始動巻線を備えた単相非同期モーター。 AC電気モーターはコレクターです。既存の一連の電気モーター

使用分野。低電力（15〜600 W）の非同期モーターは自動装置速度制御を必要としないファン、ポンプおよびその他の機器を駆動するための電気器具。家電製品や自動機器では、通常、単相マイクロモーターが使用されます。これらの機器やデバイスは、原則として、単相ネットワーク交流電流.

Aシリーズ電気モーターの特徴

この記事で紹介する設計手法では、幾何学的解釈法を最適化基準と組み合わせて使用して、ドライバーのセンサーを適切に選択します。初期巻線と動作巻線の間の変換係数とコンデンサの静電容量。

使用されるセンサーの数によって、それぞれの最小コストスキームが要求される設計領域の数が決まります。始動回路の設計では、作動巻線とモーターフレームが以前に設計されていると想定されているため、次のパラメーターがわかっています。作動巻線の抵抗、の分散のリアクタンス巻線、磁化の反応性、動作中の巻線に関連するセルの抵抗とリアクタンス。凝縮比と変換比の最良の組み合わせは、各センサー用に選択されたソリューション間の最低コストになります。

動作原理と単相モーターの装置。単相モーターの固定子巻線（図4.60、 a）固定子の円周の約3分の2を占めるスロットにあり、これは1対の極に対応します。結果として

（第3章を参照）エアギャップでのMMFと誘導の分布は正弦波に近いです。交流が巻線を通過するため、MDSはネットワークの周波数に合わせて脈動します。エアギャップの任意のポイントでの誘導

複素平面での幾何学的解釈。単相スターターコンデンサーモーターでは、動作巻線回路はスターター巻線回路とは独立して動作します。グラフ1と2は、各回路を個別に示しています。図1：=の労働力巻線の等価回路。

図2：=の始動回路の等価回路。さらに、始動回路は2つのインピーダンスによって形成されます。 1つはスターター巻線のみのインピーダンスであり、もう1つは直列のコンデンサーのインピーダンスです。これは、補助巻線インピーダンスとコンデンサインピーダンスによって形成される始動回路全体の合計インピーダンスを表します。

V x = Vmsinωtcos（πх/τ）.

したがって、単相モーターでは、固定子巻線は、対称電源を備えた三相モーターのように、円形の回転磁束ではなく、時間とともに変化する定常磁束を生成します。

単相モーターの特性の分析を単純化するために、（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）、.

電流を開始するための設計領域。図3：突入電流の設計領域。打ち上げの瞬間の助けを借りてエリアを設計します。数学的には、設計領域は荷重モーメントを使用して表されます。初期トルク制限は閉じた表面を作成し、他の制限は開いた表面を作成します。グラフ4：開始時間のある設計領域。

電流密度による設計領域。図5：電流密度の設計領域。クランキング時のスターター巻線によって達成される過熱の増加とクランキング操作の頻度によって、回路で使用される電流密度が決まります。

つまり、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場の合計に置き換えます。 n 1inc = n 1rev = n 1 。円形の回転磁界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、各回転磁界の複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、磁場の回転方向とそれらが生成するモーメントが反対で、しっかりと相互接続されています（図4.60、b）。 Mで M到着回転方向がローターの回転方向と一致するフィールドは、直接と呼ばれます。逆方向フィールド- 逆または逆。

に従って地域を設計する定格電圧コンデンサ。起動時にコンデンサに現れる電圧は、定格電圧を超えてはなりません。図6：コンデンサの定格電圧の設計領域。一方、定格電圧の低いコンデンサが最も経済的であるため、定格電圧がモータと同じコンデンサを使用することが好ましい。

この場合、設計領域の数式。半径がわからないことの欠点は他にありますが、今回はコンデンサのインピーダンスです。図7：コンデンサのインピーダンスを選択して設計領域。グラフ8：座標軸の回転。

ローターの回転方向が、たとえばnなどの回転フィールドの1つの方向と一致すると仮定します。次に、流れに対するローターのスライド F等

s pr \ u003d（n 1pr-n 2）/ n 1pr \ u003d（n 1-n 2）/ n 1 \ u003d 1-n 2 /n1。.

流れに対するローターのスリップФarr

s arr \ u003d（n 1 arr + n 2）/ n 1 arr \ u003d（n 1 + n 2）/ n 1 \ u003d 1 + n 2 /n1。.

（4.100）と（4.101）から、次のようになります。

これらの条件下で開発された理論は、初期巻線がわかっていて、コンデンサを選択する必要がある場合に有効です。この新しい飛行機には、発射回路のコストを最適化するという追加の利点があります。複素平面での新しい方向では、実数成分がゼロであるため、実数部を取得することを知る必要はありません。スターター回路のコスト最適化。

コンデンサと巻数比を選択するには、次の経済的基準は次のとおりです。リアクタンスが大きいコンデンサと巻数比が小さい開始巻線を見つけます。各口径について、最小最小設計が選択されました。これは始動回路のコストであり、コンデンサのコストと始動巻線のコストで構成されます。

s o6p \ u003d 1 + p 2 / n 1 \ u003d2-spr。.

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。

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

単相誘導電動機の始動回路を設計するこの方法は、各設計に費やされる時間を削減することに加えて、設計者が課された制限を技術的に満たすすべての無限のソリューションを明確に見ることを可能にします。また、スターター回路のコストを最適化することもできます。

開発時間をさらに最適化するために、コンピューター化されたシステムを使用してこの方法を使用することをお勧めします。コンデンサースターモーターの補助相設計。船体設計を解釈するための幾何学的手法の開発単相電気モーター.

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、逆磁場によって生成されるブレーキトルクが存在するため、三相モーターの回転速度よりも遅くなります。

c）単相モーターの性能が三相モーターの性能よりも悪い。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した。これも逆電界の存在によるものです。

d）単相モーターでは、作動巻線が固定子スロットの2/3しか占有しないため、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。すべてのステータスロットを埋めます

この場合、巻線係数が小さいため、銅の消費量は約1.5倍に増加しますが、電力は12％しか増加しません。

デバイスを起動します。始動トルクを得るには、単相モーター主作動巻線に対して電気的に90度シフトした開始巻線があります。始動期間中、始動巻線は、位相シフト要素（静電容量またはアクティブ抵抗）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、始動巻線はオフになりますが、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機能しないため、動作中のワイヤよりも断面積が小さいワイヤで作成され、より少ない数の溝に配置されます。

静電容量Cを位相シフト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）。開始巻線について P電圧
Ú 1p = Ú 1 - Ú C = Ú 1 +jÍ1 P X C、つまり、主電源電圧に対して位相シフトされます U 1は作業巻線に適用されます 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巻線は、ある角度だけ位相がずれています。位相シフト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取得することができます（図4.62、b）。つまり、円形の回転磁界を取得することができます。図に 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。エンジンは部分的に始動します ab特性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とモーターの機械的特性が大幅に向上するため、場合によっては、巻線AとBの単相モーターが使用されます。

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。

コンデンサー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は、始動トルクを増やすために、静電容量C p + C pを増やすことをお勧めします。モーターが特性2に従って加速され（図4.63、b）、電流が減少した後、コンデンサのCnがオフになり、定格モード（起動時よりもモーター電流が小さくなる場合）で容量が増加し、円形の回転フィールドでの動作に近い状態でのモーターの動作が保証されます。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が高い。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。これにより、場合によっては有害な影響通信回線上。

軽度の始動条件（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）。可用性有効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φpは、動作巻線の位相シフトφpよりも小さくなります（図4.64、b）。この点で、作動巻線と始動巻線の電流は、角度φp-φpだけ位相がシフトし、非対称（楕円）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、動作の信頼性が高く、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ており、モーター全体を冷却するのと同じ空気で冷却されます。

シールドポール付きの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（図4.65、a）、そのシートは固定子と一緒に刻印されています。各極では、ラグの1つは、1つまたは複数の短絡ターンで構成される補助巻線で覆われています。補助巻線は極アークの1/5から1/2までシールドします。モーターローターは、従来型のかご形です。

固定子巻線によって生成される機械の磁束（極磁束）は、2つの成分の合計として表すことができます（図4.65、b）。 Фn2-短絡したコイルによってシールドされた、ポールの一部を通過する流れ。

流れФp1とФp2は、ポールピースの異なる部分を通過します。つまり、角度βだけ空間内で変位します。さらに、それらはMDSに関して位相がずれています F異なる角度のn個の固定子巻線-γ1およびγ2。これは、説明したモーターの各極が、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の最初の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ます。固定子巻線磁束は、短絡したコイルにEMFを誘導します E〜（図4.65、c）、その結果、電流が発生します私とMDS F k、MDSで折りたたむ F n個の固定子巻線。反応性電流成分私フローФp2を減らし、アクティブ-MDSに対して同相にシフトします F n。磁束Фp1は短絡したコイルをカバーしないため、角度γ1の値は比較的小さくなります（4〜9°）。これは、変圧器の磁束と一次側のMMFとの間の位相シフト角度とほぼ同じです。モードでの巻線アイドル移動。角度γ2ははるかに大きく（約45°）、つまり、二次巻線が短絡した変圧器（たとえば、電流測定変圧器）と同じです。これは、角度γ2が依存する電力損失が、鋼の磁気電力損失だけでなく、短絡した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
コイル; 4 - ローター; 5 - ポール

空間内で角度βだけシフトし、時間的に角度γ=γ2-γlだけシフトした流れФp1とФp2は、楕円形の回転磁場を形成し（第3章を参照）、それに作用するトルクを生成します。モーターのローターは、短絡コイルで覆われていない最初のポールピースから2番目の先端までの方向にあります（「位相」フローの最大値の変化に応じて）。

回転磁界を円形に近づけて検討中のモーターの始動トルクを増加させるために、さまざまな方法が使用されます。磁気シャントが隣接する極の極片の間に取り付けられ、主巻線と短絡間の磁気接続を強化します。回路コイルと形状を改善します磁場エアギャップ内; 短絡したコイルで覆われていない、先端の下のエアギャップを増やします。カバレッジ角度が異なる1つのチップで2つ以上の短絡ターンを使用します。ポールのターンが短絡していないが、非対称の磁気システムを備えたモーターもあります。ポールの個々の部分の構成が異なり、エアギャップが異なります。このようなモーターは、極がシールドされたモーターよりも始動トルクが低くなりますが、短絡したターンで電力損失がないため、効率が高くなります。

シールドポールを備えたモーターの考慮された設計は、不可逆的です。そのようなエンジンで逆転するために、短絡したターンの代わりにコイルが使用されます。 B1、B2、B3と AT 4（図4.65、の）、それぞれが半分のポールをカバーします。一対のコイルを短絡する 1でと AT 4また IN 2と AT 3、ポールの一方または他方の半分をシールドして、磁場とローターの回転方向を変えることができます。

シールドポール付きのモーターには、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cosφ≈0.4÷0.6; 短絡したコイルの損失が大きいため、効率が低いη=0.25÷0.4。始動トルクが小さいなど。エンジンの利点は、設計が簡単で、その結果、操作の信頼性が高いことです。固定子に歯がないため、エンジンの騒音はごくわずかであり、音楽や音声を再生するためのデバイスでよく使用されます。

220V単相電気モーターは、さまざまなデバイスへの設置に広く使用されている独立したメカニズムです。家庭用および工業用に使用できます。電気モーターはによって動力を与えられます通常のソケット、少なくとも220ボルトの電力が必然的に存在する場合。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、220Vの単相電気モーターが次のデバイスと一緒に販売されていることが証明されています。 電界のエネルギーを変換するのに役立ちます、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、内部および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。最良のオプションはどこです 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下がってはいけません。

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推奨しています。

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。さまざまなドライブに対して、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、産業用換気装置、コンベヤー、エレベーター、その他多くの機器の運転を支援します。