Yksivaiheisten oikosulkumoottorien ominaisuudet

Yksivaiheisia asynkronisia moottoreita käytetään laajalti tekniikassa ja jokapäiväisessä elämässä. Yksivaiheisten asynkronisten sähkömoottoreiden tuotanto watin murto-osasta satoihin watteihin on yli puolet kaikkien pienitehoisten koneiden tuotannosta, ja niiden teho kasvaa jatkuvasti.

Yksivaiheiset moottorit jaetaan yleensä kahteen luokkaan:

• yleiskäyttöiset moottorit «, joihin kuuluvat teollisuus- ja kotitaloussähkömoottorit;

• automaattisten laitteiden moottorit — ohjatut ja ohjaamattomat AC-moottorit ja erikoistuneet pienitehoiset sähkökoneet (takogeneraattorit, pyörivät muuntajat, selsiinit jne.).

Merkittävä osa asynkronisista sähkömoottoreista on yleiskäyttöisiä moottoreita, jotka on suunniteltu toimimaan yksivaiheisessa vaihtovirtaverkossa. On kuitenkin olemassa melko laaja joukko yleismaailmallisia asynkronisia sähkömoottoreita, jotka on suunniteltu toimimaan sekä yksivaiheisissa että kolmivaiheisissa verkoissa.

Yleiskäyttöisten moottoreiden suunnittelu ei käytännössä eroa kolmivaiheisten asynkronisten koneiden perinteinen suunnittelu… Käytettäessä kolmivaiheisessa verkossa näiden moottoreiden ominaisuudet ovat samanlaiset kuin kolmivaihemoottoreilla.

Yksivaihemoottoreissa on oravahäkkiroottori ja staattorikäämitys voidaan valmistaa eri versioina. Useimmiten staattoriin sijoitetaan työkäämi, joka täyttää kaksi kolmasosaa urista, ja aloituskäämi, joka täyttää loput kolmannesta urista. Käynnistyskela lasketaan jatkuvalle toiminnalle ja käynnistyskela vain käynnistysjaksolle. Siksi se on valmistettu langasta, jolla on pieni poikkileikkaus ja sisältää huomattavan määrän kierroksia. Käynnistysmomentin luomiseksi käynnistyskäämi sisältää vaiheensiirtoelementtejä - vastukset tai kondensaattorit.

Pienitehoiset asynkroniset moottorit voivat olla kaksivaiheisia, kun staattoriin sijoitetussa työkäämissä on kaksi vaihetta sekoitettuna avaruudessa 90 °:lla. Yhdessä vaiheessa on jatkuvasti mukana vaiheensiirtoelementti - kondensaattori tai vastus Top, joka tarjoaa tietyn vaihesiirron kelavirtojen välillä.

Sitä kutsutaan yleensä moottoriksi, jonka kondensaattori on kytketty pysyvästi johonkin vaiheeseen kondensaattori… Vaiheensiirtokondensaattorin kapasitanssi voi olla vakio, mutta joissakin tapauksissa kapasitanssin arvo voi olla erilainen käynnistyksessä ja käyttötilassa.

Yksivaiheisten asynkronisten moottoreiden ominaisuus on kyky pyörittää roottoria eri suuntiin. Pyörimissuunta määräytyy alkuperäisen vääntömomentin suunnan mukaan.

Tämän vuoksi yksivaihemoottori ei voi toimia käänteisessä tilassa, kun roottorin vastus on pieni (Ccr < 1). Moottoritila vastaa roottorin kierroksia 0 <n <nc suuremmalla nopeudella generaattoritila tapahtuu.

Yksivaihemoottoreille on ominaista, että sen suurin vääntömomentti riippuu roottorin resistanssista. Kun roottorin aktiivinen vastus kasvaa, maksimivääntömomentti pienenee ja suurilla vastusarvoilla Skr > 1 siitä tulee negatiivinen.

Kun valitaan sähkömoottorin tyyppi laitetta tai mekanismia ohjaamaan, on tarpeen tietää sen ominaisuudet.Tärkeimmät niistä ovat vääntömomenttiominaisuudet (alkukäynnistysmomentti, maksimivääntömomentti, minimivääntömomentti), pyörimistaajuus, vibroakustiset ominaisuudet. Joissakin tapauksissa vaaditaan myös energia- ja painoominaisuudet.

Esimerkkinä yksivaihemoottorin ominaisuudet lasketaan seuraavilla parametreilla:

• vaiheiden lukumäärä - 1;

• verkkotaajuus — 50 Hz;

• verkkojännite - 220 V;

• staattorikäämin aktiivinen vastus - 5 ohmia;

• staattorikäämin induktiivinen vastus — 9,42 ohm;

• roottorin käämin induktiivinen vastus - 5,6 ohm;

• koneen aksiaalinen pituus - 0,1 m;

• staattorikäämin kierrosten lukumäärä -320;

• staattorin reiän säde - 0,0382 m;

• kanavien määrä - 48;

• ilmarako - 1,0 x 103 m.

• roottorin induktanssikerroin 1,036.

Yksivaiheinen käämitys täyttää kaksi kolmasosaa staattorin urasta.

Kuvassa Kuva 1 esittää yksivaiheisen sähkömoottorin virran ja sähkömagneettisen luistomomentin riippuvuuksia. Ihanteellisessa tyhjäkäyntitilassa verkon kuluttamalla moottorivirralla, pääasiassa magneettikentän luomiseen, on suhteellisen suuri arvo.

Simuloidussa moottorissa magnetointivirran suuruus on noin 30% alkuperäisestä virrasta, kolmivaihemoottoreilla, joilla on sama teho - 10-15%.Ihanteellisessa joutokäyntitilassa sähkömagneettisella momentilla on negatiivinen arvo, joka kasvaa roottoripiirin vastuksen kasvaessa. klo liukastumassa C= 1, sähkömagneettinen momentti on nolla, mikä vahvistaa mallin oikean toiminnan.

Kuva. 1. Vektoripotentiaalin ja magneettisen induktion verhokäyrät moottoriraossa liukumisen aikana s = 1

Riisi. 2. Yksivaiheisen asynkronisen moottorin virran ja sähkömagneettisen vääntömomentin riippuvuus luistosta

Hyödyllisen ja kulutetun tehon riippuvuudet luistosta (kuva 3) ovat luonteeltaan perinteisiä. Moottorin hyötysuhteella ihanteellisessa joutokäyntitilassa on negatiivista vääntömomenttia vastaava negatiivinen etumerkki, ja tehokerroin tässä tilassa on erittäin alhainen (0,125 simuloidulle moottorille).

Tehokertoimen pienempi arvo kolmivaihemoottoreihin verrattuna selittyy magnetointivirran suurella suuruudella. Kuorman kasvaessa tehokertoimen arvo kasvaa ja on verrattavissa kolmivaihemoottoreiden arvoon (kuva 4).

Riisi. 3. Yksivaiheisen asynkronisen moottorin hyöty- ja kulutehon riippuvuus luistosta

Riisi. 4. Yksivaiheisen asynkronisen moottorin hyötytoimintakertoimen ja tehon riippuvuus luistosta

Kun roottorin aktiivinen vastus kasvaa, sähkömagneettisen momentin suuruus pienenee ja kriittisillä luistoilla yksikön yläpuolella se muuttuu negatiiviseksi.

Kuvassa Kuva 5 esittää yksivaiheisen liukumoottorin sähkömagneettisen momentin riippuvuutta moottorin toisioväliaineen sähkönjohtavuuden eri arvoista.

Riisi. 5.Yksivaiheisen liukumoottorin sähkömagneettisen momentin riippuvuus eri roottoriresistanssilla (1 - 17 x 106 cm / m, 2 - 1,7 x 106 cm / m)

Kondensaattorimoottoreissa on kaksi käämiä kiinteästi kytkettynä verkkoon. Yksi niistä on kytketty suoraan verkkoon, toinen on kytketty sarjaan kondensaattorin kanssa, joka tarjoaa tarvittavan vaihesiirron.

Molemmat käämit vievät saman määrän koloja staattorissa, ja niiden kierrosten lukumäärä ja kondensaattorin kapasitanssi lasketaan siten, että jollain liukumalla saadaan aikaan pyöreä pyörivä magneettikenttä. Useimmiten nimellinen lipsahdus hyväksytään sellaisenaan. Tässä tapauksessa alkuperäinen vääntömomentti osoittautuu kuitenkin paljon pienemmäksi kuin nimellismomentti.

Magneettikenttä alkutilassa on elliptinen; magneettikentän vastakkaiseen suuntaan liikkuvien komponenttien vaikutus vaikuttaa suuresti Jos kondensaattorin kapasitanssia lisätään valitsemalla se ehdosta saada pyöreä kenttä käynnistyksen yhteydessä, niin vääntömomentti pienenee ja vääntömomentti pienenee. energiaindikaattoreiden pieneneminen nimellisjämäyksellä.

Myös kolmas vaihtoehto on mahdollinen, kun pyöreä kenttä vastaa suurempaa luistoa kuin nimellistilassa. Mutta tämä polku ei myöskään ole optimaalinen, koska vääntömomentin kasvuun liittyy merkittävä häviöiden lisääntyminen. Kondensaattorimoottorin käynnistysmomenttia voidaan lisätä lisäämällä roottorin aktiivista vastusta. Tämä menetelmä johtaa häviöiden lisääntymiseen jokaisella luistolla, minkä seurauksena moottorin hyötysuhde laskee.

Riisi. 6.Liukukondensaattorin moottorivirtojen riippuvuus (Azp.o — käyttökelan virta, Azk.o — kondensaattorikelan virta, E — moottorin virta)

Riisi. 7. Riippuvuus kondensaattorin kulutetusta P1:stä ja hyödyllisestä P2-liukutehosta

Riisi. 8. Liukukondensaattorimoottorin hyötyvaikutus- ja tehokertoimen ja sähkömagneettisen momentin riippuvuus

Kondensaattorimoottorilla on varsin tyydyttävä energiatehokkuus, korkea tehokerroin, jonka arvo ylittää kolmivaihemoottorin tehokertoimen, ja suuremmalla roottorin resistanssilla ja merkittävällä kapasiteetilla on korkea käynnistysmomentti. Samaan aikaan, kuten edellä mainittiin, moottorin hyötysuhde on pienempi.

Riisi. 9. Vektorikaavio kondensaattorimoottorista jättämällä s = 0,1

Vektorikaavio (kuva 9) osoittaa, että valitulla kondensaattorin kapasitanssin arvolla kondensaattorikäämin virta on johtava suhteessa verkkojännitteeseen ja työkelan virta on jäljessä. Kaaviosta näkyy myös, että lähelle nimellisarvoa liukuessaan moottorin magneettikenttä on elliptinen. Pyöreän kentän saamiseksi kondensaattorin kapasitanssiarvoa on pienennettävä siten, että molemmissa keloissa olevat virrat ovat yhtä suuret.

Katso myös tästä aiheesta:Moninopeuksiset yksivaiheiset kondensaattorimoottorit