Способы улучшения асинхронного двигателя

Асинхронные двигатели с улучшенными пусковыми характеристиками

Для увеличения пускового момента в асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором применяют следующие способы:

1. Двигатели с двойной «беличьей» клеткой.

Имеют две короткозамкнутые обмотки: наружную (пусковую) имеющую стержни малого сечения с большим активным сопротивлением, и внутреннюю (рабочую) из стержней большего сечения с малым сопротивлением.

2. Глубокопазные двигатели.

Имеют соотношение ширины и высоты паза 6 — 12.

Увеличение пускового момента происходит за счет эффекта вытеснения тока, при котором в момент пуска ток вытесняется в верхнюю часть обмотки, что эквивалентно увеличению активного сопротивления обмотки ротора.

После разгона двигателя ток распределяется равномерно по всему сечению паза.

Источник

Как повысить пусковой момент асинхронного двигателя

Бывает, что мощности электродвигателя недостаточно для обеспечения запуска и работы какого-либо устройства. Как увеличить мощность электродвигателя? Прежде всего, следует знать причину: почему не хватает мощности – а она кроется в параметрах тока, протекающего по обмоткам агрегата. Следовательно, нужно увеличить его значение, либо включив двигатель в сеть большей частоты (если это устройство переменного тока), либо внеся некоторые конструктивные изменения (при включении в бытовую сеть). Ниже мы рассмотрим последний случай.

Как повысить мощность электродвигателя в домашних условиях

Итак, для проведения работ вам следует «вооружиться»:

• набором проводов разного сечения;
• тестером;
• частотным преобразователем;
• источником тока с изменяемой ЭДС.

Сначала необходимо подключить электродвигатель к имеющемуся у вас источнику тока и изменяемой ЭДС и увеличить ее значение. Напряжение в обмотках должно увеличиваться соответственно и поравняться со значением ЭДС (если не принимать во внимание потери в подводящих проводниках, но они незначительны).

Для расчета увеличения мощности двигателя определите значение увеличения напряжения и возведите эту цифру в квадрат. Например, если напряжение на обмотках выросло в два раза (со 110В до 220В), мощность двигателя увеличилась в четыре раза.

Иногда самый рациональный способ повысить мощность электродвигателя – перемотать обмотку. Во многих моделях это медный проводник. Вам следует взять провод из того же материала и той же длины, но большего сечения. Мощность двигателя (и ток в проводе) увеличатся во столько же раз, во сколько снизится сопротивление обмотки. Следите за тем, чтобы напряжение на обмотках оставалось неизменным.

Расчет в этом случае тоже достаточно прост. Разделите большую цифру сечения провода на меньшую. Если провод сечением 0.5 мм заменен проводом сечением 0.75 мм, показатель мощности вырастает в 1.5 раза.

Если вы включаете асинхронный трехфазный двигатель в однофазную бытовую сеть, на первую обмотку подается фаза, на второй фаза сдвигается конденсатором, на третьей сдвиг фаз отсутствует. Именно последняя обмотка создает момент вращения в противоположном направлении (тормозящий момент). Увеличить полезную мощность двигателя в этом случае можно путем отключения третьей обмотки. Это приведет к исчезновению тормозящего момента, генерируемого при работе всех обмоток, и, соответственно, повышению мощности. Данный метод удобен в том случае, когда одна обмотка у двигателя уже сгорела – двух оставшихся вам вполне хватит для подключения и обеспечения работы агрегата.

Способы увеличения пускового момента.

Зависимость М=f(s) называется механической характеристикой асинхронного двигателя.sп=1.Этому скольжению соответствует пусковой момент Мп, характеризует начальный момент, развиваемый двигателем непосредственно при включении его в сеть при неподвижном роторе. — критическое скольжение.
С1,r2 / ,r1,х1,х2 / — берутся из Г-образной схемы замещения АД. Для АД единой серии можно считать, что r1=0, тогда

С1≈1,02-1,06, тогда принимая С1=1 и хк=х1+х2 / можно получить

. Критическому скольжению соответствует Мmax, характеризующий перегрузочную способность АД. Обычно sкр не превышает 0,1-0,15. При скольжениях больше критического двигатель в нормальных условиях работать не может.

Увеличение оборотов электродвигателя

Увеличение оборотов электродвигателя также ведет к повышению его мощности. При выборе способа увеличения оборотов учитывайте тип агрегата, особенности модели и область ее применения.

Для повышения частоты вращения коллекторного двигателя следует или уменьшить нагрузку на вал, или увеличить напряжение питания. Обратите внимание на следующие нюансы:

• Мощность двигателя должна держаться в рамках номинала.
• Работа коллекторного двигателя с последовательным возбуждением без нагрузки, если не снижено питание, чревата его выходом из строя, так как он может разогнаться до слишком большой скорости.
• Увеличение оборотов с помощью шунтирования обмотки возбуждения часто приводит к сильному перегреву мотора.

Вышеуказанный способ подходит и для электродвигателей с электронным управлением обмотками (в них используется обратная связь), поскольку их свойства очень схожи с коллекторными моделями (главное различие – невозможность осуществления реверса путем переполюсовки). Все перечисленные ограничения должны соблюдаться при работе с двигателями данного типа.

Как улучшить крутящий момент и обороты двигателя постоянного тока?

Я собираюсь предположить, что у этого 6-летнего есть хотя бы небольшой опыт в физике. Я собираюсь начать с ответа на вопрос, почему каждый результат будет происходить с большим количеством математики, чтобы описать физику, стоящую за всем этим. Тогда я отвечу на каждый случай индивидуально с математикой, обеспечивающей обоснование каждого результата. Я подведу итоги, ответив на ваш «общий» вопрос.

Ответ на все ваши «Почему?» вопросы есть: физика! В частности закон Лоренца и закон Фарадея . От сюда :

Крутящий момент двигателя определяется по уравнению:

τзнак равноKt⋅ я (N⋅ м ) τ = К T ⋅ я ( N ⋅ м )

K t = постоянная крутящего моментаτ= крутящий момент τ знак равно крутящий момент КT= постоянная крутящего момента К T знак равно постоянная крутящего момента я= ток двигателя я знак равно ток двигателя

Константа крутящего момента, , является одним из основных параметров двигателя, которые описывают конкретный двигатель на основе различных параметров его конструкции, таких как магнитная сила, число витков провода, длина якоря и т. Д., Как вы упомянули. Его значение дается в крутящем моменте на ампер и рассчитывается как:КT К T

КT=2⋅B⋅N⋅l⋅r (N⋅m/A) K t = 2 ⋅ B ⋅ N ⋅ l ⋅ r ( N ⋅ m / A )

N = количество петель провода в магнитном поле l = длина магнитного поля, действующего на провод r = радиус якоря двигателяB=strength of magnetic field in Teslas B = strength of magnetic field in Teslas N=number of loops of wire in the magnetic field N = number of loops of wire in the magnetic field l=length of magnetic field acting on wire l = length of magnetic field acting on wire r=radius of motor armature r = радиус якоря двигателя

Напряжение противо-ЭДС определяется:

В= Ке⋅ ω ( v o l t s ) В знак равно К е ⋅ ω ( v о L T s )

K e = постоянная напряжения ω = угловая скоростьВ= Напряжение обратной ЭДС В знак равно Напряжение обратной ЭДС Ке= постоянная напряжения К е знак равно постоянная напряжения ω = угловая скорость ω знак равно угловая скорость

Угловая скорость — это скорость двигателя в радианах в секунду (рад / с), которая может быть преобразована из об / мин:

рад / сек = об / мин × π30 рад / сек знак равно RPM × π 30

— второй основной параметр двигателя. Как ни странно, K e рассчитывается по той же формуле, что и K t, но дается в разных единицах:Ке К е Ке К е КT К T

Ке= 2 ⋅ B ⋅ N⋅ l ⋅ r ( v o l t s / r a d / sec) К е знак равно 2 ⋅ В ⋅ N ⋅ L ⋅ р ( v о L T s / р a d / s е с )

Почему ? Из-за физического закона сохранения энергии . Который в основном заявляет, что электрическая мощность, вводимая в двигатель, должна равняться механической мощности, выходящей из двигателя. Предполагая 100% эффективность:Ке= КT К е знак равно К T

V ⋅ I = τ ⋅ ωпя н= Pо у т п я N знак равно п о U T В⋅ я= τ⋅ ω В ⋅ я знак равно τ ⋅ ω

Подставляя уравнения сверху, получаем:

K e = K t( Ке⋅ ω ) ⋅ я= ( КT⋅ я) ⋅ ω ( К е ⋅ ω ) ⋅ я знак равно ( К T ⋅ я ) ⋅ ω Ке= КT К е знак равно К T

Я собираюсь предположить, что каждый параметр изменяется отдельно.

ω = VКе ω знак равно В К е

Таким образом, с увеличением магнитного поля скорость будет уменьшаться. Это опять-таки имеет смысл, поскольку чем сильнее магнитное поле, тем сильнее «толчок» якоря, чтобы он не поддавался изменению скорости.

Поскольку выходная мощность равна угловой скорости, умноженной на угловую скорость, а выходная мощность равна выходной мощности (опять же, при условии эффективности 100%), мы получаем:

пя н= τ⋅ ω п я N знак равно τ ⋅ ω

Таким образом, любое изменение крутящего момента или скорости будет прямо пропорционально мощности, необходимой для привода двигателя.

Случай 2: (Здесь немного больше математики, которую я явно не упоминал выше) Возвращаясь к закону Лоренца, мы видим, что:

τ= 2 ⋅ F⋅ r = 2 ( я⋅ B ⋅ N⋅ л ) г τ знак равно 2 ⋅ F ⋅ р знак равно 2 ( я ⋅ В ⋅ N ⋅ L ) р

F= Я⋅ B ⋅ N⋅ л F знак равно я ⋅ В ⋅ N ⋅ L

Благодаря Ньютону мы имеем:

Fзнак равно м ⋅ г F знак равно м ⋅ г

τ= 2 ⋅ м ⋅ г⋅ г τ знак равно 2 ⋅ м ⋅ г ⋅ р

Если вы сохраните длину провода на одном уровне, но увеличите его диаметр, масса увеличится. Как можно видеть выше, масса прямо пропорциональна крутящему моменту, так же как и напряженность магнитного поля, поэтому применяется тот же результат.

Начинаете видеть образец здесь?

Если это не очевидно, крутящий момент и скорость обратно пропорциональны :

Существует компромисс между входной мощностью двигателя (напряжение и ток) и выходной мощностью двигателя (момент и скорость):

В⋅ я= τ⋅ ω В ⋅ я знак равно τ ⋅ ω

Если вы хотите сохранить постоянное напряжение, вы можете только увеличить ток. Увеличение тока будет только увеличивать крутящий момент (и общую мощность, подаваемую в систему):

τ= КT⋅ я τ знак равно К T ⋅ я

Чтобы увеличить скорость, нужно увеличить напряжение:

ω = VКе ω знак равно В К е

Если вы хотите сохранить постоянную входную мощность, вам нужно изменить один из физических параметров двигателя, чтобы изменить его константы.

От сети

Однофазные электродвигатели переменного тока также позволяют регулировать вращение ротора.

Коллекторные машины

Такие моторы стоят на электродрелях, электролобзиках и другом инструменте. Чтобы уменьшить или увеличить обороты, достаточно, как и в предыдущих случаях, изменять напряжение питания. Для этой цели также есть свои решения.

Конструкция подключается непосредственно к сети. Регулировочный элемент – симистор, управление которого осуществляется динистором. Симистор ставится на теплоотвод, максимальная мощность нагрузки – 600 Вт.

Если есть подходящий ЛАТР, можно все это делать при помощи его.

Двухфазный двигатель

Аппарат, имеющий две обмотки – пусковую и рабочую, по своему принципу является двухфазным. В отличие от трехфазного имеет возможность менять скорость ротора. Характеристика крутящегося магнитного поля у него не круговая, а эллиптическая, что обусловлено его устройством.

Читать также: Размеры самодельного плуга для мотоблока

Есть две возможности контролирования числа оборотов:

1. Менять амплитуду напряжения питания (Uy);
2. Фазное – меняем емкость конденсатора.

Такие агрегаты широко распространены в быту и на производстве.

Обычные асинхронники

Электрические машины трехфазного тока, несмотря на простоту в эксплуатации, обладают рядом характеристик, которые нужно учитывать. Если просто изменять питающее напряжение, будет в небольших пределах меняться момент, но не более. Чтобы в широких пределах регулировать обороты, необходимо довольно сложное оборудование, которое просто так собрать и наладить сложно и дорого.

Для этой цели промышленностью налажен выпуск частотных преобразователей, помогающих менять обороты электродвигателя в нужном диапазоне.

Асинхронник набирает обороты в согласии с выставленными на частотнике параметрами, которые можно менять в широком диапазоне. Преобразователь – самое лучшее решение для таких двигателей.

Какие исполнения двигателей бывают?

В зависимости от исполнения электродвигатели классифицируются по способу монтажа, классу защиты, климатическому исполнению. Существует два основных способа монтажа асинхронных электродвигателей – на лапах и через фланец. Оба варианта исполнения в различных комбинациях показаны в таблице ниже.

Виды климатического исполнения предполагают использование двигателя в определенных климатических зонах: умеренный климат (У), холодный климат (ХЛ), умеренно-холодный климат (УХЛ), тропический климат (Т), общеклиматическое исполнение (О), общеклиматическое морское исполнение (ОМ), всеклиматическое исполнение (В). Также различают категории размещения (на открытом воздухе, под навесом или в помещении и т.д.).

Класс защиты обозначает характер защиты двигателя от попадания пыли и влаги. Наиболее часто встречаются приводы с классами IP55 и IP55.

Где лучше выполнять переоборудование

Объявления об увеличении мощности машины часто можно встретить на билбордах, в газетах, на сайтах автосервисов. Многие небольшие мастерские предлагают изменить двигатель, но достаточно часто встречается ситуация, когда они не располагают нужным инструментом либо квалификацией. Опытные мастера редко будут работать в маленьких мастерских, которые имеют минимум оборудования.

Бывает, что мощности электродвигателя недостаточно для обеспечения запуска и работы какого-либо устройства. Как увеличить мощность электродвигателя? Прежде всего, следует знать причину: почему не хватает мощности — а она кроется в параметрах тока, протекающего по обмоткам агрегата. Следовательно, нужно увеличить его значение, либо включив двигатель в сеть большей частоты (если это устройство переменного тока), либо внеся некоторые конструктивные изменения (при включении в бытовую сеть). Ниже мы рассмотрим последний случай.

Как прозвонить электродвигатель и определить его сопротивление?

Асинхронный электродвигатель, как правило, имеет три обмотки. У каждой обмотки есть по два вывода, которые должны быть обозначены в клеммной коробке двигателя. Если выводы обмоток известны, то можно легко прозвонить каждую из них и сравнить величину сопротивления с остальными обмотками. Если величины сопротивлений отличаются не более, чем на 1%, то скорее всего, обмотки исправны.

Сопротивление обмоток электродвигателя измеряется с помощью омметра, как и сопротивление обмоток трансформатора. Чем больше мощность двигателя, тем меньше сопротивление его обмоток, и наоборот.

Типичные неисправности электродвигателей

Выделяют два вида неисправностей электродвигателей: электрические и механические.

К электрическим относятся неисправности, связанные с обмоткой:

• межвитковое замыкание
• замыкание обмотки на корпус
• обрыв обмотки

Для устранения этих неисправностей требуется перемотка двигателя.

• износ и трение в подшипниках
• проворачивание ротора на валу
• повреждение корпуса двигателя
• проворачивание или повреждение крыльчатки обдува

Замена подшипников должна производиться регулярно с учетом их износа и срока службы. Крыльчатка также меняется в случае повреждения. Остальные неисправности устранению практически не подлежат, и единственный выход — замена двигателя.

Если у вас есть вопросы, ответы на которые вы не нашли в данной статье, напишите нам. Будем рады помочь!

Как рассчитать ток и мощность электродвигателя?

Бывает так, что известен ток асинхронного двигателя (по измерениям в номинальном режиме или по шильдику), но неизвестна его мощность. Как в таком случае рассчитать мощность? Обычно используют следующую формулу:

Р = I (1,73·U·cosφ·η)

где: Р – номинальная полезная мощность на валу двигателя в Вт (указывается на шильдике), I – ток двигателя, А, U – напряжение питания обмоток (380 В при подключении в «звезду», 220 В при подключении в «треугольник»), cosφ, η – коэффициенты мощности и полезного действия для учета потерь (обычно 0,7…0,8).

Для расчета тока по известной мощности пользуются обратной формулой:

I = P/(1,73·U·cosφ·η)

Для двигателей мощностью 1,5 кВт и более, обмотки которых подключены в «звезду» (это подключение используется чаще всего), существует простое эмпирическое правило – чтобы приблизительно оценить ток двигателя, нужно умножить его мощность на 2.

Как двигатель обозначается на электрических схемах?

Электродвигатель обозначается на схемах с помощью буквы «М», вписанной в круг. Также на схемах могут быть указаны порядковый номер двигателя, количество фаз (1 или 3), род тока (переменный или постоянный), способ включения обмоток ( «звезда» или «треугольник»), мощность. Примеры обозначений показаны ниже.

Какие способы управления электродвигателями используются на практике?

Управление электродвигателем подразумевает возможность изменения его скорости и мощности. Так, если на асинхронный двигатель подать напряжение заданной величины и частоты, он будет вращаться с номинальной скоростью и сможет обеспечить мощность на валу не более номинала. Если же нужно понизить или повысить скорость электродвигателя, используют преобразователи частоты. ПЧ может обеспечить нужный режим разгона и торможения, а также позволит оперативно управлять частотой работы.

Для обеспечения требуемого разгона и торможения без изменения рабочей частоты применяют устройство плавного пуска (УПП). Если нужно управлять только разгоном двигателя, используют схему включения «звезда-треугольник».

Для запуска двигателей без ПЧ и УПП широко применяются контакторы, которые позволяют дистанционно управлять пуском, остановом и реверсом.

Источник