Silnik asynchroniczny jednofazowy z uzwojeniem rozruchowym. Silnik elektryczny prądu przemiennego jest kolektorem. Istniejące serie silników elektrycznych

Obszary zastosowania. Silniki asynchroniczne małej mocy (15 - 600 W) są stosowane w urządzenia automatyczne oraz urządzenia elektryczne do napędzania wentylatorów, pomp i innych urządzeń niewymagających regulacji prędkości. W urządzeniach elektrycznych i urządzeniach automatycznych zwykle stosuje się mikrosilniki jednofazowe, ponieważ te urządzenia i urządzenia są z reguły zasilane sieć jednofazowa prąd przemienny.

Cechy silników elektrycznych serii A

Przedstawiona w artykule technika projektowania wykorzystuje metodę interpretacji geometrycznej w połączeniu z kryterium optymalizacji w celu odpowiedniego doboru czujnika kierowcy; współczynnik konwersji między uzwojeniem początkowym a uzwojeniem roboczym z pojemnością kondensatora.

Liczba użytych czujników określa liczbę obszarów projektowych, w każdym z których wymagany jest schemat kosztów minimalnych. Przy projektowaniu obwodu rozruchowego zakłada się, że uzwojenie robocze oraz rama silnika zostały wcześniej zaprojektowane i dlatego znane są następujące parametry: Rezystancja uzwojenia roboczego, reaktancja dyspersji uzwojenie, reaktywność namagnesowania, rezystancja i reaktancja ogniwa związana z uzwojeniem roboczym. Najlepszą kombinacją współczynnika kondensacji i współczynnika transformacji będzie najniższy koszt pomiędzy rozwiązaniami wybranymi dla każdego czujnika.

Zasada działania i urządzenie silnika jednofazowego. Uzwojenie stojana silnika jednofazowego (ryc. 4.60, a) umieszczone w szczelinach zajmujących około dwie trzecie obwodu stojana, co odpowiada parze biegunów. W rezultacie

(patrz rozdz. 3) rozkład MMF i indukcji w szczelinie powietrznej jest zbliżony do sinusoidalnego. Ponieważ prąd przemienny przepływa przez uzwojenie, MDS pulsuje w czasie z częstotliwością sieci. Indukcja w dowolnym punkcie szczeliny powietrznej

Interpretacja geometryczna w płaszczyźnie zespolonej. W jednofazowym silniku kondensatora rozrusznika obwód uzwojenia roboczego działa niezależnie od obwodu uzwojenia rozrusznika. Wykresy 1 i 2 przedstawiają każdy z obwodów niezależnie. Rysunek 1: Obwód zastępczy uzwojenia siły roboczej dla =.

Rysunek 2: Równoważny obwód obwodu rozruchowego dla =. Ponadto obwód rozruchowy tworzą dwie impedancje; jeden to tylko impedancja uzwojenia rozrusznika, a drugi, który jest połączony szeregowo, to impedancja kondensatora. Reprezentuje całkowitą impedancję całego obwodu rozruchowego utworzonego przez impedancję uzwojenia pomocniczego plus impedancja kondensatora.

Vx = V m sinωtcos (πх/τ).

Tak więc w silniku jednofazowym uzwojenie stojana wytwarza stacjonarny strumień, który zmienia się w czasie, a nie kołowy strumień wirujący, jak w silnikach trójfazowych z symetrycznym zasilaniem.

Aby uprościć analizę właściwości silnika jednofazowego, przedstawiamy (4.99) w postaci

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

Region projektowy dla prądu rozruchowego. Rysunek 3: Obszar projektowy dla prądu rozruchowego. Zaprojektuj obszar z pomocą momentu startowego. Matematycznie obszar projektowy wyraża się za pomocą momentu obciążenia. Początkowy limit momentu obrotowego tworzy zamkniętą powierzchnię, podczas gdy inne limity tworzą otwarte powierzchnie. Wykres 4: Obszar projektowania z czasem rozpoczęcia.

Obszar projektowy według gęstości prądu. Rysunek 5: Obszar projektowy dla gęstości prądu. Wzrost przegrzania osiągany przez uzwojenie rozrusznika przy rozruchu oraz częstotliwość operacji rozruchowych określają gęstość prądu, jaki ma być zastosowany w obwodzie.

czyli zastępujemy stacjonarny przepływ pulsujący sumą identycznych pól kołowych wirujących w przeciwnych kierunkach i mających te same częstotliwości obrotowe: n 1wk = n 1 obr = n jeden . Ponieważ właściwości silnika indukcyjnego z kołowym polem wirującym zostały szczegółowo omówione w § 4.7 - 4.12, analizę właściwości silnika jednofazowego można sprowadzić do uwzględnienia połączonego działania każdego z pól wirujących. Innymi słowy, silnik jednofazowy można przedstawić jako dwa identyczne silniki, których wirniki są sztywno połączone (ryc. 4.60, b), o przeciwnym kierunku obrotu pól magnetycznych i wytwarzanych przez nie momentów M w M przyb. Pole, którego kierunek obrotu pokrywa się z kierunkiem obrotu wirnika, nazywa się bezpośrednim; pole kierunku odwrotnego - odwrotny lub odwrotny.

Region projektu według napięcie znamionowe kondensator. Napięcie pojawiające się na kondensatorze podczas rozruchu nie może przekraczać jego napięcia znamionowego. Rysunek 6: Obszar projektowy dla napięcia znamionowego kondensatora. Z drugiej strony, ponieważ kondensatory o niższym napięciu są najbardziej ekonomiczne, zaleca się stosowanie kondensatorów, których napięcie znamionowe jest takie samo jak napięcie silnika.

W tym przypadku matematyczne wyrażenie obszaru projektowego. Gdzie indziej jest minus braku znajomości promienia, tym razem jest to impedancja kondensatora. Rysunek 7: Obszar projektowy poprzez wybór impedancji kondensatora. Wykres 8: Obrót osi współrzędnych.

Załóżmy, że kierunek obrotu wirników pokrywa się z kierunkiem jednego z pól wirujących, np. z n itd. Wtedy ślizganie się wirnika względem przepływu F itp

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

Poślizg wirnika względem przepływu 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..

Z (4.100) i (4.101) wynika, że

Teoria opracowana w tych warunkach jest słuszna, gdy znane jest uzwojenie początkowe i należy wybrać kondensator. Dodatkową zaletą tego nowego samolotu jest optymalizacja kosztów obwodu startowego. Wzięcie rzeczywistej części nie jest konieczne, ponieważ w nowej orientacji w płaszczyźnie zespolonej rzeczywisty składnik wynosi zero. Optymalizacja kosztów obwodu rozruchowego.

Aby dobrać kondensator i przełożenie, kolejnym kryterium ekonomicznym powinno być: znalezienie kondensatora o wyższej reaktancji i uzwojenia rozruchowego o niższym zwoju. Dla każdego kalibru wybrano minimalną konstrukcję. Jest to koszt obwodu rozruchowego, na który składa się koszt kondensatora plus koszt uzwojenia rozruchowego.

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

Momenty elektromagnetyczne M w M arr, utworzone przez pola bezpośrednie i odwrotne, są skierowane do przeciwne strony i wynikowy moment silnika jednofazowego M cięcie jest równe różnicy momentów przy tej samej prędkości wirnika.

Na ryc. 4.61 pokazuje zależność M = f(s) dla silnika jednofazowego. Patrząc na rysunek, możemy wyciągnąć następujące wnioski:

Ta metoda projektowania obwodu rozruchowego jednofazowego silnika indukcyjnego, oprócz skrócenia czasu poświęconego na każdy projekt, pozwala projektantowi mieć jasny obraz wszystkich niekończących się rozwiązań, które technicznie spełniają narzucone ograniczenia. Pozwala również zoptymalizować koszt obwodu rozruchowego.

Zaleca się stosowanie tej metody przy użyciu systemów komputerowych w celu dalszej optymalizacji czasu rozwoju. Projekt fazy pomocniczej dla silników gwiazdowych kondensatorów. Opracowanie geometrycznej metody interpretacji projektu kadłuba jednofazowy silnik elektryczny.

a) silnik jednofazowy nie ma momentu rozruchowego; obraca się w kierunku, w którym jest napędzany siłą zewnętrzną; b) prędkość obrotowa silnika jednofazowego na biegu jałowym jest mniejsza niż silnika trójfazowego z powodu obecności momentu hamującego generowanego przez pole wsteczne;

c) osiągi silnika jednofazowego są gorsze niż silnika trójfazowego; ma zwiększony poślizg przy obciążeniu znamionowym, niższą wydajność, niższą zdolność przeciążania, co również wynika z obecności pola odwróconego;

d) moc silnika jednofazowego wynosi około 2/3 mocy silnika trójfazowego tej samej wielkości, ponieważ w silniku jednofazowym uzwojenie robocze zajmuje tylko 2/3 szczelin stojana. Wypełnij wszystkie gniazda stojana

ponieważ w tym przypadku współczynnik uzwojenia jest mały, zużycie miedzi wzrasta około 1,5 raza, a moc wzrasta tylko o 12%.

Urządzenia startowe. Aby uzyskać początkowy moment obrotowy, silniki jednofazowe mieć uzwojenie początkowe przesunięte o 90 stopni elektrycznych względem głównego uzwojenia roboczego. Na okres rozruchu uzwojenie początkowe jest połączone z siecią za pomocą elementów przesuwających fazę - pojemności lub rezystancji czynnej. Po zakończeniu przyspieszania silnika uzwojenie początkowe zostaje wyłączone, a silnik nadal pracuje jako jednofazowy. Ponieważ uzwojenie początkowe działa tylko przez krótki czas, jest wykonane z drutu o mniejszym przekroju niż robocze i umieszczone w mniejszej liczbie rowków.

Przyjrzyjmy się bliżej procesowi rozruchu przy użyciu pojemności C jako elementu przesuwającego fazę (ryc. 4.62, a). Na uzwojeniu początkowym P Napięcie
Ú 1p = Ú 1 - Ú C= Ú 1 +jÍ 1 P X C, czyli jest przesunięty w fazie względem napięcia sieciowego U 1 zastosowany do uzwojenia roboczego R. W konsekwencji obecne wektory w pracy I 1p i launcher I Uzwojenia 1n są przesunięte w fazie o pewien kąt. Wybierając w określony sposób pojemność kondensatora przesuwającego fazę, można uzyskać przy rozruchu tryb pracy zbliżony do symetrycznego (rys. 4.62, b), tj. uzyskać kołowe pole wirujące. Na ryc. 4.62, pokazane są zależności M = f(s) dla silnika z włączonym uzwojeniem początkowym (krzywa 1) i wyłączonym (krzywa 2). Silnik jest uruchamiany w częściach ab cechy 1; w punkcie b uzwojenie rozruchowe jest wyłączone, a w przyszłości silnik pracuje na części WSPÓŁ cechy 2.

Ponieważ włączenie drugiego uzwojenia znacznie poprawia właściwości mechaniczne silnika, w niektórych przypadkach stosuje się silniki jednofazowe, w których uzwojenia A i B

cały czas włączony (ryc. 4.63, a). Takie silniki nazywane są silnikami kondensatorowymi.

Oba uzwojenia silników kondensatorowych zajmują z reguły taką samą liczbę żłobków i mają taką samą moc. Podczas uruchamiania silnika kondensatorowego w celu zwiększenia momentu rozruchowego zaleca się zwiększenie pojemności C p + C p. Po przyspieszeniu silnika zgodnie z charakterystyką 2 (ryc. 4.63, b) i zmniejszeniu prądu, część kondensatorów Cn jest wyłączany tak, aby w trybie znamionowym (gdy prąd silnika zmniejszy się, niż przy rozruchu) zwiększyć pojemność i zapewnić pracę silnika w warunkach zbliżonych do pracy z kołowym polem wirującym. W tym przypadku silnik pracuje na charakterystyce 1.

silnik kondensatorowy ma wysoki cos φ. Jego wadami są stosunkowo duża masa i wymiary kondensatora, a także występowanie niesinusoidalnego prądu podczas zniekształcenia napięcia zasilającego, co w niektórych przypadkach prowadzi do Szkodliwe efekty na linii komunikacyjnej.

W warunkach lekkiego rozruchu (mały moment obciążenia w okresie rozruchu) stosuje się silniki z rezystancją rozruchową. R(ryc. 4.64, a). Dostępność aktywny opór w obwodzie uzwojenia początkowego zapewnia mniejsze przesunięcie fazowe φ p między napięciem a prądem w tym uzwojeniu (ryc. 4.64, b) niż przesunięcie fazowe φ p w uzwojeniu roboczym. W związku z tym prądy w uzwojeniach roboczych i rozruchowych są przesunięte w fazie o kąt φ p - φ p i tworzą asymetryczne (eliptyczne) pole wirujące, dzięki czemu występuje moment rozruchowy. Silniki z oporem rozruchowym są niezawodne w działaniu i są produkowane masowo. Opór rozruchowy jest wbudowany w obudowę silnika i chłodzony tym samym powietrzem, które chłodzi cały silnik.

Mikrosilniki jednofazowe z ekranowanymi biegunami. W tych silnikach uzwojenie stojana podłączone do sieci jest zwykle skoncentrowane i wzmocnione na wyraźnych biegunach (ryc. 4.65, a), których arkusze są tłoczone razem ze stojanem. W każdym biegunie jedna z łap jest pokryta uzwojeniem pomocniczym, składającym się z jednego lub więcej zwartych zwojów, które osłaniają od 1/5 do 1/2 łuku biegunowego. Wirnik silnika jest konwencjonalnym typem klatkowym.

Strumień magnetyczny maszyny wytworzony przez uzwojenie stojana (strumień biegunowy) można przedstawić jako sumę dwóch składników (rys. 4.65, b) ty cewka; Ф n2 - przepływ przechodzący przez część bieguna, ekranowaną przez zwartą cewkę.

Przepływy Ф p1 i Ф p2 przechodzą przez różne części nabiegunnika, tzn. są przesunięte w przestrzeni o kąt β. Ponadto są one niezgodne w fazie z MDS F n uzwojeń stojana pod różnymi kątami - γ 1 i γ 2. Wynika to z faktu, że każdy biegun opisywanego silnika można traktować jako pierwsze przybliżenie jako transformator, którego uzwojenie pierwotne jest uzwojeniem stojana, a uzwojenie wtórne jest zwartą cewką. Strumień uzwojenia stojana indukuje siłę elektromotoryczną w zwartej cewce mi do (ryc. 4.65, c), w wyniku czego powstaje prąd I do i MDS F k, składanie z MDS F n uzwojenia stojana. Składnik prądu biernego I zmniejsza przepływ Ф p2, a aktywny - przesuwa go w fazie względem MDS F n. Ponieważ strumień Ф p1 nie obejmuje zwarcia, kąt γ 1 ma stosunkowo małą wartość (4-9 °) - w przybliżeniu taki sam jak kąt przesunięcia fazowego między strumieniem transformatora a MMF pierwotnego nawijanie w trybie bezczynny ruch. Kąt γ 2 jest znacznie większy (około 45°), czyli taki sam jak w transformatorze ze zwartym uzwojeniem wtórnym (np. w przekładniku prądowym). Tłumaczy się to tym, że straty mocy, od których zależy kąt γ 2, są określone nie tylko stratami mocy magnetycznej w stali, ale także stratami elektrycznymi w zwartej cewce.

Ryż. 4.65. Schematy strukturalne silnika jednofazowego z ekranowanymi biegunami i jego
schemat wektorowy:
1 - stojan; 2 - uzwojenie stojana; 3 - zwarty
cewka; 4 - wirnik; 5 - biegun

Przepływy Ф p1 i Ф p2, przesunięte w przestrzeni o kąt β i przesunięte w fazie w czasie o kąt γ = γ 2 - γ l, tworzą eliptyczne wirujące pole magnetyczne (patrz rozdz. 3), które generuje moment obrotowy działający na silniku wirnika w kierunku od pierwszego nabiegunnika, nieokrytego zwartą cewką, do drugiego końca (zgodnie z naprzemiennymi maksimami przepływu „fazy”).

Aby zwiększyć moment rozruchowy rozważanego silnika poprzez zbliżenie jego pola wirującego do pola kołowego, stosuje się różne metody: między nabiegunnikami sąsiednich biegunów instaluje się boczniki magnetyczne, które poprawiają połączenie magnetyczne między uzwojeniem głównym a zwarciem. cewka z obwodem i poprawa kształtu; pole magnetyczne w szczelinie powietrznej; zwiększyć szczelinę powietrzną pod końcówką, nie pokrytą zwartą cewką; użyj dwóch lub więcej zwartych zwojów na jednej końcówce o różnych kątach pokrycia. Istnieją również silniki bez zwartych zwojów na biegunach, ale z asymetrycznym układem magnetycznym: różne konfiguracje poszczególnych części bieguna i różne szczeliny powietrzne. Takie silniki mają niższy moment rozruchowy niż silniki z ekranowanymi biegunami, ale ich sprawność jest wyższa, ponieważ nie mają strat mocy w zwarciu zwojów.

Rozważane konstrukcje silników z ekranowanymi biegunami są nieodwracalne. Do cofania w takich silnikach zamiast zwartych zwojów stosuje się cewki. B1, B2, B3 oraz W 4(ryc. 4.65, w), z których każdy obejmuje pół drążka. Zwarcie pary cewek W 1 oraz W 4 lub W 2 oraz W 3, można osłonić jedną lub drugą połowę bieguna i tym samym zmienić kierunek obrotu pola magnetycznego i wirnika.

Silnik z ekranowanymi biegunami ma szereg istotnych wad: stosunkowo duże gabaryty i waga; niski cos φ ≈ 0,4 ÷ 0,6; niska sprawność η = 0,25 ÷ 0,4 ze względu na duże straty w zwartej cewce; mały moment rozruchowy itp. Zaletami silnika są prostota konstrukcji, a co za tym idzie wysoka niezawodność w działaniu. Ze względu na brak zębów na stojanie hałas silnika jest znikomy, dlatego jest często stosowany w urządzeniach do odtwarzania muzyki i mowy.

Silnik elektryczny jednofazowy 220 V jest oddzielnym mechanizmem, który jest szeroko stosowany do montażu w różnych urządzeniach. Może być używany do celów domowych i przemysłowych. Silnik elektryczny jest zasilany przez zwykłe gniazdo, gdzie koniecznie jest moc co najmniej 220 woltów. W takim przypadku należy zwrócić uwagę na częstotliwość 60 Hz.

W praktyce udowodniono, że jednofazowy silnik elektryczny 220 V sprzedawany jest razem z urządzeniami, które: pomagają przekształcić energię pola elektrycznego, a także gromadzić niezbędny ładunek za pomocą kondensatora. Nowoczesne modele, które są produkowane przy użyciu innowacyjnych technologii, silniki elektryczne 220V są dodatkowo wyposażone w sprzęt do oświetlania miejsca pracy urządzenia. Dotyczy to części wewnętrznych i zewnętrznych.

Należy pamiętać, że pojemność kondensatora musi być przechowywana zgodnie ze wszystkimi podstawowymi wymaganiami. Najlepszą opcją jest gdzie temperatura powietrza pozostaje taka sama i nie podlega żadnym wahaniom. W pokoju reżim temperaturowy nie powinien spaść do wartości ujemnej.

Podczas użytkowania silnika eksperci zalecają od czasu do czasu pomiar wartości pojemności kondensatora.

Silniki indukcyjne są dziś szeroko stosowane w różnych procesach przemysłowych. W przypadku różnych napędów używany jest ten konkretny model silnika elektrycznego. Konstrukcje asynchroniczne jednofazowe pomagają w napędzie maszyn do obróbki drewna, pomp, sprężarek, przemysłowych urządzeń wentylacyjnych, przenośników, wind i wielu innych urządzeń.

Silnik elektryczny służy również do napędzania mechanizacji na małą skalę. Należą do nich rozdrabniacze pasz i betoniarki. Takie konstrukcje należy kupować tylko od zaufanych dostawców. Przed zakupem warto sprawdzić certyfikaty zgodności oraz gwarancję producenta.

Dostawcy muszą zapewnić swoim klientom konserwacja serwisowa silnik elektryczny w przypadku pęknięcia lub awarii. Jest to jeden z głównych elementów, który jest kompletowany podczas montażu zespołu pompowego.

Istniejące serie silników elektrycznych

Dziś przedsiębiorstwa przemysłowe produkujemy następującą serię jednofazowych silników elektrycznych 220V:

Wszystkie silniki podzielone według projektu, zgodnie z metodą instalacji, a także stopniem ochrony. Pozwala to chronić konstrukcję przed wilgocią lub cząsteczkami mechanicznymi.

Cechy silników elektrycznych serii A

Silniki elektryczne jednofazowe serii A to zunifikowane konstrukcje asynchroniczne. Są zamknięte od wpływ zewnętrzny z wirnikiem klatkowym.

Struktura silnika ma następujące grupy wykonawcze:

Koszt jednofazowego silnika elektrycznego 220V zależy od serii.

Jakie są rodzaje silników?

Silniki jednofazowe przeznaczone są do kompletowania napędów elektrycznych do celów domowych i przemysłowych. Takie konstrukcje są produkowane zgodnie z normami państwowymi.