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    異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性及其應(yīng)用研究

    2018-03-16 12:02:47饒啟明李志平
    科學(xué)與財(cái)富 2018年2期
    關(guān)鍵詞:應(yīng)用研究

    饒啟明 李志平

    摘 要: 電動(dòng)機(jī)是轉(zhuǎn)換電能并輸出機(jī)械能的重要裝置,該裝置在社會(huì)各個(gè)不同企業(yè)中均有著十分重要的應(yīng)用價(jià)值,處于運(yùn)行狀態(tài)下的電動(dòng)機(jī)即有機(jī)械運(yùn)動(dòng)也有電磁運(yùn)動(dòng)。本文對轉(zhuǎn)矩特性方程、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與功率之間的關(guān)系進(jìn)行了分析,對電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性進(jìn)行了探討,對電動(dòng)機(jī)機(jī)械中應(yīng)用三相異步技術(shù)的有關(guān)要求進(jìn)行了介紹。

    關(guān)鍵詞: 應(yīng)用研究;機(jī)械特性;異步電動(dòng)機(jī)

    隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展,電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用性能得到了進(jìn)一步的提升,如何將電動(dòng)機(jī)技術(shù)更加廣泛地應(yīng)用于交通運(yùn)輸、工業(yè)、國防軍事等領(lǐng)域已經(jīng)成為相關(guān)研單位十分重要的研究課題之一。異步電動(dòng)機(jī)具有工作特性好、維修方便、價(jià)格低廉以及結(jié)構(gòu)簡單等方面的特點(diǎn),普遍應(yīng)用于電力拖動(dòng)平臺。為了能夠?qū)㈦妱?dòng)機(jī)的性能更加充分地發(fā)揮出來,研究人員需要對異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)以及機(jī)械原理進(jìn)行深入的研究與分析,為電動(dòng)機(jī)性能的提升奠定良好的基礎(chǔ)。

    1.轉(zhuǎn)矩與功率之間的關(guān)系

    在對轉(zhuǎn)矩與功率之間的關(guān)系進(jìn)行研究之前,首先需要了解電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行狀態(tài)下的機(jī)械特性,在些基礎(chǔ)上對轉(zhuǎn)矩與功率之間的內(nèi)在關(guān)系進(jìn)行深入的分析。物體的轉(zhuǎn)運(yùn)離不開力矩的支持,由于在轉(zhuǎn)運(yùn)的狀態(tài)下會(huì)產(chǎn)生一定的轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)能,物體受到力矩的驅(qū)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)運(yùn),在些過程中所產(chǎn)生的做功量可以通過轉(zhuǎn)運(yùn)半徑進(jìn)行計(jì)算,所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力即垂直于轉(zhuǎn)軸也垂直于轉(zhuǎn)運(yùn)半徑,計(jì)算公式如下。

    P=W/t=F·S/t=F·v=F·ωr=Fr·ω=Tω

    以式中,旋轉(zhuǎn)物體的平均角速度記為ω,單位為rad/s。

    根據(jù)公式內(nèi)容可知,對于旋轉(zhuǎn)物體來說,其在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下所產(chǎn)生的機(jī)械功率為機(jī)械角速度與轉(zhuǎn)矩之間的乘積。

    2.轉(zhuǎn)矩特征曲線與轉(zhuǎn)矩特性方程

    上式中,異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩記為T,單位為N·m;定子繞組相電壓記為U1,單位為V;定子電源頻率記為f1,單位為Hz;電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率記為s;轉(zhuǎn)子繞組一相電阻記為R2,單位為Ω;轉(zhuǎn)子靜止?fàn)顟B(tài)下的一相感抗記為X20,單位為Ω;涉及到電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)方面的比例常數(shù)記為KT′。

    根據(jù)以上公式內(nèi)容可知,在頻率不變、外加電壓不變的情況下,式中的變量就只有一個(gè)s,其他數(shù)值均以常數(shù)的形式存在。

    在s很小的狀態(tài)下,可以忽略,(sX20)2,在些基礎(chǔ)上可以得到二者之間的以下關(guān)系。

    依照極值理論能夠得出以下結(jié)果,在R22=(sX20)2的狀態(tài)下,能夠得出最大的轉(zhuǎn)矩,該狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩以Tmax進(jìn)行表示,此時(shí)s=R2/X20為轉(zhuǎn)差率,也就是臨界轉(zhuǎn)差率,結(jié)合sm=R2/X20,能夠計(jì)算出KT′U12/f1/(2X20)=Tmax。根據(jù)以上分析內(nèi)容,能夠進(jìn)一步繪制出轉(zhuǎn)矩特性曲線,曲線內(nèi)容如下。

    通過機(jī)械特性曲線可以發(fā)現(xiàn)三個(gè)轉(zhuǎn)矩,即最大轉(zhuǎn)矩、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩。其中處于額定負(fù)載狀態(tài)下所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩即為額定轉(zhuǎn)矩,該數(shù)值可以通過額定轉(zhuǎn)速與額定功率所求得。處于剛啟動(dòng)狀態(tài)下的電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。在瞬間啟動(dòng)的狀態(tài)下,對負(fù)載轉(zhuǎn)矩與啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行對比,在負(fù)載轉(zhuǎn)矩小于啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的情況下,則代表可以啟動(dòng)電動(dòng)機(jī),反之則不可以啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)。根據(jù)機(jī)械特性曲線分析結(jié)果可知,曲線上有一個(gè)最大值轉(zhuǎn)矩,即最大轉(zhuǎn)矩。在最大轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩的情況下,電動(dòng)機(jī)所需要驅(qū)動(dòng)的負(fù)載超出了其負(fù)載能力,進(jìn)而出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)問題。在這種情況下,電動(dòng)機(jī)電流會(huì)在一瞬間上升數(shù)倍,出現(xiàn)嚴(yán)重的電動(dòng)機(jī)發(fā)熱問題。即代表電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩與最大過載轉(zhuǎn)矩之間是可以接近的。在較短的過載時(shí)間狀態(tài)下,不至于出現(xiàn)嚴(yán)重的電動(dòng)機(jī)熱量超標(biāo)問題,此時(shí)電動(dòng)機(jī)能夠承受的過載能力可以用來表示電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。在對電動(dòng)機(jī)類型進(jìn)行選擇的過程中,需要重點(diǎn)考慮到電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中可能會(huì)產(chǎn)生的最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩,即遵循電動(dòng)機(jī)最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩小于最大轉(zhuǎn)矩的基本原則。

    3.三相導(dǎo)步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特征的應(yīng)用

    依照機(jī)械特性可以了解到電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩一方面會(huì)受到電源電壓的影響,同時(shí)也會(huì)受到轉(zhuǎn)子電阻的影響。在電源電壓不斷增加的過程中,啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩也會(huì)隨之增加,反之則減小。因此,只有在電動(dòng)機(jī)輕載或空載的狀態(tài)下才能夠進(jìn)行降壓啟動(dòng),對于處于重載或負(fù)載狀態(tài)下的電動(dòng)機(jī),若對其進(jìn)行降壓啟動(dòng),很有可能會(huì)出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)問題,燒毀電動(dòng)機(jī)。若電動(dòng)機(jī)帶有額定負(fù)載,則需要通過轉(zhuǎn)子器電阻對其進(jìn)行啟動(dòng)。另外,根據(jù)機(jī)械特性曲線可知,在一定的電阻范圍內(nèi),轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻,在電阻逐漸增加的過程中,也會(huì)出現(xiàn)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩增加的現(xiàn)象。

    由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電阻、電動(dòng)機(jī)磁極對數(shù)、電源電壓以及同步轉(zhuǎn)速等方面的因素有關(guān)。在調(diào)整三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行速度的過程中,需要重點(diǎn)考慮到由電源電壓與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。

    結(jié)束語:

    在異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)整與啟動(dòng)過程中,需要事先依照電動(dòng)機(jī)自身的機(jī)械特性對具體的操作方法進(jìn)行合理化的選擇,對電動(dòng)機(jī)負(fù)載承受能力范圍進(jìn)行科學(xué)有效的判斷,只有這樣才能夠充分發(fā)揮出電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用性能。

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