Монофазни асинхронни електродвигатели. Монофазни асинхронни двигатели. Устройство и принцип на действие

220V монофазен електродвигател е отделен механизъм, който се използва широко за монтаж в различни устройства. Може да се използва за битови и промишлени цели. Храна електрически моторизвършено от обикновена розетка, където задължително има мощност от поне 220 волта. В този случай е необходимо да се обърне внимание на честотата от 60 херца.

На практика е доказано, че монофазен електродвигател 220 V се продава заедно с устройства, които спомагат за преобразуването на енергията на електрическото поле, а също така натрупват необходимия заряд с помощта на кондензатор. Модерни модели, които се произвеждат по иновативни технологии, електродвигателите 220V са допълнително оборудвани с оборудване за осветяване на работното място на устройството. Това се отнася за вътрешни и външни части.

Важно е да запомните, че капацитетът на кондензатора трябва да се съхранява в съответствие с всички основни изисквания. Най-добрият вариант е къде температурата на въздуха остава същатаи не подлежи на никакви колебания. В стая температурен режимне трябва да пада до отрицателна стойност.

По време на работа на двигателя експертите препоръчват от време на време да измервате стойността на капацитета на кондензатора.

Индукционните двигатели днес се използват широко за различни промишлени процеси. За различни задвижвания се използва този конкретен модел електродвигател. Еднофазни асинхронни конструкциипомагат за задвижването на дървообработващи машини, помпи, компресори, индустриални вентилационни устройства, конвейери, асансьори и много друго оборудване.

Електродвигателят се използва и за задвижване на дребна механизация. Те включват мелнички за фураж и бетонобъркачки. Необходимо е да се купуват такива структури само от доверени доставчици. Преди закупуване е препоръчително да проверите сертификатите за съответствие и гаранцията на производителя.

Доставчиците трябва да предоставят на своите клиенти сервизна поддръжкаелектрически моторв случай на счупване или повреда. Това е един от основните компоненти, които се завършват по време на сглобяването на помпения агрегат.

Съществуващи серии електрически двигатели

Днес индустриални предприятияпроизвеждат следните серии монофазен електродвигател 220V:

Всички двигатели подразделени според дизайна, според начина на монтаж, както и степента на защита. Това ви позволява да защитите конструкцията от влага или механични частици.

Характеристики на електродвигателите от серия А

Електрическите еднофазни двигатели от серия А са унифицирани асинхронни конструкции. Те са затворени от външно влияниес ротор с катерица.

Моторната структура има следните групи за изпълнение:

Цената на еднофазен електродвигател 220V зависи от серията.

Какви са видовете двигатели?

Монофазните двигатели са предназначени за комплектоване на електрически задвижвания за битови и промишлени цели. Такива конструкции се произвеждат в съответствие с държавните стандарти.

Лесното преобразуване на променливотоково напрежение го прави най-широко използван в захранването. В областта на проектирането на електрически двигатели беше открито още едно предимство на променливия ток: възможността за създаване на въртящ се магнитно полебез допълнителни трансформации или с минимален брой от тях.

Следователно, въпреки определени загуби поради реактивното (индуктивно) съпротивление на намотките, лекотата на създаване на променливотокови двигатели допринесе за победата над захранването с постоянен ток в началото на 20 век.

Основно AC двигателите могат да бъдат разделени на две групи:

Асинхронен

При тях въртенето на ротора се различава по скорост от въртенето на магнитното поле, така че те могат да работят с голямо разнообразие от скорости. Този тип AC двигател е най-разпространеният в наше време. Синхронен

Тези двигатели имат твърда връзка между скоростта на ротора и скоростта на въртене на магнитното поле. Те са по-трудни за производство и по-малко гъвкави при използване (промяната на скоростта при фиксирана честота на захранващата мрежа е възможна само чрез промяна на броя на полюсите на статора).

Използват се само при големи мощности от няколкостотин киловата, при което по-високият им КПД в сравнение с асинхронните електродвигатели значително намалява топлинните загуби.

AC АСИНХРОНЕН ЕЛЕКТРОМОТОР

Най-често срещаният тип асинхронен двигател е електродвигател с ротор с катерицаот типа "катерица", където в наклонените жлебове на ротора е положен набор от проводящи пръти, свързани с пръстени в краищата.

Историята на този тип електродвигатели датира от повече от сто години, когато е забелязано, че проводящ обект, поставен в пролуката на сърцевината на електромагнит с променлив ток, има тенденция да се измъкне от него поради появата на индукционна ЕМП в него с противоположен вектор.

По този начин асинхронният двигател с ротор с катерица няма механични контактни възли, с изключение на опорните лагери на ротора, което осигурява двигатели от този тип не само с ниска цена, но и с най-висока издръжливост. Благодарение на това електродвигателите от този тип са станали най-често срещаните в съвременната индустрия.

Те обаче имат и някои недостатъци, които трябва да се вземат предвид при проектирането на асинхронни електродвигатели от този тип:

Висок стартов ток- тъй като в момента, в който асинхронният безчетков електродвигател е свързан към мрежата, реактивното съпротивление на намотката на статора все още не се влияе от магнитното поле, създадено от ротора, възниква силен токов удар, няколко пъти по-голям от номинален токконсумация.

Тази характеристика на работата на двигатели от този тип трябва да бъде включена във всички проектирани захранвания, за да се избегнат претоварвания, особено при свързване на асинхронни електродвигатели към мобилни генератори с ограничена мощност.

Нисък стартов въртящ момент- електродвигателите с намотка с късо съединение имат изразена зависимост на въртящия момент от скоростта, така че включването им под товар е силно нежелателно: времето за достигане на номиналния режим и стартовите токове се увеличават значително, намотката на статора е претоварена.

Например какво се случва, когато включите дълбоки помпи- в електрическите вериги на тяхното захранване е необходимо да се вземе предвид пет-седемкратен марж на тока.

Невъзможност за директен старт в еднофазни токови вериги- за да може роторът да започне да се върти, е необходим стартов тласък или въвеждане на допълнителни фазови намотки, които са фазово изместени една спрямо друга.

За да стартирате AC асинхронен двигател еднофазна мрежаизползва се или ръчно превключвана стартова намотка, която се изключва след завъртане на ротора, или втора намотка, свързана чрез фазово изместващ елемент (най-често кондензатор с необходимия капацитет).

Невъзможност за постигане на висока скорост- въпреки че въртенето на ротора не е синхронизирано с честотата на въртене на магнитното поле на статора, то не може да го води, следователно в мрежа от 50 Hz максималната скорост за асинхронен електродвигател с ротор с катерица не е повече от 3000 оборота в минута.

Увеличаването на скоростта на асинхронен двигател изисква използването на честотен преобразувател (инвертор), което прави такава система по-скъпа от колекторния двигател. Освен това с увеличаване на честотата се увеличават и реактивните загуби.

Трудността при организирането на обратното- това изисква пълно спиране на двигателя и повторно превключване на фазите, в еднофазна версия - фазово изместване в стартовата или втора фазова намотка.

Най-удобно е да използвате асинхронен електродвигател в промишлена трифазна мрежа, тъй като създаването на въртящо се магнитно поле се извършва от самите фазови намотки без допълнителни устройства.

Всъщност верига, състояща се от трифазен генератор и електрически двигател, може да се разглежда като пример за електрическо предаване: задвижването на генератора създава в него въртящо се магнитно поле, което се преобразува в трептения електрически ток, което от своя страна възбужда въртенето на магнитното поле в електродвигателя.

Освен това е с трифазно захранване асинхронни електродвигателиимат най-висока ефективност, тъй като в еднофазна мрежа магнитното поле, създадено от статора, може по същество да се разложи на две противофазни, което увеличава безполезните загуби поради насищане на ядрото. Следователно мощен монофазни електродвигателикато правило те се извършват по схемата на колектора.

КОЛЕКТОР ЗА АС ЕЛЕКТРОМОТОР

При електрически двигатели от този тип магнитното поле на ротора се създава от фазови намотки, свързани към колектора. Всъщност колекторният двигател с променлив ток е различен от двигателя постоянен токсамо от факта, че реактивното съпротивление на намотките е включено в неговото изчисление.

В някои случаи дори универсален колекторни двигатели, където статорната намотка има отвод от частичната част за включване в променливотоковата мрежа, а източник на постоянен ток може да бъде свързан към цялата дължина на намотката.

Предимствата на този тип двигател са очевидни:

Възможност за работа при високи скоростиви позволява да създавате колекторни електродвигатели със скорост на въртене до няколко десетки хиляди оборота в минута, познати на всички от електрически бормашини.

Няма нужда от допълнителни тригериза разлика от двигателите с катерица.

Висок стартов въртящ момент, което ускорява изхода към работен режим, включително и под товар. Освен това въртящият момент на колекторния двигател е обратно пропорционален на скоростта и с увеличаване на натоварването избягва спада на скоростта.

Лесен контрол на оборота- тъй като те зависят от захранващото напрежение, достатъчно е да имате обикновен регулатор на напрежението на триак, за да регулирате скоростта в най-широките граници. Ако регулаторът се повреди, колекторният двигател може да бъде свързан директно към мрежата.

По-малка инерция на ротора- може да се направи много по-компактен, отколкото с верига с катерица, поради което самият колекторен двигател става забележимо по-малък.

Също така колекторният двигател може просто да се обърне, което е особено важно при създаването на различни видове електрически инструменти и редица металорежещи машини.

Поради тези причини колекторните двигатели се използват широко във всички монофазни консуматори, където е необходимо гъвкаво регулиране на скоростта: в ръчни електрически инструменти, прахосмукачки, кухненски уредии така нататък. Въпреки това, номер характеристики на дизайнаопределя спецификата на работата на колекторния електродвигател:

Колекторните двигатели изискват редовна смяна на четките, които се износват с времето. Самият колектор се износва, докато двигателят с ротор с катерица, както вече беше споменато по-горе, подложен на рядка смяна на лагери, е почти вечен.

Неизбежното искрене между колектора и четките (причината за познатата миризма на озон при работещ колекторен двигател) не само допълнително намалява ресурса, но и изисква повишени мерки за безопасност по време на работа поради вероятността от запалване на горими газове или прах.

Всички материали, представени на този сайт, са само за информационни цели и не могат да се използват като насоки и нормативни документи.

Области на използване.Използват се асинхронни двигатели с ниска мощност (15 - 600 W). автоматични устройстваи електрически уреди за задвижване на вентилатори, помпи и други съоръжения, които не изискват контрол на скоростта. В електрическите уреди и автоматичните устройства обикновено се използват еднофазни микромотори, тъй като тези уреди и устройства по правило се захранват от еднофазна мрежа с променлив ток.

Принцип на действие и устройство монофазен двигател. Намотката на статора на еднофазен двигател (фиг. 4.60, а)разположени в слотове, заемащи приблизително две трети от обиколката на статора, което съответства на чифт полюси. Като резултат

(виж глава 3) разпределението на MMF и индукцията във въздушната междина е близко до синусоидално. Тъй като намотката минава променлив ток, MDS пулсира в такт с честотата на мрежата. Индукция в произволна точка във въздушната междина

V x = V m sinωtcos (πх/τ).

Така при еднофазен двигател намотката на статора създава стационарен поток, който се променя с времето, а не кръгов въртящ се поток, както при трифазните двигатели със симетрично захранване.

За да опростим анализа на свойствата на еднофазен двигател, представяме (4.99) във формата

V x \u003d 0,5 V t sin (ωt - πx / τ) + 0,5 V t sin (ωt + πx / τ),.

т.е. заменяме стационарния пулсиращ поток със сумата от еднакви кръгови полета, въртящи се в противоположни посоки и имащи еднакви честоти на въртене: н 1 вкл = н 1 оборот = недин . Тъй като свойствата на асинхронен двигател с кръгово въртящо се поле са разгледани подробно в § 4.7 - 4.12, анализът на свойствата на еднофазен двигател може да бъде намален до разглеждане на комбинираното действие на всяко от въртящите се полета. С други думи, еднофазен двигател може да бъде представен като два идентични двигателя, чиито ротори са твърдо свързани помежду си (фиг. 4.60, b), с противоположна посока на въртене на магнитните полета и моментите, които създават Мпри Мобр. Полето, чиято посока на въртене съвпада с посоката на въртене на ротора, се нарича директно; поле за обратна посока - обратен или обратен.

Да приемем, че посоката на въртене на роторите съвпада с посоката на едно от въртящите се полета, например с n и т.н. Тогава плъзгането на ротора спрямо потока Еи т.н

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

Плъзгане на ротора спрямо потока Ф обр

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

От (4.100) и (4.101) следва, че

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

Електромагнитни моменти Мпри М arr, образувани от директни и обратни полета, са насочени към противоположни страни, и резултантният момент на еднофазен двигател Мразрезът е равен на разликата в моментите при една и съща скорост на ротора.

На фиг. 4.61 е показана зависимостта M = f(s)за еднофазен двигател. Разглеждайки фигурата, можем да направим следните изводи:

а) еднофазен двигател няма начален въртящ момент; върти се в посоката, в която се задвижва от външна сила; б) скоростта на въртене на еднофазен двигател на празен ход е по-малка от тази на трифазен двигател, поради наличието на спирачен момент, генериран от обратното поле;

в) работата на еднофазен двигател е по-лоша от тази на трифазен двигател; има повишено приплъзване при номинален товар, по-ниска ефективност, по-малка претоварваща способност, което се дължи и на наличието на обратно поле;

г) мощността на еднофазен двигател е приблизително 2/3 от мощността на трифазен двигател със същия размер, тъй като при еднофазен двигател работната намотка заема само 2/3 от слотовете на статора. Запълнете всички слотове на статора

тъй като в този случай коефициентът на намотка се оказва малък, консумацията на мед се увеличава с около 1,5 пъти, докато мощността се увеличава само с 12%.

Стартови устройства.За да се получи начален въртящ момент, еднофазните двигатели имат стартова намотка, изместена с 90 електрически градуса спрямо основната работна намотка. За периода на стартиране началната намотка е свързана към мрежата чрез елементи за фазово изместване - капацитет или активно съпротивление. След края на разгона на двигателя стартовата намотка се изключва, докато двигателят продължава да работи като монофазен. Тъй като началната намотка работи само за кратко време, тя е направена от проводник с по-малко напречно сечение от работното и поставен в по-малък брой жлебове.

Нека разгледаме по-подробно процеса на стартиране, когато използваме капацитет C като елемент за фазово изместване (фиг. 4.62, а). На началната намотка Пволтаж
Ú 1p = Ú 1 - Ú C= Ú 1 +jÍ 1П X C, т.е. той е изместен по фаза спрямо мрежовото напрежение U 1, приложен към работната намотка Р. Следователно векторите на тока в работата аз 1p и стартер аз 1n намотки са изместени във фаза с някакъв ъгъл. Избирайки по определен начин капацитета на кондензатора за фазово изместване, е възможно да се получи режим на работа при стартиране, който е близък до симетричния (фиг. 4.62, b), т.е. да се получи кръгово въртящо се поле. На фиг. 4.62 са показани зависимостите M = f(s)за двигателя с включена (крива 1) и изключена (крива 2) стартова намотка. Двигателя се пали на части абхарактеристики 1; в точката bстартовата намотка е изключена и в бъдеще двигателят работи частично COхарактеристики 2.

Тъй като включването на втората намотка значително подобрява механичните характеристики на двигателя, в някои случаи се използват еднофазни двигатели, в които намотките A и B

включени през цялото време (фиг. 4.63, а). Такива двигатели се наричат кондензаторни двигатели.

И двете намотки на кондензаторните двигатели заемат като правило еднакъв брой слотове и имат еднаква мощност. При стартиране на кондензаторен двигател, за да се увеличи началният въртящ момент, е препоръчително да имате увеличен капацитет C p + C p , След като двигателят се ускори съгласно характеристика 2 (фиг. 4.63, b) и токът намалява, част на кондензаторите Cn се изключва, така че в номиналния режим (когато токът на двигателя стане по-малък, отколкото при стартиране), за да се увеличи капацитетът и да се осигури работа на двигателя в условия, близки до работа с кръгово въртящо се поле. В този случай двигателят работи по характеристика 1.

кондензаторен двигателима висок cos φ. Недостатъците му са относително голямата маса и размери на кондензатора, както и появата на несинусоидален ток при изкривяване на захранващото напрежение, което в някои случаи води до вредни ефектина комуникационната линия.

При условия на лек старт (малък въртящ момент на натоварване по време на стартовия период) се използват двигатели с пусково съпротивление. Р(Фиг. 4.64, а). Наличност активно съпротивлениев схемата на началната намотка осигурява по-малко фазово изместване φ p между напрежението и тока в тази намотка (фиг. 4.64, б), отколкото фазовото изместване φ p в работната намотка. В тази връзка токовете в работните и стартовите намотки се изместват във фаза с ъгъл φ p - φ p и образуват асиметрично (елиптично) въртящо се поле, поради което възниква началният въртящ момент. Двигателите с пусково съпротивление са надеждни при работа и се произвеждат масово. Стартовото съпротивление е вградено в корпуса на двигателя и се охлажда със същия въздух, който охлажда целия двигател.

Монофазни микромотори с екранирани полюси.При тези двигатели статорната намотка, свързана към мрежата, обикновено е концентрирана и укрепена върху ясно изразени полюси (фиг. 4.65, а), чиито листове са щамповани заедно със статора. Във всеки полюс един от изводите е покрит от спомагателна намотка, състояща се от една или повече късо свързани навивки, които екранират от 1/5 до 1/2 от полюсната дъга. Роторът на двигателя е конвенционален тип с катерица.

Магнитният поток на машината, създаден от намотката на статора (полюсен поток), може да бъде представен като сума от два компонента (фиг. 4.65, b) ty намотка; Ф n2 - поток, преминаващ през частта на полюса, екранирана от накъсо съединена намотка.

Потоците Ф p1 и Ф p2 преминават през различни части на полюсния накрайник, т.е. те се изместват в пространството под ъгъл β. В допълнение, те не са във фаза по отношение на MDS Е n намотки на статора под различни ъгли - γ 1 и γ 2. Това се дължи на факта, че всеки полюс на описания двигател може да се разглежда като първо приближение като трансформатор, чиято първична намотка е намотката на статора, а вторичната намотка е намотка с късо съединение. Потокът на намотката на статора индуцира ЕМП в намотка с късо съединение ддо (фиг. 4.65, c), в резултат на което възниква ток азкъм и MDS Е k, сгъване с MDS Е n статорни намотки. Компонента на реактивен ток азкъм намалява потока Ф p2, а активният - го измества във фаза спрямо MDS Ен. Тъй като потокът Ф p1 не покрива късо съединение, ъгълът γ 1 има относително малка стойност (4-9 °) - приблизително същата като ъгъла на фазово изместване между потока на трансформатора и MMF на първичния навиване в режим празен ход. Ъгълът γ 2 е много по-голям (около 45 °), т.е. същият като в трансформатор с късо съединена вторична намотка (например в токов измервателен трансформатор). Това се обяснява с факта, че загубите на мощност, от които зависи ъгълът γ 2, се определят не само от загубите на магнитна мощност в стоманата, но и от електрическите загуби в намотката с късо съединение.

Ориз. 4.65. Структурни схеми на еднофазен двигател с екранирани полюси и неговите
векторна диаграма:
1 - статор; 2 - статорна намотка; 3 - късо съединение
бобина; 4 - ротор; 5 - стълб

Потоците Ф p1 и Ф p2, изместени в пространството с ъгъл β и изместени по фаза във времето с ъгъл γ = γ 2 - γ l, образуват елиптично въртящо се магнитно поле (виж гл. 3), което генерира въртящ момент, действащ на роторния двигател в посока от първия полюс, непокрит от намотка на късо, към втория връх (в съответствие с редуването на максимумите на "фазовия" поток).

За да се увеличи началният въртящ момент на разглеждания двигател чрез приближаване на неговото въртящо се поле до кръгово, се използват различни методи: между полюсните части на съседните полюси се монтират магнитни шунтове, които подобряват магнитната връзка между основната намотка и късото електрическа намотка и подобряване на формата на магнитното поле във въздушната междина; увеличете въздушната междина под върха, непокрита от намотка с късо съединение; използвайте две или повече късо съединени навивки на един връх с различни ъгли на покритие. Има и двигатели без късо съединение на полюсите, но с асиметрична магнитна система: различни конфигурации на отделните части на полюса и различни въздушни междини. Такива двигатели имат по-нисък начален въртящ момент от двигателите с екранирани полюси, но тяхната ефективност е по-висока, тъй като нямат загуби на мощност при късо съединение.

Разглежданите конструкции на двигатели с екранирани полюси са необратими. За заден ход в такива двигатели се използват бобини вместо късо свързани завои. B1, B2, B3и НА 4(фиг. 4.65, в), всеки от които покрива половин полюс. Късо съединение на чифт намотки В 1и НА 4или В 2и НА 3, е възможно да се екранира едната или другата половина на полюса и по този начин да се промени посоката на въртене на магнитното поле и ротора.

Двигателят с екранирани полюси има редица съществени недостатъци: относително големи габаритни размери и тегло; нисък cos φ ≈ 0,4 ÷ 0,6; нисък коефициент на полезно действие η = 0,25 ÷ 0,4 поради големи загуби в накъсо съединената намотка; малък стартов момент и др. Предимствата на двигателя са простотата на дизайна и в резултат на това високата надеждност при работа. Поради липсата на зъби на статора, шумът на двигателя е незначителен, така че често се използва в устройства за възпроизвеждане на музика и реч.