Pyörivä sähkökone - sähkölaite, joka on suunniteltu muuttamaan energiaa sähkömagneettisen induktion ja magneettikentän vuorovaikutuksen perusteella sähkövirran kanssa ja joka sisältää vähintään kaksi päämuunnosprosessiin osallistuvaa osaa ja jolla on kyky pyöriä tai kääntyä suhteessa toisiinsa , jonka vuoksi ja muunnosprosessi tapahtuu. [yksi]
Mahdollisuus luoda sähkökone sähkömekaaniseksi muuntimeksi perustuu sähkömagneettiseen vuorovaikutukseen , joka toteutetaan sähkövirran ja magneettikentän avulla . Sähkökonetta, jossa sähkömagneettinen vuorovaikutus tapahtuu magneettikentän avulla, kutsutaan induktiiviseksi ja jossa se on sähköisen avulla kapasitiivinen . Kapasitiivisia koneita ei käytännössä käytetä, koska ilman rajallisella johtavuudella (kosteuden läsnä ollessa) varaukset katoavat sähkökoneen aktiiviselta alueelta maahan.
Kaikkien sähköisten pyörivien koneiden kaksi päärakenneosaa ovat: roottori on pyörivä osa; staattori - kiinteä osa; sekä niitä erottava ilmarako.
Pyörivät sähkökoneet voidaan luokitella eri parametrien mukaan, mukaan lukien: toiminnallisen tarkoituksen mukaan, pääilmavälin magneettikentän luonteen mukaan, herätemenetelmän mukaan, käämien kosketinliitäntöjen tyypin mukaan, mahdollisuuksien mukaan pyörimissuunnan muuttaminen pyörimisnopeuden muutoksen luonteen mukaan virran lajin mukaan. [2]
Tämä luokittelu olettaa pääkriteerinä koneen pääasiallisen toiminnallisen tarkoituksen voimansiirtojärjestelmässä. [3]
Sähkökoneen generaattori pyörivä sähkökone, joka on suunniteltu muuttamaan mekaanista energiaa sähköenergiaksi. Pyörivä sähkömoottori pyörivä sähkökone, joka on suunniteltu muuttamaan sähköenergiaa mekaaniseksi energiaksi. Sähkökoneen muuntaja pyörivä sähkökone, joka on suunniteltu muuttamaan sähköenergian parametreja (virran laji, jännite, taajuus, vaiheiden lukumäärä, jännitevaiheet). Sähkökoneen kompensaattori pyörivä sähkökone, joka on suunniteltu tuottamaan tai kuluttamaan loistehoa. Sähkökoneen kytkin pyörivä sähkökone, joka on suunniteltu siirtämään mekaanista energiaa akselilta toiselle. Sähköinen koneen jarru pyörivä sähkökone, joka on suunniteltu tuottamaan jarrutusmomentti. Tietosähkökone pyörivä sähkökone, joka on suunniteltu generoimaan sähköisiä signaaleja, jotka kuvaavat roottorin pyörimisnopeutta tai sen kulma-asentoa, tai muuttamaan sähkösignaali vastaavaan roottorin kulma-asentoonTämän luokituksen yhteydessä tunnetuin ja yleisin pyörivien sähkökoneiden ryhmä ovat sähkökonegeneraattorit (tai yksinkertaisesti ”virtageneraattorit”) ja pyörivät sähkömoottorit (tai yksinkertaisesti ”sähkömoottorit”), joita käytetään lähes kaikilla tekniikan aloilla. , ja niiden rakenne on yleensä sellainen, että niille kääntyvyysperiaate , jolloin sama kone voi toimia sekä virtageneraattorina että sähkömoottorina.
Pääasiallinen:
Ei perus:
Sähkökone on useimmissa tapauksissa sähkömoottori .
Suorituskykyominaisuuksien tarkennettu laskelma ja olemassa olevien optimointiohjelmien käyttö mahdollistavat erittäin täydellisen suunnittelun saavuttamisen jo koneen suunnitteluvaiheessa. Seuraavat menetelmät sähkökoneiden matemaattiseen mallinnukseen ovat yleisimpiä:
Analyyttiset menetelmät perustuvat yhtälöiden ratkaisemiseen, jotka sisältävät suureita, kuten magneettivuoja, jännitteitä ja virtoja. Asynkronisten koneiden tutkimuksessa yhden vaiheen ekvivalenttipiirin laskenta on yleistynyt. Tätä lähestymistapaa käytetään yleensä vakaan tilan olosuhteiden laskennassa ja harvemmin transienttien laskennassa. Analyyttisiä menetelmiä käytettäessä tehdään seuraavat oletukset:
Analyyttisten laskelmien virhe voi olla 15-20% ja enemmän.
Numeeriset menetelmät ovat yleistyneet viime vuosina tietokoneiden ja tietotekniikan nopean kehityksen yhteydessä. Nykyaikaiset tietokoneohjelmat mahdollistavat paitsi kaksiulotteisten, myös kolmiulotteisten ongelmien ratkaisemisen. Yleensä numeerisissa menetelmissä käytetään ongelma-aluetta edustavia erimuotoisia laskennallisia ruudukoita, ja mitä suurempi mallin tarkkuus on, sitä enemmän ruudukon solmuja on. On olemassa äärellisdifferentiaalimenetelmään (FDM) perustuvia malleja, joissa käytetään ortogonaalista ruudukkoa, ja elementtimenetelmään (FEM) perustuvia malleja, joissa ruudukon solmut voidaan jakaa järkevämmin. Numeeristen menetelmien etuna on, että niiden avulla voidaan parantaa kenttäongelman ratkaisun tarkkuutta, mutta myös ottaa huomioon sellaisia tekijöitä kuin koneen magneettipiirin kyllästyminen, virran siirtymä johtimissa ja mediarajojen monimutkaisuus.
Magneettikenttien laskennassa, jossa otetaan huomioon välineiden ominaisuuksien epälineaarisuus numeerisilla menetelmillä, käytetään yleensä Newton-Raphsonin iteratiivista menetelmää . Samanaikaisesti elementtimenetelmää käytettäessä kerroinmatriiseilla on kaistarakenne, mikä vähentää operaatioiden määrää.
Nykyaikaiset elementtimenetelmään perustuvat ohjelmat mahdollistavat staattorin ja roottorin käämien EMF:n ja virtojen laskemisen, huomioiden roottorin pyörimisen suhteessa staattoriin, ytimien vaihteiston, teräksen kyllästymisen, induktion pyörrevirroista massiivisissa rakenneelementeissä, magneettikentän jakautumisen monimutkaisuus raossa. Lisäksi nykyaikaisten elementtiohjelmien avulla voit laskea kolmiulotteisia (kolmiulotteisia) rakenteita. Elementtiohjelmia käyttävien laskelmien tarkkuus on toistuvasti vahvistettu kokeellisilla tutkimuksilla. Mitä monimutkaisempi mallinnettava kone on, sitä kauemmin laskentaprosessi kestää. Asynkronisten koneiden toimintatapojen laskennassa on myös se piirre, että roottoriin indusoituvien virtojen taajuus on suhteellisen pieni. Jos transienttiprosessit lasketaan differentiaaliyhtälöjärjestelmän numeerisen integroinnin menetelmällä, joka edellyttää koko tarkasteltavan aikavälin jakamista riittävän pieniin askeliin, voi laskelmiin käytetty aika olla merkittävä.
Ajan lyhentämiseksi ja tarkkuuden ylläpitämiseksi on kehitetty muita menetelmiä. Tällaiset lähestymistavat käyttävät pääsääntöisesti useita menetelmiä samanaikaisesti, eli ne ovat yhdistettyjä menetelmiä.
Näihin menetelmiin kuuluvat erityisesti menetelmät, jotka perustuvat magneettipiirien ekvivalenttien ekvivalenttien laskemiseen eli sähkömagneettisen järjestelmän diskretisoimiseen virtauksen muodossa. Oletetaan, että magneettikenttä koostuu tietystä määrästä poikkileikkaukseltaan vaihtelevia magneettiputkia. Jokaisessa putkessa virtaus on vakio, ja kaikki kenttäviivat ovat tiukasti yhdensuuntaisia putken seinämien kanssa. Tämä lähestymistapa vastaavien piirien luomiseen on perusteltua vain ytimien ferromagneettisille osille, ilmaväliin sitä voidaan soveltaa joillakin oletuksilla. Kenttäputkien muotoa, suuntaa ja lukumäärää tässä koneen osassa on vaikea määrittää, varsinkin jos huomioidaan ytimien keskinäinen liike.. Tutki Ohmin lakia
On olemassa menetelmiä kentän toistamiseksi oikein ilmaraossa. Nämä ovat ilmavälin hammastettujen muotojen ja vastaavien johtavuuksien menetelmät.
Ekvivalenttijohtavuuksien menetelmässä ilmaraon magneettiset johtavuudet löydetään osittaisjohtavuuksien tulona, joka on löydetty ytimien yksi- ja kaksipuolisilla hammastuksilla.
Universaalimpi menetelmä sähkökoneiden laskemiseen on MZK. MZK, joka kehitettiin alun perin vesigeneraattoreiden laskemiseen, yleistettiin ja sitä sovellettiin erityyppisten sähkökoneiden laskemiseen, mukaan lukien asynkroniset koneet, joissa on oravahäkkiroottori.
Näissä töissä sähkökoneen käämien vuokytkentä ilmaistaan urien pohjalla olevien tai urien seinämiin keskittyneiden virtojen muodostamien hammastettujen muotojen induktiivisten parametrien kautta. Tämä kenttälähteiden esitys mahdollistaa skalaarimagneettisen potentiaalin teorian käytön, mikä yksinkertaistaa huomattavasti laskelmia.
MZK:n ideana on esittää kenttä sähkökoneen ilmaraossa niin sanottujen hampaiden ääriviivojen kenttien summana. Tämä menetelmä mahdollistaa erillisen vaihdepiirin magneettikentän yksityiskohtaisen analyysin ja ilmavälin magneettisen johtavuuden määrittämisen, ottaen huomioon staattorin ja roottorin kahdenvälisen vaihteiston, sydänten keskinäisen liikkeen sekä ankkurikäämin virran tai jännitteen todellinen muoto.