AC-masjiene: toestel, werkingsbeginsel, toepassing

2024 Outeur: Howard Calhoun | [email protected]. Laas verander: 2023-12-17 10:16

Elektriese masjiene verrig die kritieke funksie van energie-omsetting in werkmeganismes en opwekkingstasies. Sulke toestelle vind hul plek in verskillende gebiede, wat die uitvoerende liggame van voldoende kragpotensiaal voorsien. Een van die gewildste stelsels van hierdie tipe is AC-masjiene (ACM's), wat verskeie variëteite en verskille binne hul klas het.

Algemene inligting oor MAT

Die segment van MPT of elektromeganiese omsetters kan voorwaardelik in enkelfase- en driefasestelsels verdeel word. Ook op die basiese vlak word asinchroniese, sinchrone en versamelaartoestelle onderskei, terwyl die algemene beginsel van werking en ontwerpontwerp baie gemeen het. Hierdie klassifikasie van AC-masjiene is voorwaardelik, aangesien moderne elektromeganiese omskakelingstasies gedeeltelik werkvloeie van elke groep toestelle behels.

As 'n reël is die MPT gebaseer op 'n stator en 'n rotor, waartussen 'n luggaping voorsien word. Weereens, ongeag die tipe masjien, is die werksiklus gebaseer op die rotasie van die magnetiese veld. Maar as in 'n sinchroniese installasie die beweging van die rotor ooreenstem met die rigting van die kragveld, dan kan die rotor in 'n asinchrone masjien in 'n ander rigting en met verskillende frekwensies beweeg. Hierdie verskil bepaal ook die kenmerke van die gebruik van masjiene. Dus, as sinchrone sowel as 'n kragopwekker en as 'n elektromeganiese motor kan optree, dan word asinchroniese motors hoofsaaklik as motors gebruik.

Wat die aantal fases betref, word enkel- en multifase-stelsels onderskei. Verder, uit die oogpunt van praktiese gebruik, verdien verteenwoordigers van die tweede kategorie aandag. Dit is meestal driefase-wisselstroommasjiene, waarin die magneetveld net die funksie van 'n energiedraer verrig. Enkelfase-toestelle, aan die ander kant, weens operasionele onpraktiesheid en groot groottes, verdwyn geleidelik uit die praktyk van toepassing, alhoewel in sommige gebiede die deurslaggewende faktor in hul keuse lae koste is.

Verskille van DC-masjiene

Die fundamentele strukturele verskil lê in die ligging van die wikkeling. In WS-stelsels bedek dit die stator, en in GS-masjiene, die rotor. In beide groepe verskil elektriese motors in die tipe stroomopwekking - gemeng, parallel en serie. Vandag word AC- en DC-masjiene in die nywerheid, landbou en die huishoudelike sektor gebruik, maar die eersteopsie is meer aantreklik in terme van prestasie. Alternators en WS-motors trek voordeel uit verbeterde ontwerp, betroubaarheid en hoë energiedoeltreffendheid.

Die gebruik van gelykstroomtoestelle is wydverspreid in gebiede waar die vereistes vir die akkuraatheid van regulering van bedryfsparameters na vore kom. Dit kan vervoer-trekmeganismes, masjiengereedskap en komplekse meetinstrumente wees. Wat werkverrigting betref, het GS- en WS-masjiene 'n hoë doeltreffendheid, maar met verskillende moontlikhede van tegniese en strukturele aanpassing by spesifieke toepassingstoestande. GS-werking gee meer opsies vir spoedbeheer, wat belangrik is wanneer servo- en stapmotors gediens word.

Asinchronous MPT-toestel

Vir die tegniese basis van hierdie toestel in die vorm van 'n rotor en 'n stator, word plaatstaal gebruik, wat met 'n isolerende olie-harslaag aan beide kante bedek is voor montering. In lae-krag masjiene kan die kern van elektriese staal gemaak word sonder bykomende laag, aangesien in hierdie geval die natuurlike oksiedlaag op die metaaloppervlak as 'n isolator dien. Die stator is in die behuising vas, en die rotor op die as. In asynchrone hoëkrag-wisselstroommasjiene kan die rotorkern ook op die behuisingsrand gemonteer word met 'n huls wat op die as gemonteer is. Die as self moet op die laerskerms draai, wat ook aan die basis van die behuising vasgemaak is.

Die buitenste oppervlaktes van die rotor en die binne-oppervlaktes van die stator word aanvanklik van groewe voorsien om die wikkelgeleiers te akkommodeer. In die stator van AC-masjiene is die wikkeling dikwels driefase en gekoppel aan die toepaslike 380 V-netwerk Dit word ook primêre genoem. Die rotorwikkeling word op soortgelyke wyse uitgevoer, waarvan die punte gewoonlik 'n verbinding in 'n sterkonfigurasie vorm. Glipringe word ook voorsien waardeur 'n reostaat vir verstelling of 'n driefase-aansitelement bykomend gekoppel kan word.

Dit is ook belangrik om te let op die parameters van die luggaping, wat dien as 'n dempersone wat geraas, vibrasie en hitte verminder tydens die werking van die toestel. Hoe groter die masjien, hoe groter moet die gaping wees. Die waarde daarvan kan wissel van een tot 'n paar millimeter. As dit struktureel onmoontlik is om genoeg spasie vir die lugsone te laat, word 'n bykomende verkoelingstelsel vir die eenheid voorsien.

Die beginsel van werking van asynchrone MPT

Die drie-fase wikkeling in hierdie geval is gekoppel aan 'n simmetriese netwerk met 'n drie-fase spanning, as gevolg waarvan 'n magnetiese veld in die lug gaping gevorm word. Wat die ankerwikkeling betref, word spesiale maatreëls getref om 'n harmoniese ruimtelike verspreiding van die veld vir die dempingsgaping te bewerkstellig, wat 'n stelsel van roterende magnetiese pole vorm. Volgens die werkingsbeginsel van 'n wisselstroommasjien word 'n magnetiese vloed by elke pool gevorm, wat die kronkelbane kruis, en sodoende die opwekking van elektromotoriese stowwe uitlok.sterkte. 'n Driefasestroom word in die driefasewikkeling geïnduseer, wat die motorwringkrag verskaf. Teen die agtergrond van die interaksie van die rotorstroom met magnetiese vloede word 'n elektromagnetiese krag op die geleiers gevorm.

As die rotor, onder die werking van 'n eksterne krag, in beweging gestel word, waarvan die rigting ooreenstem met die rigting van die vloede van die magnetiese veld van die WS-masjien, dan sal die rotor die tempo van rotasie van die veld. Dit vind plaas wanneer die statorspoed die gegradeerde sinchroniese frekwensie oorskry. Terselfdertyd sal die bewegingsrigting van elektromagnetiese kragte verander word. Op hierdie manier word 'n remwringkrag met 'n omgekeerde aksie gevorm. Hierdie beginsel van werking laat toe dat die masjien gebruik word as 'n kragopwekker wat in die modus van aktiewe kraguitset na die netwerk werk.

Ontwerp en beginsel van werking van sinchrone MPT

In terme van ontwerp en ligging van die stator, is 'n sinchrone masjien soortgelyk aan 'n asinchrone een. Die wikkeling word 'n anker genoem en word uitgevoer met dieselfde aantal pole as in die vorige geval. Die rotor is voorsien van 'n opwekkingswikkeling waarvan die energietoevoer voorsien word deur glyringe en borsels wat aan 'n gelykstroombron gekoppel is. 'n Bron is 'n lae-krag kragopwekker-opwekker wat op 'n enkele as gemonteer is. In 'n sinchrone WS-masjien dien die wikkeling as 'n generator van die primêre magnetiese veld. Tydens die ontwerpproses streef ontwerpers daarna om toestande te skep sodat die induktiewe verspreiding van die opwekkingsveldop die oppervlaktes van die stator was so na as moontlik aan sinusvormig.

By verhoogde vragte genereer die statorwikkeling 'n magnetiese veld met rotasie in die rigting van die rotor met dieselfde frekwensie. Dus word 'n enkele rotasieveld gevorm, waarin die statorveld die rotor sal beïnvloed. Hierdie toestel van AC-masjiene laat hulle toe om as elektriese motors gebruik te word, as 'n driefase-stroom aanvanklik aan die sinchrone wikkeling verskaf word. Sulke stelsels skep toestande vir die gekoördineerde rotasie van die rotor met 'n frekwensie wat ooreenstem met die statorveld.

Salient en nie-salient sinchrone masjiene

Die belangrikste verskil tussen opvallende paalstelsels is die teenwoordigheid van uitstaande pale in die ontwerp, wat aan spesiale uitsteeksels van die skag geheg is. In tipiese meganismes word fiksasie uitgevoer met behulp van T-vormige stertbevestigings aan die rand van die kruis of die as deur die bus. In die toestel van laekrag-wisselstroommasjiene kan dieselfde probleem opgelos word deur vasgeboude verbindings. As 'n wikkelmateriaal word strookkoper gebruik, wat op 'n rand gewikkel word, wat met spesiale pakkings isoleer. In tasse met pale in die groewe word die wikkelstawe vir wegspring geplaas. In hierdie geval word 'n hoë weerstandsmateriaal soos koper gebruik. Die kronkelende kontoere aan die punte is aan die kortsluitelemente vasgesweis, wat gemeenskaplike ringe vir 'n kortsluiting vorm. Salient-pool masjiene met 'n drywingspotensiaal van 10-12 kW kan uitgevoer word in die sogenaamde omgekeerde ontwerp, wanneer die anker roteer en die induktorpole bly stilstaantoestand.

In nie-opvallende paalmasjiene is die ontwerp gebaseer op 'n silindriese rotor wat van staalsmee gemaak is. Daar is groewe in die rotor om die opwekkingswikkeling te vorm, waarvan die pole vir hoë snelhede bereken word. Die gebruik van so 'n wikkeling in elektriese masjiene met 'n hoë krag wisselstroom is egter onmoontlik as gevolg van die hoë mate van rotorslytasie in moeilike bedryfstoestande. Om hierdie rede, selfs in medium-krag installasies, word hoësterkte komponente gemaak van soliede smee gebaseer op chroom-nikkel-molibdeen of chroom-nikkel staal vir rotors gebruik. In ooreenstemming met die tegniese vereistes vir sterkte, kan die maksimum deursnee van die werkende deel van die rotor van 'n nie-opvallende sinchrone masjienrotor nie 125 cm.elemente oorskry nie. Die maksimum lengte van die rotor is 8,5 m. Nie-opvallende paaleenhede wat in die industrie gebruik word, sluit verskeie turbogenerators in. Met hul hulp verbind hulle veral die bedryfsmomente van stoomturbines met termiese kragsentrales.

Kenmerke van vertikale hidro-opwekkers

'n Afsonderlike klas sinchrone MPT's met 'n opvallende pool voorsien van 'n vertikale as. Sulke installasies word aan hidrouliese turbines gekoppel en word gekies volgens die krag van die bediende vloei in terme van rotasiefrekwensie. Die meeste AC-masjiene van hierdie tipe is lae-spoed, maar terselfdertyd het hulle'n groot aantal pale. Onder die kritieke werkende komponente van 'n vertikale hidro-opwekker kan 'n mens 'n stootlaer en 'n stootlaer opmerk, wat die las van die roterende dele van die enjin dra. Veral die druklaer word ook onderworpe aan druk van die vloei van water, wat op die turbinelemme inwerk. Daarbenewens word 'n rem voorsien om rotasie te stop, en leilaers is ook teenwoordig in die werkstruktuur wat radiale kragte waarneem.

In die boonste deel van die masjien, saam met die hidro-kragopwekker, kan hulpeenhede geplaas word - byvoorbeeld 'n kragopwekker-opwekker en 'n reguleerder. Terloops, laasgenoemde is 'n onafhanklike AC-masjien met 'n wikkeling en pole vir permanente magnete. Hierdie instelling verskaf krag aan die motor vir die outomatiese goewerneurfunksie. In groot vertikale hidro-opwekkers kan die opwekker vervang word deur 'n sinchrone kragopwekker, wat saam met die opwekkingseenhede en kwikgelykrigters krag verskaf aan die kragtoestelle wat die werksproses van die hoof hidro-opwekker bedien. Die vertikale asmasjienkonfigurasie word ook as 'n dryfmeganisme vir swaardiens-hidrouliese pompe gebruik.

Collector MPT

Die teenwoordigheid van 'n versameleenheid in die ontwerp van die MPT word dikwels bepaal deur die behoefte om die funksie van die omskakeling van die rotasiespoed in die elektriese verbinding van verskillende-frekwensie stroombane op die rotor en stator wikkelings uit te voer. Hierdie oplossing laat jou toe om die toestel toe te rus met bykomendeoperasionele eienskappe, insluitend outomatiese regulering van bedryfsparameters. AC-kollektormasjiene wat aan driefase-netwerke gekoppel is, ontvang drie kwasvingers in elke segment van die dubbelpoolafdeling. Die borsels word in 'n parallelle stroombaan met springers aan mekaar gekoppel. In hierdie sin is versamelaar-MPT's soortgelyk aan GS-motors, maar verskil van hulle in die aantal borsels wat op die pale gebruik word. Daarbenewens kan die stator in hierdie stelsel verskeie bykomende windings hê.

Die geslote ankerwikkeling wanneer 'n versamelaar met driefase-borsels gebruik word, sal 'n driefase-komplekse wikkeling met 'n deltaverbinding wees. Tydens die rotasie van die anker behou elke fase van die wikkeling 'n onveranderde posisie, maar die afdelings gaan afwisselend van een fase na 'n ander oor. As 'n sesfase-stel borsels met 'n verskuiwing van 60 ° relatief tot mekaar in 'n AC-kommutatormasjien gebruik word, word 'n sesfase-wikkeling met 'n veelhoekverbinding gevorm. Op die borsels van 'n meerfasemasjien met 'n versamelaargroep word die stroomfrekwensie bepaal deur die rotasie van die magnetiese vloed relatief tot die vaste borsels. Die rotorrigting van die rotor kan óf teen wees óf ooreenstem.

Gebruik van MAT

Vandag word MPT's oral gebruik waar, in een of ander vorm, die opwekking van meganiese of elektriese energie vereis word. Groot produktiewe eenhede word gebruik in die instandhouding van ingenieurstelsels, kragstasies en hys- en vervoereenhede, en laekrag-eenhede word in gewone huishoudings gebruiktoerusting van waaiers tot pompe. Maar in beide gevalle word die doel van AC-masjiene verminder tot die ontwikkeling van energiepotensiaal in voldoende volume. Nog iets is dat strukturele verskille, die implementering van die interne konfigurasie van die stator en rotor, asook die beheer-infrastruktuur van fundamentele belang is.

Alhoewel die algemene MPT-toestel vir 'n lang tyd dieselfde stel funksionele komponente behou, dwing die toenemende vereistes vir die werking van sulke stelsels ontwikkelaars om bykomende kontroles en kontroles in te stel. Op die huidige stadium van tegnologiese ontwikkeling, veral in die konteks van die gebruik van WS-masjiene in die industriële sektor, is dit moeilik om die werking van sulke motors en kragopwekkers voor te stel sonder hoë-presisie-middele vir die regulering van bedryfsparameters. Hiervoor word 'n verskeidenheid beheermetodes gebruik - polsslag, frekwensie, reostaat, ens. Die bekendstelling van outomatisering in die regulatoriese infrastruktuur is ook 'n kenmerkende kenmerk van moderne MPT-werking. Die beheerelektronika is aan die een kant aan die kragsentrale gekoppel, en aan die ander kant - aan die sagtewarebeheerders, wat volgens 'n gegewe algoritme opdragte gee om spesifieke parameters van die meganisme te stel.

Gevolgtrekking

Kragopwekkers en elektriese motors is 'n onontbeerlike kragkomponent in vandag se bedryf. As gevolg van hul funksie, werk masjiengereedskap, vervoer, kommunikasie-installasies en ander elektriese eenhede en toestelle wat kragtoevoer benodig. ByIn hierdie geval is daar 'n groot verskeidenheid tipes en subspesies van AC en DC elektriese masjiene, waarvan die kenmerke en kenmerke uiteindelik die nis vir hul werking bepaal. Die tegniese en operasionele kenmerke van die MPT sluit 'n eenvoudiger strukturele toestel en relatief lae instandhoudingsvereistes in. Aan die ander kant blyk GS-masjiene 'n meer aantreklike oplossing te wees vir kragtoevoerprobleme in komplekse kritieke kragstelsels. Die binnelandse produksiesegment van kragindustriële toerusting het groot ervaring in die ontwerp en vervaardiging van beide tipes elektriese masjiene. Groot ondernemings fokus toenemend op die ontwikkeling van individuele oplossings met strukturele en operasionele kenmerke. Afwykings van standaardontwerpe word dikwels geassosieer met die behoefte om bykomende funksionele eenhede en toerusting soos verkoelingstelsels, beskermende toerusting teen oorverhitting en netskommelings, bykomende en rugsteunkrag aan te sluit. Daarbenewens het die eksterne bedryfsomgewing 'n aansienlike invloed op sommige van die strukturele eienskappe van elektriese masjiene, wat ook in ag geneem word in die stadiums van ontwerp en skep van toerusting.