Enfasede og tofasede asynkrone motorer

Formål, enhed og princip for drift af enfasede asynkronmotorer

Enkeltfasede induktionsmotorer er maskiner med lav effekt, der ligner lignende trefasede egern-burmotorer i design.

Enfasede asynkronmotorer adskiller sig fra trefasede motorer i statorarrangementet, hvor en tofaset vikling er placeret i rillerne i det magnetiske kredsløb, bestående af hoved- eller arbejdsfasen med et faseareal på 120 el. hagl og fører til terminaler mærket C1 og C2, og en hjælpe- eller startfase med et faseareal på 60 el. hagl og fører til terminaler mærket B1 og B2 (fig. 1).

De magnetiske akser af disse viklingsfaser er forskudt i forhold til hinanden med en vinkel 0 = 90 el. hagl. En arbejdsfase forbundet med vekselspændingsnetværket kan ikke få rotoren til at rotere, da dens strøm exciterer et vekslende magnetfelt med en fast symmetriakse, kendetegnet ved en magnetisk induktion, der ændrer sig harmonisk i tid.

Ris. 1. Kredsløbsdiagram over en enfaset egern-burrotorinduktionsmotor.

Dette felt kan repræsenteres af to komponenter - identiske cirkulære magnetiske felter i direkte og omvendt rækkefølge, roterende med magnetiske induktioner, roterende i modsatte retninger med samme hastighed. Men når rotoren foraccelereres i den ønskede retning, fortsætter den med at rotere i samme retning, når arbejdsfasen er tændt.

Af denne grund begynder starten af ​​en enfaset motor med at accelerere rotoren ved at trykke på startknappen, hvilket får strømme til at blive exciteret i begge faser af statorviklingen, som faseforskydes med en mængde afhængig af parametrene for faseforskydningsanordning Z, lavet i form af en modstand, en induktor eller en kondensator, og elektriske kredsløbselementer, der omfatter drifts- og startfaserne af statorviklingen. Disse strømme forårsager et roterende magnetfelt i maskinen med magnetisk induktion i luftgabet, som periodisk og monotont ændres inden for maksimum- og minimumværdierne, og enden af ​​dens vektor beskriver en ellipse.

Det. Det elliptiske roterende magnetfelt detekterer EMF og strømme i ledningerne i den kortsluttede rotorvikling, som i samspil med dette felt sikrer accelerationen af ​​enfasemotorens rotor i feltets rotationsretning, og det når næsten nominel hastighed på få sekunder.

Når startknappen slippes, overføres den elektriske motor fra tofaset tilstand til enkeltfaset tilstand, som desuden understøttes af den tilsvarende komponent af det vekslende magnetfelt, som under sin rotation er lidt foran den roterende rotor på grund af glidning.

Rettidig afbrydelse af startfasen af ​​statorviklingen af ​​en enfaset asynkronmotor fra strømnettet er nødvendig på grund af dets design, som giver mulighed for en kortvarig driftstilstand - normalt op til 3 s, hvilket udelukker dets forlængede ophold under belastning på grund af uacceptabel overophedning, isoleringsbrænding og beskadigelse .

Forøgelse af driftssikkerheden af ​​enfasede asynkronmotorer er tilvejebragt ved at indlejre i maskinhuset en centrifugalkontakt med afbrydelseskontakter forbundet til terminaler mærket VT og B2 og et termisk relæ med lignende kontakter med terminaler mærket PT og C1 (fig. 2, c, d).

Centrifugalkontakten afbryder automatisk startfasen af ​​statorviklingen forbundet til terminalerne mærket B1 og B2, når rotoren når en hastighed tæt på den nominelle, og det termiske relæ afbryder begge faser af statorviklingen fra lysnettet, når opvarmningen er højere af det tilladte.

Vendningen af ​​rotorens rotationsretning opnås ved at ændre strømmens retning i en af ​​faserne af statorviklingen ved start ved at skifte startknappen og omarrangere metalpladen på terminalerne på den elektriske motor (fig. 2, a, b) eller kun ved at omarrangere to ens plader (fig. 2, c, d).

Ris. 2. Mærkning af terminalerne af faserne af statorviklingen af ​​en enfaset asynkronmotor med en egernrotor og deres forbindelse til rotorrotation: a, c - højre, b, d - venstre.

Sammenligning af de tekniske egenskaber for enfasede og trefasede asynkrone motorer

Enfasede asynkronmotorer adskiller sig fra trefasede maskiner, der svarer til nominel effekt med en reduceret startmomentfaktor kn = МХ / Mnom og en øget startstrømfaktor ki = Mi / Mnom, som er til enfasede elektriske motorer med en startfase af statorviklingen med øget jævnstrømsmodstand og lavere induktans af arbejdsfasen er vigtige kn - 1,0 - 1,5 og ki = 5 - 9.

Startegenskaberne for enfasede asynkronmotorer er værre end dem for trefasede asynkrone motorer på grund af det faktum, at et elliptisk roterende magnetfelt exciteres ved starten af ​​enfasede maskiner med en startfase af statorviklingen svarende til to uensartede cirkulære roterende magnetfelter — direkte og omvendt forårsager en bremseeffekt.

Ved at vælge parametrene for elementerne i de elektriske kredsløb i arbejds- og startfasen af ​​statorviklingen er det muligt at sikre excitationen af ​​et cirkulært roterende magnetfelt ved opstart, hvilket er muligt med et faseskiftende element lavet i form af en kondensator med passende kapacitet.

Da rotorens acceleration forårsager en ændring i parametrene for maskinkredsløbene, ændres det roterende magnetiske felt fra cirkulært til elliptisk, hvilket forringer motorens startkarakteristika. Derfor, ved en hastighed på ca. 0,8 nominel, slukkes startfasen af ​​statorviklingen af ​​den elektriske motor manuelt eller automatisk, som et resultat af hvilket motoren skifter til enfaset drift.

Enfasede asynkronmotorer med en startkondensator har et multiplum af startmomentet kp = 1,7 - 2,4 og et multiplum af startstrømmen ki = 3 - 5.

Tofasede asynkronmotorer

I tofasede asynkronmotorer er statorviklingens to faser med fasearealer på 90 el. hilsener er arbejderne. De er placeret i rillerne i statorens magnetiske kredsløb, så deres magnetiske akser danner en vinkel på 90 el. hagl. Disse faser af statorviklingen adskiller sig ikke kun fra hinanden i antallet af omdrejninger, men også i nominelle spændinger og strømme, selvom deres samlede kræfter er de samme ved motorens nominelle tilstand.

I en af ​​faserne af statorviklingen er der en permanent kondensator Cp (fig. 3, a), som under betingelserne for motorens nominelle tilstand giver excitation af et cirkulært roterende magnetfelt. Kapaciteten af ​​denne kondensator bestemmes af formlen:

° Cp = I1sinφ1 / 2πfUn2

hvor I1 og φ1- henholdsvis strømmen og faseforskydningen mellem spændingen og strømmen af ​​fasekredsløbet i statorviklingen uden en kondensator i et cirkulært roterende magnetfelt, I og ti — frekvensen af ​​vekselstrømmen og forsyningens spænding netværk, henholdsvis n- transformationskoefficient — forholdet mellem det effektive antal vindinger af faserne af statorviklingen, henholdsvis med og uden en kondensator, bestemt af formlen

n = kvol2 w2 / ktom 1 w1

hvor коб2 og коб1 — viklingskoefficienter for de tilsvarende faser af statorviklingen med antallet af vindinger w2 og w1.

Kondensatorterminalspænding Uc forbundet i serie med viklingsfasen af ​​en tofaset induktionsmotor med et cirkulært roterende magnetfelt over netspændingen U og bestemmes som følger:

Uc = U √1 + n2

Overgangen til en anden motorbelastning end den nominelle er ledsaget af en ændring i det roterende magnetfelt, som i stedet for cirkulært bliver elliptisk.Dette forværrer motorens arbejdsegenskaber, og ved start reducerer det initialen Startmoment til MP <0,3Mnom, hvilket begrænser brugen af ​​permanent tilsluttede kondensatormotorer kun i installationer med milde startforhold.

For at øge det indledende drejningsmoment er startkondensatoren Cn forbundet parallelt med arbejdskondensatoren Cp (fig.3, b), hvis kapacitet er meget større end arbejdskondensatorens kapacitet og afhænger af sættet af den indledende start. drejningsmoment, som kan øges til to eller flere.

Ris. 3. Skemaer til at tænde to-fasede asynkronmotorer med en egern-burrotor: a — med en permanent tilsluttet kondensator, b — med en kørende og startende kondensator.

Efter at rotoren accelererer til en hastighed på 0,6 - 0,7 af den nominelle startkondensator, slukkes den for at undgå overgangen af ​​et cirkulært roterende magnetfelt til et elliptisk, hvilket forringer motorens funktion.

Starttilstanden for sådanne kondensatormotorer er kendetegnet ved følgende parametre: kn = 1,7 - 2,4 og ki = 4 - 6.

Kondensatormotorer er kendetegnet ved bedre energiegenskaber end enfasede motorer med et indledende slør på statorviklingen, og deres effektfaktor, takket være brugen af ​​kondensatorer, er højere end for trefasede motorer med samme effekt.

Universal asynkronmotorer

Automatiske kontrolinstallationer bruger universelle asynkronmotorer-trefasede maskiner med lav effekt, som er forbundet til et trefaset eller enfaset netværk. Når de drives fra et enfaset netværk, er start- og driftsegenskaberne for motorer lidt dårligere end når de bruges i trefaset tilstand.

Universelle asynkronmotorer i UAD-serien er produceret med to- og firepolede, som i trefaset tilstand har en nominel effekt på 1,5 til 70 W, og i enfaset tilstand - fra 1 til 55 W og fungerer fra en alternerende spændingsnetværk med en frekvens på 50 Hz med effektivitet η= 0,09 — 0,65.

Enfasede asynkronmotorer med skraverede eller skraverede poler

I enfasede induktionsmotorer med splittede eller skraverede poler er hver pol opdelt af en dyb rille i to ulige dele og bærer en enfaset vikling, der dækker hele det magnetiske kredsløb af polen og kortsluttede vindinger placeret på dens mindre del.

Rotoren på disse motorer har en kortslutningsvikling. Inkluderingen af ​​statorviklingen til en sinusformet spænding ledsages af etableringen af ​​en strøm i den og exciteringen af ​​et vekslende magnetfelt med en fast symmetriakse, som inducerer den tilsvarende emk og strømme i de kortsluttede sløjfer.

Under påvirkning af kortslutningsstrømme exciterer de tilsvarende m.d.s et magnetfelt, som forhindrer forstærkning og svækkelse af hovedmagnetfeltet i afskærmede hyppige poler. De magnetiske felter i de afskærmede og uafskærmede dele af polerne er ude af fase i tid og danner, forskudt i rummet, det resulterende elliptiske roterende magnetfelt, der bevæger sig i retningen fra den magnetiske akse af den uafskærmede del af polen til den magnetiske akse af dens afskærmede del.

Samspillet mellem dette felt og de strømme, der induceres i rotorviklingen, forårsager udseendet af det indledende drejningsmoment Mn = (0,2 - 0,6) Mnom og accelerationen af ​​rotoren til den nominelle hastighed, hvis bremsemomentet påført motorakslen ikke bør at overskride startmomentet.

For at øge den indledende start og det maksimale drejningsmoment for enfasede asynkronmotorer med splittede eller skraverede poler placeres magnetiske shunts af stålplade mellem deres poler, hvilket bringer det roterende magnetfelt tættere på cirkulært.

Skraverede polmotorer er ikke-reversible enheder, der tillader hyppige starter, pludselige stop og kan blive forsinket i lang tid. De er lavet med to- og firepolet mærkeeffekt fra 0,5 til 30 W og med et forbedret design op til 300 W til drift fra et vekselspændingsnetværk med en frekvens på 50 Hz med en effektivitet på ηnom = 0,20 — 0,40.
Læs også: Selsyns: formål, enhed, handlingsprincip