Kjennetegn på enfase induksjonsmotorer

Enfasede asynkronmotorer er mye brukt i teknologi og hverdagsliv. Produksjonen av enfasede asynkrone elektriske motorer fra en brøkdel av en watt til hundrevis av watt er mer enn halvparten av produksjonen til alle laveffektsmaskiner, og kraften deres øker stadig.

Enfasemotorer er generelt delt inn i to kategorier:

• generelle motorer « som inkluderer elektriske industri- og husholdningsmotorer;

• motorer av automatiske enheter - kontrollerte og ukontrollerte vekselstrømsmotorer og spesialiserte elektriske maskiner med lav effekt (turgeneratorer, roterende transformatorer, selsins, etc.).

En betydelig andel av asynkrone elektriske motorer er generelle motorer som er konstruert for å operere på et enfaset vekselstrømsnettverk. Imidlertid er det en ganske omfattende gruppe universelle asynkrone elektriske motorer designet for å fungere i både enfase- og trefasenettverk.

Utformingen av universelle motorer skiller seg praktisk talt ikke fra tradisjonell design av trefasede asynkrone maskiner… Ved drift på et trefasenettverk har disse motorene egenskaper som ligner på trefasemotorer.

Enfasemotorer har en ekorn-burrotor, og statorviklingen kan produseres i forskjellige versjoner. Oftest er en arbeidsvikling som fyller to tredjedeler av sporene og en startvikling som fyller den resterende tredjedelen av sporene plassert på statoren. Driftsspolen beregnes for kontinuerlig drift og startspolen beregnes kun for startperioden. Derfor er den laget av ledning med et lite tverrsnitt og inneholder et betydelig antall svinger. For å skape startmoment inkluderer startviklingen faseskiftende elementer - motstander eller kondensatorer.

Asynkrone motorer med lav effekt kan være tofasede når arbeidsviklingen plassert på statoren har to faser blandet i rommet med 90 °. I en av fasene er et faseskiftende element hele tiden inkludert - en kondensator eller motstand Topp, som gir en viss faseforskyvning mellom spolestrømmene.

Det kalles vanligvis en motor med en kondensator permanent koblet til en av fasene kondensator… Kapasitansen til den faseskiftende kondensatoren kan være konstant, men i noen tilfeller kan kapasitansverdien være forskjellig for oppstart og for driftsmodus.

Et karakteristisk trekk ved enfasede asynkronmotorer er muligheten til å rotere rotoren i forskjellige retninger. Rotasjonsretningen bestemmes av retningen til det innledende dreiemomentet.

Ved lav rotormotstand (Ccr < 1) kan derfor ikke en enfasemotor fungere i reversmodus. Motormodusen tilsvarer rotoromdreiningene 0 <n <nc ved høyere hastighet finner generatormodusen sted.

Et kjennetegn ved enfasemotorer er at dets maksimale dreiemoment avhenger av rotorens motstand. Når den aktive motstanden til rotoren øker, synker det maksimale dreiemomentet og med store motstandsverdier Skr > 1 blir det negativt.

Når du velger typen elektrisk motor for å drive en enhet eller mekanisme, er det nødvendig å kjenne dens egenskaper.De viktigste er dreiemomentkarakteristikk (initielt startmoment, maksimalt dreiemoment, minimumsmoment), rotasjonsfrekvens, vibroakustiske egenskaper. I noen tilfeller kreves det også energi- og vektegenskaper.

Som et eksempel beregnes egenskapene til en enfasemotor med følgende parametere:

• antall faser - 1;

• nettfrekvens - 50 Hz;

• nettspenning - 220 V;

• aktiv motstand av statorviklingen - 5 ohm;

• induktiv motstand av statorviklingen - 9,42 Ohm;

• induktiv motstand til rotorviklingen - 5,6 Ohm;

• aksial lengde på maskinen - 0,1 m;

• antall omdreininger i statorviklingen -320;

• statorhullsradius - 0,0382 m;

• antall kanaler - 48;

• luftgap - 1,0 x 103 m.

• rotorinduktansfaktor 1,036.

Enfaseviklingen fyller to tredjedeler av statorsporene.

I fig. 1 viser avhengighetene av strømmen til en enfaset elektrisk motor og det elektromagnetiske glidemomentet. I den ideelle tomgangsmodusen har motorstrømmen som forbrukes av nettverket, hovedsakelig for å skape et magnetfelt, en relativt stor verdi.

For en simulert motor er størrelsen på magnetiseringsstrømmen omtrent 30% av startstrømmen, for trefasemotorer med samme effekt - 10-15%.Det elektromagnetiske momentet i den ideelle tomgangsmodusen har en negativ verdi, som øker når motstanden til rotorkretsen øker. På sklir C= 1, det elektromagnetiske momentet er null, noe som bekrefter riktig drift av modellen.

Fig. 1. Konvoluttene av vektorpotensial og magnetisk induksjon i motorgapet under glidning s = 1

Ris. 2. Avhengighet av strøm og elektromagnetisk dreiemoment til en enfaset asynkronmotor på slip

Avhengighetene av nyttig og forbrukt kraft på slip (fig. 3) har en tradisjonell karakter. Effektiviteten til motoren i ideell tomgangsmodus har et negativt fortegn som tilsvarer det negative dreiemomentet, og effektfaktoren i denne modusen er svært lav (0,125 for den simulerte motoren).

Den lavere verdien av effektfaktoren sammenlignet med trefasemotorer forklares av den høye størrelsen på magnetiseringsstrømmen. Etter hvert som belastningen øker, øker verdien av effektfaktoren og blir sammenlignbar med den for trefasemotorer (fig. 4).

Ris. 3. Avhengighet av den nyttige og forbrukte kraften til en enfaset asynkronmotor på slip

Ris. 4. Avhengighet av koeffisienten for nyttig virkning og kraft til en enfaset asynkronmotor på slip

Når den aktive motstanden til rotoren øker, avtar størrelsen på det elektromagnetiske momentet, og ved kritiske glipper over enhet blir det negativt.

I fig. 5 viser avhengigheten av det elektromagnetiske momentet til en enfaset slipmotor for forskjellige verdier av den elektriske ledningsevnen til motorens sekundære medium.

Ris. 5.Avhengighet av det elektromagnetiske momentet til en enfaset slipmotor ved forskjellige rotormotstander (1 — 17 x 106 Cm/m, 2 — 1,7 x 106 Cm/m)

Kondensatormotorer har to viklinger permanent koblet til nettet. En av dem er koblet direkte til nettverket, den andre er koblet i serie med en kondensator som gir nødvendig faseskift.

Begge viklingene opptar samme antall spor på statoren, og antallet av deres omdreininger og kapasitansen til kondensatoren beregnes på en slik måte at et sirkulært roterende magnetfelt med en viss glidning tilveiebringes. Oftest aksepteres nominell slipp som sådan. I dette tilfellet viser det seg imidlertid at det opprinnelige dreiemomentet er mye mindre enn det nominelle.

Magnetfeltet i startmodus er elliptisk; påvirkningen av de motgående komponentene i magnetfeltet er sterkt påvirket. Hvis kapasitansen til kondensatoren økes ved å velge den fra betingelsen for å oppnå et sirkulært felt ved oppstart, er det en reduksjon i dreiemomentet og en reduksjon i energiindikatorene ved nominell slip.

En tredje variant er også mulig når det sirkulære feltet tilsvarer en slip med større størrelse enn i den nominelle modusen. Men denne banen er heller ikke optimal, siden økningen i dreiemoment er ledsaget av en betydelig økning i tap. En økning i startmomentet til en kondensatormotor kan oppnås ved å øke den aktive motstanden til rotoren. Denne metoden fører til en økning i tap med hver slip, som et resultat av at effektiviteten til motoren reduseres.

Ris. 6.Avhengighet av slurkondensatormotorstrømmer (Azp.o — driftsspolestrøm, Azk.o — kondensatorspolestrøm, E — motorstrøm)

Ris. 7. Avhengighet av forbrukt P1 og nyttig P2-slipeffekt til en kondensator

Ris. 8. Avhengighet av koeffisienten for nyttig virkning og kraft og det elektromagnetiske momentet til glidekondensatormotoren

Kondensatormotoren har ganske tilfredsstillende energiytelse, en høy effektfaktor, hvis verdi overstiger effektfaktoren til en trefasemotor, og med økt rotormotstand og betydelig kapasitet, høyt startmoment. Samtidig har motoren, som nevnt ovenfor, en redusert effektivitetsverdi.

Ris. 9. Vektordiagram av en kondensatormotor ved slip s = 0,1

Vektordiagrammet (fig. 9) viser at ved den valgte verdien av kondensatorkapasitansen, er kondensatorspolestrømmen ledende i forhold til nettverksspenningen, og arbeidsspolestrømmen henger. Diagrammet viser også at når man glir nær nominelt, er motorens magnetfelt elliptisk. For å få et sirkulært felt må kapasitansverdien til kondensatoren reduseres slik at strømmene i de to spolene er like store.

Se også om dette emnet:Flerhastighets enfase kondensatormotorer