Enofazni in dvofazni asinhroni motorji

Namen, naprava in princip delovanja enofaznih asinhronih motorjev

Enofazni indukcijski motorji so stroji z nizko močjo, ki po zasnovi spominjajo na podobne trifazne motorje z veverico.

Enofazni asinhroni motorji se od trifaznih motorjev razlikujejo po postavitvi statorja, kjer je dvofazno navitje nameščeno v utorih magnetnega vezja, sestavljeno iz glavne ali delovne faze s fazno površino 120 el. toče in vodi do priključkov z oznako C1 in C2 ter pomožne ali zagonske faze s fazno površino 60 el. točo in vodi do priključkov z oznako B1 in B2 (slika 1).

Magnetne osi teh faz navitja so zamaknjene druga glede na drugo za kot 0 = 90 el. toča. Delovna faza, priključena na omrežje z izmenično napetostjo, ne more povzročiti vrtenja rotorja, saj njen tok vzbuja izmenično magnetno polje s fiksno simetrično osjo, za katero je značilna magnetna indukcija, ki se harmonično spreminja v času.

riž. 1. Shema vezja enofaznega indukcijskega motorja s kletko.

To polje je mogoče predstaviti z dvema komponentama - enakimi krožnimi magnetnimi polji direktnega in obratnega zaporedja, ki se vrtijo z magnetno indukcijo in se vrtijo v nasprotnih smereh z enako hitrostjo. Ko pa je rotor predhodno pospešen v zahtevani smeri, se ob vklopu delovne faze še naprej vrti v isti smeri.

Iz tega razloga se zagon enofaznega motorja začne s pospeševanjem rotorja s pritiskom na gumb za zagon, kar povzroči vzbujanje tokov v obeh fazah statorskega navitja, ki sta fazno zamaknjena za količino, odvisno od parametrov fazno preklopna naprava Z, izdelana v obliki upora, induktorja ali kondenzatorja, in elementi električnega vezja, ki vključujejo delovno in zagonsko fazo statorskega navitja. Ti tokovi povzročajo v stroju rotirajoče magnetno polje z magnetno indukcijo v zračni reži, ki se periodično in monotono spreminja znotraj največjih in najmanjših vrednosti, konec njegovega vektorja pa opisuje elipso.

To. Eliptično vrtljivo magnetno polje zaznava EMF in tokove v žicah kratkostičnega navitja rotorja, ki v interakciji s tem poljem zagotavljajo pospešek rotorja enofaznega motorja v smeri vrtenja polja in v nekaj sekundah doseže skoraj nominalno hitrost.

S sprostitvijo gumba za zagon se elektromotor preklopi iz dvofaznega v enofazni način, kar je dodatno podprto z ustrezno komponento izmeničnega magnetnega polja, ki je pri svojem vrtenju zaradi zdrsa nekoliko pred vrtečim se rotorjem.

Pravočasno odklop začetne faze navitja statorja enofaznega asinhronega motorja iz električnega omrežja je potreben zaradi njegove zasnove, ki zagotavlja kratkotrajni način delovanja - običajno do 3 s, kar izključuje njegovo dolgotrajno bivanje pod obremenitvijo zaradi nesprejemljivega pregrevanja, pregorevanja izolacije in poškodb .

Povečanje zanesljivosti delovanja enofaznih asinhronih motorjev je zagotovljeno z vgradnjo v ohišje stroja centrifugalnega stikala s prekinitvenimi kontakti, priključenimi na sponki z oznako VT in B2, ter termičnega releja s podobnimi kontakti, ki ima sponki z oznako PT in C1 (slika 2, c, d).

Centrifugalno stikalo samodejno odklopi začetno fazo statorskega navitja, priključenega na sponki B1 in B2, ko rotor doseže hitrost blizu nazivne, termični rele pa odklopi obe fazi statorskega navitja iz omrežja, ko je segrevanje prekinjeno. višji od dovoljenega.

Obračanje smeri vrtenja rotorja se doseže s spremembo smeri toka v eni od faz navitja statorja pri zagonu s preklopom gumba za zagon in preureditvijo kovinske plošče na sponkah elektromotorja ( sl. 2, a, b) ali samo s preureditvijo dveh podobnih plošč (sl. 2, c, d).

riž. 2. Označevanje sponk faz navitja statorja enofaznega asinhronskega motorja z rotorjem veverice in njihova povezava za vrtenje rotorja: a, c - desno, b, d - levo.

Primerjava tehničnih lastnosti enofaznih in trifaznih asinhronskih motorjev

Enofazni asinhronski motorji se razlikujejo od trifaznih strojev s podobno nazivno močjo z zmanjšanim faktorjem začetnega navora kn = МХ / Mnom in povečanim faktorjem začetnega toka ki = Mi / Mnom, ki veljajo za enofazne elektromotorje z začetno fazo statorskega navitja s povečano upornostjo enosmernega toka in nižjo induktivnostjo delovne faze sta pomembna kn — 1,0 — 1,5 in ki = 5 — 9.

Zagonske lastnosti enofaznih asinhronskih motorjev so slabše od lastnosti trifaznih asinhronih motorjev zaradi dejstva, da se pri zagonu enofaznih strojev z začetno fazo statorskega navitja, ki je enakovredna dvema, vzbuja eliptično rotacijsko magnetno polje. neenakomerna krožna rotacijska magnetna polja — neposredno in obratno, povzroči zavorni učinek.

Z izbiro parametrov elementov električnih tokokrogov delovne in zagonske faze statorskega navitja je mogoče zagotoviti vzbujanje krožnega rotacijskega magnetnega polja ob zagonu, kar je mogoče z izdelanim fazno premičnim elementom. v obliki kondenzatorja z ustrezno kapaciteto.

Ker pospešek rotorja povzroči spremembo parametrov strojnih tokokrogov, se rotacijsko magnetno polje spremeni iz krožnega v eliptično, kar poslabša zagonske karakteristike motorja. Zato se pri vrtilni frekvenci okoli 0,8 nazivne ročno ali samodejno izklopi zagonska faza statorskega navitja elektromotorja, zaradi česar motor preklopi na enofazno delovanje.

Enofazni asinhroni motorji z zagonskim kondenzatorjem imajo večkratnik začetnega zagonskega momenta kp = 1,7-2,4 in večkratnik začetnega zagonskega toka ki = 3-5.

Dvofazni asinhroni motorji

Pri dvofaznih asinhronih motorjih sta dve fazi statorskega navitja s faznimi površinami 90 el. pozdrav so delavci. Nahajajo se v utorih magnetnega tokokroga statorja, tako da njihove magnetne osi tvorijo kot 90 el. toča. Te faze statorskega navitja se med seboj razlikujejo ne le po številu ovojev, temveč tudi po nazivnih napetostih in tokovih, čeprav so njihove skupne moči enake pri nazivnem načinu motorja.

V eni od faz navitja statorja je trajni kondenzator Cp (slika 3, a), ki v pogojih nominalnega načina motorja zagotavlja vzbujanje krožnega vrtljivega magnetnega polja. Kapaciteta tega kondenzatorja je določena s formulo:

° Cp = I1sinφ1 / 2πfUn2

kjer I1 in φ1 - tok in fazni premik med napetostjo in tokom faznega tokokroga statorskega navitja brez kondenzatorja v krožnem vrtljivem magnetnem polju, I in ti - frekvenca izmeničnega toka in napetost napajalnika omrežje oziroma koeficient transformacije n - razmerje efektivnega števila obratov faz statorskega navitja s kondenzatorjem in brez njega, določeno s formulo

n = kvol2 w2 / ktom 1 w1

kjer kob2 in kob1 - koeficienti navijanja ustreznih faz navitja statorja s številom ovojev w2 in w1.

Napetost priključka kondenzatorja Uc, zaporedno povezana s fazo navitja dvofaznega indukcijskega motorja s krožno vrtljivim magnetnim poljem nad omrežno napetostjo U in se določi na naslednji način:

Uc = U √1 + n2

Prehod na obremenitev motorja, ki ni nominalna, spremlja sprememba rotacijskega magnetnega polja, ki namesto krožnega postane eliptično.To poslabša delovne lastnosti motorja, pri zagonu pa zmanjša začetno Začetni navor na MP <0,3Mnom, kar omejuje uporabo stalno priključenih kondenzatorskih motorjev le v inštalacijah z blagimi zagonskimi pogoji.

Za povečanje začetnega navora je začetni kondenzator Cn priključen vzporedno z delovnim kondenzatorjem Cp (sl.3, b), katerega zmogljivost je veliko večja od zmogljivosti delovnega kondenzatorja in je odvisna od niza začetnega zagona navora, ki se lahko poveča na dva ali več.

riž. 3. Sheme za vklop dvofaznih asinhronih motorjev z rotorjem s kletko: a - s stalno priključenim kondenzatorjem, b - z tekočim in zagonskim kondenzatorjem.

Ko se rotor pospeši do hitrosti 0,6 - 0,7 nominalne zagonske kondenzatorske vrednosti, se izklopi, da se prepreči prehod krožnega vrtljivega magnetnega polja v eliptično, kar poslabša delovanje motorja.

Način zagona takšnih kondenzatorskih motorjev je označen z naslednjimi parametri: kn = 1,7 - 2,4 in ki = 4 - 6.

Kondenzatorske motorje odlikujejo boljše energijske lastnosti kot enofazne motorje z začetno tančico na statorskem navitju, njihov faktor moči pa je zaradi uporabe kondenzatorjev višji kot pri trifaznih motorjih enake moči.

Univerzalni asinhroni motorji

Naprave za avtomatsko krmiljenje uporabljajo univerzalne asinhrone motorje - trifazne stroje majhne moči, ki so priključeni na trifazno ali enofazno omrežje. Pri napajanju iz enofaznega omrežja so zagonske in delovne lastnosti motorjev nekoliko slabše kot pri uporabi v trifaznem načinu.

Univerzalni asinhroni motorji serije UAD so izdelani z dvo- in štiripolnimi, ki imajo v trifaznem načinu nazivno moč od 1,5 do 70 W, v enofaznem načinu pa od 1 do 55 W in delujejo iz izmeničnega toka. napetostno omrežje s frekvenco 50 Hz z izkoristkom η= 0,09 — 0,65.

Enofazni asinhronski motorji z zasenčenimi ali zasenčenimi poli

Pri enofaznih indukcijskih motorjih z deljenimi ali zasenčenimi poli je vsak pol razdeljen z globokim utorom na dva neenaka dela in nosi enofazno navitje, ki pokriva celotno magnetno vezje pola in kratkostične zavoje, ki se nahajajo na njegovem manjšem delu.

Rotor teh motorjev ima navitje kratkega stika. Vključitev statorskega navitja v sinusno napetost spremlja vzpostavitev toka v njem in vzbujanje izmeničnega magnetnega polja s fiksno osjo simetrije, ki inducira ustrezne emf in tokove v kratkostični zanki.

Pod vplivom tokov kratkega stika ustrezni m.d.s vzbujajo magnetno polje, ki preprečuje krepitev in slabitev glavnega magnetnega polja v oklopljenih pogostih polih. Magnetna polja oklopljenega in neoklopljenega dela pola so časovno nefazna in, premaknjena v prostoru, tvorijo nastalo eliptično rotacijsko magnetno polje, ki se giblje v smeri od magnetne osi neoklopljenega dela pola proti magnetni osi. njenega zaščitenega dela.

Interakcija tega polja s tokovi, induciranimi v navitju rotorja, povzroči pojav začetnega navora Mn = (0,2 - 0,6) Mnom in pospešek rotorja do nazivne hitrosti, če zavorni moment, ki deluje na gred motorja, ne preseči začetni navor.

Za povečanje začetnega zagonskega in največjega navora enofaznih asinhronskih motorjev z deljenimi ali zasenčenimi poli so med njihovimi poli nameščeni magnetni šunti iz jeklene pločevine, ki približajo rotacijsko magnetno polje krožnemu.

Motorji z zasenčenim polom so nepovratne naprave, ki omogočajo pogoste zagone, nenadne zaustavitve in se lahko zadržijo za dolgo časa. Izdelani so z dvo- in štiripolno nazivno močjo od 0,5 do 30 W in z izboljšano zasnovo do 300 W za delovanje iz omrežja izmenične napetosti s frekvenco 50 Hz z učinkovitostjo ηnom = 0,20 — 0,40.
Preberite tudi: Selsyns: namen, naprava, princip delovanja