Motori elettrici asincroni monofase. Motori asincroni monofase. Dispositivo e principio di funzionamento

Il motore elettrico monofase 220V è un meccanismo separato ampiamente utilizzato per l'installazione in una varietà di dispositivi. Può essere utilizzato per scopi domestici e industriali. Cibo motore elettrico effettuato da presa ordinaria, dove è necessariamente presente una potenza di almeno 220 volt. In questo caso è necessario prestare attenzione alla frequenza di 60 hertz.

In pratica, è stato dimostrato che un motore elettrico monofase 220 V viene venduto insieme a dispositivi che aiutano a convertire l'energia del campo elettrico e accumula anche la carica necessaria con l'aiuto di un condensatore. Modelli moderni, prodotti utilizzando tecnologie innovative, i motori elettrici a 220 V sono inoltre dotati di apparecchiature per l'illuminazione del posto di lavoro del dispositivo. Questo vale per le parti interne ed esterne.

È importante ricordare che la capacità del condensatore deve essere immagazzinata in conformità con tutti i requisiti di base. L'opzione migliore è dove la temperatura dell'aria rimane la stessa e non è soggetto a fluttuazioni. Nella stanza regime di temperatura non dovrebbe scendere a un valore negativo.

Durante l'uso del motore, gli esperti raccomandano di misurare periodicamente il valore di capacità del condensatore.

I motori a induzione sono ampiamente utilizzati oggi per vari processi industriali. Per azionamenti diversi, viene utilizzato questo particolare modello del motore elettrico. Progetti asincroni monofase aiutano a guidare macchine per la lavorazione del legno, pompe, compressori, dispositivi di ventilazione industriale, nastri trasportatori, ascensori e molte altre attrezzature.

Il motore elettrico viene utilizzato anche per guidare la meccanizzazione su piccola scala. Questi includono tritacarne e betoniere. È necessario acquistare tali strutture solo da fornitori di fiducia. Prima dell'acquisto si consiglia di verificare i certificati di conformità e la garanzia del produttore.

I fornitori devono fornire ai loro clienti manutenzione del servizio motore elettrico in caso di rottura o guasto. Questo è uno dei componenti principali che viene completato durante l'assemblaggio dell'unità pompa.

Serie esistente di motori elettrici

In data odierna imprese industriali produrre la seguente serie di motori elettrici monofase 220V:

Tutti i motori suddivisa in base al design, in base al metodo di installazione, nonché al grado di protezione. Ciò consente di proteggere la struttura dall'umidità o dalle particelle meccaniche.

Caratteristiche dei motori elettrici serie A

I motori elettrici monofase della serie A sono design asincroni unificati. Sono chiusi da influenza esterna con rotore a gabbia di scoiattolo.

La struttura del motore ha i seguenti gruppi di esecuzione:

Il costo di un motore elettrico monofase 220V dipende dalla serie.

Quali sono i tipi di motori?

I motori monofase sono progettati per completare azionamenti elettrici per uso domestico e industriale. Tali strutture sono prodotte secondo gli standard statali.

La facilità di conversione della tensione CA lo ha reso il più utilizzato nell'alimentazione. Nel campo della progettazione di motori elettrici è stato scoperto un altro vantaggio della corrente alternata: la possibilità di creare una rotazione campo magnetico senza trasformazioni aggiuntive o con un numero minimo di esse.

Pertanto, nonostante alcune perdite dovute alla resistenza reattiva (induttiva) degli avvolgimenti, la facilità di creazione di motori CA ha contribuito alla vittoria sull'alimentazione CC all'inizio del XX secolo.

Fondamentalmente, i motori CA possono essere divisi in due gruppi:

Asincrono

In essi, la rotazione del rotore differisce in velocità dalla rotazione del campo magnetico, quindi possono funzionare a un'ampia varietà di velocità. Questo tipo di motore CA è il più comune ai nostri tempi. Sincrono

Questi motori hanno un collegamento rigido tra la velocità del rotore e la velocità di rotazione del campo magnetico. Sono più difficili da fabbricare e meno flessibili nell'uso (la modifica della velocità a una frequenza fissa della rete di alimentazione è possibile solo modificando il numero di poli dello statore).

Sono utilizzati solo a potenze elevate di diverse centinaia di kilowatt, dove la loro maggiore efficienza rispetto ai motori elettrici asincroni riduce significativamente le perdite di calore.

MOTORE ELETTRICO ASINCRONO AC

Il tipo più comune di motore asincrono è un motore elettrico con rotore a gabbia di scoiattolo del tipo "a gabbia di scoiattolo", dove nelle scanalature inclinate del rotore è adagiato un insieme di aste conduttive, collegate da anelli alle estremità.

La storia di questo tipo di motori elettrici risale a più di cento anni fa, quando si notò che un oggetto conduttivo posto nell'intercapedine del nucleo di un elettromagnete a corrente alternata tende a fuoriuscire da esso a causa della comparsa di un campo elettromagnetico di induzione in con un vettore opposto.

Pertanto, un motore a induzione a gabbia di scoiattolo non ha nodi di contatto meccanico, ad eccezione dei cuscinetti di supporto del rotore, che forniscono motori di questo tipo non solo a basso prezzo, ma anche con la massima durata. Grazie a ciò, i motori elettrici di questo tipo sono diventati i più comuni nell'industria moderna.

Tuttavia, presentano anche alcuni svantaggi che devono essere presi in considerazione quando si progettano motori elettrici asincroni di questo tipo:

Elevata corrente di avviamento- poiché nel momento in cui il motore elettrico asincrono brushless è connesso alla rete, la resistenza reattiva dell'avvolgimento statorico non è ancora influenzata dal campo magnetico creato dal rotore, si ha un forte picco di corrente, molte volte maggiore di corrente nominale consumo.

Questa caratteristica del funzionamento di motori di questo tipo deve essere inclusa in tutta l'alimentazione progettata per evitare sovraccarichi, specialmente quando si collegano motori elettrici asincroni a generatori mobili con potenza limitata.

Bassa coppia di avviamento- i motori elettrici con avvolgimento in cortocircuito hanno una pronunciata dipendenza della coppia dalla velocità, quindi la loro inclusione sotto carico è altamente indesiderabile: il tempo per raggiungere la modalità nominale e le correnti di avviamento aumentano in modo significativo, l'avvolgimento dello statore è sovraccarico.

Ad esempio, cosa succede quando accendi pompe profonde- nei circuiti elettrici del loro alimentatore, è necessario tenere conto di un margine di corrente di cinque sette volte.

Impossibilità di avviamento diretto nei circuiti a corrente monofase- affinché il rotore inizi a ruotare, è necessaria una spinta iniziale o l'introduzione di avvolgimenti di fase aggiuntivi sfasati l'uno rispetto all'altro.

Per avviare un motore a induzione CA rete monofase viene utilizzato un avvolgimento di avviamento commutato manualmente, che viene spento dopo che il rotore gira, o un secondo avvolgimento collegato tramite un elemento di sfasamento (il più delle volte un condensatore della capacità richiesta).

Incapacità di ottenere velocità elevate- sebbene la rotazione del rotore non sia sincronizzata con la frequenza di rotazione del campo magnetico dello statore, non può guidarla, quindi, in una rete a 50 Hz, la velocità massima per un motore elettrico asincrono con rotore a gabbia di scoiattolo è no più di 3000 giri/min.

Un aumento della velocità di rotazione di un motore asincrono richiede l'uso di un convertitore di frequenza (inverter), il che rende tale sistema più costoso di un motore a collettore. Inoltre, all'aumentare della frequenza, aumentano le perdite reattive.

La difficoltà di organizzare il contrario- ciò richiede l'arresto completo del motore e il cambio di fase, in versione monofase - uno sfasamento dell'avvolgimento di avviamento o di seconda fase.

È più conveniente utilizzare un motore elettrico asincrono in una rete trifase industriale, poiché la creazione di un campo magnetico rotante viene effettuata dagli stessi avvolgimenti di fase senza dispositivi aggiuntivi.

Infatti, un circuito costituito da un generatore trifase e un motore elettrico può essere considerato un esempio di trasmissione elettrica: l'azionamento del generatore crea al suo interno un campo magnetico rotante, che viene convertito in oscillazioni corrente elettrica, che a sua volta eccita la rotazione del campo magnetico nel motore elettrico.

Inoltre, è dotato di alimentazione trifase motori elettrici asincroni hanno la massima efficienza, poiché in una rete monofase il campo magnetico creato dallo statore può essere essenzialmente scomposto in due campi antifase, il che aumenta le inutili perdite dovute alla saturazione del nucleo. Quindi potente motori elettrici monofase di norma, vengono eseguiti secondo lo schema del collettore.

COLLETTORE MOTORE ELETTRICO AC

Nei motori elettrici di questo tipo, il campo magnetico del rotore è creato da avvolgimenti di fase collegati al collettore. In effetti, un motore a commutatore CA è diverso da un motore corrente continua solo dal fatto che la reattanza degli avvolgimenti è inclusa nel suo calcolo.

In alcuni casi, anche universale motori a collettore, dove l'avvolgimento dello statore ha una presa dalla parte parziale per l'inclusione nella rete CA e una sorgente di corrente CC può essere collegata all'intera lunghezza dell'avvolgimento.

I vantaggi di questo tipo di motore sono evidenti:

Capacità di lavorare ad alte velocità consente di creare motori elettrici da collezione con una velocità di rotazione fino a diverse decine di migliaia di giri al minuto, familiari a tutti dai trapani elettrici.

Non sono necessari trigger aggiuntivi a differenza dei motori a gabbia di scoiattolo.

Elevata coppia di spunto, che accelera l'uscita alla modalità operativa, anche sotto carico. Inoltre, la coppia del motore del collettore è inversamente proporzionale alla velocità e, all'aumentare del carico, evita un calo della velocità.

Facilità di controllo del fatturato- poiché dipendono dalla tensione di alimentazione, è sufficiente disporre di un semplice regolatore di tensione triac per regolare la velocità oltre i limiti più ampi. Se il regolatore si guasta, il motore del collettore può essere collegato direttamente alla rete.

Minore inerzia del rotore- può essere reso molto più compatto rispetto a un circuito a gabbia di scoiattolo, grazie al quale il motore del collettore stesso diventa notevolmente più piccolo.

Inoltre, il motore del collettore può essere semplicemente invertito, il che è particolarmente importante quando si creano vari tipi di utensili elettrici e una serie di macchine utensili.

Per questi motivi, i motori a collettore sono ampiamente utilizzati in tutti i consumatori monofase in cui è necessario un controllo flessibile della velocità: negli utensili elettrici portatili, aspirapolvere, elettrodomestici da cucina e così via. Tuttavia, un numero caratteristiche del progetto determina le specifiche del funzionamento del motore elettrico del collettore:

I motori dei collettori richiedono la sostituzione regolare delle spazzole che si consumano nel tempo. Il collettore stesso si consuma, mentre il motore con rotore a gabbia di scoiattolo, come già accennato in precedenza, soggetto a rare sostituzioni dei cuscinetti, è quasi eterno.

L'inevitabile scintilla tra il collettore e le spazzole (il motivo del familiare odore di ozono quando il motore del collettore è in funzione) non solo riduce ulteriormente la risorsa, ma richiede anche maggiori misure di sicurezza durante il funzionamento a causa della probabilità di accensione di gas combustibili o polvere.

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Aree di utilizzo. Vengono utilizzati motori asincroni di bassa potenza (15 - 600 W). dispositivi automatici e apparecchi elettrici per azionare ventilatori, pompe e altre apparecchiature che non richiedono il controllo della velocità. Gli elettrodomestici e i dispositivi automatici utilizzano solitamente micromotori monofase, poiché questi apparecchi e dispositivi, di norma, sono alimentati da una rete di corrente alternata monofase.

Principio di funzionamento e dispositivo motore monofase. L'avvolgimento dello statore di un motore monofase (Fig. 4.60, un) situato in fessure che occupano circa due terzi della circonferenza dello statore, che corrisponde a una coppia di poli. Di conseguenza

(vedi Cap. 3) la distribuzione di MMF e induzione nel traferro è prossima alla sinusoidale. Dal momento che l'avvolgimento passa corrente alternata, MDS pulsa a tempo con la frequenza di rete. Induzione in un punto arbitrario del traferro

Vx = V m sinωtcos (πх/τ).

Pertanto, in un motore monofase, l'avvolgimento dello statore crea un flusso stazionario che varia nel tempo, e non un flusso rotante circolare, come nei motori trifase con alimentazione simmetrica.

Per semplificare l'analisi delle proprietà di un motore monofase, rappresentiamo (4.99) nella forma

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

cioè, sostituiamo il flusso pulsante stazionario con la somma di campi circolari identici che ruotano in direzioni opposte e hanno le stesse frequenze di rotazione: n 1inc = n 1 giro = n uno . Poiché le proprietà di un motore a induzione con campo rotante circolare sono discusse in dettaglio nei § 4.7 - 4.12, l'analisi delle proprietà di un motore monofase può essere ridotta a considerare l'azione combinata di ciascuno dei campi rotanti. In altre parole, un motore monofase può essere rappresentato come due motori identici, i cui rotori sono rigidamente interconnessi (Fig. 4.60, b), con il senso di rotazione opposto dei campi magnetici e i momenti che creano M a M arr. Il campo, il cui senso di rotazione coincide con il senso di rotazione del rotore, è detto diretto; campo direzione inversa - inverso o inverso.

Supponiamo che la direzione di rotazione dei rotori coincida con la direzione di uno dei campi rotanti, ad esempio con n ecc. Quindi lo scorrimento del rotore rispetto al flusso F eccetera

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

Scorrimento del rotore rispetto al flusso 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..

Da (4.100) e (4.101) segue che

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

Momenti elettromagnetici M a M arr, formato da campi diretti e inversi, sono indirizzati a lati opposti, e il momento risultante di un motore monofase M il taglio è uguale alla differenza di momenti alla stessa velocità del rotore.

Sulla fig. 4.61 mostra la dipendenza M = f(s) per un motore monofase. Osservando la figura possiamo trarre le seguenti conclusioni:

a) un motore monofase non ha una coppia di spunto; ruota nella direzione in cui è spinto da una forza esterna; b) la velocità di rotazione di un motore monofase al minimo è inferiore a quella di motore trifase, per la presenza di una coppia frenante generata dal campo inverso;

c) le prestazioni di un motore monofase sono peggiori di quelle di un motore trifase; ha un maggiore scorrimento a carico nominale, minore efficienza, minore capacità di sovraccarico, anche per la presenza di un campo inverso;

d) la potenza di un motore monofase è circa i 2/3 della potenza di un motore trifase della stessa taglia, poiché in un motore monofase l'avvolgimento di lavoro occupa solo i 2/3 delle cave dello statore. Riempi tutti gli slot dello statore

poiché in questo caso il coefficiente di avvolgimento risulta piccolo, il consumo di rame aumenta di circa 1,5 volte, mentre la potenza aumenta solo del 12%.

Dispositivi di avviamento. Per ottenere la coppia di spunto, i motori monofase hanno un avvolgimento di avviamento spostato di 90 gradi elettrici rispetto all'avvolgimento principale di lavoro. Per il periodo di avviamento, l'avvolgimento di avviamento è collegato alla rete tramite elementi di sfasamento: capacità o resistenza attiva. Dopo la fine dell'accelerazione del motore, l'avvolgimento di avviamento viene spento, mentre il motore continua a funzionare come monofase. Poiché l'avvolgimento iniziale funziona solo per un breve periodo, è costituito da un filo di sezione trasversale inferiore a quello di lavoro e posto in un numero minore di scanalature.

Diamo un'occhiata più da vicino al processo di avvio quando si utilizza la capacità C come elemento di sfasamento (figura 4.62, a). Sull'avvolgimento di partenza P voltaggio
Ú 1p = Ú 1 - Ú C= Ú 1 +ji 1 P XC, cioè è sfasata rispetto alla tensione di rete U 1 applicato all'avvolgimento di lavoro R. Di conseguenza, i vettori correnti nel lavoro io 1p e launcher io Gli avvolgimenti 1n sono sfasati di un certo angolo. Scegliendo in un certo modo la capacità del condensatore di sfasamento, è possibile ottenere una modalità operativa all'avvio vicino alla simmetria (Fig. 4.62, b), ovvero ottenere un campo rotante circolare. Sulla fig. 4.62, vengono mostrate le dipendenze M = f(s) per il motore con avvolgimento di avviamento inserito (curva 1) e disinserito (curva 2). Il motore è avviato in parti ab caratteristiche 1; al punto b l'avvolgimento di avviamento è disattivato e in futuro il motore funziona in parte CO caratteristiche 2.

Poiché l'inclusione del secondo avvolgimento migliora notevolmente le caratteristiche meccaniche del motore, in alcuni casi vengono utilizzati motori monofase in cui gli avvolgimenti A e B

incluso tutto il tempo (Fig. 4.63, a). Tali motori sono chiamati motori a condensatore.

Entrambi gli avvolgimenti dei motori a condensatore occupano, di norma, lo stesso numero di slot e hanno la stessa potenza. Quando si avvia un motore a condensatore, per aumentare la coppia di avviamento, è consigliabile avere una maggiore capacità C p + C p. Dopo che il motore è stato accelerato secondo la caratteristica 2 (Fig. 4.63, b) e la corrente diminuisce, parte dei condensatori Cn viene disattivato in modo che nella modalità nominale (quando la corrente del motore diventa inferiore rispetto all'avvio) per aumentare la capacità e garantire il funzionamento del motore in condizioni prossime al funzionamento con un campo rotante circolare. In questo caso, il motore funziona sulla caratteristica 1.

motore a condensatore ha un cos φ elevato. I suoi svantaggi sono la massa e le dimensioni relativamente grandi del condensatore, nonché il verificarsi di una corrente non sinusoidale durante la distorsione della tensione di alimentazione, che in alcuni casi porta a effetti dannosi sulla linea di comunicazione.

In condizioni di avviamento leggero (piccola coppia di carico durante il periodo di avviamento), vengono utilizzati motori con resistenza all'avviamento. R(figura 4.64, a). Disponibilità resistenza attiva nel circuito dell'avvolgimento di avviamento fornisce uno sfasamento φ p minore tra la tensione e la corrente in questo avvolgimento (Fig. 4.64, b) rispetto allo sfasamento φ p nell'avvolgimento di lavoro. A questo proposito, le correnti negli avvolgimenti di lavoro e di avviamento sono sfasate di un angolo φ p - φ p e formano un campo rotante asimmetrico (ellittico), a causa del quale si verifica la coppia iniziale. I motori con resistenza all'avviamento sono affidabili nel funzionamento e sono prodotti in serie. La resistenza di avviamento è incorporata nell'alloggiamento del motore e raffreddata con la stessa aria che raffredda l'intero motore.

Micromotori monofase a poli schermati. In questi motori, l'avvolgimento dello statore collegato alla rete è solitamente concentrato e rinforzato su poli pronunciati (Fig. 4.65, a), i cui fogli sono stampati insieme allo statore. In ogni polo, una delle alette è ricoperta da un avvolgimento ausiliario, costituito da una o più spire cortocircuitate, che schermano da 1/5 a 1/2 dell'arco polare. Il rotore del motore è di tipo convenzionale a gabbia di scoiattolo.

Il flusso magnetico della macchina creato dall'avvolgimento dello statore (flusso polare) può essere rappresentato come la somma di due componenti (Fig. 4.65, b) bobina ty; Ф n2 - flusso che attraversa la parte del polo, schermato da una bobina in cortocircuito.

I flussi Ф p1 e Ф p2 attraversano diverse parti dell'espansione polare, cioè sono spostati nello spazio di un angolo β. Inoltre, sono fuori fase rispetto all'MDS F n avvolgimenti dello statore ad angoli diversi - γ 1 e γ 2. Ciò è spiegato dal fatto che ciascun polo del motore descritto può essere considerato in prima approssimazione come un trasformatore, il cui avvolgimento primario è l'avvolgimento dello statore e l'avvolgimento secondario è una bobina in cortocircuito. Il flusso dell'avvolgimento dello statore induce un EMF in una bobina in cortocircuito E a (Fig. 4.65, c), a seguito della quale sorge una corrente io a e MDS F k, pieghevole con MDS F n avvolgimenti statorici. Componente di corrente reattiva io per ridurre il flusso Ф p2 e attivo - lo sposta in fase rispetto a MDS F n Poiché il flusso Ф p1 non copre la bobina in cortocircuito, l'angolo γ 1 ha un valore relativamente piccolo (4-9 °) - approssimativamente uguale all'angolo di sfasamento tra il flusso del trasformatore e l'MMF del primario avvolgimento nella modalità mossa oziosa. L'angolo γ 2 è molto più grande (circa 45°), cioè lo stesso di un trasformatore con un avvolgimento secondario in cortocircuito (ad esempio, in un trasformatore di misura della corrente). Ciò è spiegato dal fatto che le perdite di potenza, da cui dipende l'angolo γ 2, sono determinate non solo dalle perdite di potenza magnetica nell'acciaio, ma anche dalle perdite elettriche nella bobina in cortocircuito.

Riso. 4.65. Schemi costruttivi di un motore monofase a poli schermati e relativi
diagramma vettoriale:
1 - statore; 2 - avvolgimento dello statore; 3 - in corto circuito
bobina; 4 - rotore; 5 - palo

I flussi Ф p1 e Ф p2, sfasati nello spazio di un angolo β e sfasati nel tempo di un angolo γ = γ 2 - γ l, formano un campo magnetico rotante ellittico (vedi Cap. 3), che genera una coppia agente su il rotore del motore nella direzione dalla prima espansione polare, non coperta da una bobina in cortocircuito, alla seconda punta (secondo l'alternanza dei massimi di flusso della "fase").

Per aumentare la coppia di avviamento del motore in esame avvicinando il suo campo rotante a uno circolare, vengono utilizzati vari metodi: vengono installati shunt magnetici tra le espansioni polari di poli adiacenti, che migliorano la connessione magnetica tra l'avvolgimento principale e il cortocircuito bobina circuitata e migliorare la forma del campo magnetico nel traferro; aumentare il traferro sotto la punta, non coperto da una bobina in corto circuito; utilizzare due o più spire cortocircuitate su una punta con diversi angoli di copertura. Esistono anche motori senza spire in cortocircuito sui poli, ma con sistema magnetico asimmetrico: diverse configurazioni delle singole parti del palo e diversi traferri. Tali motori hanno una coppia di spunto inferiore rispetto ai motori con poli schermati, ma il loro rendimento è maggiore, in quanto non hanno perdite di potenza nelle spire in cortocircuito.

I modelli considerati di motori con poli schermati non sono reversibili. Per invertire in tali motori, vengono utilizzate bobine anziché spire cortocircuitate. B1, B2, B3 e ALLE 4(Fig. 4.65, in), ognuno dei quali copre mezzo palo. Cortocircuitare una coppia di bobine IN 1 e ALLE 4 o IN 2 e ALLE 3, è possibile schermare l'una o l'altra metà del polo e cambiare così il senso di rotazione del campo magnetico e del rotore.

Il motore a poli schermati presenta alcuni notevoli svantaggi: ingombro e peso relativamente elevati; basso cos φ ≈ 0,4 ÷ 0,6; bassa efficienza η = 0,25 ÷ 0,4 a causa di grandi perdite nella bobina in corto circuito; piccola coppia di spunto, ecc. I vantaggi del motore sono la semplicità del design e, di conseguenza, l'elevata affidabilità di funzionamento. A causa dell'assenza di denti sullo statore, il rumore del motore è trascurabile, quindi viene spesso utilizzato nei dispositivi per la riproduzione di musica e parlato.