Motoare asincrone monofazate și bifazate

Scopul, dispozitivul și principiul de funcționare a motoarelor asincrone monofazate

Motoarele cu inducție monofazate sunt mașini de putere redusă care seamănă cu motoarele trifazate similare cu colivie.

Motoarele asincrone monofazate diferă de motoarele trifazate în aranjamentul statorului, unde o înfășurare bifazată este situată în șanțurile circuitului magnetic, constând din faza principală sau de lucru cu o zonă de fază de 120 el. grindină și duce la bornele marcate C1 și C2 și o fază auxiliară sau de pornire cu o zonă de fază de 60 el. grindină și duce la bornele marcate B1 și B2 (Fig. 1).

Axele magnetice ale acestor faze de înfășurare sunt decalate între ele cu un unghi 0 = 90 el. grindină. O fază de lucru conectată la rețeaua de tensiune alternativă nu poate determina rotirea rotorului, deoarece curentul său excită un câmp magnetic alternativ cu o axă de simetrie fixă, caracterizat printr-o inducție magnetică care se schimbă armonic în timp.

Orez. 1. Schema de circuit a unui motor de inducție cu rotor cu colivie monofazată.

Acest câmp poate fi reprezentat de două componente — câmpuri magnetice circulare identice de secvență directă și inversă, care se rotesc cu inducție magnetică, se rotesc în direcții opuse cu aceeași viteză. Cu toate acestea, atunci când rotorul este pre-accelerat în direcția necesară, acesta continuă să se rotească în aceeași direcție atunci când faza de lucru este pornită.

Din acest motiv, pornirea unui motor monofazat începe prin accelerarea rotorului prin apăsarea butonului de pornire, determinând excitarea curenților în ambele faze ale înfășurării statorului, care sunt defazate cu o cantitate în funcție de parametrii dispozitiv de defazare Z, realizat sub formă de rezistor, inductor sau condensator și elemente de circuit electric care includ fazele de funcționare și de pornire ale înfășurării statorului. Acești curenți provoacă un câmp magnetic rotativ în mașină cu inducție magnetică în întrefier, care se modifică periodic și monoton în cadrul valorilor maxime și minime, iar capătul vectorului său descrie o elipsă.

Aceasta. Câmpul magnetic rotativ eliptic detectează EMF și curenți în firele înfășurării rotorului în scurtcircuit, care, interacționând cu acest câmp, asigură accelerarea rotorului motorului monofazat în sensul de rotație al câmpului și acesta atinge viteza aproape nominală în câteva secunde.

Eliberarea butonului de pornire transferă motorul electric din modul bifazat în modul monofazat, care este susținut suplimentar de componenta corespunzătoare a câmpului magnetic alternativ, care în timpul rotației sale este ușor înaintea rotorului rotativ din cauza alunecării.

Deconectarea în timp util a fazei de pornire a înfășurării statorului a unui motor asincron monofazat de la rețeaua de alimentare este necesară datorită designului său, care asigură un mod de funcționare pe termen scurt - de obicei până la 3 s, ceea ce exclude șederea prelungită a acestuia. sub sarcină din cauza supraîncălzirii inacceptabile, arderii izolației și deteriorării.

Creșterea fiabilității funcționării motoarelor asincrone monofazate este asigurată prin încorporarea în carcasa mașinii a unui întrerupător centrifugal cu contacte de întrerupere conectate la bornele marcate VT și B2 și a unui releu termic cu contacte similare având bornele marcate PT și C1 (Fig. 2, c, d).

Comutatorul centrifugal deconectează automat faza de pornire a înfășurării statorului conectată la bornele marcate B1 și B2 când rotorul atinge o viteză apropiată de cea nominală, iar releul termic deconectează ambele faze ale înfășurării statorului de la rețea atunci când încălzirea este mai mare dintre admisibile.

Inversarea sensului de rotație al rotorului se realizează prin schimbarea direcției curentului într-una dintre fazele înfășurării statorului la pornire prin comutarea butonului de pornire și rearanjarea plăcii de metal pe bornele motorului electric (Fig. 2, a, b) sau numai prin rearanjarea a două plăci similare (Fig. 2, c, d).

Orez. 2. Marcarea bornelor fazelor înfășurării statorului a unui motor asincron monofazat cu rotor veveriță și conexiunea acestora pentru rotația rotorului: a, c — dreapta, b, d — stânga.

Compararea caracteristicilor tehnice ale motoarelor asincrone monofazate și trifazate

Motoarele asincrone monofazate diferă de mașinile trifazate similare ca putere nominală, cu un factor de cuplu inițial redus kn = МХ / Mnom și un factor de curent inițial crescut ki = Mi / Mnom, care sunt pentru motoarele electrice monofazate cu o fază inițială. a înfășurării statorului cu rezistență crescută la curent continuu și inductanță mai mică a fazei de lucru sunt importante kn — 1,0 — 1,5 și ki = 5 — 9.

Caracteristicile de pornire ale motoarelor asincrone monofazate sunt mai slabe decât cele ale motoarelor asincrone trifazate datorită faptului că un câmp magnetic rotativ eliptic este excitat la pornirea mașinilor monofazate cu o fază inițială a înfășurării statorului echivalentă cu două. câmpurile magnetice rotative circulare neuniforme — direct și invers, provoacă un efect de frânare.

Prin selectarea parametrilor elementelor circuitelor electrice ale fazei de lucru și de pornire a înfășurării statorului, este posibilă asigurarea excitării unui câmp magnetic circular rotativ la pornire, ceea ce este posibil cu un element defazator realizat. sub forma unui condensator cu o capacitate adecvată.

Pe măsură ce accelerația rotorului determină o modificare a parametrilor circuitelor mașinii, câmpul magnetic rotativ se schimbă de la circular la eliptic, degradând astfel caracteristicile de pornire ale motorului. Prin urmare, la o viteză de aproximativ 0,8 nominală, faza de pornire a înfășurării statorului a motorului electric este oprită manual sau automat, în urma căreia motorul trece la funcționarea monofazată.

Motoarele asincrone monofazate cu un condensator de pornire au un multiplu al cuplului inițial de pornire kp = 1,7 — 2,4 și un multiplu al curentului inițial de pornire ki = 3 — 5.

Motoare asincrone bifazate

La motoarele asincrone bifazate, cele două faze ale înfășurării statorului cu zone de fază de 90 el. salutare sunt muncitorii. Ele sunt situate în canelurile circuitului magnetic al statorului, astfel încât axele lor magnetice formează un unghi de 90 el. grindină. Aceste faze ale înfășurării statorului diferă între ele nu numai prin numărul de spire, ci și prin tensiunile și curenții nominali, deși puterile lor totale sunt aceleași la modul nominal al motorului.

Într-una dintre fazele înfășurării statorului există un condensator permanent Cp (Fig. 3, a), care în condițiile modului nominal al motorului asigură excitarea unui câmp magnetic circular rotativ. Capacitatea acestui condensator este determinată de formula:

° Cp = I1sinφ1 / 2πfUn2

unde I1 și φ1- respectiv curentul și defazajul dintre tensiunea și curentul circuitului de fază al înfășurării statorului fără un condensator într-un câmp magnetic rotativ circular, I și ti - frecvența curentului alternativ și tensiunea de alimentare rețea, respectiv, n- coeficient de transformare — raportul dintre numărul efectiv de spire ale fazelor înfășurării statorului, respectiv cu și fără condensator, determinat de formula

n = kvol2 w2 / ktom 1 w1

unde коб2 și коб1 — coeficienții de înfășurare ai fazelor corespunzătoare ale înfășurării statorului cu numărul de spire w2 și w1.

Tensiunea terminală a condensatorului Uc conectată în serie cu faza de înfășurare a unui motor cu inducție cu două faze cu un câmp magnetic rotativ circular deasupra tensiunii de rețea U și se determină după cum urmează:

Uc = U √1 + n2

Trecerea la o sarcină a motorului diferită de cea nominală este însoțită de o modificare a câmpului magnetic rotativ, care în loc să fie circular devine eliptic.Acest lucru înrăutățește proprietățile de lucru ale motorului, iar la pornire, reduce valoarea inițială Cuplul de pornire la MP <0,3Mnom, limitând utilizarea motoarelor cu condensator conectate permanent numai în instalații cu condiții de pornire blânde.

Pentru a crește cuplul inițial, condensatorul de pornire Cn este conectat în paralel cu condensatorul de lucru Cp (Fig.3, b), a cărui capacitate este mult mai mare decât capacitatea condensatorului de lucru și depinde de setul de pornire inițială. cuplu, care poate fi crescut la două sau mai multe.

Orez. 3. Scheme de pornire a motoarelor asincrone bifazate cu rotor cu colivie: a — cu un condensator conectat permanent, b — cu un condensator de pornire și de pornire.

După ce rotorul accelerează la o viteză de 0,6 — 0,7 din condensatorul nominal de pornire, acesta este oprit pentru a evita trecerea unui câmp magnetic rotativ circular într-unul eliptic, ceea ce deteriorează funcționarea motorului.

Modul de pornire al unor astfel de motoare cu condensator este caracterizat de următorii parametri: kn = 1,7 — 2,4 și ki = 4 — 6.

Motoarele cu condensator se disting prin caracteristici energetice mai bune decât motoarele monofazate cu un văl inițial pe înfășurarea statorului, iar factorul lor de putere, datorită utilizării condensatoarelor, este mai mare decât cel al motoarelor trifazate de aceeași putere.

Motoare asincrone universale

Instalațiile de control automat folosesc motoare asincrone universale - mașini trifazate de putere redusă, care sunt conectate la o rețea trifazată sau monofazată. Când sunt alimentate de la o rețea monofazată, caracteristicile de pornire și de funcționare ale motoarelor sunt puțin mai slabe decât atunci când sunt utilizate în modul trifazat.

Motoarele asincrone universale din seria UAD sunt produse cu doi și patru poli, care în modul trifazat au o putere nominală de 1,5 până la 70 W, iar în modul monofazat - de la 1 la 55 W și funcționează de la o alternativă. retea de tensiune cu frecventa de 50 Hz cu randament η= 0,09 — 0,65.

Motoare asincrone monofazate cu poli umbriți sau umbriți

La motoarele de inducție monofazate cu poli despărțiți sau umbriți, fiecare pol este împărțit de o canelură adâncă în două părți inegale și poartă o înfășurare monofazată care acoperă întregul circuit magnetic al polului și spire scurtcircuitate situate pe partea sa mai mică.

Rotorul acestor motoare are o înfășurare de scurtcircuit. Includerea înfășurării statorului la o tensiune sinusoidală este însoțită de stabilirea unui curent în ea și de excitarea unui câmp magnetic alternant cu o axă fixă ​​de simetrie, care induce f.e.m. corespunzătoare și curenți în buclele scurtcircuitate.

Sub influența curenților de scurtcircuit, m.d.-urile corespunzătoare excită un câmp magnetic, care împiedică întărirea și slăbirea câmpului magnetic principal în polii frecventi ecranați. Câmpurile magnetice ale părților ecranate și neecranate ale polilor sunt defazate în timp și, deplasate în spațiu, formează câmpul magnetic rotativ eliptic rezultat care se deplasează în direcția de la axa magnetică a părții neecranate a polului către axa magnetică. a părţii sale ecranate.

Interacțiunea acestui câmp cu curenții induși în înfășurarea rotorului determină apariția cuplului inițial Mn = (0,2 — 0,6) Mnom și accelerarea rotorului la turația nominală, dacă cuplul de frânare aplicat arborelui motorului nu ar trebui. pentru a depăși cuplul de pornire.

Pentru a crește cuplurile inițiale de pornire și maxime ale motoarelor asincrone monofazate cu poli despărțiți sau umbriți, între polii lor sunt plasate șunturi magnetice din tablă de oțel, ceea ce aduce câmpul magnetic rotativ mai aproape de circular.

Motoarele cu stâlpi umbriți sunt dispozitive ireversibile care permit porniri frecvente, opriri bruște și pot fi întârziate pentru o perioadă lungă de timp. Sunt realizate cu putere nominală cu doi și patru poli de la 0,5 la 30 W și cu un design îmbunătățit de până la 300 W pentru funcționarea dintr-o rețea de tensiune alternativă cu o frecvență de 50 Hz cu o eficiență de ηnom = 0,20 — 0,40.
Citeste si: Selsyns: scop, dispozitiv, principiu de acțiune