Caracteristicile motoarelor cu inducție monofazate

Motoarele asincrone monofazate sunt utilizate pe scară largă în tehnologie și viața de zi cu zi. Producția de motoare electrice asincrone monofazate de la o fracțiune de watt la sute de wați reprezintă mai mult de jumătate din producția tuturor mașinilor de putere redusă, iar puterea acestora crește constant.

Motoarele monofazate sunt, în general, împărțite în două categorii:

• motoare de uz general « care includ motoare electrice industriale și casnice;

• motoare ale dispozitivelor automate — motoare de curent alternativ controlate și necontrolate și mașini electrice specializate de mică putere (tahogeneratoare, transformatoare rotative, selsine etc.).

O proporție semnificativă a motoarelor electrice asincrone sunt motoare de uz general care sunt proiectate să funcționeze într-o rețea de curent alternativ monofazat. Cu toate acestea, există un grup destul de extins de motoare electrice asincrone universale proiectate să funcționeze atât în ​​rețele monofazate, cât și trifazate.

Designul motoarelor universale practic nu diferă de proiectarea tradițională a mașinilor asincrone trifazate… Când funcționează pe o rețea trifazată, aceste motoare au caracteristici similare cu cele ale motoarelor trifazate.

Motoarele monofazate au un rotor cu cușcă veveriță, iar înfășurarea statorului poate fi fabricată în diferite versiuni. Cel mai adesea, o înfășurare de lucru care umple două treimi din fante și o înfășurare de pornire care umple treimea rămasă a fantelor sunt plasate pe stator. Bobina de funcționare este calculată pentru funcționare continuă, iar bobina de pornire este calculată numai pentru perioada de pornire. Prin urmare, este realizat din sârmă cu o secțiune transversală mică și conține un număr semnificativ de spire. Pentru a crea un cuplu de pornire, înfășurarea de pornire include elemente de defazare - rezistențe sau condensatoare.

Motoarele asincrone de putere mică pot fi bifazate atunci când înfășurarea de lucru plasată pe stator are două faze amestecate în spațiu la 90 °. Într-una dintre faze, este inclus în mod constant un element de defazare - un condensator sau un rezistor Top, care asigură o anumită schimbare de fază între curenții bobinei.

Se numește de obicei un motor cu un condensator conectat permanent la una dintre faze condensator… Capacitatea condensatorului de defazare poate fi constantă, dar în unele cazuri valoarea capacității poate fi diferită pentru pornire și pentru modul de funcționare.

O trăsătură caracteristică a motoarelor asincrone monofazate este capacitatea de a roti rotorul în diferite direcții. Direcția de rotație este determinată de direcția cuplului inițial.

Prin urmare, la o rezistență scăzută a rotorului (Ccr < 1), un motor monofazat nu poate funcționa în modul invers. Modul motor corespunde rotațiilor rotorului 0 <n <nc la o turație mai mare are loc modul generator.

O caracteristică a motoarelor monofazate este că cuplul maxim depinde de rezistența rotorului. Pe măsură ce rezistența activă a rotorului crește, cuplul maxim scade și cu valori mari de rezistență Skr > 1 devine negativ.

La alegerea tipului de motor electric pentru a actiona un dispozitiv sau mecanism este necesar sa se cunoasca caracteristicile acestuia.Principalele sunt caracteristicile cuplului (cuplul initial de pornire, cuplul maxim, cuplul minim), frecventa de rotatie, caracteristicile vibroacustice. În unele cazuri, sunt necesare și caracteristici de energie și greutate.

De exemplu, caracteristicile unui motor monofazat sunt calculate cu următorii parametri:

• numărul de faze - 1;

• frecvența rețelei — 50 Hz;

• tensiune de rețea — 220 V;

• rezistența activă a înfășurării statorului — 5 ohmi;

• rezistența inductivă a înfășurării statorului — 9,42 Ohm;

• rezistența inductivă a înfășurării rotorului — 5,6 Ohm;

• lungimea axială a mașinii — 0,1 m;

• numărul de spire în înfășurarea statorului -320;

• raza găurii statorului — 0,0382 m;

• numărul de canale - 48;

• decalaj - 1,0 x 103 m.

• factor de inductanță al rotorului 1,036.

Înfășurarea monofazată umple două treimi din fantele statorului.

În fig. 1 prezintă dependențele curentului unui motor electric monofazat și cuplul electromagnetic de alunecare. În modul inactiv ideal, curentul motorului consumat de rețea, în principal pentru a crea un câmp magnetic, are o valoare relativ mare.

Pentru un motor simulat, mărimea curentului de magnetizare este de aproximativ 30% din curentul inițial, pentru motoarele trifazate cu aceeași putere - 10-15%.Momentul electromagnetic în modul inactiv ideal are o valoare negativă, care crește pe măsură ce rezistența circuitului rotorului crește. La alunecând C= 1, momentul electromagnetic este zero, ceea ce confirmă funcționarea corectă a modelului.

Smochin. 1. Anvelopele potențialului vectorial și inducției magnetice în spațiul motor în timpul alunecării s = 1

Orez. 2. Dependența curentului și a cuplului electromagnetic al unui motor asincron monofazat de alunecare

Dependențele puterii utile și consumate de alunecare (Fig. 3) au un caracter tradițional. Eficiența motorului în modul ideal de ralanti are un semn negativ corespunzător cuplului negativ, iar factorul de putere în acest mod este foarte scăzut (0,125 pentru motorul simulat).

Valoarea mai mică a factorului de putere în comparație cu motoarele trifazate se explică prin mărimea mare a curentului de magnetizare. Pe măsură ce sarcina crește, valoarea factorului de putere crește și devine comparabilă cu cea a motoarelor trifazate (Fig. 4).

Orez. 3. Dependența puterii utile și consumate a unui motor asincron monofazat de alunecare

Orez. 4. Dependența coeficientului de acțiune utilă și a puterii unui motor asincron monofazat de alunecare

Pe măsură ce rezistența activă a rotorului crește, mărimea momentului electromagnetic scade, iar la alunecări critice deasupra unității, acesta devine negativ.

În fig. 5 arată dependența momentului electromagnetic al unui motor monofazat cu alunecare pentru diferite valori ale conductibilității electrice a mediului secundar al motorului.

Orez. 5.Dependența momentului electromagnetic al unui motor monofazat cu alunecare la diferite rezistențe ale rotorului (1 — 17 x 106 Cm / m, 2 — 1,7 x 106 Cm / m)

Motoarele cu condensator au două înfășurări conectate permanent la rețea. Unul dintre ele este conectat direct la rețea, al doilea este conectat în serie cu un condensator care asigură schimbarea de fază necesară.

Ambele înfășurări ocupă același număr de fante pe stator, iar numărul de spire și capacitatea condensatorului sunt calculate în așa fel încât, cu o alunecare, să fie asigurat un câmp magnetic rotativ circular. Cel mai adesea, derapajul nominal este acceptat ca atare. În acest caz, totuși, cuplul inițial se dovedește a fi mult mai mic decât cel nominal.

Câmpul magnetic în modul inițial este eliptic; influența componentelor în contra-mișcare ale câmpului magnetic este foarte afectată.Dacă capacitatea condensatorului este crescută prin selectarea acestuia din condiția obținerii unui câmp circular la pornire, atunci există o scădere a cuplului și o scăderea indicatorilor de energie la alunecarea nominală.

Este posibilă și o a treia variantă, când câmpul circular corespunde unei alunecări cu o magnitudine mai mare decât în ​​modul nominal. Dar nici această cale nu este optimă, deoarece creșterea cuplului este însoțită de o creștere semnificativă a pierderilor. O creștere a cuplului de pornire al unui motor cu condensator poate fi realizată prin creșterea rezistenței active a rotorului. Această metodă duce la o creștere a pierderilor cu fiecare alunecare, în urma căreia eficiența motorului scade.

Orez. 6.Dependența curenților motorului condensatorului de alunecare (Azp.o — curentul bobinei de funcționare, Azk.o — curentul bobinei condensatorului, E — curentul motorului)

Orez. 7. Dependența de puterea de alunecare P1 consumată și P2 utilă a unui condensator

Orez. 8. Dependența coeficientului de acțiune și putere utilă și momentul electromagnetic al motorului condensatorului de alunecare

Motorul condensatorului are o performanță energetică destul de satisfăcătoare, un factor de putere mare, a cărui valoare depășește factorul de putere al unui motor trifazat și, cu rezistență crescută a rotorului și capacitate semnificativă, cuplu de pornire ridicat. În același timp, după cum am menționat mai sus, motorul are o valoare redusă a eficienței.

Orez. 9. Diagrama vectorială a unui motor cu condensator la alunecare s = 0,1

Diagrama vectorială (Fig. 9) arată că la valoarea selectată a capacității condensatorului, curentul bobinei condensatorului conduce în raport cu tensiunea rețelei, iar curentul bobinei de lucru este în întârziere. Diagrama arată, de asemenea, că atunci când alunecă aproape de valoarea nominală, câmpul magnetic al motorului este eliptic. Pentru a obține un câmp circular, valoarea capacității condensatorului trebuie redusă astfel încât curenții din cele două bobine să fie egale ca mărime.

Vezi și pe acest subiect:Motoare condensatoare monofazate cu mai multe viteze