AC-koneet: laite, toimintaperiaate, sovellus

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Sähkökoneet suorittavat energian muuntamisen kriittisen toiminnon työmekanismeissa ja tuotantoasemissa. Tällaiset laitteet löytävät paikkansa eri alueilla ja tarjoavat toimeenpanoelimille riittävän tehopotentiaalin. Yksi suosituimmista tämän tyyppisistä järjestelmistä ovat AC-koneet (ACM), joilla on useita erilaisia ja eroavaisuuksia luokassaan.

Yleistä tietoa MATista

MPT- tai sähkömekaanisten muuntimien segmentti voidaan jakaa ehdollisesti yksivaiheisiin ja kolmivaiheisiin järjestelmiin. Myös perustasolla erotetaan asynkroniset, synkroniset ja kollektorilaitteet, kun taas yleisellä toimintaperiaatteella ja suunnittelusuunnittelulla on paljon yhteistä. Tämä vaihtovirtakoneiden luokittelu on ehdollinen, koska nykyaikaiset sähkömekaaniset muunnosasemat sisältävät osittain työnkulkuja jokaisesta laiteryhmästä.

MPT perustuu pääsääntöisesti staattoriin ja roottoriin, joiden välissä on ilmarako. Jälleen, riippumatta konetyypistä, työjakso perustuu magneettikentän pyörimiseen. Mutta jos synkronisessa asennuksessa roottorin liike vastaa voimakentän suuntaa, niin asynkronisessa koneessa roottori voi liikkua eri suuntaan ja eri taajuuksilla. Tämä ero määrää myös koneiden käytön ominaisuudet. Joten jos synkroniset voivat toimia sekä generaattorina että sähkömekaanisena moottorina, niin asynkronisia käytetään pääasiassa moottoreina.

Vaiheiden lukumäärän os alta erotetaan yksi- ja monivaiheiset järjestelmät. Lisäksi käytännön käytön kann alta toisen luokan edustajat ansaitsevat huomiota. Nämä ovat suurimmaksi osaksi kolmivaiheisia vaihtovirtakoneita, joissa magneettikenttä toimii vain energian kantajana. Yksivaiheiset laitteet sitä vastoin toiminnan epäkäytännöllisyyden ja suurten koon vuoksi häviävät vähitellen käyttökäytännöstä, vaikka joillain alueilla niiden valinnassa ratkaiseva tekijä on alhainen hinta.

Erot tasavirtakoneista

Perimmäinen rakenteellinen ero on käämin sijainnissa. Vaihtovirtajärjestelmissä se peittää staattorin ja tasavirtakoneissa roottorin. Molemmissa ryhmissä sähkömoottorit eroavat virityksen tyypistä - sekoitettu, rinnakkainen ja sarja. Nykyään AC- ja DC-koneita käytetään teollisuudessa, maataloudessa ja kotitalouksissa, mutta ensimmäinenvaihtoehto on suorituskyvyn kann alta houkuttelevampi. Laturit ja AC-moottorit hyötyvät parannetusta suunnittelusta, luotettavuudesta ja korkeasta energiatehokkuudesta.

Tasavirtalaitteiden käyttö on yleistä alueilla, joilla toimintaparametrien säädön tarkkuutta koskevat vaatimukset ovat etusijalla. Nämä voivat olla kuljetusten vetomekanismeja, työstökoneita ja monimutkaisia mittauslaitteita. Teholtaan tasa- ja vaihtovirtakoneilla on korkea hyötysuhde, mutta niillä on erilaiset tekniset ja rakenteelliset säätömahdollisuudet erityisiin käyttöolosuhteisiin. DC-käyttö antaa enemmän vaihtoehtoja nopeuden säätöön, mikä on tärkeää servo- ja askelmoottoreita huollettaessa.

Asynkroninen MPT-laite

Tämän roottorin ja staattorin muodossa olevan laitteen teknisenä perustana käytetään teräslevyä, joka on päällystetty eristävällä öljy-hartsikerroksella molemmilta puolilta ennen asennusta. Pienitehoisissa koneissa ydin voidaan valmistaa sähköteräksestä ilman lisäpinnoitusta, koska tällöin metallipinnalla oleva luonnollinen oksidikerros toimii eristeenä. Staattori on kiinnitetty koteloon ja roottori akseliin. Asynkronisissa suuritehoisissa vaihtovirtakoneissa roottorin ydin voidaan asentaa myös kotelon kehään akseliin asennetulla holkilla. Itse akselin tulee pyöriä laakerikilpeillä, jotka on myös kiinnitetty kotelon pohjaan.

Roottorin ulkopinnat ja staattorin sisäpinnat on aluksi varustettu urilla käämitysjohtimien sovittamiseksi. Vaihtovirtakoneiden staattorissa käämitys on usein kolmivaiheinen ja liitetty sopivaan 380 V verkkoon, jota kutsutaan myös primääriksi. Samalla tavalla suoritetaan roottorin käämitys, jonka päät muodostavat tavallisesti liitoksen tähtimuodossa. Mukana on myös liukurenkaat, joiden läpi voidaan liittää lisäksi säätöreostaatti tai kolmivaiheinen käynnistyselementti.

On myös tärkeää huomioida ilmaraon parametrit, sillä se toimii vaimennusvyöhykkeenä, joka vähentää melua, tärinää ja lämpöä laitteen käytön aikana. Mitä suurempi kone, sitä suurempi rako tulee olla. Sen arvo voi vaihdella yhdestä useaan millimetriin. Jos rakenteellisesti on mahdotonta jättää tarpeeksi tilaa ilmavyöhykkeelle, yksikölle on tarjolla ylimääräinen jäähdytysjärjestelmä.

Asynkronisen MPT:n toimintaperiaate

Kolmivaihekäämitys on tässä tapauksessa kytketty symmetriseen verkkoon kolmivaihejännitteellä, minkä seurauksena ilmarakoon muodostuu magneettikenttä. Ankkurin käämityksen os alta toteutetaan erityistoimenpiteitä kentän harmonisen avaruudellisen jakautumisen saavuttamiseksi vaimennusraolle, joka muodostaa pyörivien magneettinapojen järjestelmän. Vaihtovirtakoneen toimintaperiaatteen mukaan jokaiseen napaan muodostuu magneettivuo, joka ylittää käämipiirit ja provosoi siten sähkömoottorin syntymistä.vahvuus. Kolmivaiheiseen käämiin indusoituu kolmivaiheinen virta, joka tuottaa moottorin vääntömomentin. Roottorin virran ja magneettivuon vuorovaikutuksen taustalla johtimiin muodostuu sähkömagneettinen voima.

Jos roottori saatetaan ulkoisen voiman vaikutuksesta liikkeelle, jonka suunta vastaa vaihtovirtakoneen magneettikentän virtausten suuntaa, roottori alkaa ohittaa kentän pyörimisnopeus. Tämä tapahtuu, kun staattorin nopeus ylittää nimellissynkronisen taajuuden. Samalla sähkömagneettisten voimien liikesuunta muuttuu. Tällä tavalla muodostuu jarrutusmomentti päinvastaisella toiminnalla. Tämä toimintaperiaate mahdollistaa koneen käytön generaattorina, joka toimii verkkoon aktiivisen tehon tilassa.

Synkronisen MPT:n suunnittelu ja toimintaperiaate

Staattorin suunnittelun ja sijainnin os alta synkroninen kone on samanlainen kuin asynkroninen kone. Käämitystä kutsutaan ankkuriksi ja se suoritetaan samalla lukumäärällä napoja kuin edellisessä tapauksessa. Roottori on varustettu virityskäämityksellä, jonka energiansyötöstä huolehtivat tasavirtalähteeseen kytketyt liukurenkaat ja harjat. Lähde on pienitehoinen generaattori-viritin, joka on asennettu yhdelle akselille. Synkronisessa vaihtovirtakoneessa käämi toimii ensisijaisen magneettikentän generaattorina. Suunnitteluprosessin aikana suunnittelijat pyrkivät luomaan olosuhteet niin, että herätekentän induktiivinen jakautuminenstaattorin pinnoilla oli mahdollisimman lähellä sinimuotoista.

Suurennetuilla kuormituksilla staattorikäämitys muodostaa magneettikentän, joka pyörii roottorin suuntaan samalla taajuudella. Näin muodostuu yksi pyörimiskenttä, jossa staattorikenttä vaikuttaa roottoriin. Tämä vaihtovirtakoneiden laite mahdollistaa niiden käytön sähkömoottoreina, jos synkroniseen käämiin syötetään aluksi kolmivaihevirtaa. Tällaiset järjestelmät luovat olosuhteet roottorin koordinoidulle pyörimiselle staattorikenttää vastaavalla taajuudella.

Erinomaiset ja erottuvat synkroniset koneet

Pääasiallinen ero näkyvien napajärjestelmien välillä on ulkonevien pylväiden läsnäolo suunnittelussa, jotka on kiinnitetty akselin erityisiin ulkonemiin. Tyypillisissä mekanismeissa kiinnitys suoritetaan T-muotoisten pyrstökiinnikkeiden avulla ristin reunaan tai akseliin holkin läpi. Pienitehoisten vaihtovirtakoneiden laitteessa sama ongelma voidaan ratkaista pulttiliitoksilla. Käämitysmateriaalina käytetään nauhakuparia, joka on kääritty reunaan eristämällä erityisillä tiivisteillä. Korvakkeisiin, joissa on navat urissa, asetetaan käämitangot käynnistystä varten. Tässä tapauksessa käytetään korkearesistiivistä materiaalia, kuten messinkiä. Käämityksen ääriviivat päissä hitsataan oikosulkuelementteihin muodostaen yhteisiä renkaita oikosulkua varten. 10-12 kW tehopotentiaalilla olevat salient-napaiset koneet voidaan suorittaa niin sanotussa käänteisessä mallissa, kun ankkuri pyörii ja kelan navat pysyvät paikallaan.kunto.

Ei-ulottuvissa napakoneissa rakenne perustuu lieriömäiseen terästaotosta valmistettuun roottoriin. Roottorissa on virityskäämin muodostavia uria, joiden navat on laskettu suurille nopeuksille. Tällaisen käämin käyttö sähkökoneissa, joissa on suuritehoinen vaihtovirta, on kuitenkin mahdotonta roottorin suuren kulumisen vuoksi ankarissa käyttöolosuhteissa. Tästä syystä myös keskitehoisissa asennuksissa käytetään roottoreina erittäin lujia, kromi-nikkeli-molybdeeni- tai kromi-nikkeliteräksiin perustuvia kiinteästä takeesta valmistettuja komponentteja. Lujuusteknisten vaatimusten mukaisesti ei-ulottuvan synkronisen koneroottorin roottorin työosan enimmäishalkaisija ei saa ylittää 125 cm elementtejä. Roottorin maksimipituus on 8,5 m. Teollisuudessa käytössä olevia ei-ulottuvia napayksiköitä ovat erilaisia turbogeneraattoreita. Niiden avulla he yhdistävät erityisesti höyryturbiinien toimintamomentit lämpövoimaloihin.

Pystysuuntaisten vesigeneraattoreiden ominaisuudet

Erillinen luokka ulkonevanapaisia synkronisia MPT:itä, joissa on pystyakseli. Tällaiset asennukset on kytketty hydrauliturbiineihin ja valitaan palveltujen virtausten tehon mukaan pyörimistaajuudella. Useimmat tämän tyyppiset AC-koneet ovat hitaita, mutta samalla ne ovatsuuri määrä pylväitä. Pystysuoran hydrogeneraattorin kriittisistä työkomponenteista voidaan mainita painelaakeri ja painelaakeri, joka kantaa kuorman moottorin pyörivistä osista. Erityisesti painelaakeriin kohdistuu myös turbiinin siipiin vaikuttava vesivirtaus. Lisäksi siinä on jarru pyörimisen pysäyttämiseksi, ja työrakenteessa on myös ohjauslaakerit, jotka havaitsevat säteittäisiä voimia.

Koneen yläosaan hydrogeneraattorin ohella voidaan sijoittaa apuyksiköitä - esimerkiksi generaattorin viritin ja säädin. Muuten, jälkimmäinen on itsenäinen AC-kone, jossa on käämi ja navat kestomagneeteille. Tämä asetus antaa virran moottorille automaattista säädintoimintoa varten. Suurissa pystysuuntaisissa hydrogeneraattoreissa viritin voidaan korvata synkronisella generaattorilla, joka yhdessä viritysyksiköiden ja elohopeatasasuuntaajien kanssa antaa virtaa päävesigeneraattorin työprosessia palveleville teholaitteille. Pystyakselista konekokoonpanoa käytetään myös voimakkaiden hydraulipumppujen käyttömekanismina.

Collector MPT

Keruuyksikön läsnäolo MPT:n suunnittelussa määräytyy usein tarpeen suorittaa pyörimisnopeuden muuntamistoiminto roottorin ja staattorin käämien eri taajuisten piirien sähköliitännöissä. Tämän ratkaisun avulla voit varustaa laitteen ylimääräisilläkäyttöominaisuudet, mukaan lukien toimintaparametrien automaattinen säätö. Kolmivaiheisiin verkkoihin kytketyt vaihtovirtakeräimet saavat kolme harjasormea kussakin kaksinapaisen jaon segmentissä. Harjat on kytketty toisiinsa rinnakkaisvirtapiirissä jumpperien avulla. Tässä mielessä kollektori-MPT:t ovat samanlaisia kuin DC-moottorit, mutta eroavat niistä napoissa käytettyjen harjojen lukumäärän suhteen. Lisäksi tämän järjestelmän staattorissa voi olla useita lisäkäämiä.

Käytettäessä kollektoria kolmivaiheisilla harjoilla suljettu ankkurikäämitys on kolmivaiheinen monimutkainen käämi, jossa on kolmioliitäntä. Ankkurin pyörimisen aikana käämin jokainen vaihe säilyttää ennallaan, mutta osat siirtyvät vuorotellen vaiheesta toiseen. Jos AC-kommutaattorikoneessa käytetään kuusivaiheista harjasarjaa, jonka siirto on 60 ° suhteessa toisiinsa, niin kuusivaiheinen käämi muodostetaan monikulmiokytkennällä. Monivaiheisen koneen harjoissa, joissa on kollektoriryhmä, virran taajuus määräytyy magneettivuon pyörimisen perusteella suhteessa kiinteisiin harjoihin. Roottorin pyörimissuunta voi olla joko vastakkainen tai sovitettu.

MAT:n käyttö

Nykyään MPT:itä käytetään kaikkialla, missä vaaditaan tavalla tai toisella mekaanisen tai sähköisen energian tuottamista. Suuria tuotantoyksiköitä käytetään teknisten järjestelmien, voimalaitosten sekä nosto- ja kuljetusyksiköiden kunnossapidossa ja pienitehoisia yksiköitä tavallisessa kotitaloudessa.laitteet puh altimista pumppuihin. Mutta molemmissa tapauksissa vaihtovirtakoneiden tarkoitus on rajoitettu energiapotentiaalin kehittämiseen riittävässä määrin. Toinen asia on, että rakenteelliset erot, staattorin ja roottorin sisäisen konfiguraation toteutus sekä ohjausinfrastruktuuri ovat perustavanlaatuisia.

Vaikka yleinen MPT-laite säilyttää samat toiminnalliset komponentit pitkään, tällaisten järjestelmien toiminnan lisääntyvät vaatimukset pakottavat kehittäjät ottamaan käyttöön lisäsäätimiä ja -säätimiä. Teknologisen kehityksen nykyisessä vaiheessa, erityisesti teollisuuden vaihtovirtakoneiden käytön yhteydessä, on vaikea kuvitella tällaisten moottoreiden ja generaattoreiden toimintaa ilman erittäin tarkkoja välineitä toimintaparametrien säätelemiseksi. Tätä varten käytetään erilaisia säätömenetelmiä - pulssi, taajuus, reostaatti jne. Myös automaation käyttöönotto sääntelyinfrastruktuurissa on tyypillistä nykyaikaiselle MPT-toiminnalle. Ohjauselektroniikka on kytketty toisa alta voimalaitokseen ja toisa alta ohjelmistoohjaimiin, jotka tietyn algoritmin mukaan antavat komentoja mekanismin tiettyjen parametrien asettamiseen.

Johtopäätös

Tehogeneraattorit ja sähkömoottorit ovat välttämätön tehokomponentti nykypäivän teollisuudessa. Työstökoneet, kuljetus-, tietoliikennelaitteistot ja muut virransyöttöä vaativat sähköyksiköt ja laitteet toimivat toimintansa vuoksi. kloTässä tapauksessa on olemassa v altava valikoima AC- ja DC-sähkökoneiden tyyppejä ja alalajeja, joiden ominaisuudet ja ominaisuudet määräävät viime kädessä markkinaraon niiden toiminnalle. MPT:n teknisiä ja toiminnallisia ominaisuuksia ovat yksinkertaisempi rakenteellinen laite ja suhteellisen alhaiset huoltovaatimukset. Toisa alta DC-koneet osoittautuvat houkuttelevammaksi ratkaisuksi monimutkaisten kriittisten tehojärjestelmien tehonsyöttöongelmiin. Kotimaisella voimateollisuuden laitteiden tuotantosegmentillä on laaja kokemus molempien sähkökoneiden suunnittelusta ja valmistuksesta. Suuret yritykset keskittyvät yhä enemmän yksilöllisten, rakenteellisesti ja toiminnallisesti ominaisten ratkaisujen kehittämiseen. Poikkeamat vakiomalleista liittyvät usein tarpeeseen kytkeä aputoiminnallisia yksiköitä ja laitteita, kuten jäähdytysjärjestelmiä, ylikuumenemisen ja verkkovirran vaihteluiden suojalaitteita, lisä- ja varavirtaa. Lisäksi ulkoisella toimintaympäristöllä on huomattava vaikutus joihinkin sähkökoneiden rakenteellisiin ominaisuuksiin, mikä huomioidaan myös suunnittelu- ja laitevalmistusvaiheissa.