Karakteristike jednofaznih asinkronih motora

Jednofazni asinkroni motori naširoko se koriste u tehnologiji i svakodnevnom životu. Proizvodnja jednofaznih asinkronih elektromotora od djelića vata do stotina vata više je od polovice proizvodnje svih strojeva male snage, a njihova snaga stalno raste.

Jednofazni motori općenito se dijele u dvije kategorije:

• motori opće namjene « koji uključuju industrijske i kućne elektromotore;

• motori automatskih uređaja — upravljani i neregulirani izmjenični motori i specijalizirani električni strojevi male snage (tahogeneratori, rotacijski transformatori, selzini itd.).

Značajan udio asinkronih elektromotora su motori opće namjene koji su dizajnirani za rad na jednofaznoj izmjeničnoj mreži. Međutim, postoji prilično opsežna skupina univerzalnih asinkronih elektromotora dizajniranih za rad u jednofaznim i trofaznim mrežama.

Dizajn univerzalnih motora praktički se ne razlikuje od tradicionalni dizajn trofaznih asinkronih strojeva… Kada rade na trofaznoj mreži, ovi motori imaju karakteristike slične onima trofaznih motora.

Monofazni motori imaju kavezni rotor, a namot statora može biti izrađen u različitim izvedbama. Najčešće se na stator postavlja radni namot koji ispunjava dvije trećine utora i početni namot koji ispunjava preostalu trećinu utora. Radni svitak izračunat je za kontinuirani rad, a startni svitak izračunat je samo za period pokretanja. Stoga je izrađen od žice s malim poprečnim presjekom i sadrži značajan broj zavoja. Za stvaranje početnog momenta, početni namot uključuje elemente za pomicanje faze - otpornike ili kondenzatore.

Asinkroni motori male snage mogu biti dvofazni kada radni namot postavljen na stator ima dvije faze pomiješane u prostoru za 90°. U jednoj od faza stalno je uključen fazni pomak - kondenzator ili otpornik Top, koji osigurava određeni fazni pomak između struja zavojnice.

Obično se naziva motor s kondenzatorom stalno spojenim na jednu od faza kondenzator… Kapacitet kondenzatora faznog pomaka može biti konstantan, ali u nekim slučajevima vrijednost kapacitivnosti može biti različita za pokretanje i način rada.

Karakteristična značajka jednofaznih asinkronih motora je mogućnost rotacije rotora u različitim smjerovima. Smjer vrtnje određen je smjerom početnog momenta.

Pri malom otporu rotora (Ccr < 1), dakle, jednofazni motor ne može raditi u obrnutom načinu rada. Režim motora odgovara okretajima rotora 0 <n <nc pri višoj brzini odvija se generatorski mod.

Karakteristika jednofaznih motora je da njihov najveći moment ovisi o otporu rotora. Kako se aktivni otpor rotora povećava, maksimalni moment opada i kod velikih vrijednosti otpora Skr> 1 postaje negativan.

Pri odabiru vrste elektromotora za pogon uređaja ili mehanizma potrebno je poznavati njegove karakteristike.Glavne su momentne karakteristike (početni startni moment, maksimalni moment, minimalni moment), frekvencija vrtnje, vibroakustične karakteristike. U nekim slučajevima također su potrebne karakteristike energije i težine.

Kao primjer, karakteristike jednofaznog motora izračunate su sa sljedećim parametrima:

• broj faza — 1;

• mrežna frekvencija — 50 Hz;

• mrežni napon — 220 V;

• aktivni otpor namota statora - 5 ohma;

• induktivni otpor namota statora - 9,42 Ohma;

• induktivni otpor namota rotora - 5,6 Ohma;

• aksijalna duljina stroja - 0,1 m;

• broj zavoja u namotu statora -320;

• polumjer rupe statora - 0,0382 m;

• broj kanala — 48;

• zračni raspor - 1,0 x 103 m.

• faktor induktiviteta rotora 1,036.

Jednofazni namot ispunjava dvije trećine utora statora.

Na sl. 1 prikazuje ovisnosti struje jednofaznog elektromotora i elektromagnetskog momenta klizanja. U idealnom stanju mirovanja, struja motora koju troši mreža, uglavnom za stvaranje magnetskog polja, ima relativno veliku vrijednost.

Za simulirani motor, veličina struje magnetiziranja je oko 30% početne struje, za trofazne motore iste snage - 10-15%.Elektromagnetski moment u idealnom stanju mirovanja ima negativnu vrijednost, koja raste s povećanjem otpora kruga rotora. Na klizanje C= 1, elektromagnetski moment je nula, što potvrđuje ispravan rad modela.

sl. 1. Omotnice vektorskog potencijala i magnetske indukcije u motornom rasporu tijekom klizanja s = 1

Riža. 2. Ovisnost struje i elektromagnetskog momenta jednofaznog asinkronog motora o klizanju

Ovisnosti korisne i utrošene snage o klizanju (slika 3) imaju tradicionalni karakter. Učinkovitost motora u idealnom režimu mirovanja ima negativan predznak što odgovara negativnom momentu, a faktor snage u ovom režimu je vrlo nizak (0,125 za simulirani motor).

Niža vrijednost faktora snage u usporedbi s trofaznim motorima objašnjava se visokom veličinom struje magnetiziranja. Kako se opterećenje povećava, vrijednost faktora snage raste i postaje usporediva s onom kod trofaznih motora (slika 4).

Riža. 3. Ovisnost korisne i potrošene snage jednofaznog asinkronog motora o klizanju

Riža. 4. Ovisnost koeficijenta korisnog djelovanja i snage jednofaznog asinkronog motora o klizanju

Povećanjem aktivnog otpora rotora smanjuje se veličina elektromagnetskog momenta, a kod kritičnih klizanja iznad jedinice postaje negativna.

Na sl. Slika 5 prikazuje ovisnost elektromagnetskog momenta jednofaznog kliznog motora za različite vrijednosti električne vodljivosti sekundarnog medija motora.

Riža. 5.Ovisnost elektromagnetskog momenta jednofaznog kliznog motora pri različitim otporima rotora (1 — 17 x 106 Cm / m, 2 — 1,7 x 106 Cm / m)

Kondenzatorski motori imaju dva namota stalno spojena na mrežu. Jedan od njih je spojen izravno na mrežu, drugi je spojen u seriju s kondenzatorom koji osigurava potreban fazni pomak.

Oba namota zauzimaju isti broj utora na statoru, a broj njihovih zavoja i kapacitet kondenzatora izračunati su tako da se uz nešto klizanja osigura kružno okretno magnetsko polje. Najčešće se kao takav prihvaća nazivni slip. U ovom slučaju, međutim, početni zakretni moment ispada mnogo manji od nazivnog.

Magnetsko polje u početnom modu je eliptično; utjecaj suprotno gibajućih komponenti magnetskog polja jako utječe. Ako se kapacitet kondenzatora poveća odabirom iz uvjeta dobivanja kružnog polja pri pokretanju, tada dolazi do smanjenja momenta i a smanjenje energetskih pokazatelja pri nominalnom klizanju.

Moguća je i treća varijanta, kada kružno polje odgovara klizanju veće veličine nego u nominalnom modu. Ali ovaj put također nije optimalan, jer povećanje momenta prati značajno povećanje gubitaka. Povećanje početnog momenta kondenzatorskog motora može se postići povećanjem aktivnog otpora rotora. Ova metoda dovodi do povećanja gubitaka sa svakim proklizavanjem, zbog čega se smanjuje učinkovitost motora.

Riža. 6.Ovisnost struja motora kliznog kondenzatora (Azp.o — struja radnog svitka, Azk.o — struja kondenzatorskog svitka, E — struja motora)

Riža. 7. Ovisnost o utrošenoj P1 i korisnoj P2 snazi ​​klizanja kondenzatora

Riža. 8. Ovisnost koeficijenta korisnog djelovanja i snage i elektromagnetskog momenta motora kliznog kondenzatora

Kondenzatorski motor ima sasvim zadovoljavajuću energetsku učinkovitost, visok faktor snage, čija vrijednost premašuje faktor snage trofaznog motora, te uz povećani otpor rotora i značajan kapacitet, visok startni moment. Istodobno, kao što je gore spomenuto, motor ima smanjenu vrijednost učinkovitosti.

Riža. 9. Vektorski dijagram kondenzatorskog motora pri klizanju s = 0,1

Iz vektorskog dijagrama (slika 9) vidljivo je da pri odabranoj vrijednosti kapacitivnosti kondenzatora struja kondenzatorske zavojnice vodi u odnosu na napon mreže, a struja radne zavojnice zaostaje. Dijagram također pokazuje da je kod klizanja blizu nominalnog magnetsko polje motora eliptično. Da bi se dobilo kružno polje, vrijednost kapaciteta kondenzatora mora se smanjiti tako da struje u dva svitka budu jednake po veličini.

Vidi također o ovoj temi:Jednofazni kondenzatorski motori s više brzina