マルチスピード電気モーターとその用途 - 目的と特性、さまざまな回転速度での出力の決定

マルチスピード電気モーター (数段階の速度を備えた非同期モーター) は、無段階速度制御が必要な機構を駆動するように設計されています。

マルチスピードモーターは特別に設計されたモーターです。特別な固定子巻線と通常のケージ型ローターを備えています。

極の比率、回路の複雑さ、多段速度電気モーターの製造年に応じて、ステーターは 4 つのバージョンで製造されます。

• 2、3、さらには 4 速用の独立した 1 速コイル。

• 極スイッチングを備えた1つまたは2つのコイル、最初の場合は2段、2番目の場合は4段。

• 電気モーターの回転速度が 3 つある場合、1 つのコイルは 2 速度の極で切り替えられ、2 つ目は単一速度の独立した極数で切り替えられます。

• 1 つのコイルで 3 つまたは 4 つの速度のポール切り替えが可能です。

自動巻モーターは、多数のワイヤとシールが存在するため、利用率が低く、スロットの充填が不十分であり、速度ステップでの電力が大幅に低下します。
ステータ内に 2 つの極切り替え巻線が存在し、特に 3 または 4 回転速度用に 1 つあると、スロットの充填が改善され、ステータ コアのより合理的な使用が可能になり、その結果、電気モーターの出力が向上します。が増加します。

回路の複雑さに応じて、多速度電動モーターは、極比が 2/1 の部分と 2/1 に等しくない部分の 2 つの部分に分割されます。最初のものには、1500/3000 rpm または 2p = 4/2、750/1500 rpm または 2p = 8/4、500/1000 rpm または 2p = 12/6 などの速度の電気モーターが含まれ、2 番目には - 1000 /1500 rpm または 2p = 6/4、750/1000 rpm または 2p = 8/6、1000/3000 rpm または 2p = 6/2、750/3000 rpm または 2p = 8/2、600/3000 rpm または 2p = 10/2、375/1500 rpm または 2p = 16/4 など。

極数が異なる極スイッチ巻線の回路の選択に応じて、電気モーターは定電力または定トルクのいずれかになります。

極スイッチング巻線と定電力を備えたモーターの場合、両方の極数での相の巻数は同じか、または互いに近似します。これは、電流と電力が同じか、または近似することを意味します。回転数に応じてトルクが異なります。

極数の少ない定トルク電動機では、各相で 2 つに分割された巻線群がダブルデルタまたはダブルスターで並列接続され、その結果、各相の巻数が減少します。ワイヤの断面積、電流と電力は 2 倍になります。スター/デルタ配置で大極から少極に切り替えると、巻数が減少し、電流と電力は1.73倍に増加します。これは、高出力および高回転でも、低出力および低回転でもトルクが同じになることを意味します。

2 つの異なる数の極対を取得する最も簡単な方法は次のとおりです。 2 つの独立した巻線を備えた誘導電動機の固定子の配置… 電気業界では、同期回転速度 1000/1500 rpm のこのようなモーターを製造しています。

ただし、同じ巻線で異なる数の極を生成できる固定子巻線の切り替え方式が多数あります。このタイプのシンプルで広く普及しているスイッチを図に示します。 1、a、b。直列に接続された固定子コイルは 2 対の極を形成します (図 1、a)。図に示すように、同じコイルが 2 つの並列回路に接続されています。 １ｂでは、１対の極を形成する。

業界では、直並列スイッチングを備え、速度比 1:2、同期回転速度 500/1000、750/1500、1500/3000 rpm の多速度単巻モーターを製造しています。

上記の切り替え方法はこれに限られません。図では。図１において、ｃは図２に示される回路と同じ数の極を形成する回路を示す。 1、b.

ただし、業界で最も一般的だったのは、直並列スイッチングという最初の方法でした。このようなスイッチを使用すると、固定子巻線から取り外せるワイヤの数が減り、スイッチがより簡単になるためです。

米。 1. 誘導電動機の極切り替えの原理。

三相巻線は、スター型またはデルタ型の三相ネットワークに接続できます。図では。図2のaとbは、広範囲にわたるスイッチングを示しています。電気モーターは、低速を得るために、コイルの直列接続を持つデルタに接続され、より高速にするために、コイルの並列接続を持つスターに接続されます。コイル（別名ダブルスター）。

2 速度に加えて、電気業界では 3 速度の非同期モーターも製造しています。この場合、電気モーターの固定子には 2 つの別々の巻線があり、そのうちの 1 つが上記のスイッチングによって 2 つの速度を提供します。通常、星型に含まれる 2 番目の巻線は、3 番目の速度を提供します。

電動機の固定子に 2 つの独立した巻線があり、それぞれの巻線で極の切り替えが可能であれば、4 段電動機を得ることが可能です。この場合、回転速度が必要な系列を構成するように極数が選択されます。このような電気モーターの図を図に示します。 2、c。

回転磁界により、アイドル巻線の 3 相に 3 つの E が誘導されることに注意してください。 d. s、同じサイズで位相が 120 °シフトされています。電気工学から知られているように、これらの起電力の幾何学的和はゼロです。ただし、正弦波位相が不正確であるため、e.等c. 主電源電流、これらの合計 d. などv. はゼロになる可能性があります。この場合、閉じた非動作コイルに電流が発生し、このコイルが加熱されます。

この現象を防ぐために、極スイッチング回路はアイドルコイルがオープンになるように作られています (図 12、c)。一部の電気モーターでは上部電流の値が小さいため、アイドル巻線の閉ループが遮断されない場合があります。

同期回転数1000/1500/3000、750/1500/3000rpmの3速二重巻モーターと500/750/1000/1500rpmの4速モーターを生産。 2 速モーターにはポール スイッチへの端子が 6 つ、3 速では 9 つ、4 速では 12 つの端子があります。

1 つの巻線で比率が 1:2 に等しくない回転速度を得ることができる 2 速度モーター用の回路があることに注意してください。このような電気モーターは 750/3000、1000/1500 の同期回転速度を提供します。 、1000/3000rpm

単巻線の特別なスキームを使用することで、3 および 4 つの異なる極対数を得ることができます。このような単巻線の多速度電気モーターは、同じパラメータの二重巻線モーターよりも大幅に小さく、これは機械工学にとって非常に重要です。 。

さらに、単巻電気モーターはわずかに高い エネルギー指標 そして労働集約的な生産が少なくなります。単一巻線を備えた多速度モーターの欠点は、スイッチに導入されるワイヤの数が多くなることです。

ただし、スイッチの複雑さは引き出されるワイヤの数ではなく、同時スイッチの数によって決まります。この点に関して、1つのコイルの存在下で、比較的単純なスイッチで3速および4速を得ることができる方式が開発されています。

米。 2. 誘導モーターの極を切り替えるためのスキーム。

このような電気モーターは、1000/1500/3000、750/1500/3000、150/1000/1500、750/1000/1500/3000、500/750/1000/1500 rpm の同期速度で機械工学によって製造されます。

誘導電動機のトルクはよく知られた式で表すことができます。

ここで、Ig はローター回路の電流です。 F はモーターの磁束です。 ? 2 は電流ベクトルと e の間の位相角です。等v. ローター。

米。 3. 三相多速度かご型モーター。

この式を誘導電動機の速度制御に関連して考えてみましょう。

ロータの最大許容連続電流は、許容される加熱によって決定されるため、ほぼ一定です。速度調整が一定の磁束で実行される場合、すべてのモーター速度で長期許容最大トルクも一定になります。この速度制御を定トルク制御といいます。

回転子回路内の抵抗を変化させることによる速度調整は、調整中に機械の磁束が変化しないため、一定の最大許容トルクによる調整となります。

低速回転 (したがって極数が多い) でのモーター シャフトの最大許容有効出力は、次の式で決まります。

ここで、If1 — 相電流、加熱条件に応じた最大許容値。 Uph1 — 極数が多い固定子の相電圧。

より高い回転速度 (およびより少ない極数) でのモーター シャフトの最大許容有効電力 Uph2 — この場合の相電圧。

デルタ結線からスター結線に切り替えると、相電圧は 2 分の 1 に減少します。したがって、回路 a から回路 b (図 2) に移動すると、電力比が得られます。

ラフを取る

それを取る

言い換えれば、低速でのパワーは、高速ローター速度でのパワーの 0.86 です。 2 つの速度での最大連続出力の変化が比較的小さいため、このような調整は従来、定出力調整と呼ばれています。

各相の半分を接続するときに、スター接続を順番に使用し、その後並列スター接続に切り替えると (図 2、b)、次のようになります。

また

したがって、この場合、トルク回転数は一定に制御されます。金属加工工作機械では、メインモーションドライブには定出力速度制御が必要で、送りドライブには定トルク速度制御が必要です。

最高速度と最低速度での出力比の上記の計算は概算です。たとえば、巻線の冷却がより激しくなるため、高速で負荷が増加する可能性は考慮されていませんでした。仮定された等価性も非常に近似的であるため、4A モーターの場合、次のようになります。

その結果、このエンジンの出力比は P1 / P2 = 0.71 となります。他の 2 速エンジンにもほぼ同じ比率が適用されます。

新しい多速度シングルコイル電気モーターは、スイッチング方式に応じて、一定の電力と一定のトルクで速度制御を可能にします。

極変換誘導モータで得られる制御ステージの数は少ないため、通常、このようなモータは特別に設計されたギアボックスを備えた工作機械でのみ使用できます。

以下も参照してください。 多段速モーターを使用するメリット