Enfase og tofase asynkronmotorer

Formål, enhet og prinsipp for drift av enfase asynkronmotorer

Enfase induksjonsmotorer er maskiner med lav effekt som ligner lignende trefasede ekorn-burmotorer i design.

Enfasede asynkronmotorer skiller seg fra trefasemotorer i statorarrangementet, der en tofaset vikling er plassert i sporene til den magnetiske kretsen, bestående av hoved- eller arbeidsfasen med et faseareal på 120 el. hagl og fører til terminaler merket C1 og C2, og en hjelpe- eller startfase med et faseareal på 60 el. hagl og fører til terminaler merket B1 og B2 (fig. 1).

De magnetiske aksene til disse viklingsfasene er forskjøvet i forhold til hverandre med en vinkel 0 = 90 el. hagl. En arbeidsfase koblet til vekselspenningsnettverket kan ikke få rotoren til å rotere, siden dens strøm eksiterer et vekselmagnetisk felt med en fast symmetriakse, preget av en magnetisk induksjon som endrer seg harmonisk i tid.

Ris. 1. Kretsskjema for en enfaset ekorn-burrotorinduksjonsmotor.

Dette feltet kan representeres av to komponenter - identiske sirkulære magnetiske felt i direkte og omvendt sekvens, roterende med magnetiske induksjoner, roterende i motsatte retninger med samme hastighet. Men når rotoren er forhåndsakselerert i ønsket retning, fortsetter den å rotere i samme retning når arbeidsfasen er slått på.

Av denne grunn begynner starten av en enfasemotor med å akselerere rotoren ved å trykke på startknappen, noe som forårsaker at strømmer eksiteres i begge faser av statorviklingen, som faseforskyves med en mengde avhengig av parametrene til faseskiftende enhet Z, laget i form av en motstand, en induktor eller en kondensator, og elektriske kretselementer som inkluderer drifts- og startfasene til statorviklingen. Disse strømmene forårsaker et roterende magnetfelt i maskinen med magnetisk induksjon i luftgapet, som periodisk og monotont endres innenfor maksimums- og minimumsverdiene, og enden av vektoren beskriver en ellipse.

Den. Det elliptiske roterende magnetfeltet oppdager EMF og strømmer i ledningene til den kortsluttede rotorviklingen, som i samspill med dette feltet sikrer akselerasjonen av rotoren til enfasemotoren i feltets rotasjonsretning, og det når nesten nominell hastighet på noen få sekunder.

Å slippe startknappen overfører den elektriske motoren fra tofasemodus til enfasemodus, som i tillegg støttes av den tilsvarende komponenten i det vekslende magnetfeltet, som under sin rotasjon er litt foran den roterende rotoren på grunn av glidning.

Rettidig frakobling av startfasen til statorviklingen til en enfaset asynkronmotor fra kraftnettet er nødvendig på grunn av dens utforming, som sørger for en kortsiktig driftsmodus - vanligvis opptil 3 s, noe som utelukker dets langvarige opphold under belastning på grunn av uakseptabel overoppheting, isolasjonsbrenning og skade .

Å øke driftssikkerheten til enfasede asynkronmotorer er gitt ved å bygge inn i maskinhuset en sentrifugalbryter med avbrytende kontakter koblet til terminaler merket VT og B2 og et termisk relé med lignende kontakter med terminaler merket PT og C1 (fig. 2, c, d).

Sentrifugalbryteren kobler automatisk fra startfasen til statorviklingen koblet til terminalene merket B1 og B2 når rotoren når en hastighet nær den nominelle, og det termiske reléet kobler begge fasene av statorviklingen fra strømnettet når oppvarmingen er høyere av det tillatte.

Reversering av rotasjonsretningen til rotoren oppnås ved å endre retningen til strømmen i en av fasene til statorviklingen når du starter ved å bytte startknappen og omorganisere metallplaten på terminalene til den elektriske motoren (fig. 2, a, b) eller bare ved å omorganisere to like plater (fig. 2, c, d).

Ris. 2. Merking av terminalene til fasene til statorviklingen til en enfaset asynkronmotor med en ekornrotor og deres tilkobling for rotorrotasjon: a, c - høyre, b, d - venstre.

Sammenligning av de tekniske egenskapene til enfase og trefase asynkronmotorer

Enfasede asynkronmotorer skiller seg fra trefasemaskiner med lik merkeeffekt med redusert startmomentfaktor kn = МХ / Mnom og økt startstrømfaktor ki = Mi / Mnom, som er for enfasede elektriske motorer med startfase av statorviklingen med økt likestrømsmotstand og lavere induktans av arbeidsfasen er viktige kn - 1,0 - 1,5 og ki = 5 - 9.

Startegenskapene til enfasede asynkrone motorer er dårligere enn de for trefasede asynkrone motorer på grunn av det faktum at et elliptisk roterende magnetfelt eksiteres ved starten av enfasemaskiner med en startfase av statorviklingen som tilsvarer to uensartede sirkulære roterende magnetfelt — direkte og omvendt, forårsaker en bremseeffekt.

Ved å velge parametrene til elementene i de elektriske kretsene til arbeids- og startfasen til statorviklingen, er det mulig å sikre eksiteringen av et sirkulært roterende magnetfelt ved oppstart, noe som er mulig med et faseskiftende element laget i form av en kondensator med passende kapasitet.

Ettersom akselerasjonen til rotoren forårsaker en endring i parameterne til maskinkretsene, endres det roterende magnetiske feltet fra sirkulært til elliptisk, og forringer dermed startkarakteristikkene til motoren. Derfor, med en hastighet på omtrent 0,8 nominell, slås startfasen av statorviklingen av den elektriske motoren av manuelt eller automatisk, som et resultat av at motoren går over til enfasedrift.

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

To-fase asynkronmotorer

I tofasede asynkronmotorer vil de to fasene til statorviklingen med fasearealer på 90 el. hilsen er arbeiderne. De er plassert i sporene til statorens magnetiske krets, slik at deres magnetiske akser danner en vinkel på 90 el. hagl. Disse fasene av statorviklingen skiller seg fra hverandre ikke bare i antall omdreininger, men også i nominelle spenninger og strømmer, selv om deres totale krefter er de samme ved nominell modus til motoren.

I en av fasene til statorviklingen er det en permanent kondensator Cp (fig. 3, a), som under forholdene til motorens nominelle modus gir eksitasjon av et sirkulært roterende magnetfelt. Kapasiteten til denne kondensatoren bestemmes av formelen:

° Cp = I1sinφ1 / 2πfUn2

hvor I1 og φ1- henholdsvis strømmen og faseforskyvningen mellom spenningen og strømmen til fasekretsen til statorviklingen uten en kondensator i et sirkulært roterende magnetfelt, I og ti — frekvensen til vekselstrømmen og spenningen til forsyningen nettverk, henholdsvis n- transformasjonskoeffisient - forholdet mellom det effektive antall omdreininger av fasene til statorviklingen, henholdsvis med og uten en kondensator, bestemt av formelen

n = kvol2 w2 / ktom 1 w1

hvor коб2 og коб1 — viklingskoeffisienter for de tilsvarende fasene av statorviklingen med antall omdreininger w2 og w1.

Kondensatorterminalspenning Uc koblet i serie med viklingsfasen til en tofaset induksjonsmotor med et sirkulært roterende magnetfelt over nettspenningen U og bestemmes som følger:

Uc = U √1 + n2

Overgangen til en annen motorbelastning enn den nominelle er ledsaget av en endring i det roterende magnetfeltet, som i stedet for sirkulært blir elliptisk.Dette forverrer arbeidsegenskapene til motoren, og ved start reduseres det initiale Startmoment til MP <0,3Mnom, begrenser bruken av permanent tilkoblede kondensatormotorer kun i installasjoner med milde startforhold.

For å øke det innledende dreiemomentet, er startkondensatoren Cn koblet parallelt med arbeidskondensatoren Cp (fig.3, b), hvis kapasitet er mye større enn kapasiteten til arbeidskondensatoren og avhenger av settet til den innledende starten dreiemoment, som kan økes til to eller flere.

Ris. 3. Opplegg for å slå på tofasede asynkrone motorer med en ekorn-burrotor: a — med en permanent tilkoblet kondensator, b — med en løpende og startkondensator.

Etter at rotoren akselererer til en hastighet på 0,6 - 0,7 av den nominelle startkondensatoren, slås den av for å unngå overgangen av et sirkulært roterende magnetfelt til et elliptisk felt, noe som forringer driften av motoren.

Startmodusen til slike kondensatormotorer er preget av følgende parametere: kn = 1,7 - 2,4 og ki = 4 - 6.

Kondensatormotorer utmerker seg ved bedre energiegenskaper enn enfasemotorer med et innledende slør på statorviklingen, og deres effektfaktor, takket være bruken av kondensatorer, er høyere enn for trefasemotorer med samme effekt.

Universelle asynkronmotorer

Automatiske kontrollinstallasjoner bruker universelle asynkronmotorer-trefasemaskiner med lav effekt, som er koblet til et trefaset eller enfaset nettverk. Når de drives fra et enfaset nettverk, er start- og driftsegenskapene til motorer litt dårligere enn når de brukes i trefasemodus.

Universelle asynkronmotorer i UAD-serien produseres med to- og firepoler, som i trefasemodus har en nominell effekt på 1,5 til 70 W, og i enfasemodus - fra 1 til 55 W og opererer fra en alternerende spenningsnettverk med en frekvens på 50 Hz med effektivitet η= 0,09 — 0,65.

Enfasede asynkronmotorer med skraverte eller skraverte poler

I enfasede induksjonsmotorer med delte eller skyggelagte poler er hver pol delt av et dypt spor i to ulikt deler og bærer en enfaset vikling som dekker hele magnetkretsen til polen og kortsluttede svinger plassert på dens mindre del.

Rotoren til disse motorene har en kortslutningsvikling. Inkluderingen av statorviklingen til en sinusformet spenning er ledsaget av etableringen av en strøm i den og eksiteringen av et vekslende magnetfelt med en fast symmetriakse, som induserer den tilsvarende emf og strømmene i de kortsluttede sløyfene.

Under påvirkning av kortslutningsstrømmer eksiterer de tilsvarende m.d.s et magnetfelt, som forhindrer styrking og svekkelse av hovedmagnetfeltet i skjermede hyppige poler. De magnetiske feltene til de skjermede og uskjermede delene av polene er ute av fase i tid og, forskjøvet i rommet, danner det resulterende elliptiske roterende magnetfeltet som beveger seg i retningen fra den magnetiske aksen til den uskjermede delen av polen til den magnetiske aksen av dens skjermede del.

Samspillet mellom dette feltet og strømmene indusert i rotorviklingen forårsaker utseendet til det opprinnelige dreiemomentet Mn = (0,2 - 0,6) Mnom og akselerasjonen av rotoren til nominell hastighet, hvis bremsemomentet som påføres motorakselen ikke skal å overskride startmomentet.

For å øke start- og maksimalmomentene til enfasede asynkronmotorer med delte eller skyggelagte poler, plasseres magnetiske shunter av stålplate mellom polene, noe som bringer det roterende magnetfeltet nærmere sirkulært.

Skyggelagte polmotorer er ikke-reversible enheter som tillater hyppige starter, bråstopp og kan bli forsinket i lang tid. De er laget med to- og firepolet merkeeffekt fra 0,5 til 30 W og med en forbedret design opp til 300 W for drift fra et vekselspenningsnettverk med en frekvens på 50 Hz med en effektivitet på ηnom = 0,20 - 0,40.
Les også: Selsyns: formål, innretning, handlingsprinsipp