhubung dalam dua sirkuit paralel seperti yang ditunjukkan pada gambar. 1b, bentuk sepasang kutub.

Industri memproduksi motor single-winding multi-kecepatan dengan switching seri-paralel dan dengan rasio kecepatan 1: 2 dengan kecepatan putaran sinkron 500/1000, 750/1500, 1500/3000 rpm.

Metode switching yang dijelaskan di atas bukan satu-satunya. Dalam gambar. 1, c menunjukkan rangkaian yang membentuk jumlah kutub yang sama dengan rangkaian yang ditunjukkan pada gambar. 1, b.

Namun, yang paling umum di industri adalah metode pertama sakelar seri-paralel, karena dengan sakelar seperti itu, lebih sedikit kabel yang dapat dilepas dari belitan stator dan oleh karena itu sakelar dapat lebih sederhana.

Beras. 1. Prinsip pergantian kutub motor induksi.

Belitan tiga fase dapat dihubungkan ke jaringan tiga fase di bintang atau delta. Dalam gambar. 2, a dan b menunjukkan perpindahan yang tersebar luas, di mana motor listrik, untuk mendapatkan kecepatan yang lebih rendah, dihubungkan dengan delta dengan sambungan seri kumparan, dan untuk mendapatkan kecepatan yang lebih tinggi, sebuah bintang dengan sambungan paralel dari gulungan (t .aka bintang ganda).

Bersamaan dengan dua kecepatan, industri kelistrikan juga memproduksi motor asinkron tiga kecepatan... Dalam hal ini, stator motor listrik memiliki dua belitan terpisah, salah satunya menyediakan dua kecepatan melalui peralihan yang dijelaskan di atas. Belitan kedua, biasanya termasuk dalam bintang, memberikan kecepatan ketiga.

Jika stator motor listrik memiliki dua belitan independen, yang masing-masing memungkinkan perpindahan kutub, dimungkinkan untuk mendapatkan motor listrik empat tahap. Dalam hal ini, jumlah kutub dipilih sedemikian rupa sehingga kecepatan putaran membentuk rangkaian yang diperlukan. Diagram motor listrik seperti itu ditunjukkan pada gambar. 2, c.

Perlu dicatat bahwa medan magnet yang berputar akan menginduksi tiga E dalam tiga fase belitan diam. D. s, dengan ukuran dan fase yang sama bergeser 120 °. Jumlah geometris dari gaya gerak listrik ini, seperti yang diketahui dari teknik kelistrikan, adalah nol. Namun, karena fase sinusoidal yang tidak tepat e. dll. c. arus utama, jumlah dari d., dll. v. mungkin nol. Dalam hal ini, arus muncul dalam koil tertutup yang tidak berfungsi, yang memanaskan koil ini.

Untuk mencegah fenomena ini, rangkaian switching kutub dibuat sedemikian rupa sehingga koil idle terbuka (Gbr. 12, c).Karena nilai arus atas yang kecil pada beberapa motor listrik, terkadang tidak ada pemutusan pada loop tertutup belitan idle.

Diproduksi motor double-wound tiga kecepatan dengan kecepatan putaran sinkron 1000/1500/3000 dan 750/1500/3000 rpm dan motor empat kecepatan dengan 500/750/1000/1500 rpm. Motor dua kecepatan memiliki enam, tiga kecepatan sembilan, dan empat kecepatan 12 terminal ke saklar kutub.

Perlu dicatat bahwa ada sirkuit untuk motor dua kecepatan, yang dengan satu belitan memungkinkan untuk mendapatkan kecepatan putaran yang rasionya tidak sama dengan 1: 2. Motor listrik semacam itu memberikan kecepatan putaran sinkron 750/3000, 1000/1500 , 1000/3000rpm

Tiga dan empat jumlah pasangan tiang yang berbeda dapat diperoleh dengan menggunakan skema khusus untuk belitan tunggal Motor listrik multi-kecepatan dengan belitan tunggal secara signifikan lebih kecil daripada motor belitan ganda dengan parameter yang sama, yang sangat penting untuk teknik mesin .

Selain itu, motor listrik berliku tunggal memiliki sedikit lebih tinggi indikator energi dan produksi padat karya yang lebih sedikit. Kerugian dari motor multi-kecepatan dengan belitan tunggal adalah adanya lebih banyak kabel yang dimasukkan ke sakelar.

Namun, kerumitan sakelar tidak ditentukan oleh jumlah kabel yang dikeluarkan melainkan oleh jumlah sakelar yang simultan. Dalam hal ini, skema telah dikembangkan yang memungkinkan, dengan adanya satu koil, untuk mendapatkan tiga dan empat kecepatan dengan sakelar yang relatif sederhana.

Beras. 2. Skema untuk mengganti kutub motor induksi.

Motor listrik semacam itu diproduksi oleh teknik mesin pada kecepatan sinkron 1000/1500/3000, 750/1500/3000, 150/1000/1500, 750/1000/1500/3000, 500/750/1000/1500 rpm.

Torsi motor induksi dapat dinyatakan dengan rumus terkenal

di mana Ig adalah arus dalam rangkaian rotor; F adalah fluks magnet motor; ? 2 adalah sudut fase antara vektor saat ini dan e. dll. v.rotor.

Beras. 3. Motor sangkar tupai multi-kecepatan tiga fase.

Pertimbangkan rumus ini dalam kaitannya dengan kontrol kecepatan motor induksi.

Arus kontinyu tertinggi yang diizinkan dalam rotor ditentukan oleh pemanasan yang diizinkan dan karenanya kira-kira konstan. Jika pengaturan kecepatan dilakukan dengan fluks magnet konstan, maka pada semua kecepatan motor, torsi jangka panjang maksimum yang diizinkan juga akan konstan. Kontrol kecepatan ini disebut kontrol torsi konstan.

Pengaturan kecepatan dengan memvariasikan resistansi di sirkuit rotor adalah pengaturan dengan torsi maksimum konstan yang diijinkan, karena fluks magnet mesin tidak berubah selama pengaturan.

Daya berguna maksimum yang diizinkan dari poros motor pada kecepatan putaran yang lebih rendah (dan karenanya jumlah kutub yang lebih banyak) ditentukan oleh ekspresi

dimana If1 — arus fasa, maksimum yang diizinkan sesuai dengan kondisi pemanasan; Uph1 — tegangan fasa stator dengan jumlah kutub yang lebih banyak.

Daya berguna maksimum yang diizinkan dari poros motor pada kecepatan putaran yang lebih tinggi (dan jumlah kutub yang lebih kecil) Uph2 — tegangan fasa dalam hal ini.

Saat beralih dari koneksi delta ke bintang, tegangan fasa berkurang dengan faktor 2.Jadi, saat berpindah dari sirkuit a ke sirkuit b (Gbr. 2), kita mendapatkan rasio daya

Mengambil kasar

ambil

Dengan kata lain, daya pada kecepatan rendah adalah 0,86 daya pada kecepatan rotor yang lebih tinggi. Mengingat perubahan yang relatif kecil dalam daya kontinu maksimum pada dua kecepatan, pengaturan tersebut secara konvensional disebut sebagai pengaturan daya konstan.

Jika, saat menghubungkan separuh dari setiap fase, Anda secara berurutan menggunakan koneksi bintang, lalu beralih ke koneksi bintang paralel (Gbr. 2, b), maka kita dapatkan

Atau

Jadi, dalam hal ini, ada kontrol konstan dari putaran torsi. Pada peralatan mesin pengerjaan logam, penggerak gerak utama memerlukan kontrol kecepatan daya konstan dan penggerak umpan memerlukan kontrol kecepatan torsi konstan.

Perhitungan rasio daya di atas pada kecepatan tertinggi dan terendah adalah perkiraan. Misalnya, kemungkinan peningkatan beban pada kecepatan tinggi karena pendinginan belitan yang lebih intens tidak diperhitungkan; persamaan yang diasumsikan juga sangat mendekati.Jadi, untuk motor 4A yang kita miliki

Hasilnya, rasio tenaga mesin ini adalah P1 / P2 = 0,71. Rasio yang kurang lebih sama berlaku untuk mesin dua kecepatan lainnya.

Motor listrik single-coil multi-kecepatan baru, tergantung pada skema switching, memungkinkan kontrol kecepatan dengan daya konstan dan torsi konstan.

Sejumlah kecil tahapan kontrol yang dapat diperoleh dengan motor induksi pengubah kutub biasanya memungkinkan motor semacam itu digunakan pada peralatan mesin hanya dengan kotak roda gigi yang dirancang khusus.

Lihat juga: Keuntungan menggunakan motor multi-kecepatan