単相非同期電気モーター。単相非同期モーター。装置と動作原理

220Vの単相電気モーターは、さまざまなデバイスへの取り付けに広く使用されている別のメカニズムです。家庭用および産業用に使用できます。栄養電気モーターから実施普通のソケット、少なくとも220ボルトの電力が必要です。この場合、60ヘルツの周波数に注意する必要があります。

実際には、220 V の単相電気モーターが以下の装置と一緒に販売されていることが証明されています。 電場のエネルギーを変換するのを助ける、またコンデンサの助けを借りて必要な電荷を蓄積します。現代のモデル、革新的な技術を使用して製造された220V電気モーターには、デバイスの作業場を照らすための機器が追加で装備されています。これは、内部部品と外部部品に適用されます。

コンデンサの静電容量は、すべての基本的な要件に準拠して保存する必要があることを覚えておくことが重要です。最良の選択肢はどこですか 気温は変わらない変動の影響を受けません。部屋の中に温度レジーム負の値に低下してはなりません。

エンジンの使用中、専門家はコンデンサの静電容量値を時々測定することをお勧めします。

誘導電動機は、今日、さまざまな産業プロセスに広く使用されています。異なるドライブには、この特定のモデルの電気モーターが使用されます。 単相非同期設計木工機械、ポンプ、コンプレッサー、工業用換気装置、コンベア、エレベーター、その他多くの機器の駆動に役立ちます。

電気モーターは、小規模な機械化の駆動にも使用されます。これらには、飼料グラインダーとコンクリートミキサーが含まれます。そのような構造は、信頼できるサプライヤーからのみ購入する必要があります。購入する前に、適合証明書とメーカーの保証を確認することをお勧めします。

サプライヤーは顧客に提供する必要があります サービスメンテナンス電気モーター破損、故障の場合。これは、ポンプユニットの組み立て中に完成する主要コンポーネントの1つです。

既存の一連の電気モーター

今日工業企業次の一連の単相電気モーター 220V を生成します。

すべてのエンジン デザインによって細分化、インストールの方法、および保護の程度に応じて。これにより、構造を湿気や機械的粒子から保護できます。

Aシリーズ電動機の特長

Aシリーズの電気単相モーターは、統一された非同期設計です。彼らはから閉鎖されています外部の影響リスケージローター付き。

モーター構造体には、次の実行グループがあります。

単相電気モーター 220V のコストは、シリーズによって異なります。

エンジンの種類は何ですか？

単相モーターは、家庭用および産業用の電気駆動装置を完成させるように設計されています。このような構造は、州の基準に従って製造されています。

交流電圧の変換が容易なため、電源として最も広く使用されています。電気モーターの設計の分野で、交流のもう 1 つの利点が発見されました。磁場追加の変換なし、またはそれらの最小数で。

したがって、巻線の無効 (誘導) 抵抗による一定の損失にもかかわらず、AC モーターの作成の容易さは、20 世紀初頭の DC 電源に対する勝利に貢献しました。

基本的に、AC モーターは 2 つのグループに分けることができます。

非同期

それらでは、ローターの回転は磁場の回転とは速度が異なるため、さまざまな速度で動作できます。このタイプの AC モーターは、現在最も一般的です。同期

これらのモーターは、ローターの速度と磁場の回転速度の間に厳密な関係があります。それらは製造がより困難であり、使用の柔軟性が低くなります（固定子極の数を変更することによってのみ、供給ネットワークの固定周波数で速度を変更できます）。

それらは数百キロワットの高出力でのみ使用され、非同期電気モーターと比較して効率が高いため、熱損失が大幅に削減されます。

AC非同期電気モーター

非同期モーターの最も一般的なタイプは、かご型ローター一連の導電性ロッドがローターの傾斜した溝に配置され、端のリングで接続されている「リスケージ」タイプの。

このタイプの電気モーターの歴史は、交流電磁石のコアのギャップに配置された導電性物体が誘導EMFの出現によりそこから逃げる傾向があることに気付いた100年以上前にさかのぼります。反対のベクトルでそれ。

したがって、かご型誘導モーターには、このタイプのモーターに低価格であるだけでなく、最高の耐久性を提供するローターサポートベアリングを除いて、機械的な接触ノードがありません。このおかげで、このタイプの電気モーターは現代の産業で最も一般的になりました。

ただし、このタイプの非同期電気モーターを設計する際に考慮しなければならない特定の欠点もあります。

高始動電流- 非同期ブラシレス電気モーターがネットワークに接続されている瞬間、固定子巻線の無効抵抗は回転子によって作成された磁場の影響を受けていないため、強力な電流サージが発生します。定格電流消費。

このタイプのエンジンの動作のこの機能は、特に非同期電気モーターを限られた電力でモバイル発電機に接続する場合に、過負荷を回避するために設計されたすべての電源に含める必要があります。

低始動トルク- 短絡巻線を備えた電気モーターは、トルクが速度に大きく依存するため、負荷がかかった状態で含めることは非常に望ましくありません。公称モードに到達するまでの時間と始動電流が大幅に増加し、固定子巻線が過負荷になります。

たとえば、電源を入れるとどうなるか深いパンプス- 電源の電気回路では、5〜7倍の電流マージンを考慮する必要があります。

単相電流回路での直接始動の不可能性- ローターが回転を開始するには、開始プッシュまたは相互に位相シフトされた追加の相巻線の導入が必要です。

で AC 誘導電動機を始動するには単相ネットワーク回転子がスピンアップした後にオフになる手動で切り替えられた始動巻線が使用されるか、移相要素 (ほとんどの場合、必要な容量のコンデンサ) を介して接続された 2 番目の巻線が使用されます。

高速を得られない- ローターの回転はステーター磁場の回転周波数と同期していませんが、それを導くことはできません。したがって、50 Hzのネットワークでは、かご型ローターを備えた非同期電気モーターの最大速度はありません。 3000回転以上。

非同期モーターの回転速度を上げるには、周波数変換器 (インバーター) を使用する必要があり、このようなシステムはコレクターモーターよりも高価になります。さらに、周波数が高くなるにつれて、無効損失が増加します。

逆整理の難しさ-これには、エンジンの完全な停止と、単相バージョンでの相の再切り替えが必要です-始動または第2相巻線の位相シフト。

産業用三相ネットワークで非同期電動機を使用するのが最も便利です。これは、追加のデバイスなしで相巻線自体によって回転磁界の生成が実行されるためです。

実際、三相発電機と電気モーターで構成される回路は、電気伝達の例と考えることができます。発電機の駆動は、振動に変換される回転磁場を生成します。電流となり、電気モーター内の磁場の回転を励起します。

また、三相電源付です非同期電気モーター単相ネットワークでは、ステータによって生成された磁場が本質的に2つの逆相磁場に分解される可能性があり、コアの飽和による無用な損失が増加するため、最高の効率があります。だからパワフル単相電気モーター原則として、コレクタースキームに従って実行されます。

交流電気モーターコレクター

このタイプの電気モーターでは、ローターの磁場は、コレクターに接続された相巻線によって作成されます。実際、AC整流子モーターはモーターとは異なります直流巻線のリアクタンスがその計算に含まれているという事実だけです。

場合によっては、ユニバーサルでも整流子モーター、固定子巻線には、AC ネットワークに含めるための部分部分からのタップがあり、DC 電流源を巻線の全長に接続できます。

このタイプのエンジンの利点は明らかです。

高速で作業する能力電気ドリルの誰もが知っている、毎分数万回転までの回転速度でコレクター電気モーターを作成できます。

追加のトリガーは不要リスケージモーターとは異なります。

高始動トルク、負荷の下を含め、出力を動作モードに高速化します。また、コレクタモータのトルクは回転数に反比例し、負荷が大きくなっても回転数の低下を防ぎます。

回転制御の容易さ- それらは供給電圧に依存するため、単純なトライアック電圧レギュレータを使用して、最も広い範囲で速度を調整するだけで十分です。レギュレーターが故障した場合、コレクターモーターをネットワークに直接接続できます。

ロータ慣性が少ない-かご型回路よりもはるかにコンパクトにすることができます。これにより、コレクターモーター自体が著しく小さくなります。

また、コレクターモーターは簡単に逆にすることができます。これは、さまざまな種類の電動工具や多数の工作機械を作成する場合に特に重要です。

これらの理由から、コレクターモーターは、柔軟な速度制御が必要なすべての単相消費者で広く使用されています。ハンドヘルド電動工具、掃除機、キッチン家電等ただし、数設計上の特徴コレクター電気モーターの動作の詳細を決定します。

コレクタモーターは、時間の経過とともに磨耗するブラシを定期的に交換する必要があります。コレクター自体は摩耗しますが、リスケージローターを備えたエンジンは、前述のように、ベアリングを頻繁に交換する必要はありませんが、ほとんど永遠です。

コレクターとブラシの間で避けられない火花 (コレクターモーターの作動時におなじみのオゾン臭の原因) は、リソースをさらに削減するだけでなく、可燃性ガスまたはほこり。

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使用分野。低電力 (15 ～ 600 W) の非同期モーターが使用されています。自動装置ファン、ポンプ、および速度制御を必要としないその他の機器を駆動するための電化製品。家庭用電化製品や自動装置は通常、単相マイクロモーターを使用します。これは、これらの電化製品や装置は原則として単相交流ネットワークから電力を供給されるためです。

動作原理と装置単相モーター. 単相モーターの固定子巻線（図4.60、 a)固定子円周の約 3 分の 2 を占めるスロットにあり、これは一対の極に相当します。結果として

(第 3 章を参照) 空隙内の MMF と誘導の分布は正弦波に近いです。巻線が通るので交流電流、MDS はネットワーク周波数に合わせて脈動します。エアギャップの任意の点での誘導

V× = V m sinωtcos (πх/τ).

したがって、単相モーターでは、固定子巻線は、対称電源の三相モーターのように循環する回転磁束ではなく、時間とともに変化する固定磁束を生成します。

単相モーターの特性の分析を簡単にするために、(4.99) を次の形式で表します。

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

すなわち、静止した脈動流を、反対方向に回転し、同じ回転周波数を持つ同一の円形場の合計に置き換えます。 n 1inc = n 1rev = n一。円形の回転場を持つ誘導電動機の特性は、§ 4.7 - 4.12 で詳細に説明されているため、単相電動機の特性の分析は、各回転場の結合作用を考慮することに還元できます。言い換えれば、単相モーターは2つの同一のモーターとして表すことができ、そのローターはしっかりと相互接続されており（図4.60、b）、磁場の回転方向とそれらが生み出すモーメントが反対です Mで M到着回転方向がローターの回転方向と一致する場は、直接と呼ばれます。逆方向フィールド - 逆または逆。

ローターの回転方向が回転場の1つの方向、たとえばnなどと一致すると仮定します。次に、流れに対するローターの滑りふ等

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

流れФarrに対するローターの滑り

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

(4.100) と (4.101) から、

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

電磁モーメント Mで M直接フィールドと逆フィールドによって形成されるarrは、反対側、および単相モーターの結果として生じるモーメント Mカットは、同じローター速度でのモーメントの差に等しくなります。

図上。 4.61 は依存関係を示します M = f(s)単相モーター用。図を見ると、次の結論を導き出すことができます。

a) 単相モーターには始動トルクがありません。外力によって駆動される方向に回転します。 b) アイドル時の単相モーターの回転速度は、三相モーター、逆磁場によって生成される制動トルクの存在による。

c) 単相モーターの性能は、三相モーターの性能よりも劣ります。定格負荷でのスリップが増加し、効率が低下し、過負荷容量が低下します。これは、逆磁場の存在によるものでもあります。

d) 単相モーターの電力は、同じサイズの三相モーターの電力の約 2/3 です。これは、単相モーターでは、作業巻線が固定子スロットの 2/3 しか占有しないためです。すべての固定子スロットを埋める

この場合、巻線係数が小さいことが判明したため、銅の消費量が約増加します 1.5倍、パワーは12％しか増加しません。

デバイスを起動しています。始動トルクを得るために、単相モーターの始動巻線は、主作動巻線に対して電気角で 90 度シフトされています。起動期間中、起動巻線は移相要素 - 静電容量または能動抵抗 - を介してネットワークに接続されます。エンジンの加速が終了すると、始動巻線がオフになりますが、エンジンは単相として動作し続けます。始動巻線は短時間しか作動しないため、作動中の巻線よりも断面積の小さいワイヤから作られ、より少ない数の溝に配置されます。

キャパシタンス C を移相要素として使用する場合の起動プロセスを詳しく見てみましょう (図 4.62、a)。巻き始めに P電圧
Ú 1p = Ú 1 - Ú C= Ú 1 +日 1 P X C、つまり、主電源電圧に対して位相シフトされていますう 1 作業巻線に適用 R. その結果、作業中の現在のベクトル私 1pとランチャー私 1n の巻線は、ある角度だけ位相がずれています。移相コンデンサの静電容量を特定の方法で選択することにより、起動時に対称に近い動作モードを得ることができます（図4.62、b）、つまり、円形の回転場を得ることができます。図上。 4.62、依存関係が表示されます M = f(s)始動巻線がオン (曲線 1) およびオフ (曲線 2) のモーターの場合。部分的にエンジン始動 ab特徴1; その時点で b始動巻線がオフになり、将来的にはエンジンが部分的に作動します CO特徴 2.

2 番目の巻線を含めることでモータの機械的特性が大幅に改善されるため、場合によっては A 巻線と B 巻線を使用する単相モータが使用されます。

常に含まれています（図4.63、a）。このようなモーターは、コンデンサーモーターと呼ばれます。

コンデンサモーターの両方の巻線は、原則として、同じ数のスロットを占有し、同じ電力を持ちます。コンデンサモーターを始動するとき、始動トルクを増加させるために、静電容量を増加させることをお勧めします C p + C p. モーターが特性2（図4.63、b）に従って加速され、電流が減少した後、一部定格モード（モータ電流が始動時よりも小さくなるとき）で静電容量を増加させ、円形回転磁界での動作に近い状態でモータの動作を保証するように、コンデンサ Cn のをオフにします。この場合、エンジンは特性 1 で動作します。

コンデンサーモーター cosφが大きい。その欠点は、コンデンサの質量と寸法が比較的大きいこと、および電源電圧の歪み中に非正弦波電流が発生することです。有害な影響通信回線で。

軽い始動条件 (始動期間中の負荷トルクが小さい) では、始動抵抗のあるモーターが使用されます。 R（図4.64、a）。可用性積極的な抵抗始動巻線の回路では、この巻線の電圧と電流の間の位相シフトφ p が小さくなります（図4.64、b）。作業巻線の位相シフトφ p よりも小さいです。これに関して、作動巻線と始動巻線の電流は、角度 φ p - φ p だけ位相がシフトし、非対称（楕円形）回転磁界を形成します。これにより、始動トルクが発生します。始動抵抗のあるモーターは、動作が信頼でき、大量生産されています。始動抵抗はモーターハウジングに組み込まれ、モーター全体を冷却するのと同じ空気で冷却されます。

シールド極を備えた単相マイクロモーター。これらのモーターでは、ネットワークに接続された固定子巻線は通常、顕著な極に集中して強化されており（図4.65、a）、そのシートは固定子と一緒に打ち抜かれています。各極では、ラグの 1 つが補助巻線で覆われています。補助巻線は、1 つまたは複数の短絡ターンで構成され、極アークの 1/5 から 1/2 をシールドします。モーターローターはかご型の従来型。

固定子巻線によって生成される機械の磁束 (極磁束) は、2 つの成分の和として表すことができます (図 4.65、b) ty コイル。 Ф n2 - 短絡したコイルでシールドされた極の部分を通過する流れ。

流れ Ф p1 と Ф p2 は磁極片の異なる部分を通過します。つまり、それらは空間内で角度 β だけ変位します。さらに、それらは MDS に関して位相がずれています。ふ異なる角度の固定子巻線 - γ 1 と γ 2。これは、記載されたモータの各極が、一次巻線が固定子巻線であり、二次巻線が短絡コイルである変圧器として第一次近似と見なすことができるという事実によって説明される。固定子巻線の磁束は、短絡したコイルに EMF を誘導しますえへ（図4.65、c）、その結果、電流が発生します私とMDS ふ k、MDSによる折り畳みふ n 固定子巻線。無効電流成分私フローФp2を減らし、アクティブにします-MDSに対して位相をシフトしますふ n. 磁束Ф p1 は短絡したコイルをカバーしないため、角度 γ 1 は比較的小さい値 (4-9 °) を持ちます - 変圧器の磁束と一次側の MMF の間の位相シフト角とほぼ同じです。モードで巻くアイドルムーブ. 角度γ 2 ははるかに大きく（約45°）、つまり、二次巻線が短絡された変圧器（たとえば、電流測定変圧器）と同じです。これは、角度γ 2 が依存する電力損失が、鋼の磁気電力損失だけでなく、短絡コイルの電気損失によっても決定されるという事実によって説明されます。

米。 4.65。シールド極を備えた単相モーターの構造図とその
ベクトル図:
1 - 固定子; 2 - 固定子巻線; 3 - 短絡した
コイル; 4 - ローター; 5 - ポール

流れ Ф p1 と Ф p2 は、角度 β だけ空間でシフトされ、角度 γ = γ 2 - γ l で時間的に位相がシフトされ、楕円回転磁場を形成します (第 3 章を参照)。モーターの回転子を、短絡したコイルで覆われていない最初の磁極片から 2 番目の先端への方向に (「相」流量最大値の交替に従って)。

検討中のモーターの始動トルクを回転磁界を円形に近づけることによって増加させるために、さまざまな方法が使用されます。隣接する極の磁極片の間に磁気シャントが取り付けられ、主巻線と短絡の間の磁気接続が強化されます。コイルを回路化し、エアギャップ内の磁場の形状を改善します。短絡したコイルで覆われていない、チップの下の空隙を増やします。カバーする角度が異なる 1 つのチップに 2 つ以上の短絡ターンを使用します。極に短絡ターンがないが、非対称磁気システムを備えたモーターもあります。極の個々の部品の構成が異なり、エアギャップが異なります。このようなモーターは、シールドされた極を備えたモーターよりも始動トルクが低くなりますが、短絡ターンでの電力損失がないため、効率は高くなります。

シールドされた極を持つモーターの考慮された設計は、元に戻すことはできません。このようなエンジンで逆転するには、短絡ターンの代わりにコイルが使用されます。 B1、B2、B3と で 4（図4.65、の)、それぞれがポールの半分をカバーします。一対のコイルの短絡 1でと で 4また で 2と で 3、磁極の一方または他方の半分をシールドして、磁場と回転子の回転方向を変えることができます。

シールドされた極を備えたモーターには、いくつかの重大な欠点があります。全体の寸法と重量が比較的大きい。低 cos φ ≈ 0.4 ÷ 0.6; 短絡コイルの損失が大きいため、効率が低い η = 0.25 ÷ 0.4。小さな始動トルクなどエンジンの利点は、設計が単純であり、その結果、動作の信頼性が高いことです。ステーターに歯がないため、エンジンの騒音は無視できるほど小さいため、音楽や音声を再生するためのデバイスによく使用されます。