Синхронизирующий момент

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Синхронизирующая приставка
Синхрония

Смотреть что такое «Синхронизирующий момент» в других словарях:

синхронизирующий момент — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN synchronizing torque … Справочник технического переводчика

СИНХРОНИЗИРУЮЩИЙ МОМЕНТ — вращающий момент, воздействующий на вал синхронной машины при отклонении частоты вращения её ротора от синхронного при параллельной работе неск. генераторов и удерживающий машину в синхронизме … Большой энциклопедический политехнический словарь

синхронизирующий момент сельсина — Момент, возникающий на валу сельсина приемника при рассогласовании индикаторной дистанционной передачи. [ГОСТ 27471 87] Тематики машины электрические вращающиеся в целом … Справочник технического переводчика

максимальный синхронизирующий момент сельсина — Наибольший по абсолютному значению синхронизирующий момент сельсина на полупериоде рассогласования индикаторной дистанционной передачи. [ГОСТ 27471 87] Тематики машины электрические вращающиеся в целом … Справочник технического переводчика

удельный синхронизирующий момент сельсина — Синхронизирующий момент сельсина, приходящийся на единицу угла рассогласования от положения согласования индикаторной дистанционной передачи. [ГОСТ 27471 87] Тематики машины электрические вращающиеся в целом … Справочник технического переводчика

максимальный статический синхронизирующий момент шагового электродвигателя — Наибольший момент, удерживающий ротор шагового электродвигателя от поворота при поданном напряжении питания. Примечание. Определяется как наименьшее значение в пределах оборота ротора. [ГОСТ 27471 87] Тематики машины электрические вращающиеся в… … Справочник технического переводчика

Синхронный электродвигатель — Синхронная машина, работающая в режиме двигателя. Статор С. э. несёт на себе многофазную (чаще всего трёхфазную) якорную обмотку. На Роторе расположена обмотка возбуждения, имеющая такое же число полюсов, как и обмотка статора. Обмотка… … Большая советская энциклопедия

Триггер — У этого термина существуют и другие значения, см. Триггер (значения). Триггер (триггерная система) класс электронных устройств, обладающих способностью длительно находиться в одном из двух устойчивых состояний и чередовать их под… … Википедия

трансмиссия вертолёта — Рис. 1. Схема трансмиссии двухвинтового вертолёта продольной схемы. трансмиссия вертолёта (от лат. transmission переход, передача) совокупность агрегатов и узлов для передачи мощности от двигателя (двигателей) к несущему винту… … Энциклопедия «Авиация»

Синхронные двигатели

5. СИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

5.1. Энергетическая и векторная диаграммы

синхронного двигателя

При создании тормозного механического момента М2 на валу синхронная машина, включенная в сеть, переходит в двигательный режим (см. параграф 6.2). За счет потребления активной мощности в машине образуется вращающий электромагнитный момент М и двигатель сохраняет постоянную частоту вращения ротора n. Активная составляющая тока якоря Ia, угол нагрузки θ и момент М меняют знак по сравнению с генератoрным режимом.

Преобразование энергии в двигателе можно иллюстрировать энергетической диаграммой (рис. 5.1).

Потребляемая из сети активная электрическая мощность

, (5.1)

где m – число фаз; U и I – фазные напряжение и ток якоря; cosφ – коэффициент мощности.

Часть этой мощности рf расходуется на возбуждение машины статическими системами возбуждения, а также рассеивается в виде электрических потерь рЭ в обмотке якоря и магнитных потерь рМ в магнитопроводе якоря.

Электромагнитная мощность

(5.2)

передается через зазор вращающимся магнитным полем на ротор в виде полной механической мощности РМЕХ = Р. Часть этой мощности компенсирует механические рМЕХ и добавочные рД потери мощности.

Полезная механическая мощность на валу двигателя

. (5.3)

или подставляя выражение (5.2) электромагнитной мощности в формулу (5.3), получим

, (5.4)

где Σр = рf + рЭ + рМ + рМЕХ + рд — полные потери мощности в машине, причина возникновения и место локализации отдельных видов потерь объясняется в пункте 3.6.6.

При бесщеточном или прямом электромашинном возбуждении потери на возбуждение рf показывают в правой части. энергетической диаграммы на стороне полезной механической мощности Р2

Диаграммы напряжений и МДС двигателя можно чертить по уравнениям (3.30)–(3.36), (3.40)–(3.50), соответствующим генераторному режиму. Угол φ между векторами напряжения машины U и тока якоря İ превышает p/2 (рис. 5.4, в), коэффициент мощности сosφ отрицателен, что не всегда удобно. Поэтому коэффициент мощности в двигательном режиме характеризуют углом φ между векторами напряжения сети UC и тока якоря İ.

Уравнения напряжения синхронных двигателей получают, заменив в уравнениях напряжения генератора вектор напряжения машины U равным и противоположно направленным вектором напряжения сети UC = – U. Выполнив такую замену, получим уравнения напряжения ненасыщенных неявнополюсного:

, (5.5)

(5.6)

и явнополюсного двигателей:

. (5.7)

Как и для генератора, уравнение (5.7) можно представить в виде:

, (5.8)

. (5.9)

Уравнения МДС справедливы и для двигателя.

Диаграмма перевозбужденного явнополюсного двигателя без учета насыщения магнитной цепи изображена на рис. 5.2.

Ток якоря İ опережает напряжения сети UС, поэтому говорят, что перевозбужденный двигатель работает с опережающим сosφ. При этом двигатель по отношению к сети подобен емкостной нагрузке и отдает реактивную мощность в сеть.

Ток якоря İ недовозбужденного двигателя отстает от напряжения сети UС и недовозбужденный двигатель работает с отстающим сosφ. Машина подобна индуктивности, включенной в сеть, и потребляет из сети реактивную мощность.

Читать еще: Что плохого в роторном двигателе

5.2. Угловые, U—образные и рабочие характеристики

синхронных двигателей

Уравнения угловых характеристик активной и реактивной мощностей синхронного генератора справедливы и для двигательного режима при подстановке отрицательного угла нагрузки θ.

Электромагнитные мощность Р и момент М изменяют свой знак, так как в реальной машине изменяется направление активной мощности при переходе из генераторного режима в двигательный.

Зависимости Р, М = f (θ) явнополюснго двигателя при постоянных токе возбуждения I f, напряжении UC и частоте fC сети изображены на рис. 5.3. Значения номинального θН и максимального θm углов нагрузки двигателей такие же, как у генераторов. Двигатель статически устойчив при углах нагрузки θm 0 (рис. 5.9, а). Вследствие этого вместо электромагнитных сил FЭМ притяжения намагниченных областей статора и ротора при недовозбуждении (рис. 5.9, а) возникают силы отталкивания (рис. 5.9, б).

Силы отталкивания FЭМ уравновешены по окружности машины и не создают вращающего момента только при совпадении продольной оси d с осью результирующего потока Фr, то есть при угле θ = 0 (рис. 5.9, б). Малейшее отклонение оси полюсов d от оси потока Фr приводит к изменению направления сил отталкивания (рис. 5.9, в)

Тангенциальная составляющая этих сил при θ ≠ 0 не уравновешена по окружности машины и образует электромагнитный момент, который вызывает дальнейшее изменение угла нагрузки на 180°. Машина возвращается в режим недовозбуждения (рис. 5.9, а) и потребляемая реактивная мощность снижается.

Как и при отсутствии возбуждения (I f = 0) синхронный режим может быть обеспечен только мощностью и моментом явнополюсности. При отрицательном возбуждении (I f

Что такое момент сопротивления синхронных двигателей

В этом разделе мы разместили подборку статей посвященных такому важному в теории асинхронного привода понятию как момент. Здесь читатели найдут материалы раскрывающие значения отдельных терминов так или иначе связанных с понятием момента. Дополнительно мы организовали подборку статей с формулами по которым можно рассчитать конкретные значения моментов или построить их зависимости. Для большей наглядности сдесь же можно найти примеры иллюстирующие использование формул для рассчета того или иного показателя.

Пример расчета номинального момента асинхронника

Асинхронные двигатели — теория — Понятие момента

26.10.2012 22:10

Из теории мы знаем что номинальный момент двигателя это момент на валу развиваемый при номинальной мощности и номинальных оборотах вала двигателя.

Как мы выясняли ранее под номинальным моментом понимают такой момент на валу электродвигателя, величина которого постоянна при постоянной номинальной частоте вращения вала.

Ранее мы рассмотрели подробно что представляет собой пусковой момент асинхронного электрического двигателя и по каким формулам можно посчитать значение пускового момента (новая статья). В этой статье мы приведем пример расчета значение пускового момента для линейки асинхронных электродвигателей. Для расчета мы будем использовать данные которые можно получить из паспорта двигателя: номинальный момент и кратность пускового момента по отношению к номинальному. Расчет будет выполнен по формуле:

Мпуск = Мн*Кпуск
где Мпуск — пусковой момент,
Мн — номинальный момент,
Кпуск — кратность пускового момента.
Исходные данные и результаты расчета сведены в виде таблицы. В первом столбце таблицы указаны маркировки двигателей, для которых был выполнен расчет. Второй столбец содержит данные о величине номинального момента. Третий столбец содержит данные о кратности пускового момента. В четвертом столбце приведены результаты расчета пускового момента.
Таблица Результаты расчета пускового момента асинхронных двигателей с использованием паспортных данных

Прежде чем изложить и проанализировать формулы для вычисления пускового момента вспомним что это такое. Под пусковым моментом понимают момент на валу двигателя при определенных условиях. Ключевыми условиями являются равенство нулю скорости вращения ротора, установившееся значение тока и номинальное напряжение на обмотках двигателя.

Для начала вспомнить что в теории электродвигателей понимают под критическим моментом. Момент критический — это максимально возможный момент на валу электродвигателя при достижении которого электродвигатель останавливается.
Подробнее про критический момент асинхронного двигателя.
Для определения численного значения критического момента можно использовать формулу:
Мкр = Мн*П

В некоторых механизмах на начальном этапе запуска привода необходимо обеспечить максимальный пусковой момент. Для решения этой задачи хорошо подходит асинхронный двигатель с фазным ротором. Кратко опишем, что он собой представляет. Асинхронный электродвигатель с фазным ротором имеет ротор, в пазы которого уложена обмотка. Тип соединения обмотки ротора «звезда». Концы фаз обмотки ротора подключают к специальным контактным кольцам. Кольца вращаются вместе с валом двигателя. В цель обмоток ротора может быть включен реостат для пуска и регулирования. Подключение реостата выполняется с помощью щеточного контакта скользящего по кольцам. Данный реостат является добавочным активным сопротивлением. Это сопротивление одинаково для каждой из фаз обмотки.
Благодаря возможности включения реостата в обмотку ротора в данных двигателях имеется возможность обеспечивать максимальное значение пускового момента уже на этапе запуска двигателя. При этом удается снизить пусковые токи. Эти двигатели используют для приводов механизмов с высокими требованиями к уровню пускового момента (например, пуск под нагрузкой).
Дополнительная информация о пусковом моменте асинхронного двигателя

Важным понятием в области физики твердого тела является понятие крутящего момента. Особое значение имеет это понятия в области электропривода. В этой статье мы разберем базовые понятия, связанные с крутящим моментом.
Для начала заметим, что крутящий момент часто называют так же моментом силы, вращательным моментов, вертящим моментом и вращающим моментом. Все эти термины являются синонимами. Хотя в некоторых практических приложениях их следует различать. Например, в технических задачах под «вращающим моментом» понимают внешнее усилие, прикладываемое к объекту, а под «крутящим моментом» понимают внутренние усилия, которые возникают в объекте под действием приложенных нагрузок. В нашей статье мы будем использовать термин крутящий момент.

Момент нагрузки – момент, создаваемый вращающейся механической системой присоединенной к валу асинхронного двигателя. В качестве синонимов в литературе встречается термин момент сопротивления. Момент нагрузки зависит от геометрических и физических параметров тел входящих в кинематическую цепь, присоединенную к валу двигателя. Как правило, при расчете момент сопротивления принято приводить к валу двигателя.

Тормозной момент – момент, развиваемый асинхронной машиной, в режиме торможения. В литературе встречается термин синоним: тормозящий момент. В рамках теории асинхронных электродвигателей рассматривают 3 режима торможения: генераторное, динамическое и торможение противовключением.

Критический момент асинхронного двигателя – наибольшее значение момента развиваемое электродвигателем. Этого значения момент достигает при критическом скольжении. Если момент нагрузки на валу двигателя будет больше критического момента, то двигатель остановится.

Номинальный момент асинхронного двигателя – момент, возникающий на валу двигателя при номинальной мощности и номинальных оборотах. Под номинальными данными понимают данные, которые определяются при работе двигателя в режиме, для которого он был спроектирован и изготовлен.

Пусковой момент на валу асинхронника – вращающий момент, который развивает на валу электрический асинхронный двигателя при следующих условиях: скорость вращения равна нулю (ротор неподвижен), ток имеет установившееся значение, к обмоткам электродвигателя подведено номинальное по частоте и напряжению питание, соединение обмоток соответствует номинальному режиму работы электродвигателя.

Электромагнитный момент – момент, возникающий на валу электродвигателя при протекании по его обмоткам электрического тока. В литературе встречаются синонимы этого термина: вращающий момент двигателя или крутящий момент электродвигателя. Так же часто попадаются вариации с более развернутой формулировкой: электромагнитный вращающий момент или электромагнитный крутящий момент.

В рамках современной теории асинхронных электрических машин применяют ряд терминов связанных с понятием момента. Часть этих терминов относится к моменту создаваемому на валу (на роторе) электродвигателя. Другая группа терминов определяет моменты создаваемые механической нагрузкой подключенной к валу электрического двигателя.

Эти термины определяют как сам момент развиваемый двигателем, так и различный состояния момента на выходном валу двигателя. Под состоянием подразумевается значение момента в кретических точках. Например номинальный момент или пусковой момент.

Что такое момент сопротивления синхронных двигателей

Расчет характеристик синхронного трехфазного двигателя
с многополюсным ротором на постоянных магнитах

1. Введение

Появление высококоэрцитивных постоянных магнитов и, в особенности, редкоземельных магнитов с высокими значениями магнитной энергии позволяет в ряде случаев избавиться от токовых обмоток на роторе электрической машины без ухудшения ее характеристик. Электромашина с ротором на постоянных магнитах не имеет коллектора и щеток, что позволяет существенно повысить ее надежность и время работы без обслуживания и ремонта. Одной из частных задач является конструирование синхронных трехфазных исполнительных двигателей с многополюсным ротором, обладающих достаточно высоким значением момента на валу, что позволяет использовать их непосредственно в качестве привода, обходясь без редуктора.

2. Конструкция двигателя

Поперечное сечение двигателя показано на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Поперечное сечение синхронного трехфазного двигателя с 16-полюсным ротором на постоянных магнитах.

Двигатель состоит из ротора и статора. В конструкцию ротора входит стальной цилиндр (внешний диаметр 140 мм, толщина стенки 10 мм), на котором крепятся 16 постоянных магнитов состава неодим-железо-бор (Ne-Fe-B, остаточная индукция примерно 1.2 Тл, коэрцитивная сила по намагниченности примерно 1000 кА/м) в виде подковообразных сегментов высотой 10 мм с чередующимся направлением намагниченности. Внешний диаметр ротора 160 мм. Высота ротора 50 мм. Статор представляет собой стальной цилиндр (набран из листовой электротехнической стали) с 12-ю внутренними прорезями, в которые помещаются обмотки (3 фазы по 4 последовательно включенных обмотки в каждой фазе). Внутренний диаметр статора 162 мм. Внешний диаметр статора 210 мм. Высота статора 50 мм. Частота вращения двигателя до 1000 об./мин. Для управления двигателем используется трехфазная последовательность импульсов напряжения переменной полярности.

3. Расчет магнитных характеристик

Расчет магнитной индукции и других связанных с ней параметров, в частности, статического момента, можно произвести методом конечных элементов [1 — 4]. На рис. 3.1 показано распределение магнитного поля в магнитной системе двигателя, причем ротор находится в положении, при котором направление тока в одной из фаз изменяется на противоположное. Плотность тока в каждой обмотке 3 А/мм 2 . При факторе упаковки, равном 0.6, плотность тока в обмоточном проводе составит 5 А/мм 2 .

Рис. 3.1. Распределение магнитного поля в магнитной системе двигателя в момент переключения направления тока в одной из фаз. Плотность тока в каждой обмотке 3 А/мм 2 .

Таблица 3.1. Зависимость статического момента от угла поворота ротора.

Угол поворота ротора, градусов	Статический момент при плотности тока в обмотке 3 А/мм 2 , Н · м	Статический момент при плотности тока в обмотке 5 А/мм 2 , Н · м
0 (момент переключения направления тока в обмотке)	25.57	42.48
1	26.28	44.83
2	30.67	50.54
3	33.20	53.55
4	29.87	50.25
5	27.43	46.95
6	29.23	47.82
7	27.51	45.09
7.5 (момент переключения направления тока в обмотке)	25.54	42.45

Рис. 3.2. График зависимости статического момента на валу двигателя от угла поворота ротора.

4. Расчет допустимой плотности тока в обмотках

Для провода с электрическим током удельная мощность P_V (мощность на единицу объема), рассеиваемая в проводе из-за наличия электрического сопротивления и превращающаяся в тепло, может быть найдена по формуле:

где r _E — удельное электрическое сопротивление токопроводящего материала провода, l — фактор упаковки. От плотности тока в обмотке j зависит мощность тепловыделения и, соответственно, температура обмотки. Эта температура не должна превышать максимально допустимой для данной марки провода. Расчет температуры внутри обмотки и допустимой плотности тока в обмотках можно произвести методом конечных элементов [1 — 4]. На рис. 4.1 показано распределение температуры по поперечному сечению двигателя.

Рис. 4.1. Распределение температуры в двигателе в цветовой гамме (более высокая температура соответствует сдвигу в красную область спектра). Плотность тока в обмоточных проводах 5 А/мм 2 . Фактор упаковки 0.6.

При плотности тока в обмоточном проводе, равной 5 А/мм 2 (если фактор упаковки равен 0.6, то плотность тока в самой обмотке будет 3 А/мм 2 ), максимальный перегрев провода (превышение температуры провода над температурой окружающей двигатель воздушной среды) будет равен примерно 50 0 C.

При плотности тока в обмоточном проводе, равной 8.3 А/мм 2 (если фактор упаковки равен 0.6, то плотность тока в самой обмотке будет 5 А/мм 2 ), максимальный перегрев провода будет равен примерно 120 0 C. При этом дополнительным фактором, который следует принять во внимание, является максимально допустимая рабочая температура постоянных магнитов, для Ne-Fe-B-магнитов равная примерно 100 0 C, поэтому может возникнуть необходимость принудительного охлаждения ротора двигателя.

5. Расчет активного сопротивления и индуктивности обмотки

Активное сопротивление R обмотки может быть найдено по формуле:

Здесь L_AV — длина средней линии обмотки, N – число витков, d – диаметр обмоточного провода.

Число витков N может быть выражено следующим образом:

где S_W – площадь окна обмотки.

Для расчета индуктивности обмотки L воспользуемся соотношением F = LI, где F – магнитный поток, пронизывающий обмотку, I – величина тока в обмоточном проводе:

Величину тока в обмоточном проводе можно найти таким образом:

Тогда получаем выражение для индуктивности обмотки:

Реактивное сопротивление обмотки Z_L на частоте f :

А полное сопротивление обмотки Z на частоте f:

Для двигателя вышеприведенной конструкции: L_AV = 0 .2 м , S_W = 1.39 · 10 -4 м 2 , F = 0.001 Вб при j = 3 А/мм 2 , r _E = 1.67· 10 -8 Ом · м (обмотки намотаны медным проводом), l = 0.6 данные по расчетам активного сопротивления, индуктивности и реактивного сопротивления одной обмотки при частоте переключения тока 130 Гц (частота вращения ротора 1000 об./мин) в зависимости от диаметра обмоточного провода приведены в таблице:

Таблица 5.1. Зависимость активного, реактивного и полного сопротивления и индуктивности обмотки от диаметра обмоточного провода.

Диаметр обмоточного провода, мм	Активное сопротивление обмотки, Ом	Индуктивность обмотки, мГн	Реактивное сопротивление обмотки на частоте 130 Гц, Ом	Полное сопротивление обмотки на частоте 130 Гц, Ом
0.1	4516	25.46	20.80	4516
0.2	282.25	6.365	5.199	282.30
0.3	55.76	2.829	2.311	55.81
0.4	17.64	1.591	1.300	17.69
0.5	7.226	1.018	0.832	7.274
0.6	3.485	0.707	0.577	3.532
0.7	1.881	0.520	0.425	1.928
0.8	1.103	0.398	0.325	1.150
0.9	0.688	0.314	0.256	0.734
1.0	0.452	0.255	0.208	0.498
1.1	0.308	0.210	0.172	0.353
1.2	0.218	0.177	0.145	0.262
1.3	0.158	0.151	0.123	0.200
1.4	0.118	0.130	0.106	0.159
1.5	0.089	0.113	0.092	0.128
1.6	0.069	0.099	0.081	0.106

Диаметр обмоточного провода выбирается в зависимости от напряжения источника питания, прикладываемого к обмотке, таким образом, чтобы максимальная плотность тока в проводе не превышала значения, определяемого теплостойкостью изоляции (5 А/мм 2 для 100 0 C и 8.3 А/мм 2 для 160 0 C).

По вопросам расчета конкретных схем электрических двигателей обращайтесь к автору (см. раздел Контактная информация ).

Ссылки:

Бреббия К. и др. Методы граничных элементов: Пер. с англ. / Бреббия К., Теллес Ж., Вроубел Л. — М.: Мир, 1987. — 524 с., ил.
Громадка II Т., Лей Ч. Комплексный метод граничных элементов в инженерных задачах: Пер. с англ. — М.: Мир, 1990. — 303 с., ил.
Норри Д., Фриз Ж. Введение в метод конечных элементов: Пер. с англ. — М.: Мир, 1981. — 304 с., ил.
Сильвестер П., Феррари Р. Метод конечных элементов для радиоинженеров и инженеров-электриков: Пер. с англ. — М.: Мир, 1986. — 229 с., ил.

Активное сопротивление — часть полного сопротивления, связанная с тепловыделением.
Двигатель (мотор) — преобразователь энергии источника в механическую энергию движения.
Индуктивность — величина, численно равная потоку самоиндукции контура при токе единичной силы.
Многополюсный магнит — постоянный магнит, имеющий более одной пары полюсов.
Привод — устройство, имеющее рабочий орган, способный к механическому перемещению при наличии противодействующей силы.
Редуктор — преобразователь скорости механического движения.
Трехфазная последовательность импульсов — три идентичных периодических последовательности импульсов, сдвинутых друг относительно друга на 120 градусов по фазе.
Фактор упаковки (коэффициент заполнения) — отношение объема проводника к объему обмотки; при равномерной намотке равен отношению суммарной площади проводников в поперечном сечении обмотки (без учета изоляции) к площади поперечного сечения обмотки.
Частота вращения — количество оборотов в единицу времени.

голоса

Рейтинг статьи

Оценка статьи:

Загрузка...