В сферата на промишлените машини хоризонталният трифазен променливотоков асинхронен двигател стои като работен кон, захранващ широк набор от приложения в различни индустрии. Като доставчик на тези двигатели, бях свидетел от първа ръка на критичната роля, която играят в задвижването на производствените процеси. Един от ключовите фактори, който значително влияе върху работата на тези двигатели, е приплъзването. В този блог ще разгледаме как приплъзването влияе върху работата на хоризонтален трифазен асинхронен двигател с променлив ток.
Разбиране на приплъзването в трифазни променливотокови асинхронни двигатели
Преди да проучим влиянието на приплъзването върху моторните характеристики, важно е да разберем какво е приплъзване. В трифазен AC асинхронен двигател, въртящото се магнитно поле, създадено от статора, се върти със синхронна скорост ($N_s$). Синхронната скорост се определя от честотата на захранването ($f$) и броя на полюсите ($p$) в двигателя и се изчислява по формулата $N_s=\frac{120f}{p}$.
Но роторът на асинхронния двигател никога не се върти със същата скорост като синхронната скорост. Разликата между синхронната скорост и действителната скорост на ротора ($N_r$) е известна като приплъзване ($s$) и се изразява като процент: $s=\frac{N_s - N_r}{N_s}\times100%$.
Влияние на приплъзването върху въртящия момент на двигателя
Един от най-значимите начини, по които приплъзването влияе върху работата на двигателя, е чрез влиянието му върху въртящия момент. Характеристичната крива на въртящ момент - приплъзване на трифазен AC асинхронен двигател е ключов инструмент за разбиране на тази връзка.
При стартиране на двигателя, когато роторът е неподвижен ($N_r = 0$), приплъзването е 100%. В този момент двигателят създава висок стартов момент, който е необходим за преодоляване на инерцията на товара и започване на въртенето. Тъй като двигателят се ускорява и скоростта на ротора се увеличава, приплъзването намалява.
Тъй като приплъзването намалява от 100%, въртящият момент първоначално се увеличава, докато достигне точката на максимален въртящ момент, известна също като въртящ момент на разрушаване. Това се случва при относително ниска стойност на приплъзване, обикновено около 5 - 15%. Отвъд точката на въртящия момент на разрушаване, тъй като приплъзването продължава да намалява, въртящият момент започва да намалява.
За приложения, които изискват висок начален въртящ момент, като транспортни ленти, трошачки и големи помпи, двигател с по-високо приплъзване може да бъде изгоден. Въпреки това, двигателите с високо приплъзване също имат тенденция да имат по-ниска ефективност по време на нормална работа. От друга страна, двигателите с ниско приплъзване са по-ефективни, но могат да имат по-нисък начален въртящ момент.
Ефект на приплъзването върху двигателната ефективност
Приплъзването има пряко влияние върху ефективността на хоризонтален трифазен променливотоков асинхронен двигател. Ефективността ($\eta$) се определя като съотношението на изходната мощност ($P_{out}$) към входната мощност ($P_{in}$), $\eta=\frac{P_{out}}{P_{in}}\times100%$.
Когато приплъзването е голямо, значително количество мощност се разсейва като топлина в ротора. Това е така, защото токът на ротора е пропорционален на приплъзването и според закона на Джаул ($P = I^{2}R$), загубата на мощност в съпротивлението на ротора ($R$) нараства с квадрата на тока. В резултат на това ефективността на двигателя намалява.
Обратно, когато приплъзването е ниско, токът на ротора също е нисък и загубата на мощност в ротора е сведена до минимум. Това води до по-висока ефективност. За приложения, където енергийната ефективност е основен приоритет, като например в непрекъснати промишлени процеси, се предпочитат двигатели с ниско приплъзване. НашитеЕнергоспестяващ компактен двигател с висок въртящ моменте проектиран да работи с ниско приплъзване, осигурявайки висока ефективност и намалена консумация на енергия.
Приплъзване и регулиране на скоростта на двигателя
Приплъзването също играе решаваща роля в регулирането на скоростта на двигателя. В много промишлени приложения е необходимо да се контролира скоростта на двигателя, за да се отговори на изискванията на процеса.
Скоростта на трифазен AC асинхронен двигател може да се регулира чрез промяна на приплъзването. Един често срещан метод е използването на задвижване с променлива честота (VFD). VFD може да променя честотата на захранването на двигателя, което от своя страна променя синхронната скорост. Чрез регулиране на приплъзването действителната скорост на ротора може да се контролира в широк диапазон.
Въпреки това е важно да се отбележи, че тъй като приплъзването се увеличава, за да се постигнат по-ниски скорости, ефективността на двигателя намалява и двигателят може да прегрее поради увеличените загуби на ротора. Следователно, трябва внимателно да се обмисли компромисът между регулирането на скоростта и ефективността на двигателя.
Приплъзване и отопление на двигателя
Както бе споменато по-рано, приплъзването е пряко свързано с тока на ротора. Когато приплъзването е голямо, токът на ротора се увеличава, което води до увеличено разсейване на мощността в съпротивлението на ротора. Това разсейване на мощността се превръща в топлина, което може да доведе до прегряване на двигателя.
Прегряването може да има няколко отрицателни последици за двигателя. Това може да намали живота на изолацията на намотките на двигателя, което води до преждевременна повреда. Може също да причини механични повреди на лагерите на двигателя и други компоненти. Поради това е от съществено значение да се следи приплъзването и да се гарантира, че двигателят работи в границите на номиналната температура.
За приложения, при които двигателят може да изпита условия на високо приплъзване, като например при чести операции - стартиране - спиране или приложения с високи - инерционни натоварвания, трябва да има подходящи механизми за охлаждане и термична защита. НашитеТрифазен променливотоков двигател за машиностроителната индустрияе оборудван с усъвършенствани термични защитни функции за предотвратяване на прегряване и осигуряване на надеждна работа.
Приплъзване и фактор на мощността на двигателя
Факторът на мощността ($PF$) на трифазен AC асинхронен двигател е друг важен параметър на производителността, който се влияе от приплъзване. Факторът на мощността се определя като съотношението на реалната мощност ($P$) към привидната мощност ($S$), $PF=\frac{P}{S}$.
При ниски стойности на приплъзване двигателят работи по-близо до своята синхронна скорост и факторът на мощността е относително висок. С увеличаването на приплъзването факторът на мощността намалява. Ниският фактор на мощността означава, че двигателят черпи повече реактивна мощност от захранването, което може да доведе до увеличени разходи за енергия и намалена ефективност на електрическата система.
За подобряване на фактора на мощността могат да се използват кондензатори за коригиране на фактора на мощността. Тези кондензатори доставят реактивната мощност, необходима на двигателя, като намаляват реактивната мощност, извлечена от захранването, и подобряват общия фактор на мощността.
Заключение
В заключение, приплъзването е критичен фактор, който влияе на работата на хоризонтален трифазен променливотоков асинхронен двигател по много начини. Той влияе върху въртящия момент на двигателя, ефективността, регулирането на скоростта, отоплението и фактора на мощността. Като доставчик на тези двигатели, ние разбираме значението на оптимизирането на приплъзването, за да отговорим на специфичните изисквания на всяко приложение.
НашитеПлавно работещ индукционен двигател от серия Y3е проектиран да осигури баланс между висока производителност и енергийна ефективност, като се вземе предвид въздействието на приплъзването. Независимо дали имате нужда от двигател за приложения с висок стартов въртящ момент, енергоспестяващи непрекъснати процеси или прецизен контрол на скоростта, ние имаме правилното решение за вас.
Ако търсите хоризонтален трифазен променливотоков асинхронен двигател и искате да обсъдите специфичните си изисквания, ви каним да се свържете с нас за подробна консултация. Нашият екип от експерти е готов да ви помогне при избора на най-подходящия двигател за вашето приложение и осигуряване на неговата оптимална работа.
Референции
- Fitzgerald, AE, Kingsley, C., & Umans, SD (2003). Електрически машини. Макгроу - Хил.
- Чапман, SJ (2012). Основи на електрически машини. Макгроу - Хил.
- Nasar, SA, & Boldea, I. (1996). Електрически машини и задвижвания: първи курс. Прентис Хол.