Jednofazni i dvofazni asinkroni motori

Namjena, uređaj i princip rada jednofaznih asinkronih motora

Jednofazni indukcijski motori su strojevi male snage koji dizajnom nalikuju sličnim trofaznim kaveznim motorima.

Jednofazni asinkroni motori razlikuju se od trofaznih motora po rasporedu statora, gdje se dvofazni namot nalazi u utorima magnetskog kruga, koji se sastoji od glavne ili radne faze s faznom površinom od 120 el. tuče i vodi do priključaka s oznakom C1 i C2, te pomoćne ili početne faze fazne površine 60 el. tuča i vodi do terminala označenih B1 i B2 (slika 1).

Magnetske osi ovih faza namota su međusobno pomaknute za kut 0 = 90 el. tuča. Radna faza spojena na mrežu izmjeničnog napona ne može uzrokovati rotaciju rotora, budući da njegova struja pobuđuje izmjenično magnetsko polje s fiksnom osi simetrije, karakterizirano magnetskom indukcijom koja se harmonijski mijenja u vremenu.

Riža. 1. Shema spoja jednofaznog indukcijskog motora s kaveznim rotorom.

Ovo polje se može prikazati s dvije komponente — identičnim kružnim magnetskim poljima izravnog i obrnutog slijeda, rotirajućim magnetskim indukcijama, rotirajućim u suprotnim smjerovima istom brzinom. Međutim, kada je rotor prethodno ubrzan u željenom smjeru, nastavlja se okretati u istom smjeru kada se uključi radna faza.

Iz tog razloga, pokretanje jednofaznog motora počinje ubrzavanjem rotora pritiskom na tipku za pokretanje, uzrokujući pobuđivanje struja u obje faze namota statora, koje su fazno pomaknute za iznos koji ovisi o parametrima uređaj za pomicanje faze Z, izrađen u obliku otpornika, induktora ili kondenzatora, te elementi električnog kruga koji uključuju radnu i početnu fazu namota statora. Te struje uzrokuju u stroju rotirajuće magnetsko polje s magnetskom indukcijom u zračnom rasporu, koje se periodički i monotono mijenja unutar maksimalnih i minimalnih vrijednosti, a kraj njegovog vektora opisuje elipsu.

To. Eliptično rotirajuće magnetsko polje detektira EMF i struje u žicama kratkospojenog namota rotora, koji u interakciji s ovim poljem osiguravaju ubrzanje rotora jednofaznog motora u smjeru vrtnje polja, a to dostiže gotovo nominalnu brzinu za nekoliko sekundi.

Otpuštanjem tipke za pokretanje elektromotor prelazi iz dvofaznog u monofazni način rada, što je dodatno potpomognuto odgovarajućom komponentom izmjeničnog magnetskog polja, koja je tijekom svoje rotacije zbog klizanja malo ispred rotora koji se okreće.

Pravodobno odspajanje početne faze statorskog namota jednofaznog asinkronog motora iz električne mreže potrebno je zbog njegove konstrukcije koja osigurava kratkotrajni način rada - obično do 3 s, što isključuje njegov produljeni boravak. pod opterećenjem zbog neprihvatljivog pregrijavanja, izgaranja i oštećenja izolacije.

Povećanje pouzdanosti rada jednofaznih asinkronih motora osigurava se ugradnjom u kućište stroja centrifugalne sklopke s prekidnim kontaktima spojenim na stezaljke označene VT i B2 i termičkog releja sa sličnim kontaktima koji imaju stezaljke označene PT i C1 (slika 2, c, d).

Centrifugalni prekidač automatski odvaja početnu fazu namota statora spojenog na stezaljke označene B1 i B2 kada rotor postigne brzinu blizu nazivne, a toplinski relej odvaja obje faze namota statora od mreže kada je zagrijavanje veći od dopuštenog.

Promjena smjera vrtnje rotora postiže se promjenom smjera struje u jednoj od faza namota statora pri pokretanju prebacivanjem gumba za pokretanje i preuređivanjem metalne ploče na stezaljkama elektromotora ( sl. 2, a, b) ili samo preslagivanjem dviju sličnih ploča (sl. 2, c, d).

Riža. 2. Označavanje priključaka faza namota statora jednofaznog asinkronog motora s vjeveričastim rotorom i njihov spoj za rotaciju rotora: a, c — desno, b, d — lijevo.

Usporedba tehničkih karakteristika jednofaznih i trofaznih asinkronih motora

Jednofazni asinkroni motori razlikuju se od trofaznih strojeva slične nazivne snage sa smanjenim faktorom početnog momenta kn = MH / Mnom i povećanim faktorom početne struje ki = Mi / Mnom, koji su za jednofazne elektromotore s početnom fazom namota statora s povećanim istosmjernim otporom i manjim induktivitetom radne faze važni su kn — 1,0 — 1,5 i ki = 5 — 9.

Karakteristike pokretanja jednofaznih asinkronih motora lošije su od karakteristika trofaznih asinkronih motora zbog činjenice da se eliptično okretno magnetsko polje pobuđuje pri pokretanju jednofaznih strojeva s početnom fazom namota statora koja je jednaka dva nejednolika kružna rotirajuća magnetska polja — izravno i obrnuto, izaziva učinak kočenja.

Odabirom parametara elemenata električnih krugova radne i početne faze namota statora moguće je osigurati pobudu kružnog okretnog magnetskog polja pri pokretanju, što je moguće pomoću elementa za pomicanje faze izrađenog u obliku kondenzatora odgovarajućeg kapaciteta.

Kako ubrzanje rotora uzrokuje promjenu parametara strujnih krugova stroja, rotirajuće magnetsko polje mijenja se iz kružnog u eliptično, čime se degradiraju karakteristike pokretanja motora. Stoga se pri brzini vrtnje od oko 0,8 nominalne ručno ili automatski isključuje početna faza namota statora elektromotora, čime motor prelazi u jednofazni način rada.

Jednofazni asinkroni motori s početnim kondenzatorom imaju višekratnik početnog startnog momenta kp = 1,7 - 2,4 i višekratnik početne startne struje ki = 3 - 5.

Dvofazni asinkroni motori

Kod dvofaznih asinkronih motora dvije faze namota statora s faznim površinama od 90 el. pozdrav su radnici. Nalaze se u žljebovima magnetskog kruga statora, tako da njihove magnetske osi tvore kut od 90 el. tuča. Te se faze namota statora međusobno razlikuju ne samo po broju zavoja, već i po nazivnim naponima i strujama, iako su im ukupne snage iste pri nazivnom načinu rada motora.

U jednoj od faza namota statora nalazi se trajni kondenzator Cp (slika 3, a), koji u uvjetima nominalnog načina rada motora osigurava pobudu kružnog rotirajućeg magnetskog polja. Kapacitet ovog kondenzatora određen je formulom:

° Cp = I1sinφ1 / 2πfUn2

gdje I1 i φ1- odnosno struja i fazni pomak između napona i struje faznog kruga namota statora bez kondenzatora u kružnom rotirajućem magnetskom polju, I i ti — frekvencija izmjenične struje i napona napajanja mreža, odnosno, n- koeficijent transformacije - omjer efektivnog broja zavoja faza namota statora, odnosno sa i bez kondenzatora, određen formulom

n = kvol2 w2 / ktom 1 w1

gdje kob2 i kob1 — koeficijenti namota odgovarajućih faza namota statora s brojem zavoja w2 i w1.

Napon priključka kondenzatora Uc spojen u seriju s fazom namota dvofaznog asinkronog motora s kružnim rotirajućim magnetskim poljem iznad mrežnog napona U i određuje se kako slijedi:

Uc = U √1 + n2

Prijelaz na opterećenje motora različito od nominalnog praćen je promjenom rotacijskog magnetskog polja, koje umjesto kružnog postaje eliptično.Time se pogoršavaju radna svojstva motora, a pri pokretanju smanjuje početna Početni moment na MP <0,3Mnom, ograničavajući upotrebu trajno spojenih kondenzatorskih motora samo u instalacijama s blagim uvjetima pokretanja.

Da bi se povećao početni zakretni moment, početni kondenzator Cn spojen je paralelno s radnim kondenzatorom Cp (Sl.3, b), čiji je kapacitet mnogo veći od kapaciteta radnog kondenzatora i ovisi o skupu početnog pokretanja moment, koji se može povećati na dva ili više.

Riža. 3. Sheme za uključivanje dvofaznih asinkronih motora s kaveznim rotorom: a - s stalno priključenim kondenzatorom, b - s pogonskim i startnim kondenzatorom.

Nakon što se rotor ubrza do brzine od 0,6 - 0,7 nominalnog startnog kondenzatora, on se isključuje kako bi se izbjegao prijelaz kružnog rotirajućeg magnetskog polja u eliptično, što pogoršava rad motora.

Način pokretanja takvih kondenzatorskih motora karakteriziraju sljedeći parametri: kn = 1,7 — 2,4 i ki = 4 — 6.

Kondenzatorski motori odlikuju se boljim energetskim karakteristikama od monofaznih motora s početnim velom na statorskom namotu, a faktor snage im je, zahvaljujući uporabi kondenzatora, veći nego kod trofaznih motora iste snage.

Univerzalni asinkroni motori

Instalacije automatskog upravljanja koriste univerzalne asinkrone motore - trofazne strojeve male snage, koji su spojeni na trofaznu ili jednofaznu mrežu. Kada se napaja iz jednofazne mreže, karakteristike pokretanja i rada motora su nešto lošije nego kada se koriste u trofaznom načinu rada.

Univerzalni asinkroni motori serije UAD proizvode se s dva i četiri pola, koji u trofaznom načinu rada imaju nominalnu snagu od 1,5 do 70 W, au jednofaznom načinu rada - od 1 do 55 W i rade od izmjenične struje. naponska mreža frekvencije 50 Hz s djelotvornošću η= 0,09 — 0,65.

Jednofazni asinkroni motori s osjenčanim ili osjenčanim polovima

Kod jednofaznih asinkronih motora s razdvojenim ili osjenčanim polovima svaki je pol podijeljen dubokim utorom na dva nejednaka dijela i nosi jednofazni namot koji pokriva cijeli magnetski krug pola i kratkospojene zavoje koji se nalaze na njegovom manjem dijelu.

Rotor ovih motora ima namot kratkog spoja. Uključivanje namota statora u sinusoidalni napon popraćeno je uspostavljanjem struje u njemu i pobuđivanjem izmjeničnog magnetskog polja s fiksnom osi simetrije, što inducira odgovarajuće emf i struje u kratkospojenim petljama.

Pod utjecajem struja kratkog spoja, odgovarajući m.d.s pobuđuju magnetsko polje, koje sprječava jačanje i slabljenje glavnog magnetskog polja u oklopljenim čestim polovima. Magnetska polja oklopljenog i neoklopljenog dijela pola su izvan faze u vremenu i, pomaknuta u prostoru, tvore rezultirajuće eliptično rotirajuće magnetsko polje koje se kreće u smjeru od magnetske osi neoklopljenog dijela pola prema magnetskoj osi. njegovog zaštićenog dijela.

Međudjelovanje ovog polja sa strujama induciranim u namotu rotora uzrokuje pojavu početnog zakretnog momenta Mn = (0,2 — 0,6) Mnom i ubrzanje rotora do nazivne brzine, ako moment kočenja primijenjen na osovinu motora ne bi trebao premašiti startni moment.

Za povećanje početnog startnog i maksimalnog momenta jednofaznih asinkronih motora s razdvojenim ili osjenčanim polovima između njihovih polova postavljaju se magnetski šantovi od čeličnog lima, čime se okretno magnetsko polje približava kružnom.

Motori sa zasjenjenim polovima su nepovratni uređaji koji dopuštaju česta pokretanja, iznenadna zaustavljanja i mogu se dugo odgoditi. Izrađuju se dvopolne i četveropolne nazivne snage od 0,5 do 30 W i poboljšanog dizajna do 300 W za rad iz mreže izmjeničnog napona frekvencije 50 Hz s učinkovitošću ηnom = 0,20 — 0,40.
Pročitajte također: Selsyn: svrha, uređaj, princip djelovanja