Jednofázové a dvoufázové asynchronní motory

Účel, zařízení a princip činnosti jednofázových asynchronních motorů

Jednofázové indukční motory jsou stroje s nízkým výkonem, které svým designem připomínají podobné třífázové motory s kotvou nakrátko.

Jednofázové asynchronní motory se od třífázových liší uspořádáním statoru, kde je v drážkách magnetického obvodu umístěno dvoufázové vinutí, sestávající z hlavní nebo pracovní fáze s fázovou plochou 120 el. krupobití a vede ke svorkám označeným C1 a C2 a pomocná nebo startovací fáze s fázovou plochou 60 el. kroupy a vede ke svorkám označeným B1 a B2 (obr. 1).

Magnetické osy těchto fází vinutí jsou vůči sobě přesazeny o úhel 0 = 90 el. kroupy. Pracovní fáze připojená k síti střídavého napětí nemůže způsobit otáčení rotoru, protože jeho proud budí střídavé magnetické pole s pevnou osou symetrie, charakterizované magnetickou indukcí harmonicky se měnící v čase.

Rýže. 1. Schéma zapojení jednofázového indukčního motoru s rotorem nakrátko.

Toto pole může být reprezentováno dvěma složkami — identickými kruhovými magnetickými poli přímého a opačného sledu, rotujícími magnetickými indukcemi, rotujícími v opačných směrech stejnou rychlostí. Když je však rotor předběžně zrychlen v požadovaném směru, po zapnutí pracovní fáze pokračuje v otáčení stejným směrem.

Z tohoto důvodu začíná rozběh jednofázového motoru zrychlením rotoru stisknutím spouštěcího tlačítka, čímž dojde k vybuzení proudů v obou fázích statorového vinutí, které jsou fázově posunuty o hodnotu závislou na parametrech statoru. zařízení pro fázový posun Z, vyrobené ve formě odporu, induktoru nebo kondenzátoru, a prvky elektrického obvodu, které zahrnují provozní a spouštěcí fázi statorového vinutí. Tyto proudy způsobují ve stroji rotující magnetické pole s magnetickou indukcí ve vzduchové mezeře, které se periodicky a monotónně mění v rámci maximálních a minimálních hodnot a konec jeho vektoru popisuje elipsu.

To. Eliptické točivé magnetické pole detekuje EMF a proudy ve vodičích vinutí rotoru nakrátko, které spolupůsobením s tímto polem zajišťují zrychlení rotoru jednofázového motoru ve směru otáčení pole a to dosáhne téměř nominální rychlosti během několika sekund.

Uvolněním startovacího tlačítka se elektromotor přepne z dvoufázového režimu do jednofázového, který je navíc podpořen odpovídající složkou střídavého magnetického pole, které se při své rotaci mírně předbíhá před rotujícím rotorem kvůli prokluzu.

Včasné odpojení spouštěcí fáze statorového vinutí jednofázového asynchronního motoru od napájecí sítě je nutné vzhledem k jeho konstrukci, která zajišťuje krátkodobý režim provozu - obvykle do 3 s, což vylučuje jeho dlouhodobé setrvání pod zatížením kvůli nepřijatelnému přehřívání, spálení izolace a poškození .

Zvýšení spolehlivosti provozu jednofázových asynchronních motorů je zajištěno zabudováním do skříně stroje odstředivým spínačem s přerušovacími kontakty připojenými na svorky označené VT a B2 a tepelným relé s obdobnými kontakty se svorkami označenými PT a C1 (obr. 2, Obr. c, d).

Odstředivý spínač automaticky odpojí spouštěcí fázi statorového vinutí připojeného na svorky označené B1 a B2, když rotor dosáhne otáček blízkých jmenovitým, a tepelné relé odpojí obě fáze statorového vinutí od sítě, když dojde k ohřevu. vyšší z přípustných.

Obrácení směru otáčení rotoru je dosaženo změnou směru proudu v jedné z fází vinutí statoru při startování přepnutím startovacího tlačítka a přeskupením plechu na svorkách elektromotoru ( obr. 2, a, b) nebo pouze přeskupením dvou podobných desek (obr. 2, c, d).

Rýže. 2. Označení svorek fází vinutí statoru jednofázového asynchronního motoru s rotorem nakrátko a jejich zapojení pro otáčení rotoru: a, c — vpravo, b, d — vlevo.

Porovnání technických charakteristik jednofázových a třífázových asynchronních motorů

Jednofázové asynchronní motory se liší od třífázových strojů podobným jmenovitým výkonem se sníženým počátečním momentem kn = МХ / Mnom a zvýšeným počátečním proudovým faktorem ki = Mi / Mnom, které jsou pro jednofázové elektromotory s počáteční fází statorového vinutí se zvýšeným stejnosměrným odporem a nižší indukčností pracovní fáze jsou důležité kn — 1,0 — 1,5 a ki = 5 — 9.

Rozběhové charakteristiky jednofázových asynchronních motorů jsou horší než u třífázových asynchronních motorů v důsledku skutečnosti, že při startu jednofázových strojů je vybuzeno eliptické točivé magnetické pole s počáteční fází statorového vinutí ekvivalentní dvěma nerovnoměrná kruhová rotující magnetická pole — přímo a naopak, působí brzdný účinek.

Volbou parametrů prvků elektrických obvodů pracovní a spouštěcí fáze statorového vinutí je možné zajistit buzení kruhového točivého magnetického pole při rozběhu, což je možné u prvku s fázovým posuvem vyrobeného ve formě kondenzátoru s vhodnou kapacitou.

Jelikož zrychlení rotoru způsobuje změnu parametrů obvodů stroje, mění se točivé magnetické pole z kruhového na eliptické a tím dochází ke zhoršení startovací charakteristiky motoru. Proto se při rychlosti asi 0,8 jmenovité ručně nebo automaticky vypne rozběhová fáze statorového vinutí elektromotoru, čímž motor přejde do jednofázového provozu.

Jednofázové asynchronní motory s rozběhovým kondenzátorem mají násobek počátečního rozběhového momentu kp = 1,7 — 2,4 a násobek počátečního rozběhového proudu ki = 3 — 5.

Dvoufázové asynchronní motory

U dvoufázových asynchronních motorů jsou dvě fáze statorového vinutí o fázových plochách 90 el. zdraví jsou pracovníci. Jsou umístěny v drážkách magnetického obvodu statoru, takže jejich magnetické osy svírají úhel 90 el. kroupy. Tyto fáze statorového vinutí se od sebe liší nejen počtem závitů, ale také jmenovitými napětími a proudy, i když jejich celkové výkony jsou při jmenovitém režimu motoru stejné.

V jedné z fází vinutí statoru je permanentní kondenzátor Cp (obr. 3, a), který za podmínek jmenovitého režimu motoru zajišťuje buzení kruhového točivého magnetického pole. Kapacita tohoto kondenzátoru je určena vzorcem:

° Cp = I1sinφ1 / 2πfUn2

kde I1 a φ1- proud a fázový posun mezi napětím a proudem fázového obvodu vinutí statoru bez kondenzátoru v kruhovém točivém magnetickém poli, I a ti — frekvence střídavého proudu a napětí zdroje síť, respektive n- transformační koeficient — poměr efektivního počtu závitů fází statorového vinutí, respektive s kondenzátorem a bez kondenzátoru, určený vzorcem

n = kvol2 w2 / ktom 1 w1

kde коб2 a коб1 — koeficienty vinutí odpovídajících fází vinutí statoru s počtem závitů w2 a w1.

Svorkové napětí kondenzátoru Uc zapojeného do série s fází vinutí dvoufázového indukčního motoru s kruhovým točivým magnetickým polem nad síťovým napětím U a je určeno takto:

Uc = U √1 + n2

Přechod na motorovou zátěž jinou než jmenovitou je doprovázen změnou rotujícího magnetického pole, které se místo kruhového stává elipsovitým.To zhoršuje pracovní vlastnosti motoru a při startování snižuje počáteční Startovací moment do MP <0,3 Mnom, což omezuje použití trvale připojených kondenzátorových motorů pouze v instalacích s mírnými startovacími podmínkami.

Pro zvýšení počátečního točivého momentu je spouštěcí kondenzátor Cn zapojen paralelně s pracovním kondenzátorem Cp (obr.3, b), jehož kapacita je mnohem větší než kapacita pracovního kondenzátoru a závisí na nastavení počátečního spouštění. točivý moment, který lze zvýšit na dva nebo více.

Rýže. 3. Schémata zapínání dvoufázových asynchronních motorů s rotorem nakrátko: a — s trvale připojeným kondenzátorem, b — s provozním a rozběhovým kondenzátorem.

Po zrychlení rotoru na rychlost 0,6 — 0,7 jmenovitého rozběhového kondenzátoru se rotor vypne, aby se zabránilo přechodu kruhového rotujícího magnetického pole v eliptické, což zhoršuje chod motoru.

Startovací režim takových kondenzátorových motorů je charakterizován následujícími parametry: kn = 1,7 — 2,4 a ki = 4 — 6.

Kondenzátorové motory se vyznačují lepšími energetickými charakteristikami než jednofázové motory s počátečním závojem na vinutí statoru a jejich účiník je díky použití kondenzátorů vyšší než u třífázových motorů stejného výkonu.

Univerzální asynchronní motory

Instalace automatického řízení používají univerzální asynchronní motory-třífázové stroje nízkého výkonu, které jsou připojeny k třífázové nebo jednofázové síti. Při napájení z jednofázové sítě jsou startovací a provozní vlastnosti motorů o něco horší než při použití v třífázovém režimu.

Univerzální asynchronní motory řady UAD se vyrábějí dvou- a čtyřpólové, které v třífázovém režimu mají jmenovitý výkon 1,5 až 70 W a v jednofázovém režimu - od 1 do 55 W a pracují ze střídavého napěťová síť o frekvenci 50 Hz s účinností η= 0,09 — 0,65.

Jednofázové asynchronní motory se zastíněnými nebo zastíněnými póly

U jednofázových indukčních motorů s dělenými nebo stíněnými póly je každý pól rozdělen hlubokou drážkou na dvě nestejné části a nese jednofázové vinutí pokrývající celý magnetický obvod pólu a na jeho menší části umístěné zkratované závity.

Rotor těchto motorů má vinutí nakrátko. Zařazení statorového vinutí do sinusového napětí je doprovázeno vznikem proudu v něm a buzením střídavého magnetického pole s pevnou osou symetrie, které indukuje odpovídající emf a proudy ve zkratovaných smyčkách.

Vlivem zkratových proudů vybudí příslušné m.d.s magnetické pole, které zabrání zesílení a zeslabení hlavního magnetického pole ve stíněných častých pólech. Magnetická pole stíněných a nestíněných částí pólů jsou mimo fázi v čase a posunutá v prostoru tvoří výsledné eliptické rotační magnetické pole pohybující se ve směru od magnetické osy nestíněné části pólu k magnetické ose. jeho stíněné části.

Interakce tohoto pole s proudy indukovanými ve vinutí rotoru způsobí vznik počátečního momentu Mn = (0,2 — 0,6) Mnom a zrychlení rotoru na jmenovité otáčky, pokud by brzdný moment působící na hřídel motoru neměl překročit startovací moment.

Pro zvýšení počátečního rozběhu a maximálních momentů jednofázových asynchronních motorů s dělenými nebo zastíněnými póly jsou mezi jejich póly umístěny magnetické bočníky z ocelového plechu, které přibližují točivé magnetické pole kruhovému.

Motory se stíněným pólem jsou nevratná zařízení, která umožňují časté starty, náhlé zastavení a mohou být zpožděny na dlouhou dobu. Vyrábějí se s dvou- a čtyřpólovým jmenovitým výkonem od 0,5 do 30 W a s vylepšenou konstrukcí do 300 W pro provoz ze sítě střídavého napětí o frekvenci 50 Hz s účinností ηnom = 0,20 — 0,40.
Přečtěte si také: Selsyns: účel, zařízení, princip činnosti