Mesin AC: peranti, prinsip operasi, aplikasi

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 10:36

Mesin elektrik melaksanakan fungsi kritikal penukaran tenaga dalam mekanisme kerja dan stesen penjanaan. Peranti sedemikian mendapat tempat mereka di kawasan yang berbeza, membekalkan badan eksekutif dengan potensi kuasa yang mencukupi. Salah satu sistem paling popular jenis ini ialah mesin AC (ACM), yang mempunyai beberapa jenis dan perbezaan dalam kelasnya.

Maklumat am tentang MAT

Segmen MPT atau penukar elektromekanikal boleh dibahagikan secara bersyarat kepada sistem fasa tunggal dan tiga fasa. Juga, pada peringkat asas, peranti tak segerak, segerak dan pengumpul dibezakan, manakala prinsip umum operasi dan reka bentuk reka bentuk mempunyai banyak persamaan. Klasifikasi mesin AC ini adalah bersyarat, kerana stesen penukaran elektromekanikal moden sebahagiannya melibatkan aliran kerja daripada setiap kumpulan peranti.

Sebagai peraturan, MPT adalah berdasarkan pemegun dan pemutar, yang antaranya celah udara disediakan. Sekali lagi, tanpa mengira jenis mesin, kitaran kerja adalah berdasarkan putaran medan magnet. Tetapi jika dalam pemasangan segerak pergerakan pemutar sepadan dengan arah medan daya, maka dalam mesin tak segerak pemutar boleh bergerak ke arah yang berbeza dan dengan frekuensi yang berbeza. Perbezaan ini juga menentukan ciri penggunaan mesin. Jadi, jika segerak boleh bertindak sebagai penjana dan sebagai motor elektromekanikal, maka tak segerak digunakan terutamanya sebagai motor.

Bagi bilangan fasa, sistem satu dan berbilang fasa dibezakan. Selain itu, dari sudut pandangan penggunaan praktikal, wakil kategori kedua patut diberi perhatian. Ini adalah sebahagian besar mesin AC tiga fasa, di mana medan magnet hanya melaksanakan fungsi pembawa tenaga. Peranti fasa tunggal, sebaliknya, disebabkan ketidakpraktisan operasi dan saiz yang besar, beransur-ansur hilang daripada amalan aplikasi, walaupun di sesetengah kawasan faktor penentu dalam pilihannya ialah kos rendah.

Perbezaan daripada mesin DC

Perbezaan struktur asas terletak pada lokasi belitan. Dalam sistem AC, ia meliputi stator, dan dalam mesin DC, rotor. Dalam kedua-dua kumpulan, motor elektrik berbeza dalam jenis pengujaan semasa - bercampur, selari dan siri. Hari ini, mesin AC dan DC digunakan dalam industri, pertanian dan sektor domestik, tetapi yang pertamapilihan adalah lebih menarik dari segi prestasi. Alternator dan motor AC mendapat manfaat daripada reka bentuk yang lebih baik, kebolehpercayaan dan kecekapan tenaga yang tinggi.

Penggunaan peranti arus terus meluas di kawasan di mana keperluan untuk ketepatan peraturan parameter operasi diketengahkan. Ini boleh menjadi mekanisme daya tarikan pengangkutan, alat mesin dan alat pengukur yang kompleks. Dari segi prestasi, mesin DC dan AC mempunyai kecekapan yang tinggi, tetapi dengan kemungkinan pelarasan teknikal dan struktur yang berbeza kepada keadaan aplikasi tertentu. Operasi DC memberikan lebih banyak pilihan untuk kawalan kelajuan, yang penting semasa menservis motor servo dan stepper.

Peranti MPT tak segerak

Untuk asas teknikal peranti ini dalam bentuk pemutar dan pemegun, keluli kepingan digunakan, yang disalut dengan lapisan minyak-rosin penebat pada kedua-dua belah sebelum dipasang. Dalam mesin berkuasa rendah, teras boleh dibuat daripada keluli elektrik tanpa salutan tambahan, kerana dalam kes ini lapisan oksida semula jadi pada permukaan logam bertindak sebagai penebat. Stator dipasang di perumahan, dan pemutar pada aci. Dalam mesin AC kuasa tinggi tak segerak, teras rotor juga boleh dipasang pada rim perumahan dengan lengan dipasang pada aci. Aci itu sendiri mesti berputar pada perisai galas, yang juga dilekatkan pada dasar perumah.

Permukaan luar rotor dan permukaan dalam stator pada mulanya disediakan dengan alur untuk menampung konduktor belitan. Dalam pemegun mesin AC, belitan selalunya tiga fasa dan disambungkan ke rangkaian 380 V yang sesuai. Ia juga dipanggil primer. Penggulungan rotor juga dilakukan, hujungnya biasanya membentuk sambungan dalam konfigurasi bintang. Gelang gelincir juga disediakan, yang melaluinya rheostat untuk pelarasan atau elemen permulaan tiga fasa boleh disambungkan tambahan.

Ia juga penting untuk mengambil perhatian parameter jurang udara, yang bertindak sebagai zon peredam yang mengurangkan bunyi, getaran dan haba semasa operasi peranti. Semakin besar mesin, semakin besar jurang yang sepatutnya. Nilainya boleh berbeza dari satu hingga beberapa milimeter. Jika strukturnya mustahil untuk meninggalkan ruang yang mencukupi untuk zon udara, maka sistem penyejukan tambahan untuk unit disediakan.

Prinsip pengendalian MPT tak segerak

Penggulungan tiga fasa dalam kes ini disambungkan kepada rangkaian simetri dengan voltan tiga fasa, akibatnya medan magnet terbentuk dalam jurang udara. Mengenai penggulungan angker, langkah-langkah khas diambil untuk mencapai taburan spatial harmonik medan untuk jurang redaman, yang membentuk sistem kutub magnet berputar. Mengikut prinsip operasi mesin arus ulang-alik, fluks magnet terbentuk pada setiap kutub, yang melintasi litar penggulungan, dengan itu mencetuskan penjanaan elektromotif.kekuatan. Arus tiga fasa teraruh dalam belitan tiga fasa, yang memberikan tork motor. Dengan latar belakang interaksi arus pemutar dengan fluks magnet, daya elektromagnet terbentuk pada konduktor.

Jika pemutar, di bawah tindakan daya luar, digerakkan, arahnya sepadan dengan arah fluks medan magnet mesin AC, maka pemutar akan mula memintas kadar putaran medan. Ini berlaku apabila kelajuan pemegun melebihi frekuensi segerak yang dinilai. Pada masa yang sama, arah pergerakan daya elektromagnet akan diubah. Dengan cara ini, tork brek dengan tindakan terbalik terbentuk. Prinsip pengendalian ini membolehkan mesin digunakan sebagai penjana yang beroperasi dalam mod output kuasa aktif ke rangkaian.

Reka bentuk dan prinsip operasi MPT segerak

Dari segi reka bentuk dan lokasi stator, mesin segerak adalah serupa dengan mesin tak segerak. Penggulungan dipanggil angker dan dilakukan dengan bilangan kutub yang sama seperti dalam kes sebelumnya. Rotor disediakan dengan penggulungan pengujaan, bekalan tenaga yang disediakan oleh gelang gelincir dan berus yang disambungkan ke sumber arus terus. Sumber ialah penguja penjana kuasa rendah yang dipasang pada satu aci. Dalam mesin AC segerak, belitan bertindak sebagai penjana medan magnet utama. Semasa proses reka bentuk, pereka berusaha untuk mewujudkan keadaan supaya pengagihan induktif medan pengujaanpada permukaan stator adalah sehampir mungkin dengan sinusoidal.

Pada beban meningkat, belitan stator menghasilkan medan magnet dengan putaran ke arah pemutar dengan frekuensi yang sama. Oleh itu, satu medan putaran terbentuk, di mana medan pemegun akan menjejaskan pemutar. Peranti mesin AC ini membolehkannya digunakan sebagai motor elektrik, jika arus tiga fasa pada mulanya dibekalkan kepada belitan segerak. Sistem sedemikian mewujudkan keadaan untuk putaran selaras pemutar dengan frekuensi yang sepadan dengan medan pemegun.

Mesin segerak yang menonjol dan tidak menonjol

Perbezaan utama antara sistem tiang menonjol ialah kehadiran tiang terkeluar dalam reka bentuk, yang dilekatkan pada tonjolan khas aci. Dalam mekanisme biasa, penetapan dilakukan dengan bantuan pengikat ekor berbentuk T ke tepi salib atau aci melalui sesendal. Dalam peranti mesin AC berkuasa rendah, masalah yang sama boleh diselesaikan dengan sambungan bolted. Sebagai bahan penggulungan, jalur tembaga digunakan, yang dililit pada tepi, penebat dengan gasket khas. Dalam lug dengan tiang di alur, rod penggulungan untuk permulaan diletakkan. Dalam kes ini, bahan kerintangan tinggi seperti loyang digunakan. Kontur penggulungan di hujungnya dikimpal pada elemen litar pintas, membentuk gelang biasa untuk litar pintas. Mesin tiang menonjol dengan potensi kuasa 10-12 kW boleh dilakukan dalam reka bentuk yang dipanggil terbalik, apabila angker berputar dan kutub induktor kekal pegunsyarat.

Dalam mesin tiang tidak menonjol, reka bentuk adalah berdasarkan pemutar silinder yang diperbuat daripada penempaan keluli. Terdapat alur dalam pemutar untuk membentuk belitan pengujaan, yang kutubnya dikira untuk kelajuan tinggi. Walau bagaimanapun, penggunaan belitan sedemikian dalam mesin elektrik dengan arus ulang-alik kuasa tinggi adalah mustahil kerana tahap haus pemutar yang tinggi dalam keadaan operasi yang keras. Atas sebab ini, walaupun dalam pemasangan kuasa sederhana, komponen berkekuatan tinggi yang diperbuat daripada penempaan pepejal berdasarkan keluli kromium-nikel-molibdenum atau kromium-nikel digunakan untuk pemutar. Selaras dengan keperluan teknikal untuk kekuatan, diameter maksimum bahagian kerja pemutar pemutar mesin segerak yang tidak menonjol tidak boleh melebihi elemen 125 cm. Panjang maksimum pemutar ialah 8.5 m Unit tiang tidak menonjol yang digunakan dalam industri termasuk pelbagai penjana turbo. Dengan bantuan mereka, khususnya, mereka menyambungkan momen operasi turbin stim dengan loji kuasa haba.

Ciri-ciri penjana hidro menegak

Kelas berasingan MPT segerak kutub menonjol yang disediakan dengan aci menegak. Pemasangan sedemikian disambungkan kepada turbin hidraulik dan dipilih mengikut kuasa aliran yang dihidangkan dari segi kekerapan putaran. Kebanyakan mesin AC jenis ini berkelajuan rendah, tetapi pada masa yang sama mereka mempunyaibilangan tiang yang banyak. Antara komponen kerja kritikal penjana hidro menegak, seseorang boleh perhatikan galas tujahan dan galas tujahan, yang menanggung beban daripada bahagian berputar enjin. Galas tujahan, khususnya, juga tertakluk kepada tekanan daripada aliran air, yang bertindak pada bilah turbin. Selain itu, brek disediakan untuk menghentikan putaran, dan galas pemandu juga terdapat dalam struktur kerja yang merasakan daya jejari.

Di bahagian atas mesin, bersama-sama dengan penjana hidro, unit tambahan boleh diletakkan - sebagai contoh, penguja penjana dan pengawal selia. By the way, yang terakhir adalah mesin AC bebas dengan penggulungan dan tiang untuk magnet kekal. Tetapan ini memberikan kuasa kepada motor untuk fungsi gabenor automatik. Dalam penjana hidro menegak yang besar, penguja boleh digantikan dengan penjana segerak, yang, bersama-sama dengan unit pengujaan dan penerus merkuri, memberikan kuasa kepada peranti kuasa yang melayani proses kerja penjana hidro utama. Konfigurasi mesin aci menegak juga digunakan sebagai mekanisme pemacu untuk pam hidraulik tugas berat.

Pengumpul MPT

Kehadiran unit pengumpul dalam reka bentuk MPT selalunya ditentukan oleh keperluan untuk melaksanakan fungsi menukar kelajuan putaran dalam sambungan elektrik litar frekuensi berbeza pada belitan pemutar dan stator. Penyelesaian ini membolehkan anda melengkapkan peranti dengan tambahansifat operasi, termasuk peraturan automatik parameter operasi. Mesin pengumpul AC yang disambungkan kepada rangkaian tiga fasa menerima tiga jari berus dalam setiap segmen bahagian kutub berkembar. Berus disambungkan antara satu sama lain dalam litar selari dengan pelompat. Dalam pengertian ini, MPT pengumpul adalah serupa dengan motor DC, tetapi berbeza daripada mereka dalam bilangan berus yang digunakan pada tiang. Selain itu, stator dalam sistem ini mungkin mempunyai beberapa belitan tambahan.

Belitan angker tertutup apabila menggunakan pengumpul dengan berus tiga fasa akan menjadi belitan kompleks tiga fasa dengan sambungan delta. Semasa putaran angker, setiap fasa belitan mengekalkan kedudukan yang tidak berubah, walau bagaimanapun, bahagian tersebut secara bergilir-gilir berpindah dari satu fasa ke fasa yang lain. Jika set enam fasa berus dengan anjakan 60 ° berbanding satu sama lain digunakan dalam mesin komutator AC, maka belitan enam fasa dibentuk dengan sambungan poligon. Pada berus mesin berbilang fasa dengan kumpulan pengumpul, frekuensi semasa ditentukan oleh putaran fluks magnet berbanding berus tetap. Arah putaran rotor boleh sama ada berlawanan atau dipadankan.

Penggunaan MAT

Hari ini, MPT digunakan di mana-mana di mana, dalam satu bentuk atau yang lain, penjanaan tenaga mekanikal atau elektrik diperlukan. Unit produktif yang besar digunakan dalam penyelenggaraan sistem kejuruteraan, stesen janakuasa dan unit angkat dan pengangkutan, dan unit kuasa rendah digunakan dalam isi rumah biasaperalatan dari kipas ke pam. Tetapi dalam kedua-dua kes, tujuan mesin AC dikurangkan kepada pembangunan potensi tenaga dalam jumlah yang mencukupi. Perkara lain ialah perbezaan struktur, pelaksanaan konfigurasi dalaman stator dan rotor, serta infrastruktur kawalan adalah penting.

Walaupun peranti MPT am mengekalkan set komponen berfungsi yang sama untuk masa yang lama, keperluan yang semakin meningkat untuk pengendalian sistem sedemikian memaksa pembangun untuk memperkenalkan kawalan dan kawalan tambahan. Pada peringkat perkembangan teknologi sekarang, terutamanya dalam konteks penggunaan mesin AC dalam sektor perindustrian, adalah sukar untuk membayangkan pengendalian motor dan penjana tersebut tanpa cara berketepatan tinggi untuk mengawal selia parameter operasi. Untuk ini, pelbagai kaedah kawalan digunakan - nadi, frekuensi, rheostat, dll. Pengenalan automasi ke dalam infrastruktur kawal selia juga merupakan ciri ciri operasi MPT moden. Elektronik kawalan disambungkan ke loji janakuasa di satu pihak, dan di pihak yang lain - kepada pengawal perisian, yang, menurut algoritma yang diberikan, memberikan arahan untuk menetapkan parameter khusus mekanisme.

Kesimpulan

Penjana kuasa dan motor elektrik merupakan komponen kuasa yang amat diperlukan dalam industri hari ini. Disebabkan fungsinya, alatan mesin, pengangkutan, pemasangan komunikasi dan unit dan peranti elektrik lain yang memerlukan bekalan kuasa beroperasi. PadaDalam kes ini, terdapat pelbagai jenis dan subspesies mesin elektrik AC dan DC, ciri dan ciri yang akhirnya menentukan niche untuk operasi mereka. Ciri teknikal dan operasi MPT termasuk peranti struktur yang lebih ringkas dan keperluan penyelenggaraan yang agak rendah. Sebaliknya, mesin DC ternyata menjadi penyelesaian yang lebih menarik untuk masalah bekalan kuasa dalam sistem kuasa kritikal yang kompleks. Segmen pengeluaran domestik peralatan industri kuasa mempunyai pengalaman luas dalam reka bentuk dan pengeluaran kedua-dua jenis mesin elektrik. Perusahaan besar semakin menumpukan pada pembangunan penyelesaian individu dengan ciri struktur dan operasi. Penyimpangan daripada reka bentuk standard selalunya dikaitkan dengan keperluan untuk menyambungkan unit dan peralatan berfungsi tambahan seperti sistem penyejukan, peralatan perlindungan terhadap terlalu panas dan turun naik sesalur kuasa, kuasa tambahan dan sandaran. Selain itu, persekitaran operasi luaran mempunyai pengaruh yang besar pada beberapa sifat struktur mesin elektrik, yang juga diambil kira pada peringkat mereka bentuk dan mencipta peralatan.