محرك غير متزامن أحادي الطور مع بدء تشغيل. المحرك الكهربائي المتردد هو جامع. سلسلة المحركات الكهربائية الحالية

مجالات الاستخدام.تستخدم المحركات غير المتزامنة ذات الطاقة المنخفضة (15-600 واط) في الأجهزة الأوتوماتيكيةوالأجهزة الكهربائية لمراوح القيادة والمضخات وغيرها من المعدات التي لا تتطلب التحكم في السرعة. في الأجهزة المنزلية والأجهزة الأوتوماتيكية ، عادةً ما يتم استخدام المحركات الدقيقة أحادية الطور ، نظرًا لأن هذه الأجهزة والأجهزة ، كقاعدة عامة ، يتم تشغيلها بواسطة شبكة أحادية الطور التيار المتناوب.

ملامح سلسلة المحركات الكهربائية

تستخدم تقنية التصميم المعروضة في هذه المقالة طريقة تفسير هندسية جنبًا إلى جنب مع معيار التحسين لاختيار مستشعر السائق بشكل مناسب ؛ عامل التحويل بين الملف الأولي والملف العامل بسعة المكثف.

يحدد عدد المستشعرات المستخدمة عدد مناطق التصميم التي يُطلب فيها مخطط التكلفة الدنيا. لتصميم دائرة البداية ، يُفترض أن ملف العمل ، وكذلك إطار المحرك ، قد تم تصميمهما مسبقًا ، وبالتالي ، تُعرف المعلمات التالية: مقاومة لف العمل ، تفاعل تشتت اللف ، تفاعل المغنطة ، المقاومة ومفاعلة الخلية المتعلقة بملف العمل. سيكون أفضل مزيج من نسبة التكثيف ونسبة التحويل هو أقل تكلفة بين الحلول المختارة لكل مستشعر.

مبدأ التشغيل وجهاز محرك أحادي الطور.لف الجزء الثابت لمحرك أحادي الطور (الشكل 4.60 ، أ)تقع في فتحات تشغل ما يقرب من ثلثي محيط الجزء الثابت ، والذي يتوافق مع زوج من الأقطاب. نتيجة ل

(انظر الفصل 3) توزيع MMF والحث في فجوة الهواء قريب من الجيب. نظرًا لأن التيار المتردد يمر عبر الملف ، فإن MDS ينبض في الوقت المناسب مع تردد الشبكة. الاستقراء عند نقطة اعتباطية في فجوة الهواء

التفسير الهندسي في المستوى المعقد. في محرك مكثف بادئ أحادي الطور ، تعمل دائرة لف التشغيل بشكل مستقل عن دائرة لف البادئ. يوضح الرسمان 1 و 2 كل دائرة على حدة. الشكل 1: قوة العمل المتعرجة الدائرة المكافئة ل =.

الشكل 2: الدائرة المكافئة لدائرة البداية لـ =. بالإضافة إلى ذلك ، تتكون دائرة البداية من ممانعتان ؛ أحدهما هو ممانعة الملف المبدئي فقط ، والآخر على التوالي هو مقاومة المكثف. إنه يمثل الممانعة الإجمالية لدائرة البداية بأكملها التي تتكون من مقاومة اللف المساعدة بالإضافة إلى مقاومة المكثف.

الخامس x = V م سينوتكوس (πх / τ).

وهكذا ، في محرك أحادي الطور ، يخلق لف الجزء الثابت تدفقًا ثابتًا يتغير بمرور الوقت ، وليس تدفقًا دائريًا دائريًا ، كما هو الحال في المحركات ثلاثية الطور ذات الإمداد المتماثل.

لتبسيط تحليل خصائص محرك أحادي الطور ، فإننا نمثل (4.99) في النموذج

V x \ u003d 0.5V t sin (ωt - πx / τ) + 0.5V t sin (ωt + πx / τ) ،.

منطقة التصميم لبدء التيار. الشكل 3: منطقة التصميم لتيار الاندفاع. منطقة التصميم بمساعدة لحظة الإطلاق. رياضيا ، يتم التعبير عن منطقة التصميم باستخدام لحظة التحميل. يخلق حد عزم الدوران الأولي سطحًا مغلقًا بينما تخلق الحدود الأخرى أسطحًا مفتوحة. الرسم البياني 4: منطقة التصميم مع وقت البدء.

منطقة التصميم حسب الكثافة الحالية. الشكل 5: منطقة التصميم للكثافة الحالية. الزيادة في درجة الحرارة الفائقة التي يتم تحقيقها بواسطة لف البادئ عند التدوير وتكرار عمليات التدوير تحدد كثافة التيار التي سيتم استخدامها في الدائرة.

على سبيل المثال ، نستبدل التدفق النبضي الثابت بمجموع الحقول الدائرية المتطابقة التي تدور في اتجاهين متعاكسين ولها نفس الترددات الدورانية: ن 1inc = ن 1rev = نواحد . نظرًا لأن خصائص محرك تحريضي مع مجال دوار دائري تمت مناقشتها بالتفصيل في الفقرات 4.7 - 4.12 ، يمكن تقليل تحليل خصائص محرك أحادي الطور إلى النظر في العمل المشترك لكل مجال من المجالات الدوارة. بعبارة أخرى ، يمكن تمثيل محرك أحادي الطور كمحركين متطابقين ، ودواراتهما مترابطة بشكل صارم (الشكل 4.60 ، ب) ، مع الاتجاه المعاكس لدوران المجالات المغناطيسية واللحظات التي تخلقها مفي م arr. يُطلق على المجال ، الذي يتزامن اتجاه دورانه مع اتجاه دوران الدوار ، مباشر ؛ مجال الاتجاه العكسي - عكس أو عكس.

منطقة التصميم حسب الفولطيةمكثف. يجب ألا يتجاوز الجهد الذي يظهر على المكثف أثناء بدء التشغيل جهده المقدر. الشكل 6: منطقة التصميم للجهد المقنن للمكثف. من ناحية أخرى ، نظرًا لأن المكثفات ذات تصنيف الجهد المنخفض هي الأكثر اقتصادا ، فمن الأفضل استخدام المكثفات التي يكون تصنيف جهدها هو نفس تصنيف المحرك.

في هذه الحالة ، التعبير الرياضي لمنطقة التصميم. في أي مكان آخر هو الجانب السلبي لعدم معرفة نصف القطر ، فهذه المرة هي مقاومة المكثف. الشكل 7: منطقة التصميم باختيار مقاومة المكثف. الرسم البياني 8: دوران محاور الإحداثيات.

لنفترض أن اتجاه دوران الدوارات يتزامن مع اتجاه أحد الحقول الدوارة ، على سبيل المثال ، مع n إلخ. ثم انزلاق الدوار بالنسبة إلى التدفق Fإلخ

s pr \ u003d (n 1pr - n 2) / n 1pr \ u003d (n 1 - n 2) / n 1 \ u003d 1 - n 2 / n 1..

انزلاق الجزء المتحرك بالنسبة للتدفق Ф arr

s arr \ u003d (n 1 arr + n 2) / n 1 arr \ u003d (n 1 + n 2) / n 1 \ u003d 1 + n 2 / n 1..

من (4.100) و (4.101) يتبع ذلك

النظرية المطورة في ظل هذه الظروف صالحة عندما يكون الملف الأولي معروفًا ويحتاج المكثف إلى التحديد. تتمتع هذه الطائرة الجديدة بميزة إضافية تتمثل في تحسين تكلفة دائرة الإطلاق. أخذ الجزء الحقيقي ليس ضروريًا للمعرفة ، لأنه في اتجاهه الجديد في المستوى المعقد ، يكون المكون الحقيقي هو صفر. تحسين تكلفة دائرة البادئ.

لتحديد مكثف ونسبة دوران ، يجب أن يكون المعيار الاقتصادي التالي: العثور على مكثف ذو تفاعل أعلى وملف بدء مع نسبة دوران أقل. لكل عيار ، تم اختيار الحد الأدنى من التصميم. هذه هي تكلفة دائرة البداية ، والتي تتكون من تكلفة المكثف بالإضافة إلى تكلفة لف البداية.

s o6p \ u003d 1 + p 2 / n 1 \ u003d 2 - s العلاقات العامة..

لحظات كهرومغناطيسية مفي م arr ، المكونة من الحقول المباشرة والعكسية ، موجهة إلى الأطراف المقابلة، والعزم الناتج لمحرك أحادي الطور مالقطع يساوي الفرق في اللحظات بنفس سرعة الدوار.

على التين. يوضح الشكل 4.61 الاعتماد م = و (ق)لمحرك أحادي الطور. بالنظر إلى الشكل ، يمكننا استخلاص الاستنتاجات التالية:

هذه الطريقة لتصميم دائرة البداية لمحرك حثي أحادي الطور ، بالإضافة إلى تقليل الوقت الذي يقضيه كل تصميم ، تسمح للمصمم بالحصول على رؤية واضحة لجميع الحلول التي لا نهاية لها والتي تلبي من الناحية الفنية القيود المفروضة. كما يسمح لك بتحسين تكلفة دائرة البداية.

يوصى باستخدام هذه الطريقة باستخدام الأنظمة المحوسبة لزيادة تحسين وقت التطوير. تصميم المرحلة الإضافية للمحركات النجمية المكثفة. تطوير طريقة هندسية لتفسير تصميم الهيكل محرك كهربائي أحادي الطور.

أ) لا يحتوي المحرك أحادي الطور على عزم دوران بدء ؛ يدور في الاتجاه الذي تحركه بقوة خارجية ؛ ب) تكون سرعة دوران المحرك أحادي الطور عند الخمول أقل من سرعة المحرك ثلاثي الطور ، بسبب وجود عزم الكبح الناتج عن المجال العكسي ؛

ج) أداء محرك أحادي الطور أسوأ من أداء محرك ثلاثي الطور ؛ لقد زاد الانزلاق عند الحمل المقنن ، وانخفاض الكفاءة ، وانخفاض قدرة التحميل الزائد ، والذي يرجع أيضًا إلى وجود حقل عكسي ؛

د) تبلغ قوة المحرك أحادي الطور ما يقرب من ثلثي طاقة المحرك ثلاثي الطور من نفس الحجم ، نظرًا لأنه في محرك أحادي الطور ، يشغل ملف العمل ثلثي فتحات الجزء الثابت. املأ جميع فتحات الجزء الثابت

نظرًا لأن معامل اللف في هذه الحالة صغير ، فإن استهلاك النحاس يزيد بنحو 1.5 مرة ، بينما تزيد الطاقة بنسبة 12٪ فقط.

أجهزة البدء.للحصول على عزم بدء التشغيل ، محركات أحادية الطورتم تغيير ملف بدء التشغيل بمقدار 90 درجة كهربائية بالنسبة لملف العمل الرئيسي. بالنسبة لفترة بدء التشغيل ، يتم توصيل لف البداية بالشبكة من خلال عناصر تحويل الطور - السعة أو المقاومة النشطة. بعد انتهاء تسارع المحرك ، يتم إيقاف تشغيل لف البداية ، بينما يستمر المحرك في العمل كمرحلة واحدة. نظرًا لأن لف البداية لا تعمل إلا لفترة قصيرة ، فهي مصنوعة من سلك ذي مقطع عرضي أصغر من سلك العمل ، وتوضع في عدد أقل من الأخاديد.

دعونا نلقي نظرة فاحصة على عملية البدء عند استخدام السعة C كعنصر تغيير الطور (الشكل 4.62 ، أ). على لف البداية صالجهد االكهربى
Ú 1 ع = Ú 1 - Ú ج = Ú 1 +ي 1ص X ج، أي أنه يتم إزاحة الطور بالنسبة إلى جهد التيار الكهربائي يو 1 يطبق على لف العمل ص. وبالتالي ، فإن النواقل الحالية في العمل أنا 1p وقاذفة أنايتم إزاحة اللفات 1n في الطور بزاوية ما. من خلال اختيار سعة مكثف تحويل الطور بطريقة معينة ، من الممكن الحصول على وضع تشغيل عند بدء التشغيل يكون قريبًا من متماثل (الشكل 4.62 ، ب) ، أي للحصول على حقل دوار دائري. على التين. 4.62 ، يتم عرض التبعيات م = و (ق)للمحرك مع بدء التشغيل (المنحنى 1) وإيقاف التشغيل (المنحنى 2). بدأ المحرك في أجزاء أبالخصائص 1؛ في هذه النقطة بيتم إيقاف تشغيل لفائف البدء ، وفي المستقبل يعمل المحرك جزئيًا كوالخصائص 2.

نظرًا لأن تضمين الملف الثاني يحسن بشكل كبير الخصائص الميكانيكية للمحرك ، في بعض الحالات يتم استخدام المحركات أحادية الطور التي يتم فيها استخدام اللفات A و B

مشمولة طوال الوقت (الشكل 4.63 ، أ). تسمى هذه المحركات بمحركات المكثف.

تشغل كلتا لفتي المحركات المكثفة ، كقاعدة عامة ، نفس عدد الفتحات ولديهما نفس القوة. عند بدء تشغيل محرك مكثف ، من أجل زيادة عزم بدء التشغيل ، يُنصح بزيادة السعة C p + C p. بعد تسريع المحرك وفقًا للخاصية 2 (الشكل 4.63 ، ب) والانخفاضات الحالية ، جزء من المكثفات Cn يتم إيقاف تشغيله بحيث في الوضع المقنن (عندما يصبح تيار المحرك أصغر ، من عند بدء التشغيل) لزيادة السعة وضمان تشغيل المحرك في ظروف قريبة من التشغيل مع مجال دوار دائري. في هذه الحالة ، يعمل المحرك وفقًا للخاصية 1.

محرك مكثفلديه كوس عالية φ. عيوبه هي الكتلة الكبيرة نسبيًا وأبعاد المكثف ، وكذلك حدوث تيار غير جيبي أثناء تشويه جهد الإمداد ، والذي يؤدي في بعض الحالات إلى تأثيرات مؤذيةعلى خط الاتصال.

في ظل ظروف بدء التشغيل الخفيف (عزم حمل صغير أثناء فترة البدء) ، يتم استخدام محركات ذات مقاومة بدء. ص(الشكل 4.64 ، أ). التوفر مقاومة نشطةفي دارة ملف البدء ، يوفر تحول طور أصغر ص بين الجهد والتيار في هذا الملف (الشكل 4.64 ، ب) من انزياح الطور φ ص في ملف العمل. في هذا الصدد ، يتم تبديل التيارات في ملفات التشغيل والبدء في الطور بزاوية φ p - p وتشكل مجالًا دوارًا غير متماثل (بيضاوي الشكل) ، والذي يحدث بسببه عزم دوران البداية. المحركات ذات مقاومة البدء يمكن الاعتماد عليها في التشغيل ويتم إنتاجها بكميات كبيرة. تم دمج مقاومة البدء في غلاف المحرك وتبريده بنفس الهواء الذي يبرد المحرك بالكامل.

محركات دقيقة أحادية الطور ذات أعمدة محمية.في هذه المحركات ، عادةً ما يتم تركيز ملف الجزء الثابت المتصل بالشبكة وتقويته على أعمدة واضحة (الشكل 4.65 ، أ) ، يتم ختم صفائحها مع الجزء الثابت. في كل عمود ، يتم تغطية إحدى العروات بملف إضافي ، يتكون من دورة واحدة أو أكثر ذات دائرة قصيرة ، والتي تحمي من 1/5 إلى 1/2 من قوس القطب. المحرك الدوار هو نوع تقليدي من نوع قفص السنجاب.

يمكن تمثيل التدفق المغناطيسي للآلة الذي تم إنشاؤه بواسطة لف الجزء الثابت (تدفق القطب) على أنه مجموع مكونين (الشكل 4.65 ، ب) ملف ty ؛ Ф n2 - تدفق يمر عبر جزء من القطب محمي بواسطة ملف قصير الدائرة.

التدفقات Ф p1 و Ф p2 تمر عبر أجزاء مختلفة من قطعة القطب ، أي أنها تشرد في الفضاء بزاوية β. بالإضافة إلى ذلك ، فهي خارج المرحلة فيما يتعلق بـ MDS Fن لفات الجزء الثابت بزوايا مختلفة - γ 1 و γ 2. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن كل قطب من المحرك الموصوف يمكن اعتباره أول تقريب كمحول ، والملف الأساسي له هو لف الجزء الثابت ، والملف الثانوي عبارة عن ملف قصير الدائرة. يحث تدفق لف الجزء الثابت على EMF في ملف قصير الدائرة هإلى (الشكل 4.65 ، ج) ، ونتيجة لذلك ينشأ تيار أناإلى و MDS Fك ، قابلة للطي مع MDS Fن لفات الجزء الثابت. مكون التيار التفاعلي أنالتقليل التدفق Ф p2 ، والنشط - ينقله في الطور بالنسبة إلى MDS Fن. نظرًا لأن التدفق Ф p1 لا يغطي منعطفًا قصير الدائرة ، فإن الزاوية 1 لها قيمة صغيرة نسبيًا (4-9 درجات) - تقريبًا نفس زاوية تحول الطور بين تدفق المحول و MMF الخاص بالمرحلة الأولية لف في الوضع حركة الخمول. تكون الزاوية γ 2 أكبر بكثير (حوالي 45 درجة) ، أي كما في المحولات ذات الملف الثانوي ذي الدائرة القصيرة (على سبيل المثال ، في محول قياس التيار). ويفسر ذلك حقيقة أن خسائر الطاقة ، التي تعتمد عليها الزاوية γ 2 ، لا يتم تحديدها فقط من خلال فقد الطاقة المغناطيسية في الفولاذ ، ولكن أيضًا من خلال الخسائر الكهربائية في الملف ذي الدائرة القصيرة.

أرز. 4.65 المخططات الهيكلية لمحرك أحادي الطور مع أعمدة محمية وأجهزتها
مخطط متجه:
1 - الجزء الثابت 2 - الجزء الثابت متعرجا؛ 3 - قصر الدائرة
لفه؛ 4 - الدوار. 5 - عمود

التدفقات Ф p1 و Ф p2 ، التي تحولت في الفضاء بزاوية β وتحولت في الطور في الوقت المناسب بزاوية γ = γ 2 - l ، تشكل مجالًا مغناطيسيًا دوارًا بيضاوي الشكل (انظر الفصل 3) ، والذي يولد عزم دوران يعمل على دوار المحرك في الاتجاه من قطعة القطب الأولى ، غير مغطاة بملف قصير الدائرة ، إلى الطرف الثاني (وفقًا لتناوب الحد الأقصى لتدفق "الطور").

لزيادة عزم بدء تشغيل المحرك قيد النظر من خلال الاقتراب من مجال الدوران الخاص به إلى حقل دائري ، يتم استخدام طرق مختلفة: يتم تثبيت تحويلات مغناطيسية بين قطع القطب للأقطاب المجاورة ، مما يعزز الاتصال المغناطيسي بين الملف الرئيسي والقصير- لفائف دائرية وتحسين الشكل حقل مغناطيسيفي فجوة الهواء زيادة فجوة الهواء تحت الحافة ، غير مغطاة بملف قصير الدائرة ؛ استخدم اثنين أو أكثر من المنعطفات ذات الدائرة القصيرة على طرف واحد بزوايا تغطية مختلفة. هناك أيضًا محركات بدون دوائر قصيرة على القطبين ، ولكن بنظام مغناطيسي غير متماثل: تكوينات مختلفة لأجزاء فردية من القطب وفجوات هوائية مختلفة. تتميز هذه المحركات بعزم دوران أقل من المحركات ذات الأعمدة المحمية ، لكن كفاءتها أعلى ، نظرًا لعدم وجود خسائر في الطاقة في المنعطفات ذات الدائرة القصيرة.

التصاميم المدروسة للمحركات ذات الأعمدة المحمية غير قابلة للعكس. لعكس مثل هذه المحركات ، يتم استخدام الملفات بدلاً من المنعطفات ذات الدائرة القصيرة. B1 ، B2 ، B3و في 4(الشكل 4.65 ، في) ، يغطي كل منها نصف قطب. قصر دائرة زوج من الملفات في 1و في 4أو في 2و على الساعة 3، من الممكن حماية واحد أو النصف الآخر من القطب وبالتالي تغيير اتجاه دوران المجال المغناطيسي والدوار.

يحتوي المحرك ذو الأعمدة المحمية على عدد من العيوب المهمة: أبعاد ووزن إجماليان كبيران نسبيًا ؛ كوس منخفضة φ 0.4 ÷ 0.6 ؛ كفاءة منخفضة η = 0.25 ÷ 0.4 بسبب الخسائر الكبيرة في الملف قصير الدائرة ؛ عزم دوران صغير ، وما إلى ذلك. تتمثل مزايا المحرك في بساطة التصميم ، ونتيجة لذلك ، الموثوقية العالية في التشغيل. نظرًا لغياب الأسنان على الجزء الثابت ، فإن ضجيج المحرك لا يكاد يذكر ، لذلك غالبًا ما يتم استخدامه في أجهزة إعادة إنتاج الموسيقى والكلام.

المحرك الكهربائي أحادي الطور 220 فولت هو آلية منفصلة تُستخدم على نطاق واسع للتركيب في مجموعة متنوعة من الأجهزة. يمكن استخدامه للأغراض المنزلية والصناعية. يتم تشغيل المحرك الكهربائي بواسطة مقبس عادي، حيث توجد بالضرورة قوة لا تقل عن 220 فولت. في هذه الحالة ، من الضروري الانتباه إلى التردد 60 هرتز.

من الناحية العملية ، فقد ثبت أن محركًا كهربائيًا أحادي الطور بقوة 220 فولت يباع جنبًا إلى جنب مع الأجهزة تساعد على تحويل طاقة المجال الكهربائي، وكذلك تتراكم الشحنة اللازمة بمساعدة مكثف. النماذج الحديثة، التي يتم إنتاجها باستخدام تقنيات مبتكرة ، تم تجهيز المحركات الكهربائية 220 فولت بالإضافة إلى ذلك بمعدات لإضاءة مكان عمل الجهاز. هذا ينطبق على الأجزاء الداخلية والخارجية.

من المهم أن تتذكر أنه يجب تخزين سعة المكثف وفقًا لجميع المتطلبات الأساسية. أفضل خيار أين درجة حرارة الهواء تبقى كما هيولا تخضع لأية تقلبات. في الغرفة نظام درجة الحرارةيجب ألا تنخفض إلى قيمة سالبة.

أثناء استخدام المحرك ، يوصي الخبراء بقياس قيمة سعة المكثف من وقت لآخر.

تستخدم المحركات الحثية على نطاق واسع اليوم في العمليات الصناعية المختلفة. لمحركات مختلفة ، يتم استخدام هذا النموذج الخاص للمحرك الكهربائي. تصاميم غير متزامنة أحادية الطورتساعد في قيادة آلات النجارة والمضخات والضواغط وأجهزة التهوية الصناعية والناقلات والمصاعد والعديد من المعدات الأخرى.

يستخدم المحرك الكهربائي أيضًا لقيادة الميكنة على نطاق صغير. وتشمل مطاحن الأعلاف وخلاطات الخرسانة. من الضروري شراء مثل هذه الهياكل فقط من موردين موثوقين. قبل الشراء ، يُنصح بالتحقق من شهادات المطابقة وضمان الشركة المصنعة.

يجب على الموردين تزويد عملائهم خدمة الصيانةمحرك كهربائيفي حالة الكسر أو العطل. هذا هو أحد المكونات الرئيسية التي يتم إكمالها أثناء تجميع وحدة المضخة.