أنواع المحركات الكهربائية أحادية الطور. محركات غير متزامنة أحادية الطور. الجهاز ومبدأ العملية

3-7. جهاز من المحركات الكهربائية غير المتزامنة أحادية الطور

على التين. يوضح الشكل 3-16 جهاز محرك كهربائي أحادي الطور غير متزامن من نوع AOLB بمقاوم بدء مدمج. يتم تجميع الجزء الثابت للمحرك الكهربائي من صفائح مختومة من الفولاذ الكهربائي 15 ، يتم ضغطها وصبها في غلاف من الألومنيوم (مبيت الجزء الثابت) بجدران مزدوجة 13. يتم تشكيل قنوات بين الجدران لتبريد الهواء على سطح الجزء الثابت. يتم وضع غطائين 2 و 17 ، مصبوبان من سبائك الألومنيوم ، على شحذ مبيت الجزء الثابت.

غطاء 18 مختوم مع ثقوب في النهاية على الغلاف الأمامي 17. من خلال هذه الثقوب ، عندما يدور الدوار ، تأخذ المروحة 19 ، المثبتة في نهاية عمود الدوار ، الهواء. المروحة مصبوبة من سبائك الألومنيوم ومثبتة في العمود بمسمار.

في الأوراق الثابتة ، تم ختم 24 أخاديد على شكل كمثرى. من بينها 16 فتحة مشغولة بأسلاك لف العمل ، و 8 فتحات مشغولة بأسلاك لف البداية. يتم إحضار نهايات الخرج لملفات التشغيل والبدء إلى براغي التلامس 4 الموجودة في صندوق الأطراف 11. يتم تجميع قلب الدوار من الصفائح 12 من الفولاذ الكهربائي ويتم ضغطه على السطح المموج للجزء الأوسط من العمود 1. يتم سكب ملف من الألومنيوم 14 مع حلقات إغلاق وشفرات مروحة في أخاديد الدوار. الغرض من المروحة هو إلقاء الهواء الساخن باتجاه الجدران الخارجية المبردة للعلبة.

يتم تثبيت مفتاح الطرد المركزي لملف البدء على الدوار. يتكون من رافعتين 7 مع ثقل موازن 9 ، يجلس على محاور 8 ، والتي يتم ضغطها في أربع ريش مروحة. يتم ضغط الروافع باستخدام المسامير 6 على الغلاف البلاستيكي 5 ، والذي يتم تثبيته بحرية على العمود. أثناء تسارع الدوار ، عندما يقترب تردد دورانه من الاسمي ، تتباعد الأثقال الموازنة تحت تأثير قوة الطرد المركزي ، وتحول الرافعات حول المحاور.

في هذه الحالة ، يتحرك الكم 5 إلى اليمين ، ويضغط الزنبرك 10 ، ويطلق ملامس الزنبرك 4 ، الذي يغلق دائرة لف البداية. يتم إغلاق هذا التلامس ، عندما يكون الدوار ثابتًا ، بنهاية الكم بملامس ثابت 3.

يتم تثبيت نقاط التلامس الثابتة والمتحركة على لوح عازل بالغطاء الخلفي للمحرك الكهربائي 2. يتم تثبيت مرحل حراري عليه ، والذي يفصل المحرك الكهربائي عن الشبكة عندما يسخن. يستخدم الحامل 16 المزود بأربعة مسامير لتركيب المحرك.

يظهر مخطط تضمين المحرك الكهربائي في الشكل. 3-17.

يتم توفير جهد التيار الكهربائي للأطراف C 1 و C 2. من هذه المشابك ، يتم توفير الجهد لملف العمل من خلال جهات الاتصال مرحل حراري RT ، تتكون من لف ، لوحة ثنائية المعدن وملامسات. عندما يتم تسخين المحرك الكهربائي بما يتجاوز القيمة المسموح بها ، تنحني اللوحة وتفتح جهات الاتصال. في حالة حدوث دائرة كهربائية قصيرة ، سوف يتدفق تيار كبير من خلال لف الترحيل الحراري ، وسوف تسخن اللوحة بسرعة وتفتح جهات الاتصال. في هذه الحالة ، سيتم فصل الطاقة عن ملفي التشغيل C و P بدء التشغيل ، حيث يتم تشغيل كلاهما من خلال مرحل حراري. وبالتالي ، فإن المرحل الحراري يحمي المحرك من كل من الحمل الزائد والدوائر القصيرة.

يتم تشغيل لف البداية من المحطات الطرفية C 1 و C 2 من خلال العبور C 2 -P 1 ، وملامسات مفتاح الطرد المركزي VTS ، والعبور VTS-RT ، وملامسات المرحل الحراري RT. عند بدء تشغيل المحرك الكهربائي ، عندما تصل سرعة الدوار إلى 70-80٪ من الاسمية ، سيتم فتح جهات اتصال مفتاح الطرد المركزي وسيتم فصل لف البداية عن الشبكة. عندما يتم تشغيل المحرك الكهربائي ، عندما تنخفض سرعة الدوار ، سيتم إغلاق ملامسات مفتاح الطرد المركزي مرة أخرى وسيتم إعداد لف البداية للبدء التالي.

على التين. يوضح الشكل 3-18 تصميم محرك غير متزامن من النوع ABE. ترتبط هذه المحركات بشبكة ذات ملف مساعد متصل بشكل دائم ، في الدائرة التي يتم توصيل مكثف بها في سلسلة (الشكل 3-9). تعمل المحركات من النوع ABE ليس لديها سكن جامد وبالتالي فهي مدمجة. مع آلية القيادة ، يتم تثبيت المحركات الكهربائية بشفة أو دعامة.

جسم المحرك الكهربائي عبارة عن حزمة من الجزء الثابت 1 ، مجمعة من صفائح من الفولاذ الكهربائي بسمك 0.5 مم. يتم ضغط العبوة وتعبئتها بسبيكة ألمنيوم تحت الضغط. في نهايات الجزء الثابت توجد حلقات ضغط 5 وأربعة قضبان ألمنيوم تشدها. يتم إدخال الملفات 6 من ملف العمل والملف الإضافي في فتحات الجزء الثابت. دروع المحمل 4 تتمحور حول حلقات الضغط 5 و 7. من خلال الغلاف المطاطي 9 في درع المحمل ، يتم إخراج نهايات اللفات 8 لتوصيلها بالشبكة. يتم شد دروع المحامل بأربعة مسامير.

يتم تجميع الجزء الدوار للمحرك من صفائح من الفولاذ الكهربائي ومملوء بالألمنيوم 2. جنبًا إلى جنب مع الملف الدوار ، يتم صب أجنحة المروحة لتبريد المحرك. يدور الدوار في محملين كرويين 3.

تحتوي المحركات الكهربائية على تسميات من الحروف والأرقام ، على سبيل المثال ، يرمز المحرك الكهربائي ABE 041-2 إلى: A - غير متزامن ، B - مدمج ، E - أحادي الطور ،

4 هو رقم الحجم ، 1 هو الرقم التسلسلي لطول قلب الجزء الثابت والرقم 2 عبر شرطة هو عدد الأقطاب.

3-8. محركات كهربائية متزامنة ذات مرحلة واحدة

في بعض الحالات ، يلزم وجود محركات كهربائية ، يجب أن تكون سرعتها ثابتة تمامًا بغض النظر عن الحمل. على هذا النحو ، يتم استخدام محركات كهربائية متزامنة ، حيث تكون سرعة الدوار دائمًا مساوية للسرعة حقل مغناطيسيوتحدد بـ (3-2). هناك العديد من أنواع المحركات المتزامنة ، سواء التيار ثلاثي الطور أو أحادي الطور. يتم اعتبار نوعين فقط من أبسط أنواع المحركات الكهربائية المتزامنة أحادية الطور: تفاعلية ومتفاعلة مكثف.

على التين. يوضح الشكل 3-19 مخططًا هيكليًا لأبسط محرك ممانعة أحادي الطور ، والمعروف في الفن باسم عجلة La Cour. يتم تجميع الجزء الثابت 1 والدوار 2 من صفائح مختومة من الفولاذ الكهربائي. يتم لف ملف على الجزء الثابت ، يتم تشغيله بواسطة شبكة تيار متناوب أحادية الطور ، مما يخلق مجالًا مغناطيسيًا نابضًا. حصل المحرك النفاث على اسمه لأن الجزء المتحرك يدور بسبب تفاعلات قوتين من التجاذب المغناطيسي.

مع مجال نابض ، لا يحتوي المحرك على عزم دوران بدء ويجب تدويره يدويًا. تميل القوى المغناطيسية التي تعمل على أسنان العضو الدوار طوال الوقت إلى وضعها ضد أقطاب الجزء الثابت ، حيث ستكون مقاومة التدفق المغناطيسي في هذا الموضع ضئيلة. ومع ذلك ، فإن الجزء المتحرك بالقصور الذاتي يمرر هذا الموضع خلال الوقت الذي ينخفض فيه المجال النابض. مع الزيادة التالية في المجال المغناطيسي ، تعمل القوى المغناطيسية على سن آخر من الجزء المتحرك ، وسيستمر دورانه. من أجل ثبات الدورة ، يجب أن يحتوي الجزء المتحرك من المحرك الكهربي التفاعلي على قصور ذاتي كبير.

تعمل المحركات الكهربائية التفاعلية بثبات فقط عند سرعة دوران منخفضة تتراوح من 100 إلى 200 دورة في الدقيقة. عادة لا تتجاوز قوتهم 10-15 واط. يتم تحديد سرعة الدوار من خلال تردد التيار الرئيسي f وعدد أسنان العضو الدوار Z. نظرًا لأن الدوار يدور بمقدار 1 / Z لدورة واحدة في نصف دورة واحدة لتغيير التدفق المغناطيسي ، ثم في دقيقة واحدة تحتوي على 60 2 f نصف -دراجات ، ستدير 60 2 دورة f / Z. عند تردد تيار متردد 50 هرتز ، تكون سرعة الدوار:

لزيادة عزم الدوران ، قم بزيادة عدد الأسنان الموجودة على الجزء الثابت. يمكن تحقيق أكبر تأثير من خلال صنع أكبر عدد ممكن من الأسنان على الجزء الثابت كما هو الحال على الجزء المتحرك. في هذه الحالة ، سوف يعمل التجاذب المغناطيسي في نفس الوقت ليس على زوج من الأسنان ، ولكن على جميع أسنان الدوار ، وسيزداد عزم الدوران بشكل كبير. في مثل هذه المحركات الكهربائية ، يتكون لف الجزء الثابت من ملفات صغيرة ملفوفة على حافة الجزء الثابت في الفجوات بين الأسنان. في المشغلات الكهربائية من الأنواع القديمة ، تم استخدام مثل هذا المحرك الكهربائي مع 77 سنًا على الجزء الثابت والدوار ، مما يوفر سرعة دوران للقرص تبلغ 78 دورة في الدقيقة. كان الجزء المتحرك قطعة واحدة مع القرص الذي وضعت عليه اللوحة. لبدء تشغيل المحرك الكهربائي ، كان من الضروري دفع القرص بإصبعك.

لا يختلف الجزء الثابت لمحرك تردد مكثف متزامن عن الجزء الثابت لمحرك تحريضي مكثف. يمكن صنع الجزء المتحرك للمحرك الكهربائي من دوار محرك كهربائي غير متزامن عن طريق طحن الأخاديد فيه وفقًا لعدد الأعمدة (الشكل 3-20). في هذه الحالة ، يتم قطع قضبان قفص السنجاب جزئيًا. في إنتاج المصنع لمثل هذه المحركات الكهربائية مع صفائح دوارة مختومة بحواف قطبية ، يلعب جزء من قضبان قفص السنجاب دور لف البداية. يبدأ الجزء المتحرك بالدوران بنفس طريقة دوران محرك كهربائي غير متزامن ، ثم يتم سحبه إلى التزامن مع المجال المغناطيسي ثم يدور بتردد متزامن.

جودة العمل محرك مكثفيعتمد بشدة على الوضع الذي يحتوي فيه المحرك الكهربائي على مجال دوار دائري. يؤدي إهليلج المجال في الوضع المتزامن إلى زيادة الضوضاء والاهتزازات وانتهاك انتظام الدوران. إذا حدث حقل دوار دائري في الوضع غير المتزامن ، فإن المحرك لديه عزم دوران جيد ، ولكن عزم دوران صغير للدخول والخروج. عندما يتحول المجال الدائري إلى ترددات أعلى ، يقل عزم بدء التشغيل ، وتزداد لحظات الدخول والخروج من التزامن. يتم الحصول على أعظم لحظات الدخول والخروج من التزامن عندما يحدث حقل الدوران الدائري في الوضع المتزامن. ومع ذلك ، في هذه الحالة ، يتم تقليل عزم الدوران بشكل كبير. من أجل زيادتها ، عادة ما تزداد المقاومة النشطة لملف الدوار قصير الدائرة إلى حد ما.

عيب بعض أنواع محركات ممانعة المكثف هو التصاق الدوار ، مما يعني أنه عند البدء ، لا يستدير الدوار ، ولكنه يتوقف في أي موضع.

يحدث الالتصاق بالدوار عادة في المحركات ذات النسبة المؤسفة بين أبعاد التجاويف ونتوءات العمود. يتم الحصول على أكبر عزم دوران تفاعلي عند طاقة صغيرة يستهلكها المحرك الكهربائي عندما تكون نسبة قوس القطب b p إلى قسم القطب t حوالي 0.5-0.6 ، وعمق التجاويف h أكبر من الهواء بـ 9-10 مرات فجوة بين نتوءات القطب والجزء الثابت.

الميزة الإيجابية لمحركات تردد المكثف هي عامل القدرة العالي ، وهو أعلى بكثير من المحركات ثلاثية الطور ، وأحيانًا يصل إلى 0.9-0.95. وذلك لأن تحريض محرك مكثف يتم تعويضه إلى حد كبير بسعة المكثف.

محركات التردد المتزامن هي الأكثر شيوعًا محركات متزامنةبسبب بساطة التصميم والتكلفة المنخفضة وعدم وجود جهات اتصال منزلقة. لقد وجدوا تطبيقات في دوائر الاتصال المتزامنة ، والأفلام الصوتية ، والتسجيلات الصوتية والتجهيزات التلفزيونية.

3-9. استخدام المحركات الكهربائية غير المتزامنة ثلاثية المراحل كمرحلة واحدة

من الناحية العملية ، هناك حالات تحتاج فيها إلى توصيل محرك كهربائي ثلاثي الطور بـ شبكة أحادية الطور. في السابق ، كان يعتقد أن هذا يتطلب إعادة لف الجزء الثابت للمحرك الكهربائي. في الوقت الحاضر ، تم تطوير واختبار العديد من مخططات توصيل المحركات الكهربائية ثلاثية الطور بشبكة أحادية الطور دون أي تغييرات في ملفات الجزء الثابت.

تستخدم المكثفات كعناصر انطلاق.

استنتاجات لف الجزء الثابت لمحرك كهربائي ثلاثي الطور لها التسميات التالية: C1 - بداية المرحلة الأولى ؛ C2 - بداية المرحلة الثانية ؛ NW - بداية المرحلة الثالثة ؛ C4 - نهاية المرحلة الأولى ؛ C5 - نهاية المرحلة الثانية ؛ C6 - نهاية المرحلة الثالثة. هذه التسميات منقوشة على علامات معدنية تلبس على أسلاك الرصاص للملف.

يمكن توصيل لف محرك كهربائي ثلاثي الطور بنجمة (الشكل 3-21 ، أ) أو في مثلث (الشكل 3-21 ، ب). عند الاتصال بنجمة ، يتم توصيل بدايات أو نهايات المراحل الثلاث جميعها بنقطة واحدة ، ويتم توصيل المخرجات الثلاثة المتبقية بشبكة ثلاثية الطور. عند الاتصال بمثلث ، يتم توصيل نهاية المرحلة الأولى ببداية الثانية ، ونهاية المرحلة الثانية ببداية الثالث ، ونهاية المرحلة الثالثة ببداية الأولى. يتم أخذ الوصلات من نقاط التوصيل لتوصيل المحرك الكهربائي بها شبكة ثلاثية الطور.

في نظام ثلاثي الطور ، يتم تمييز الفولتية والتيارات الطورية والخطية. عند الاتصال بنجم ، تحدث العلاقات التالية بينهما:

عند التوصيل في مثلث

يتم إنتاج معظم المحركات الكهربائية ثلاثية الطور لجهدتين خطيتين ، على سبيل المثال 127/220 فولت أو 220/380 فولت. عند جهد كهربائي منخفض ، يتم توصيل الملف بمثلث ، وبجهد أعلى ، بنجم . بالنسبة لمثل هذه المحركات الكهربائية ، يتم إخراج جميع الموصلات الطرفية الستة للملف إلى اللوحة: المشابك.

ومع ذلك ، هناك محركات كهربائية لجهد رئيسي واحد ، حيث يتم توصيل الملف بنجمة أو في مثلث داخل المحرك الكهربائي ، ويتم إخراج ثلاثة موصلات فقط إلى اللوحة الطرفية. بالطبع ، في هذه الحالة سيكون من الممكن تفكيك المحرك الكهربائي ، وفصل توصيلات الطور بالطور والتوصل إلى ثلاث استنتاجات إضافية. ومع ذلك ، لا يمكنك القيام بذلك باستخدام أحد المخططات الخاصة بتوصيل محرك كهربائي بشبكة أحادية الطور ، وهي مذكورة أدناه.

يوضح الشكل مخططًا تخطيطيًا لإدراج محرك كهربائي ثلاثي الطور بستة مخرجات في شبكة أحادية الطور. 3-22 ، أ. للقيام بذلك ، يتم توصيل مرحلتين في سلسلة ومتصلة بشبكة أحادية الطور ، ويتم توصيل المرحلة الثالثة بها على التوازي ، بما في ذلك عنصر البداية 1 مع مفتاح 2. يمكن أن تعمل المقاومة النشطة أو المكثف بمثابة عنصر البداية. في هذه الحالة ، سيشغل ملف العمل 2/3 من فتحات الجزء الثابت ، ولف البداية 1/3. وبالتالي ، فإن اللف ثلاثي الأطوار يوفر نسبة الفتحة المطلوبة بين ملفي التشغيل والبدء. مع هذا الاتصال ، تكون الزاوية بين ملفي التشغيل والبدء 90 درجة مئوية. (الشكل 3-22 ، ب).

عند توصيل مرحلتين متتاليتين ، من الضروري التأكد من أنهما متصلان وفقًا لـ ، وليس العداد ، عند n. مع. يتم طرح المراحل المتصلة. كما يتضح من الرسم البياني في الشكل. 3-22 ، أ ، نهايات المرحلتين الثانية والثالثة C 5 و C 6 متصلة بنقطة مشتركة.

من الممكن استخدام محرك كهربائي ثلاثي الطور كمكثف وفقًا لمخطط الشكل. 3-23 بمكثف واحد يعمل 1 أو مع مكثف يعمل 1 و 2 مكثف تشغيل. باستخدام مخطط التبديل هذا ، يتم تحديد سعة مكثف العمل ، μF ، بواسطة الصيغة:

حيث أنا - التصنيف الحاليمحرك كهربائي ، أ ؛ U هو جهد التيار الكهربائي ، V.

يتم توصيل محرك كهربائي ثلاثي الطور بثلاثة أطراف وملف ثابت متصل بنجم بشبكة أحادية الطور وفقًا للرسم التخطيطي في الشكل. 3-24. في هذه الحالة ، يتم تحديد سعة مكثف العمل بواسطة الصيغة

جهد المكثف U 1 = 1.3 U.

يتم توصيل محرك كهربائي ثلاثي الطور بثلاثة أطراف وملف ثابت متصل في دلتا بشبكة أحادية الطور وفقًا للرسم التخطيطي في الشكل. 3-25. يتم تحديد سعة مكثف العمل بواسطة الصيغة

جهد المكثف U = 1.15 فولت.

في جميع الحالات الثلاث ، القدرة مكثفات البدءيمكن تحديدها تقريبًا من العلاقة

عند اختيار دائرة التبديل ، يجب أن يسترشد المرء بالجهد الذي تم تصميم محرك كهربائي ثلاثي الطور من أجله ، والجهد لشبكة أحادية الطور. في هذه الحالة ، جهد الطور من ثلاث مراحل

مثال.يجب توصيل محرك كهربائي ثلاثي الطور بقوة 250 واط ، بجهد 127/220 فولت مع تيار مقنن 2 / 1.15 أمبير ، بشبكة أحادية الطور بجهد 220 فولت.

عند استخدام مخطط الشكل. 3-24 قدرة مكثف العمل:

الجهد على المكثف U 1 \ u003d 1.3 220 \ u003d 286 فولت.

بدء مكثف

عند استخدام محرك كهربائي ثلاثي الطور كمحرك أحادي الطور ، تنخفض قوته إلى 50٪ ، كمكثف أحادي الطور - ما يصل إلى 70٪ من الطاقة المقدرة لمحرك كهربائي ثلاثي الطور.

ن. فينوغرادوف ، يو. فينوغرادوف
كيف تحسب وتصنع محرك كهربائي بنفسك
موسكو 1974

جعلت سهولة تحويل جهد التيار المتردد من أكثرها استخدامًا في إمدادات الطاقة. في مجال تصميم المحركات الكهربائية ، تم اكتشاف ميزة أخرى للتيار المتناوب: القدرة على إنشاء مجال مغناطيسي دوار بدون تحويلات إضافية أو مع الحد الأدنى منها.

لذلك ، على الرغم من بعض الخسائر بسبب المقاومة التفاعلية (الاستقرائية) للملفات ، فإن سهولة إنشاء محركات التيار المتردد ساهمت في الانتصار على مصدر طاقة التيار المستمر في بداية القرن العشرين.

في الأساس ، يمكن تقسيم محركات التيار المتردد إلى مجموعتين:

غير متزامن

في نفوسهم ، يختلف دوران الدوار في السرعة عن دوران المجال المغناطيسي ، بحيث يمكنهم العمل بسرعات متنوعة. هذا النوع من محركات التيار المتردد هو الأكثر شيوعًا في عصرنا. متزامن

هذه المحركات لها اتصال صارم بين سرعة الدوار وسرعة دوران المجال المغناطيسي. إنها أكثر صعوبة في التصنيع وأقل مرونة في الاستخدام (لا يمكن تغيير السرعة بتردد ثابت لشبكة الإمداد إلا من خلال تغيير عدد أعمدة الجزء الثابت).

يتم استخدامها فقط بقدرات عالية تصل إلى عدة مئات من الكيلوات ، حيث تقلل كفاءتها العالية مقارنة بالمحركات الكهربائية غير المتزامنة من فقد الحرارة بشكل كبير.

AC ASYNCHRONOUS ELECTRIC MOTOR

النوع الأكثر شيوعًا من المحركات غير المتزامنة هو محرك كهربائي به دوار قفص السنجابمن نوع "قفص السنجاب" ، حيث يتم وضع مجموعة من القضبان الموصلة في الأخاديد المائلة للدوار ، متصلة بواسطة حلقات في النهايات.

يعود تاريخ هذا النوع من المحركات الكهربائية إلى أكثر من مائة عام ، عندما لوحظ أن جسمًا موصلًا موضوعًا في فجوة لب مغناطيس كهربائي تيار متناوب يميل إلى الهروب منه نظرًا لظهور EMF في التحريض. مع متجه معاكس.

وبالتالي ، فإن المحرك التعريفي مع دوار قفص السنجاب لا يحتوي على أي عقد اتصال ميكانيكية ، باستثناء محامل الدعم الدوار ، والتي توفر محركات من هذا النوع ليس فقط بسعر منخفض ، ولكن أيضًا بأعلى متانة. بفضل هذا ، أصبحت المحركات الكهربائية من هذا النوع الأكثر شيوعًا في الصناعة الحديثة.

ومع ذلك ، فإن لديهم أيضًا عيوبًا معينة يجب مراعاتها عند تصميم محركات كهربائية غير متزامنة من هذا النوع:

تيار بدء عالي- نظرًا لأنه في الوقت الحالي يتم توصيل المحرك الكهربائي غير المتزامن غير المتزامن بالشبكة ، فإن المقاومة التفاعلية لملف الجزء الثابت لا تتأثر بعد بالمجال المغناطيسي الناتج عن الدوار ، يحدث تدفق تيار قوي ، عدة مرات أكبر من الاستهلاك الحالي المقدر .

يجب تضمين هذه الميزة الخاصة بتشغيل المحركات من هذا النوع في جميع مصادر الطاقة المصممة لتجنب الأحمال الزائدة ، خاصة عند توصيل المحركات الكهربائية غير المتزامنة بمولدات متحركة ذات طاقة محدودة.

عزم بدء تشغيل منخفض- المحركات الكهربائية ذات اللف قصير الدائرة لها اعتماد واضح على عزم الدوران على السرعة ، لذا فإن إدراجها تحت الحمل أمر غير مرغوب فيه للغاية: يزداد وقت الوصول إلى الوضع الاسمي وتيارات البدء بشكل كبير ، ويكون لف الجزء الثابت مثقلًا بشكل زائد.

على سبيل المثال ، ماذا يحدث عند تشغيل مضخات عميقة- في الدوائر الكهربائية لمصدر الطاقة الخاص بهم ، من الضروري مراعاة الهامش الحالي بخمسة سبعة أضعاف.

استحالة البدء المباشر في دوائر التيار أحادية الطور- لكي يبدأ الدوار في الدوران ، من الضروري دفع البداية أو إدخال لفات طور إضافية يتم إزاحتها طورًا بالنسبة لبعضها البعض.

لبدء تشغيل محرك تيار متردد غير متزامن في شبكة أحادية الطور ، يتم استخدام إما ملف بدء بتبديل يدوي يدوي ، والذي يتم إيقاف تشغيله بعد أن يدور الدوار لأعلى ، أو ملف ثانٍ متصل من خلال عنصر تحويل الطور (غالبًا ، مكثف من القدرة المطلوبة).

عدم القدرة على الحصول على سرعة عالية- على الرغم من أن دوران الجزء المتحرك غير متزامن مع تردد دوران المجال المغناطيسي للجزء الثابت ، إلا أنه لا يمكن أن يؤدي به ، وبالتالي ، في شبكة 50 هرتز ، فإن السرعة القصوى لمحرك كهربائي غير متزامن مع دوار قفص السنجاب ليست أكثر من 3000 دورة في الدقيقة.

تتطلب زيادة سرعة المحرك التعريفي استخدام محول التردد (العاكس) ، مما يجعل مثل هذا النظام أكثر تكلفة من محرك التجميع. بالإضافة إلى ذلك ، مع زيادة التردد ، تزداد الخسائر التفاعلية.

صعوبة تنظيم العكس- يتطلب ذلك إيقاف المحرك بالكامل وإعادة تبديل الطور ، في إصدار أحادي الطور - تحول طور في ملف البداية أو المرحلة الثانية.

من الأنسب استخدام محرك كهربائي غير متزامن في شبكة صناعية ثلاثية الطور ، حيث يتم إنشاء مجال مغناطيسي دوار بواسطة ملفات الطور نفسها بدون أجهزة إضافية.

في الواقع ، يمكن اعتبار الدائرة التي تتكون من مولد ثلاثي الطور ومحرك كهربائي كمثال على النقل الكهربائي: محرك المولد يخلق مجالًا مغناطيسيًا دوارًا فيه ، والذي يتم تحويله إلى اهتزازات التيار الكهربائي، والذي بدوره يثير دوران المجال المغناطيسي في المحرك الكهربائي.

بالإضافة إلى ذلك ، فهي مزودة بمصدر طاقة ثلاثي الطور محركات كهربائية غير متزامنةلديها أعلى كفاءة ، لأنه في شبكة أحادية الطور ، يمكن أن يتحلل المجال المغناطيسي الذي تم إنشاؤه بواسطة الجزء الثابت بشكل أساسي إلى مجالين مضادين للطور ، مما يزيد من الخسائر غير المجدية بسبب التشبع الأساسي. لذلك ، عادة ما يتم تنفيذ محركات كهربائية قوية أحادية الطور وفقًا لدائرة المجمع.

جامع محرك كهربائي التيار المتردد

في المحركات الكهربائية من هذا النوع ، يتم إنشاء المجال المغناطيسي للعضو الدوار بواسطة ملفات طورية متصلة بالمجمع. في الواقع ، يختلف محرك عاكس التيار المتردد عن المحرك التيار المباشرفقط من خلال حقيقة أن مفاعلة اللفات مدرجة في حسابها.

في بعض الحالات ، يتم إنشاء حتى محركات المجمع العالمية ، حيث يكون لف الجزء الثابت صنبورًا من جزء غير مكتمل لإدراجه في شبكة التيار المتردد ، ويمكن توصيل مصدر تيار مستمر بطول الملف بالكامل.

مزايا هذا النوع من المحركات واضحة:

القدرة على العمل بسرعات عاليةيسمح لك بإنشاء محركات كهربائية مجمعة بسرعة دوران تصل إلى عدة عشرات الآلاف من الثورات في الدقيقة ، وهي مألوفة للجميع من المثاقب الكهربائية.

لا حاجة لمشغلات إضافيةعلى عكس محركات قفص السنجاب.

عزم دوران عالي، مما يسرع الإخراج إلى وضع التشغيل ، بما في ذلك تحت الحمل. علاوة على ذلك ، فإن عزم دوران محرك المجمع يتناسب عكسياً مع السرعة ، ومع زيادة الحمل ، فإنه يتجنب حدوث انخفاض في السرعة.

سهولة التحكم في الدوران- نظرًا لأنها تعتمد على جهد الإمداد ، يكفي أن يكون لديك منظم جهد ثلاثي بسيط لضبط السرعة على أوسع حدود. في حالة فشل المنظم ، يمكن توصيل محرك المجمع مباشرة بالشبكة.

أقل الجمود الدوار- يمكن جعله أكثر إحكاما من دائرة قفص السنجاب ، حيث يصبح محرك المجمع نفسه أصغر بشكل ملحوظ.

أيضًا ، يمكن ببساطة عكس محرك المجمع ، وهو أمر مهم بشكل خاص عند إنشاء أنواع مختلفة من الأدوات الكهربائية وعدد من أدوات الماكينة.

لهذه الأسباب ، تُستخدم محركات التجميع على نطاق واسع في جميع المستهلكين أحادي الطور حيث يكون التحكم المرن في السرعة ضروريًا: في الأدوات الكهربائية المحمولة ، المكانس الكهربائية ، أدوات المطبخوهلم جرا. ومع ذلك ، هناك رقم ميزات التصميميحدد خصائص تشغيل المحرك الكهربائي للمجمع:

تتطلب محركات التجميع استبدالًا منتظمًا للفرشاة التي تبلى بمرور الوقت. المجمع نفسه يتآكل ، في حين أن المحرك مع الدوار القفص السنجابي ، كما ذكرنا سابقًا ، يخضع لاستبدال المحامل بشكل متكرر ، يكون أبديًا تقريبًا.

الشرارة الحتمية بين المجمع والفرش (سبب الرائحة المألوفة للأوزون عند تشغيل محرك المجمع) لا تقلل من المورد فحسب ، بل تتطلب أيضًا تدابير أمان متزايدة أثناء التشغيل بسبب احتمال اشتعال الغازات القابلة للاحتراق أو تراب.

جميع المواد المعروضة على هذا الموقع للأغراض الإعلامية فقط ولا يمكن استخدامها كمبادئ توجيهية ووثائق معيارية.

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. عادةً ما تستخدم الأجهزة المنزلية والأجهزة الأوتوماتيكية محركات دقيقة أحادية الطور ، نظرًا لأن هذه الأجهزة والأجهزة ، كقاعدة عامة ، يتم تشغيلها بواسطة شبكة التيار المتردد أحادية الطور.

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. منذ اللف يمر التيار المتناوب، ينبض نظام MDS بالتزامن مع تردد الشبكة. الاستقراء عند نقطة اعتباطية في فجوة الهواء

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) ،.

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.

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

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:

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 دوران المحرك أحادي الطور في وضع الخمول ثلاث مراحل المحرك، 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 حوالي 2/3 من قوة محرك ثلاثي الطور من نفس الحجم ، لأنه في محرك أحادي الطور ، يشغل ملف العمل 2/3 فقط من فتحات الجزء الثابت. املأ جميع فتحات الجزء الثابت

نظرًا لأنه في هذه الحالة يكون معامل اللف صغيرًا ، فإن استهلاك النحاس يزداد بحوالي 1.5 مرةبينما تزداد الطاقة بنسبة 12٪ فقط.

أجهزة البدء.للحصول على عزم بدء التشغيل ، محركات أحادية الطورلها ملف بدء متحرك 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 مكثف لديه 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 ، فإن التيارات في العمل و بدء اللفاتيتم إزاحتها في الطور بزاوية φ ص - ص وتشكل مجالًا دوارًا غير متماثل (إهليلجي) ، بسبب حدوث 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 واحد أو أكثر من المنعطفات ذات الدائرة القصيرة ، 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 الناتج عن 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 2. يفسر ذلك من خلال 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 - يغيره في الطور بالنسبة إلى MDS Fن. نظرًا لأن التدفق Ф p1 لا يغطي الملف ذي الدائرة القصيرة ، 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. 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 ، المنقولة في الفضاء بزاوية β وتحولت في الطور بزاوية γ = γ 2 - l ، تشكل مجالًا مغناطيسيًا دوارًا بيضاوي الشكل (انظر الفصل 3) ، والذي يولد عزمًا يعمل على دوار المحرك في الاتجاه من قطعة القطب الأولى ، غير مغطى 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 شكل المجال المغناطيسي في فجوة الهواء ؛ زيادة فجوة الهواء تحت الحافة ، غير مغطاة بملف قصير الدائرة ؛ استخدم اثنين أو أكثر من المنعطفات ذات الدائرة القصيرة على طرف واحد مع زوايا تغطية مختلفة. هناك أيضًا محركات بدون دوران قصير الدائرة على القطبين ، ولكن بنظام مغناطيسي غير متماثل: تكوينات مختلفة للأجزاء الفردية للقطب وفجوات هوائية مختلفة. تتمتع هذه المحركات بعزم دوران أقل من المحركات ذات الأعمدة المحمية ، لكن كفاءتها أعلى ، حيث لا توجد 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) ، كل منها يغطي 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 ضئيل للغاية ، 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. غذاء محرك كهربائينفذت من مقبس عاديحيث توجد بالضرورة قوة لا تقل عن 220 فولت. في هذه الحالة ، من الضروري الانتباه إلى التردد 60 هرتز.

في الممارسة العملية ، لقد ثبت أن محرك كهربائي أحادي الطور 220 فولت يباع مع الأجهزة التي 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.