Jednofázové a dvojfázové asynchrónne motory
Účel, zariadenie a princíp činnosti jednofázových asynchrónnych motorov
Jednofázové indukčné motory sú stroje s nízkym výkonom, ktoré sa dizajnom podobajú podobným trojfázovým motorom s klietkou nakrátko.
Jednofázové asynchrónne motory sa od trojfázových motorov líšia usporiadaním statora, kde je v drážkach magnetického obvodu umiestnené dvojfázové vinutie pozostávajúce z hlavnej alebo pracovnej fázy s fázovou plochou 120 el. krupobitie a vedie na svorky označené C1 a C2 a pomocnú alebo štartovaciu fázu s fázovou plochou 60 el. krupobitie a vedie do svoriek označených B1 a B2 (obr. 1).
Magnetické osi týchto fáz vinutia sú voči sebe posunuté o uhol 0 = 90 el. krupobitie. Pracovná fáza pripojená k sieti striedavého napätia nemôže spôsobiť otáčanie rotora, pretože jeho prúd budí striedavé magnetické pole s pevnou osou symetrie, charakterizované magnetickou indukciou harmonicky sa meniacou v čase.
Ryža. 1. Schéma zapojenia jednofázového indukčného motora rotora s kotvou nakrátko.
Toto pole môže byť reprezentované dvoma zložkami — identickými kruhovými magnetickými poľami priameho a opačného sledu, rotujúce s magnetickými indukciami, rotujúce v opačných smeroch rovnakou rýchlosťou. Keď je však rotor vopred zrýchlený v požadovanom smere, pokračuje v otáčaní rovnakým smerom, keď je zapnutá pracovná fáza.
Z tohto dôvodu štart jednofázového motora začína zrýchlením rotora stlačením štartovacieho tlačidla, čo spôsobí vybudenie prúdov v oboch fázach statorového vinutia, ktoré sú fázovo posunuté o množstvo v závislosti od parametrov vinutia statora. zariadenie na fázový posun Z, vyrobené vo forme odporu, induktora alebo kondenzátora, a prvkov elektrického obvodu, ktoré zahŕňajú prevádzkovú a štartovaciu fázu vinutia statora. Tieto prúdy spôsobujú v stroji rotujúce magnetické pole s magnetickou indukciou vo vzduchovej medzere, ktoré sa periodicky a monotónne mení v rámci maximálnych a minimálnych hodnôt a koniec jeho vektora opisuje elipsu.
to. Eliptické rotačné magnetické pole deteguje EMF a prúdy vo vodičoch vinutia rotora nakrátko, ktoré spolupôsobením s týmto poľom zabezpečujú zrýchlenie rotora jednofázového motora v smere otáčania poľa a to dosiahne takmer nominálnu rýchlosť v priebehu niekoľkých sekúnd.
Uvoľnením štartovacieho tlačidla sa elektromotor prepne z dvojfázového do jednofázového režimu, ktorý je navyše podporený príslušnou zložkou striedavého magnetického poľa, ktoré je pri svojej rotácii v dôsledku preklzu mierne v predstihu pred rotujúcim rotorom.
Včasné odpojenie štartovacej fázy statorového vinutia jednofázového asynchrónneho motora od elektrickej siete je nevyhnutné vzhľadom na jeho konštrukciu, ktorá zabezpečuje krátkodobý režim prevádzky - zvyčajne do 3 s, čo vylučuje jeho predĺženie. pri zaťažení v dôsledku neprijateľného prehriatia, spálenia izolácie a poškodenia .
Zvýšenie spoľahlivosti prevádzky jednofázových asynchrónnych motorov zabezpečuje zabudovanie odstredivého spínača s prerušovacími kontaktmi pripojenými na svorky označené VT a B2 v skrini stroja a tepelného relé s podobnými kontaktmi so svorkami označenými PT a C1 (obr. c, d).
Odstredivý spínač automaticky odpojí štartovaciu fázu statorového vinutia pripojeného na svorky označené B1 a B2, keď rotor dosiahne otáčky blízke menovitým a tepelné relé odpojí obe fázy statorového vinutia od siete, keď dôjde k ohrevu. vyšší z prípustných.
Obrátenie smeru otáčania rotora sa dosiahne zmenou smeru prúdu v jednej z fáz vinutia statora pri štartovaní prepnutím štartovacieho tlačidla a preskupením kovovej platne na svorky elektromotora ( obr. 2, a, b) alebo len preskupením dvoch podobných dosiek (obr. 2, c, d).
Ryža. 2. Označenie svoriek fáz vinutia statora jednofázového asynchrónneho motora s rotorom veveričky a ich pripojenie pre otáčanie rotora: a, c — vpravo, b, d — vľavo.
Porovnanie technických charakteristík jednofázových a trojfázových asynchrónnych motorov
Jednofázové asynchrónne motory sa líšia od trojfázových strojov podobným menovitým výkonom so zníženým počiatočným momentom kn = МХ / Mnom a zvýšeným počiatočným prúdovým faktorom ki = Mi / Mnom, ktoré sú pre jednofázové elektromotory s počiatočnou fázou statorového vinutia so zvýšeným jednosmerným odporom a nižšou indukčnosťou pracovnej fázy sú dôležité kn — 1,0 — 1,5 a ki = 5 — 9.
Štartovacie charakteristiky jednofázových asynchrónnych motorov sú horšie ako u trojfázových asynchrónnych motorov v dôsledku skutočnosti, že pri štarte jednofázových strojov je vybudené eliptické rotačné magnetické pole s počiatočnou fázou statorového vinutia ekvivalentnou dvom nerovnomerné kruhové rotujúce magnetické polia — priamo a naopak, spôsobuje brzdný účinok.
Voľbou parametrov prvkov elektrických obvodov pracovnej a štartovacej fázy statorového vinutia je možné zabezpečiť vybudenie kruhového točivého magnetického poľa pri rozbehu, čo je možné pomocou prvku s fázovým posunom vyrobeného vo forme kondenzátora s vhodnou kapacitou.
Keďže zrýchlenie rotora spôsobuje zmenu parametrov obvodov stroja, otáčavé magnetické pole sa mení z kruhového na eliptické, čím sa zhoršujú štartovacie charakteristiky motora. Preto sa pri rýchlosti asi 0,8 nominálnej manuálne alebo automaticky vypína štartovacia fáza statorového vinutia elektromotora, v dôsledku čoho sa motor prepne na jednofázovú prevádzku.
Jednofázové asynchrónne motory s rozbehovým kondenzátorom majú násobok počiatočného rozbehového momentu kp = 1,7 — 2,4 a násobok počiatočného rozbehového prúdu ki = 3 — 5.
Dvojfázové asynchrónne motory
U dvojfázových asynchrónnych motorov sú dve fázy vinutia statora s fázovými plochami 90 el. zdraví sú pracovníci. Sú umiestnené v drážkach magnetického obvodu statora, takže ich magnetické osi zvierajú uhol 90 el. krupobitie. Tieto fázy vinutia statora sa navzájom líšia nielen počtom závitov, ale aj menovitými napätiami a prúdmi, hoci ich celkové výkony sú pri menovitom režime motora rovnaké.
V jednej z fáz vinutia statora je permanentný kondenzátor Cp (obr. 3, a), ktorý za podmienok nominálneho režimu motora zabezpečuje budenie kruhového rotujúceho magnetického poľa. Kapacita tohto kondenzátora je určená vzorcom:
° Cp = I1sinφ1 / 2πfUn2
kde I1 a φ1- prúd a fázový posun medzi napätím a prúdom fázového obvodu vinutia statora bez kondenzátora v kruhovom točivom magnetickom poli, I a ti — frekvencia striedavého prúdu a napájacie napätie sieť, respektíve n- transformačný koeficient — pomer efektívneho počtu závitov fáz vinutia statora, respektíve s kondenzátorom a bez kondenzátora, určený vzorcom
n = kvol2 w2 / ktom 1 w1
kde коб2 a коб1 — koeficienty vinutia zodpovedajúcich fáz vinutia statora s počtom závitov w2 a w1.
Svorkové napätie kondenzátora Uc zapojené do série s fázou vinutia dvojfázového indukčného motora s kruhovým rotujúcim magnetickým poľom nad sieťovým napätím U a je určené nasledovne:
Uc = U √1 + n2
Prechod na inú ako nominálnu záťaž motora je sprevádzaný zmenou rotujúceho magnetického poľa, ktoré sa namiesto kruhového stáva eliptickým.To zhoršuje pracovné vlastnosti motora a pri štartovaní znižuje počiatočné Štartovací moment do MP < 0,3 Mnom, čo obmedzuje použitie trvalo pripojených kondenzátorových motorov iba v inštaláciách s miernymi štartovacími podmienkami.
Na zvýšenie počiatočného krútiaceho momentu je štartovací kondenzátor Cn zapojený paralelne s pracovným kondenzátorom Cp (obr.3, b), ktorého kapacita je oveľa väčšia ako kapacita pracovného kondenzátora a závisí od nastavenia počiatočného štartovania. krútiaci moment, ktorý možno zvýšiť na dva alebo viac.
Ryža. 3. Schémy zapínania dvojfázových asynchrónnych motorov s rotorom nakrátko: a — s trvalo pripojeným kondenzátorom, b — s rozbehovým a rozbehovým kondenzátorom.
Po zrýchlení rotora na rýchlosť 0,6 - 0,7 nominálneho štartovacieho kondenzátora sa rotor vypne, aby sa zabránilo prechodu kruhového rotujúceho magnetického poľa na eliptické, čo zhoršuje činnosť motora.
Štartovací režim takýchto kondenzátorových motorov je charakterizovaný nasledujúcimi parametrami: kn = 1,7 — 2,4 a ki = 4 — 6.
Kondenzátorové motory sa vyznačujú lepšími energetickými charakteristikami ako jednofázové motory s počiatočným závojom na vinutí statora a ich účinník je vďaka použitiu kondenzátorov vyšší ako u trojfázových motorov rovnakého výkonu.
Univerzálne asynchrónne motory
Inštalácie automatického riadenia používajú univerzálne asynchrónne motory - trojfázové stroje s nízkym výkonom, ktoré sú pripojené k trojfázovej alebo jednofázovej sieti. Pri napájaní z jednofázovej siete sú štartovacie a prevádzkové charakteristiky motorov o niečo horšie ako pri použití v trojfázovom režime.
Univerzálne asynchrónne motory radu UAD sa vyrábajú s dvoj- a štvorpólovým, ktoré v trojfázovom režime majú menovitý výkon 1,5 až 70 W a v jednofázovom režime - od 1 do 55 W a pracujú zo striedavého napäťová sieť s frekvenciou 50 Hz s účinnosťou η= 0,09 — 0,65.
Jednofázové asynchrónne motory s tienenými alebo tienenými pólmi
V jednofázových indukčných motoroch s delenými alebo tienenými pólmi je každý pól rozdelený hlbokou drážkou na dve nerovnaké časti a nesie jednofázové vinutie pokrývajúce celý magnetický obvod pólu a na jeho menšej časti umiestnené skratované závity.
Rotor týchto motorov má skratové vinutie. Zahrnutie statorového vinutia do sínusového napätia je sprevádzané vytvorením prúdu v ňom a budením striedavého magnetického poľa s pevnou osou symetrie, ktoré indukuje zodpovedajúce emf a prúdy v skratovaných slučkách.
Vplyvom skratových prúdov vybudia zodpovedajúce m.d.s magnetické pole, ktoré zabráni zosilneniu a zoslabeniu hlavného magnetického poľa v tienených častých póloch. Magnetické polia tienených a netienených častí pólov sú mimo fázu a posunuté v priestore vytvárajú výsledné elipsovité rotačné magnetické pole pohybujúce sa v smere od magnetickej osi netienenej časti pólu k magnetickej osi. jeho tienenej časti.
Interakcia tohto poľa s prúdmi indukovanými vo vinutí rotora spôsobuje vznik počiatočného krútiaceho momentu Mn = (0,2 — 0,6) Mnom a zrýchlenie rotora na menovité otáčky, ak by brzdný moment aplikovaný na hriadeľ motora nemal na prekročenie štartovacieho momentu.
Pre zvýšenie počiatočného rozbehu a maximálnych krútiacich momentov jednofázových asynchrónnych motorov s delenými alebo tienenými pólmi sú medzi ich póly umiestnené magnetické bočníky z oceľového plechu, ktoré približujú rotujúce magnetické pole ku kruhovému.
Motory s tienenými pólmi sú nereverzibilné zariadenia, ktoré umožňujú časté štarty, náhle zastavenia a môžu byť oneskorené na dlhú dobu. Vyrábajú sa s dvoj- a štvorpólovým menovitým výkonom od 0,5 do 30 W a s vylepšenou konštrukciou do 300 W pre prevádzku zo siete striedavého napätia s frekvenciou 50 Hz s účinnosťou ηnom = 0,20 — 0,40.
Prečítajte si tiež: Selsyns: účel, zariadenie, princíp činnosti
