Značilnosti enofaznih indukcijskih motorjev

Enofazni asinhroni motorji se pogosto uporabljajo v tehnologiji in vsakdanjem življenju. Proizvodnja enofaznih asinhronih elektromotorjev z močjo od delčka vata do več sto vatov je več kot polovica proizvodnje vseh strojev z nizko močjo, njihova moč pa nenehno narašča.

Enofazni motorji so običajno razdeljeni v dve kategoriji:

• motorji za splošno uporabo «, ki vključuje industrijske in gospodinjske elektromotorje;

• motorji avtomatskih naprav - krmiljeni in nekrmiljeni AC motorji in specializirani električni stroji majhne moči (tahogeneratorji, rotacijski transformatorji, selzini itd.).

Pomemben delež asinhronih elektromotorjev predstavljajo motorji za splošno uporabo, ki so zasnovani za delovanje v enofaznem izmeničnem omrežju. Vendar pa obstaja precej obsežna skupina univerzalnih asinhronih elektromotorjev, ki so zasnovani za delo v enofaznih in trifaznih omrežjih.

Zasnova univerzalnih motorjev se praktično ne razlikuje od tradicionalna zasnova trifaznih asinhronskih strojev… Ko delujejo v trifaznem omrežju, imajo ti motorji podobne značilnosti kot trifazni motorji.

Enofazni motorji imajo rotor s kletko, statorsko navitje pa je mogoče izdelati v različnih izvedbah. Najpogosteje sta na stator nameščena delovno navitje, ki zapolni dve tretjini utorov, in začetno navitje, ki zapolni preostalo tretjino utorov. Delovna tuljava je izračunana za neprekinjeno delovanje, zagonska tuljava pa samo za obdobje zagona. Zato je izdelan iz žice z majhnim prečnim prerezom in vsebuje veliko število zavojev. Za ustvarjanje začetnega navora zagonsko navitje vključuje elemente za premik faze - upore ali kondenzatorje.

Asinhroni motorji majhne moči so lahko dvofazni, če ima delovno navitje, nameščeno na statorju, dve fazi, pomešani v prostoru za 90 °. V eni od faz je stalno vključen element faznega premika - kondenzator ali upor Top, ki zagotavlja določen fazni premik med tokovi tuljave.

Običajno se imenuje motor s kondenzatorjem, ki je trajno povezan z eno od faz kondenzator… Kapacitivnost faznega kondenzatorja je lahko konstantna, v nekaterih primerih pa se lahko vrednost kapacitivnosti razlikuje za način zagona in delovanja.

Značilnost enofaznih asinhronih motorjev je zmožnost vrtenja rotorja v različnih smereh. Smer vrtenja je določena s smerjo začetnega navora.

Pri nizkem uporu rotorja (Ccr < 1) torej enofazni motor ne more delovati v vzvratnem načinu. Režim motorja ustreza vrtljajem rotorja 0 <n <nc pri višji hitrosti poteka generatorski način.

Značilnost enofaznih motorjev je, da je njihov največji navor odvisen od upora rotorja. Ko se aktivni upor rotorja poveča, se največji navor zmanjša in pri velikih vrednostih upora Skr> 1 postane negativen.

Pri izbiri vrste elektromotorja za pogon naprave ali mehanizma je potrebno poznati njegove značilnosti, med katerimi so glavne navorne karakteristike (začetni zagonski navor, največji navor, najmanjši navor), frekvenca vrtenja, vibroakustične lastnosti. V nekaterih primerih so potrebne tudi energijske in teže.

Na primer, karakteristike enofaznega motorja so izračunane z naslednjimi parametri:

• število faz - 1;

• omrežna frekvenca - 50 Hz;

• omrežna napetost - 220 V;

• aktivni upor navitja statorja - 5 ohmov;

• induktivni upor navitja statorja - 9,42 Ohm;

• induktivni upor navitja rotorja - 5,6 Ohm;

• osna dolžina stroja - 0,1 m;

• število obratov v navitju statorja -320;

• polmer luknje statorja - 0,0382 m;

• število kanalov - 48;

• zračna reža - 1,0 x 103 m.

• faktor induktivnosti rotorja 1,036.

Enofazno navitje zapolnjuje dve tretjini statorskih rež.

Na sl. 1 prikazuje odvisnosti toka enofaznega elektromotorja in elektromagnetnega drsnega momenta. V idealnem načinu mirovanja ima tok motorja, ki ga porabi omrežje, predvsem za ustvarjanje magnetnega polja, relativno veliko vrednost.

Za simulirani motor je velikost magnetizirajočega toka približno 30% začetnega toka, za trifazne motorje z enako močjo - 10-15%.Elektromagnetni moment v idealnem stanju prostega teka ima negativno vrednost, ki se povečuje s povečanjem upora vezja rotorja. pri zdrs C= 1 je elektromagnetni moment enak nič, kar potrjuje pravilno delovanje modela.

sl. 1. Ovojnice vektorskega potenciala in magnetne indukcije v reži motorja med drsenjem s = 1

riž. 2. Odvisnost toka in elektromagnetnega navora enofaznega asinhronskega motorja od zdrsa

Odvisnosti uporabne in porabljene moči od zdrsa (slika 3) imajo tradicionalen značaj. Učinkovitost motorja v idealnem načinu prostega teka ima negativni predznak, ki ustreza negativnemu navoru, faktor moči v tem načinu pa je zelo nizek (0,125 za simulirani motor).

Nižja vrednost faktorja moči v primerjavi s trifaznimi motorji je razložena z visoko velikostjo magnetnega toka. Z večanjem obremenitve se vrednost faktorja moči poveča in postane primerljiva s trifaznimi motorji (slika 4).

riž. 3. Odvisnost uporabne in porabljene moči enofaznega asinhronskega motorja od zdrsa

riž. 4. Odvisnost koeficienta koristnega delovanja in moči enofaznega asinhronega motorja od zdrsa

Ko se aktivni upor rotorja poveča, se velikost elektromagnetnega momenta zmanjša in pri kritičnih zdrsih nad enoto postane negativna.

Na sl. 5 prikazuje odvisnost elektromagnetnega momenta enofaznega drsnega motorja za različne vrednosti električne prevodnosti sekundarnega medija motorja.

riž. 5.Odvisnost elektromagnetnega momenta enofaznega drsnega motorja pri različnih uporih rotorja (1 - 17 x 106 Cm / m, 2 - 1,7 x 106 Cm / m)

Kondenzatorski motorji imajo dve navitji, ki sta stalno povezani z omrežjem. Eden od njih je priključen neposredno na omrežje, drugi je zaporedno povezan s kondenzatorjem, ki zagotavlja potreben fazni premik.

Oba navitja zasedata enako število rež na statorju, število njunih obratov in kapacitivnost kondenzatorja pa sta izračunana tako, da z nekaj zdrsa nastane krožno vrtljivo magnetno polje. Najpogosteje se kot tak sprejme nominalni zdrs. V tem primeru pa se izkaže, da je začetni navor veliko manjši od nazivnega.

Magnetno polje v začetnem načinu je eliptično; vpliv nasprotno gibajočih se komponent magnetnega polja močno vpliva.Če kapacitivnost kondenzatorja povečamo tako, da jo izberemo iz pogoja pridobitve krožnega polja ob zagonu, potem pride do zmanjšanja navora in zmanjšanje energijskih kazalnikov pri nazivnem zdrsu.

Možna je tudi tretja varianta, ko krožnemu polju ustreza zdrs z večjo magnitudo kot v nominalnem načinu. Toda tudi ta pot ni optimalna, saj povečanje navora spremlja znatno povečanje izgub. Povečanje začetnega navora kondenzatorskega motorja je mogoče doseči s povečanjem aktivnega upora rotorja. Ta metoda vodi do povečanja izgub z vsakim zdrsom, zaradi česar se učinkovitost motorja zmanjša.

riž. 6.Odvisnost tokov motorja drsnega kondenzatorja (Azp.o — tok delovne tuljave, Azk.o — tok tuljave kondenzatorja, E — tok motorja)

riž. 7. Odvisnost od porabljene P1 in koristne P2 zdrsne moči kondenzatorja

riž. 8. Odvisnost koeficienta koristnega delovanja in moči ter elektromagnetnega momenta motorja drsnega kondenzatorja

Kondenzatorski motor ima precej zadovoljivo energijsko učinkovitost, visok faktor moči, katerega vrednost presega faktor moči trifaznega motorja, s povečanim uporom rotorja in znatno zmogljivostjo pa visok začetni navor. Hkrati ima motor, kot je navedeno zgoraj, zmanjšano vrednost učinkovitosti.

riž. 9. Vektorski diagram kondenzatorskega motorja pri zdrsu s = 0,1

Vektorski diagram (slika 9) kaže, da pri izbrani vrednosti kapacitivnosti kondenzatorja tok kondenzatorske tuljave vodi glede na omrežno napetost, tok delovne tuljave pa zaostaja. Diagram tudi kaže, da je pri drsenju blizu nominalne vrednosti magnetno polje motorja eliptično. Da bi dobili krožno polje, je treba vrednost kapacitivnosti kondenzatorja zmanjšati tako, da sta tokova v obeh tuljavah enaka.

Glej tudi na to temo:Enofazni kondenzatorski motorji z več hitrostmi