Yksivaiheiset ja kaksivaiheiset asynkroniset moottorit
Yksivaiheisten asynkronisten moottoreiden tarkoitus, laite ja toimintaperiaate
Yksivaiheiset oikosulkumoottorit ovat pienitehoisia koneita, jotka muistuttavat suunnittelultaan samanlaisia kolmivaiheisia oikosulkumoottoreita.
Yksivaiheiset asynkroniset moottorit eroavat kolmivaiheisista moottoreista staattorijärjestelyssä, jossa magneettipiirin urissa on kaksivaiheinen käämitys, joka koostuu pää- tai työvaiheesta, jonka vaihepinta-ala on 120 el. rakeet ja johtaa liittimiin C1 ja C2 sekä apu- tai aloitusvaiheeseen, jonka vaihealue on 60 el. rakeet ja johtaa liittimiin, jotka on merkitty B1 ja B2 (kuva 1).
Näiden käämitysvaiheiden magneettiakselit ovat siirtyneet toisiinsa nähden kulmalla 0 = 90 el. rakeita. Vaihtojänniteverkkoon kytketty työvaihe ei voi saada roottoria pyörimään, koska sen virta herättää vaihtomagneettikentän, jolla on kiinteä symmetria-akseli, jolle on tunnusomaista ajassa harmonisesti muuttuva magneettinen induktio.
Riisi. 1. Yksivaiheisen oikosulkumoottorin kytkentäkaavio.
Tämä kenttä voidaan esittää kahdella komponentilla - identtisillä pyöreillä magneettikentillä suoralla ja käänteisellä sekvenssillä, jotka pyörivät magneettisilla induktioilla, pyörivät vastakkaisiin suuntiin samalla nopeudella. Kuitenkin, kun roottoria esikiihdytetään haluttuun suuntaan, se jatkaa pyörimistä samaan suuntaan, kun työvaihe kytketään päälle.
Tästä syystä yksivaihemoottorin käynnistys alkaa kiihdyttämällä roottoria painamalla käynnistyspainiketta, jolloin staattorikäämin molemmissa vaiheissa viritetään virtoja, jotka ovat vaihesiirrettyjä staattorin parametreista riippuen. vaiheensiirtolaite Z, joka on valmistettu vastuksen, induktorin tai kondensaattorin muodossa, ja sähköpiirielementit, jotka sisältävät staattorikäämin toiminta- ja käynnistysvaiheet. Nämä virrat aiheuttavat koneeseen pyörivän magneettikentän, jossa ilmavälissä on magneettinen induktio, joka muuttuu ajoittain ja monotonisesti maksimi- ja minimiarvojen sisällä ja sen vektorin loppu kuvaa ellipsiä.
Se. Elliptinen pyörivä magneettikenttä havaitsee EMF:n ja virrat oikosuljetun roottorikäämin johtimissa, jotka vuorovaikutuksessa tämän kentän kanssa varmistavat yksivaihemoottorin roottorin kiihtymisen kentän pyörimissuuntaan, ja saavuttaa lähes nimellisnopeuden muutamassa sekunnissa.
Käynnistyspainikkeen vapauttaminen siirtää sähkömoottorin kaksivaihetilasta yksivaiheiseen tilaan, jota tukee lisäksi vastaava vaihtomagneettikentän komponentti, joka pyörimisensä aikana on hieman edellä pyörivää roottoria luiston vuoksi.
Yksivaiheisen asynkronisen moottorin staattorikäämin käynnistysvaiheen oikea-aikainen katkaiseminen sähköverkosta on välttämätöntä sen suunnittelun vuoksi, joka tarjoaa lyhytaikaisen toimintatavan - yleensä jopa 3 s, mikä sulkee pois sen pitkäaikaisen viipymisen kuormituksen alaisena liiallisesta ylikuumenemisesta, eristeen palamisesta ja vaurioista.
Yksivaiheisten asynkronisten moottoreiden toimintavarmuutta voidaan lisätä upottamalla koneen koteloon keskeytyskoskettimilla varustettu keskipakokytkin liittimiin VT ja B2 sekä lämpörele vastaavilla koskettimilla, joiden liittimet on merkitty PT ja C1 (kuva 2, c, d).
Keskipakokytkin katkaisee automaattisesti B1- ja B2-liittimiin kytketyn staattorikäämin käynnistysvaiheen, kun roottori saavuttaa nopeuden, joka on lähellä nimellisnopeutta, ja lämpörele katkaisee staattorikäämin molemmat vaiheet verkosta, kun lämmitys on käynnissä. suurempi kuin sallittu.
Roottorin pyörimissuunnan käännös saadaan aikaan muuttamalla virran suuntaa yhdessä staattorikäämin vaiheista käynnistettäessä kytkemällä käynnistyspainiketta ja asettamalla metallilevy uudelleen sähkömoottorin liittimiin (kuva 1). 2, a, b) tai vain järjestämällä kaksi samanlaista levyä (kuva 2, c, d).
Riisi. 2. Yksivaiheisen asynkronisen, oravaroottorilla varustetun asynkronisen moottorin staattorikäämin vaiheiden napojen merkintä ja niiden liitäntä roottorin pyörimistä varten: a, c — oikea, b, d — vasen.
Yksivaiheisten ja kolmivaiheisten asynkronisten moottoreiden teknisten ominaisuuksien vertailu
Yksivaiheiset asynkroniset moottorit eroavat kolmivaiheisista koneista, joiden nimellisteho on samanlainen pienemmällä alkumomenttikertoimella kn = МХ / Mnom ja suuremmalla alkuvirtakertoimella ki = Mi / Mnom, jotka on tarkoitettu yksivaiheisille sähkömoottoreille, joissa on alkuvaihe. staattorin käämityksissä, joissa tasavirtavastus on suurempi ja työvaiheen induktanssi pienempi, ovat tärkeitä kn — 1,0 — 1,5 ja ki = 5 — 9.
Yksivaiheisten asynkronisten moottoreiden käynnistysominaisuudet ovat huonommat kuin kolmivaiheisten asynkronisten moottoreiden, johtuen siitä, että elliptinen pyörivä magneettikenttä herätetään käynnistyksessä yksivaiheisissa koneissa, joiden staattorin käämityksen alkuvaihe vastaa kahta. epätasaiset pyöreät pyörivät magneettikentät – suoraan ja päinvastoin aiheuttavat jarrutusvaikutuksen.
Valitsemalla staattorikäämin työ- ja käynnistysvaiheen sähköpiirien elementtien parametrit on mahdollista varmistaa pyöreän pyörivän magneettikentän herättäminen käynnistyksen yhteydessä, mikä on mahdollista valmistetulla vaiheensiirtoelementillä sopivan kapasiteetin omaavan kondensaattorin muodossa.
Kun roottorin kiihtyvyys muuttaa koneen piirien parametreja, muuttuu pyörivä magneettikenttä pyöreästä elliptiseksi, mikä huonontaa moottorin käynnistysominaisuuksia. Siksi noin 0,8 nimellisnopeudella sähkömoottorin staattorikäämin käynnistysvaihe kytkeytyy pois päältä manuaalisesti tai automaattisesti, minkä seurauksena moottori siirtyy yksivaiheiseen käyttöön.
Yksivaiheisissa asynkronisissa moottoreissa, joissa on käynnistyskondensaattori, on alkukäynnistysmomentin kp = 1,7 - 2,4 kerrannainen ja alkukäynnistysvirran ki = 3 - 5 kerrannainen.
Kaksivaiheiset asynkroniset moottorit
Kaksivaiheisissa asynkronimoottoreissa staattorikäämin kaksi vaihetta, joiden vaihepinta-alat ovat 90 el. terveisiä ovat työntekijät. Ne sijaitsevat staattorin magneettipiirin urissa siten, että niiden magneettiakselit muodostavat 90 el:n kulman. rakeita. Nämä staattorikäämin vaiheet eroavat toisistaan paitsi kierrosten lukumäärän, myös nimellisjännitteiden ja virtojen suhteen, vaikka niiden kokonaistehot ovat samat moottorin nimellistilassa.
Staattorikäämin yhdessä vaiheessa on pysyvä kondensaattori Cp (kuva 3, a), joka moottorin nimellistilan olosuhteissa virittää pyöreän pyörivän magneettikentän. Tämän kondensaattorin kapasiteetti määritetään kaavalla:
° Cp = I1sinφ1 / 2πfUn2
missä I1 ja φ1- virta- ja vaihesiirto staattorikäämin ilman kondensaattoria vaihepiirin jännitteen ja virran välillä pyörivässä pyörivässä magneettikentässä, I ja ti - vaihtovirran taajuus ja syöttöjännite verkko, vastaavasti, n-muunnoskerroin - staattorikäämin vaiheiden tehollisen kierrosluvun suhde kondensaattorilla ja ilman kondensaattoria, määritetty kaavalla
n = kvol2 w2 / ktom 1 w1
missä коб2 ja коб1 — staattorikäämin vastaavien vaiheiden käämityskertoimet kierrosten lukumäärällä w2 ja w1.
Kondensaattorin liitinjännite Uc, joka on kytketty sarjaan kaksivaiheisen oikosulkumoottorin käämivaiheen kanssa, jossa on pyöreä pyörivä magneettikenttä verkkojännitteen U yläpuolella, ja se määritetään seuraavasti:
Uc = U √1 + n2
Siirtymiseen muuhun kuin nimelliskuormaan liittyy pyörivän magneettikentän muutos, joka pyöreän sijaan muuttuu elliptiseksi.Tämä huonontaa moottorin käyttöominaisuuksia ja käynnistettäessä alentaa alkuarvoa Käynnistysmomentti MP <0,3Mnom, rajoittaa pysyvästi kytkettyjen kondensaattorimoottoreiden käyttöä vain asennuksissa, joissa käynnistysolosuhteet ovat lievät.
Alkuvääntömomentin lisäämiseksi käynnistyskondensaattori Cn kytketään rinnan työkondensaattorin Cp kanssa (kuva 3, b), jonka kapasiteetti on paljon suurempi kuin työkondensaattorin kapasiteetti ja riippuu alkukäynnistyksen sarjasta. vääntömomentti, joka voidaan nostaa kahteen tai useampaan.
Riisi. 3. Kaaviot kaksivaiheisten asynkronisten moottoreiden päällekytkemiseksi oikosulkuroottorilla: a — kiinteästi kytketyllä kondensaattorilla, b — käynti- ja käynnistyskondensaattorilla.
Kun roottori kiihtyy nopeuteen 0,6 - 0,7 nimelliskäynnistyskondensaattorista, se kytketään pois päältä, jotta vältetään pyöreän pyörivän magneettikentän siirtyminen elliptiseksi, mikä huonontaa moottorin toimintaa.
Tällaisten kondensaattorimoottoreiden käynnistystila on tunnusomaista seuraavilla parametreilla: kn = 1,7 - 2,4 ja ki = 4 - 6.
Kondensaattorimoottorit erottuvat paremmista energiaominaisuuksista kuin yksivaiheiset moottorit, joiden staattorikäämin alkuverho on, ja niiden tehokerroin on kondensaattorien käytön ansiosta korkeampi kuin saman tehon kolmivaihemoottoreilla.
Yleiskäyttöiset asynkroniset moottorit
Automaattisissa ohjausjärjestelmissä käytetään yleiskäyttöisiä asynkronisia moottoreita - pienitehoisia kolmivaiheisia koneita, jotka on kytketty kolmivaiheiseen tai yksivaiheiseen verkkoon. Yksivaiheisesta verkosta syötettäessä moottoreiden käynnistys- ja toimintaominaisuudet ovat hieman huonommat kuin kolmivaihetilassa käytettäessä.
UAD-sarjan yleiset asynkroniset moottorit valmistetaan kaksi- ja nelinapaisilla, joiden kolmivaihetilassa nimellisteho on 1,5 - 70 W ja yksivaihetilassa - 1 - 55 W ja ne toimivat vaihtovirtalähteestä jänniteverkko taajuudella 50 Hz hyötysuhteella η= 0,09 — 0,65.
Yksivaiheiset asynkroniset moottorit varjostetuilla tai varjostetuilla navoilla
Yksivaiheisissa oikosulkumoottoreissa, joissa on jaetut tai varjostetut navat, jokainen napa on jaettu syvällä uralla kahteen epätasaiseen osaan ja siinä on yksivaiheinen käämitys, joka kattaa navan koko magneettipiirin ja oikosuljetut kierrokset, jotka sijaitsevat sen pienemmässä osassa.
Näiden moottoreiden roottorissa on oikosulkukäämitys. Staattorikäämin sisällyttämiseen sinimuotoiseen jännitteeseen liittyy virran muodostuminen siihen ja vaihtomagneettikentän viritys kiinteällä symmetria-akselilla, mikä indusoi vastaavan emf:n ja virrat oikosuljetuissa silmukoissa.
Oikosulkuvirtojen vaikutuksesta vastaavat m.d.:t herättävät magneettikentän, mikä estää päämagneettikentän vahvistumisen ja heikkenemisen suojatuissa toistuvissa navoissa. Napojen suojattujen ja suojaamattomien osien magneettikentät ovat ajallisesti epävaiheisia ja muodostavat avaruudessa siirtyneenä syntyvän elliptisen pyörivän magneettikentän, joka liikkuu navan suojaamattoman osan magneettiakselista magneettiakseliin sen suojatusta osasta.
Tämän kentän vuorovaikutus roottorin käämitykseen indusoituneiden virtojen kanssa aiheuttaa alkumomentin Mn = (0,2 — 0,6) Mnom ilmaantumisen ja roottorin kiihtymisen nimellisnopeuteen, jos moottorin akseliin kohdistuva jarrutusmomentti ei saisi ylittääksesi käynnistysmomentin.
Jaetuilla tai varjostetuilla napoilla varustettujen yksivaiheisten asynkronisten moottoreiden alkukäynnistys- ja maksimivääntömomenttien lisäämiseksi niiden napojen väliin sijoitetaan teräslevyn magneettiset shuntit, jotka tuovat pyörivän magneettikentän lähemmäksi pyöreää.
Varjostetut napamoottorit ovat ei-käännettäviä laitteita, jotka mahdollistavat toistuvan käynnistyksen, äkilliset pysähtymiset ja voivat viivästyä pitkään. Ne on valmistettu kaksi- ja nelinapaisella nimellisteholla 0,5 - 30 W ja parannetulla rakenteella jopa 300 W vaihtojänniteverkosta, jonka taajuus on 50 Hz, hyötysuhteella ηnom = 0,20 - 0,40.
Lue myös: Selsyns: tarkoitus, laite, toimintaperiaate
