Трифазен електрически асинхронен двигател с две четки. Монофазни асинхронни двигатели. Устройство и принцип на действие

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).

Те намират приложение само при големи мощности от няколкостотин киловата, където са по-големи от a синхронни двигателиЕфективността значително намалява загубата на топлина.

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 на включване на асинхрон колекторен електродвигателВ мрежата реактивното съпротивление на намотката на статора все още не се влияе от магнитното поле, създадено от ротора, има силен пусков ток, няколко пъти по-голям от номиналния ток на консумация.

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 късо съединена намотка имат изразена зависимост на въртящия момент от скоростта, така че включването им под товар е силно нежелателно: времето за достигане на номиналния режим и стартови токове, 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 начало асинхронен двигател AC in 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.

В допълнение, именно с трифазно захранване асинхронните електрически двигатели имат най-висока ефективност, тъй като в еднофазна мрежа създаденото от статора магнитно поле може по същество да се разложи на две противофазни, което увеличава безполезното загуби от пренасищане на ядрото. Следователно мощните еднофазни електродвигатели обикновено се изпълняват според колекторната верига.

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 се създават дори универсални колекторни двигатели, при които намотката на статора има кран от непълна част за включване в мрежата за променлив ток, 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.

© 2012-2017 Всички права запазени.

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

220V монофазен електродвигател е отделен механизъм, който се използва широко за монтаж в различни устройства. Може да се използва за битови и промишлени цели. Електрическият мотор се захранва 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.

3-7. УСТРОЙСТВО НА АСИНХРОННИ ЕДНОФАЗНИ ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ДВИГАТЕЛИ

На фиг. 3-16 показва устройството на асинхронен еднофазен електродвигател от типа AOLB с вграден стартов резистор. Статорът на електродвигателя е сглобен от щамповани листове от електротехническа стомана 15, пресовани и излети в алуминиева обвивка (корпус на статора) с двойни стени 13. Между стените са оформени канали за въздушно охлаждане на повърхността на статора. Два капака 2 и 17, излети от алуминиева сплав, се поставят върху заточването на корпуса на статора.

Върху предния капак 17 е поставена щампована капачка 18 с дупки в края. През тези отвори, когато роторът се върти, вентилаторът 19, монтиран на края на вала на ротора, поема въздух. Вентилаторът е излят от алуминиева сплав и е закрепен към вала с винт.

В листовете на статора са щамповани 24 крушовидни канала. От тях 16 слота са заети от проводниците на работната намотка, а 8 слота са заети от проводниците на стартовата намотка. Изходните краища на работните и стартовите намотки се извеждат към контактните винтове 4, разположени в клемната кутия 11. Сърцевината на ротора е сглобена от листове 12 от електрическа стомана и притисната върху гофрираната повърхност на средната част на вала 1. В жлебовете на ротора се излива алуминиева намотка 14 със затварящи пръстени и лопатки на вентилатора. Целта на вентилатора е да изхвърля загрят въздух към охладените външни стени на корпуса.

На ротора е монтиран центробежен превключвател на стартовата намотка. Състои се от два лоста 7 с противотежести 9, разположени на оси 8, които са притиснати в четири лопатки на вентилатора. Лостовете се притискат с щифтове 6 върху пластмасовата втулка 5, която седи свободно върху вала. По време на ускорението на ротора, когато честотата на неговото въртене се доближава до номиналната, противотежестите се разминават под действието на центробежната сила, завъртайки лостовете около осите.

В този случай втулката 5 се премества надясно, компресира пружината 10 и освобождава пружинния контакт 4, който затваря веригата на стартовата намотка. Този контакт, когато роторът е неподвижен, се затваря от края на втулката с фиксиран контакт 3.

Подвижните и неподвижните контакти са монтирани върху изолационна плоча към задния капак на електродвигателя 2. На него е фиксирано термично реле, което изключва електродвигателя от мрежата при прегряване. За монтиране на двигателя се използва стойка 16 с четири шипа.

Схемата за включване на електродвигателя е показана на фиг. 3-17.

Мрежовото напрежение се подава към клеми C 1 и C 2. От тези скоби се подава напрежение към работната намотка през контактите термично реле RT, състоящ се от намотка, биметална плоча и контакти. Когато електродвигателят се нагрее над допустимата стойност, пластината се огъва и отваря контактите. В случай на късо съединение през намотката на термичното реле ще тече голям ток, плочата бързо ще се нагрее и ще отвори контактите. В този случай работещите C и началните P намотки ще бъдат изключени, тъй като и двете се захранват чрез термично реле. Така термичното реле предпазва двигателя както от претоварване, така и от късо съединение.

Стартовата намотка се захранва от клеми C 1 и C 2 през джъмпера C 2 -P 1, контактите на центробежния превключвател VTS, джъмпера VTS-RT, контактите на термичното реле RT. При стартиране на електродвигателя, когато роторът достигне скорост от 70-80% от номиналната, контактите на центробежния превключвател ще се отворят и стартовата намотка ще бъде изключена от мрежата. Когато електродвигателят е включен, когато скоростта на ротора намалее, контактите на центробежния превключвател ще се затворят отново и стартовата намотка ще бъде подготвена за следващо стартиране.

На фиг. 3-18 показва конструкцията на асинхронен двигател тип ABE.Тези двигатели са свързани към мрежа с постоянно свързана спомагателна намотка, в чиято верига е свързан последователно кондензатор (фиг.3-9).Двигателите тип ABE правят нямат твърд корпус и затова се наричат ​​вградени. Със задвижващия механизъм електродвигателите се закрепват с фланец или скоба.

Тялото на електродвигателя е пакет от ядрото на статора 1, сглобено от листове от електротехническа стомана с дебелина 0,5 mm. Опаковката е пресована и запълнена с алуминиева сплав под налягане. В краищата на статора има притискащи пръстени 5 и четири алуминиеви пръта, които ги затягат. Намотките 6 на работната и спомагателната намотка се вкарват в прорезите на статора. Лагерните щитове 4 са центрирани върху притискащи пръстени 5 и 7. Чрез гумената втулка 9 в лагерния щит краищата на намотките 8 се извеждат навън, за да ги свържат към мрежата. Лагерните щитове са затегнати с четири шпилки.

Роторът на двигателя е сглобен от листове електротехническа стомана и запълнен с алуминий 2. Заедно с намотката на ротора са отлети крилата на вентилатора за охлаждане на двигателя. Роторът се върти в два сачмени лагера 3.

Електрическите двигатели имат буквени и цифрови обозначения, например електрическият двигател ABE 041-2 означава: A - асинхронен, B - вграден, E - еднофазен,

4 е числото на размера, 1 е серийният номер на дължината на сърцевината на статора, а числото 2 през тире е броят на полюсите.

3-8. СИНХРОННИ МОНОФАЗНИ ЕЛЕКТРОдвигатели

В някои случаи са необходими електрически двигатели, чиято скорост трябва да бъде строго постоянна, независимо от натоварването. Като такива се използват синхронни електродвигатели, при които скоростта на ротора винаги е равна на скоростта на магнитното поле и се определя от (3-2). Има много видове синхронни двигатели, както трифазни, така и монофазни. Тук се разглеждат само два от най-простите видове еднофазни синхронни електродвигатели: реактивни и кондензаторни реактивни.

На фиг. 3-19 показва структурна диаграма на най-простия еднофазен реактивен двигател, известен в областта като колелото La Cour. Статор 1 и ротор 2 са сглобени от щамповани листове от електротехническа стомана. На статора е навита бобина, захранвана от еднофазна променливотокова мрежа, която създава пулсиращо магнитно поле. Реактивният двигател получи името си, защото роторът се върти поради реакциите на две сили на магнитно привличане.

При пулсиращо поле двигателят няма стартов момент и трябва да се завърти на ръка. Магнитните сили, действащи върху зъбите на ротора през цялото време, се стремят да го притиснат към полюсите на статора, тъй като в това положение съпротивлението на магнитния поток ще бъде минимално. Въпреки това, роторът по инерция преминава през това положение през времето, когато пулсиращото поле намалява. При следващото увеличаване на магнитното поле, магнитните сили действат върху друг зъб на ротора и неговото въртене ще продължи. За стабилност на курса роторът на реактивния електродвигател трябва да има голяма инерция.

Реактивните електродвигатели работят стабилно само при ниска скорост на въртене от порядъка на 100–200 об/мин. Тяхната мощност обикновено не надвишава 10-15 вата. Скоростта на ротора се определя от мрежовата честота f и броя на зъбите на ротора Z. Тъй като роторът се завърта 1/Z от оборота в един полупериод на промяна на магнитния поток, той ще се върти 60 2 f/Z оборота за 1 минута, съдържащ 60 2 f полупериода. При честота на променлив ток от 50 Hz скоростта на ротора е:

За да увеличите въртящия момент, увеличете броя на зъбите на статора. Най-голям ефект може да се постигне, като се направят толкова зъби на статора, колкото и на ротора. В този случай магнитното привличане ще действа едновременно не върху чифт зъби, а върху всички зъби на ротора и въртящият момент ще се увеличи значително. При такива електродвигатели намотката на статора се състои от малки намотки, които са навити на ръба на статора в пролуките между зъбите. По-старите типове електрически играчи използваха такъв електродвигател със 77 зъба на статора и на ротора, който осигуряваше скорост на въртене на диска от 78 об./мин. Роторът беше едно цяло с диска, върху който беше поставена плочата. За да стартирате електрическия мотор, беше необходимо да натиснете диска с пръст.

Статорът на синхронен кондензаторен реактивен двигател не се различава от статора на кондензаторен асинхронен двигател. Роторът на електродвигателя може да бъде направен от ротора на асинхронен електродвигател чрез фрезоване на канали в него според броя на полюсите (фиг. 3-20). В този случай пръчките на клетката за катерици са частично отрязани. При фабричното производство на такива електродвигатели с роторни листове, щамповани с полюсни издатини, част от прътите на кафеза играят ролята на стартова намотка. Роторът започва да се върти по същия начин като ротора на асинхронен електродвигател, след това се привлича в синхрон с магнитното поле и след това се върти със синхронна честота.

Качество на работа кондензаторен двигателсилно зависи от режима, в който електродвигателят има кръгово въртящо се поле. Елиптичността на полето в синхронен режим води до увеличаване на шума, вибрациите и нарушаване на равномерността на въртене. Ако се появи кръгово въртящо се поле в асинхронен режим, тогава двигателят има добър начален въртящ момент, но малки входни и изходни въртящи моменти. Когато кръговото поле се измества към по-високи честоти, стартовият момент намалява, а моментите на влизане и излизане от синхронизма се увеличават. Най-големите моменти на влизане и излизане от синхронизъм се получават, когато кръговото въртящо се поле се извършва в синхронен режим. В този случай обаче началният въртящ момент е силно намален. За да се увеличи, активното съпротивление на късо съединената намотка на ротора обикновено се увеличава до известна степен.

Недостатъкът на някои видове кондензаторни реактивни двигатели е залепването на ротора, което означава, че при стартиране роторът не се върти, а спира във всяко положение.

Залепването на ротора обикновено се получава при двигатели с неблагоприятно съотношение между размерите на кухините и полюсните издатини. Най-големият реактивен въртящ момент при малка мощност, консумирана от електродвигателя, се получава, когато съотношението на полюсната дъга b p към полюсното деление t е приблизително 0,5-0,6, а дълбочината на кухините h е 9-10 пъти по-голяма от въздуха празнина между полюсните издатини и статора.

Положителна характеристика на реактивните двигатели с кондензатор е висок коефициент на мощност, който е много по-висок от този на трифазните двигатели и понякога достига 0,9-0,95. Това е така, защото индуктивността на кондензаторния двигател до голяма степен се компенсира от капацитета на кондензатора.

Синхронните реактивни двигатели са най-разпространените синхронни двигатели поради тяхната проста конструкция, ниска цена и липса на плъзгащи се контакти. Те са намерили приложение в синхронни комуникационни вериги, звуков филм, звукозапис и телевизионни инсталации.

3-9. ИЗПОЛЗВАНЕ НА ТРИФАЗНИ АСИНХРОННИ ЕЛЕКТРОМОТОРИ КАТО МОНОФАЗНИ

На практика има случаи, когато трябва да свържете трифазен електродвигател към еднофазна мрежа. Преди това се смяташе, че това изисква пренавиване на статора на електродвигателя. Понастоящем са разработени и тествани на практика много схеми за свързване на трифазни електродвигатели към еднофазна мрежа без промени в намотките на статора.

Като пускови елементи се използват кондензатори.

Изводите на статорната намотка на трифазен електродвигател имат следните обозначения: C1 - началото на първата фаза; C2 - началото на втората фаза; NW - началото на третата фаза; C4 - край на първата фаза; C5 - край на втората фаза; C6 - края на третата фаза. Тези обозначения са щамповани върху метални етикети, носени върху водещите проводници на намотката.

Намотката на трифазен електродвигател може да бъде свързана в звезда (фиг. 3-21, а) или в триъгълник (фиг. 3-21, б). Когато са свързани към звезда, началото или краищата на трите фази са свързани към една точка, а останалите три изхода са свързани към трифазна мрежа. При свързване към триъгълник краят на първата фаза се свързва с началото на втората, краят на втората с началото на третата и краят на третата с началото на първата. От точките на свързване се вземат проводници за свързване на електродвигателя към трифазна мрежа.

В трифазна система се разграничават фазови и линейни напрежения и токове. Когато са свързани със звезда, между тях възникват следните отношения:

когато са свързани в триъгълник

Повечето трифазни електродвигатели се произвеждат за две линейни напрежения, например 127/220 V или 220/380 V. При по-ниско мрежово напрежение намотката се свързва в триъгълник, а при по-високо напрежение - в звезда. За такива електродвигатели всичките шест изходни проводника на намотката се извеждат към платката: скоби.

Има обаче електродвигатели за едно мрежово напрежение, при които намотката е свързана в звезда или в триъгълник вътре в електродвигателя, а към клемното табло се извеждат само три проводника. Разбира се, в този случай би било възможно да се разглоби електродвигателят, да се изключат връзките фаза към фаза и да се направят три допълнителни заключения. Не можете обаче да направите това, като използвате една от схемите за свързване на електродвигател към еднофазна мрежа, които са дадени по-долу.

Схематична диаграма на включването на трифазен електродвигател с шест изхода в еднофазна мрежа е показана на фиг. 3-22, а. За да направите това, две фази са свързани последователно и свързани към еднофазна мрежа, а третата фаза е свързана към тях паралелно, включително стартов елемент 1 с превключвател 2. Активно съпротивление или кондензатор може да служи като начален елемент. В този случай работната намотка ще заема 2/3 от слотовете на статора, а началната намотка - 1/3. По този начин трифазната намотка осигурява необходимото съотношение между работните и началните намотки. При тази връзка ъгълът между работната и стартовата намотка е 90 ° ел. (Фиг. 3-22, b).

При последователно свързване на две фази е необходимо да се гарантира, че те са свързани според, а не срещуположно, когато n. с. свързаните фази се изваждат. Както се вижда от диаграмата на фиг. 3-22, а, краищата на втората и третата фаза C 5 и C 6 са свързани към обща точка.

Възможно е да се използва трифазен електродвигател като кондензатор съгласно схемата на фиг. 3-23 с един работен кондензатор 1 или с работен 1 и пускови 2 кондензатора. При такава схема на превключване капацитетът на работния кондензатор, μF, се определя по формулата:

където I е номиналният ток на електродвигателя, A; U е мрежовото напрежение, V.

Трифазен електродвигател с три клеми и статорна намотка, свързан към звезда, е свързан към еднофазна мрежа съгласно схемата на фиг. 3-24. В този случай капацитетът на работния кондензатор се определя от формулата

Напрежение на кондензатора U 1 = 1,3 U.

Трифазен електродвигател с три клеми и статорна намотка, свързани в триъгълник, е свързан към еднофазна мрежа съгласно схемата на фиг. 3-25. Капацитетът на работния кондензатор се определя по формулата

Напрежение на кондензатора U=1,15 V.

И в трите случая капацитетът стартови кондензаториможе да се определи приблизително от връзката

При избора на превключваща верига трябва да се ръководи от напрежението, за което е проектиран трифазен електродвигател, и напрежението на еднофазна мрежа. В този случай фазовото напрежение на трифазното

Пример.Трифазен електродвигател 250 W, напрежение 127/220 V с номинален ток 2 / 1,15 A трябва да бъдат включени в еднофазна мрежа с напрежение 220 V.

При използване на схемата от фиг. 3-24 капацитет на работния кондензатор:

напрежение на кондензатора U 1 \u003d 1.3 220 \u003d 286 V.

Стартов кондензатор

При използване на трифазен електродвигател като еднофазен двигател, неговата мощност се намалява до 50%, като еднофазен кондензатор - до 70% от номиналната мощност на трифазен електродвигател.

Н.В. Виноградов, Ю.Н. Виноградов
Как сами да изчислите и направите електродвигател
Москва 1974 г

Области на използване.Използват се асинхронни двигатели с ниска мощност (15 - 600 W). автоматични устройстваи домакински уреди за задвижване на вентилатори, помпи и друго оборудване, което не изисква 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.

Кондензаторният двигател има 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 сравнително 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 върху ротора на двигателя в посока от първия полюс, необхванат 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.