Motoare electrice asincrone monofazate. Motoare asincrone monofazate. Dispozitiv și principiu de funcționare

Motorul electric monofazat de 220V este un mecanism separat care este utilizat pe scară largă pentru instalare într-o varietate de dispozitive. Poate fi folosit în scopuri casnice și industriale. Alimente motor electric efectuate din priză obișnuită, unde există neapărat o putere de cel puțin 220 de volți. În acest caz, este necesar să se acorde atenție frecvenței de 60 de herți.

În practică, s-a dovedit că un motor electric monofazat de 220 V se vinde împreună cu dispozitive care ajută la transformarea energiei câmpului electric, și, de asemenea, să acumuleze sarcina necesară cu ajutorul unui condensator. Modele moderne, care sunt produse folosind tehnologii inovatoare, motoarele electrice de 220V sunt echipate suplimentar cu echipamente pentru iluminarea locului de muncă al dispozitivului. Acest lucru se aplică părților interne și externe.

Este important să rețineți că capacitatea condensatorului trebuie să fie stocată în conformitate cu toate cerințele de bază. Cea mai bună opțiune este unde temperatura aerului rămâne aceeașiși nu este supus niciunei fluctuații. In camera regim de temperatură nu trebuie să scadă la o valoare negativă.

În timpul utilizării motorului, experții recomandă măsurarea valorii capacității condensatorului din când în când.

Motoarele cu inducție sunt utilizate pe scară largă astăzi pentru diferite procese industriale. Pentru diferite acționări, este utilizat acest model special de motor electric. Proiectări asincrone monofazate ajutați la conducerea mașinilor de prelucrat lemnul, pompelor, compresoarelor, dispozitivelor de ventilație industrială, transportoarelor, ascensoarelor și a multor alte echipamente.

Motorul electric este folosit și pentru a conduce mecanizări la scară mică. Acestea includ mașinile de tocat furaje și betonierele. Este necesar să cumpărați astfel de structuri numai de la furnizori de încredere. Inainte de a achizitiona, este indicat sa verificati certificatele de conformitate si garantia producatorului.

Furnizorii trebuie să ofere clienților lor întreținerea serviciului motor electricîn caz de rupere sau defecţiune. Aceasta este una dintre componentele principale care este finalizată în timpul asamblarii unității de pompare.

Seria existentă de motoare electrice

Astăzi întreprinderile industriale produce următoarea serie de motoare electrice monofazate 220V:

Toate motoarele subdivizată după proiectare, dupa modul de instalare, precum si gradul de protectie. Acest lucru vă permite să protejați structura de umiditate sau particule mecanice.

Caracteristicile motoarelor electrice din seria A

Motoarele electrice monofazate din seria A sunt modele asincrone unificate. Sunt închise de la influență externă cu un rotor cu colivie.

Structura motorie are următoarele grupe de execuție:

Costul unui motor electric monofazat 220V depinde de serie.

Care sunt tipurile de motoare?

Motoarele monofazate sunt proiectate pentru a completa acționările electrice pentru uz casnic și industrial. Astfel de structuri sunt fabricate în conformitate cu standardele de stat.

Ușurința de conversie a tensiunii AC a făcut-o cea mai utilizată în alimentarea cu energie. În domeniul proiectării motoarelor electrice a fost descoperit un alt avantaj al curentului alternativ: posibilitatea creării unui camp magnetic fără transformări suplimentare sau cu un număr minim al acestora.

Prin urmare, chiar și în ciuda anumitor pierderi datorate rezistenței reactive (inductive) a înfășurărilor, ușurința creării motoarelor de curent alternativ a contribuit la victoria asupra alimentării cu curent continuu la începutul secolului al XX-lea.

Practic, motoarele de curent alternativ pot fi împărțite în două grupuri:

Asincron

În ele, rotația rotorului diferă ca viteză de rotația câmpului magnetic, astfel încât acestea pot funcționa la o mare varietate de viteze. Acest tip de motor de curent alternativ este cel mai comun în timpul nostru. Sincron

Aceste motoare au o legătură rigidă între viteza rotorului și viteza de rotație a câmpului magnetic. Ele sunt mai greu de fabricat și mai puțin flexibile în utilizare (modificarea vitezei la o frecvență fixă a rețelei de alimentare este posibilă doar prin modificarea numărului de poli statori).

Sunt folosite doar la puteri mari de câteva sute de kilowați, unde eficiența lor mai mare în comparație cu motoarele electrice asincrone reduce semnificativ pierderile de căldură.

MOTOR ELECTRIC ASINCRON AC

Cel mai comun tip de motor asincron este un motor electric cu rotor cu colivie de tip „cușcă de veveriță”, unde în canelurile înclinate ale rotorului este așezat un set de tije conductoare, legate prin inele la capete.

Istoria acestui tip de motoare electrice datează de mai bine de o sută de ani, când s-a observat că un obiect conductiv plasat în golul miezului unui electromagnet de curent alternativ tinde să scape din acesta datorită apariției unui EMF de inducție în acesta cu un vector opus.

Astfel, un motor cu inducție în cușcă veveriță nu are noduri de contact mecanice, cu excepția rulmenților de susținere a rotorului, care asigură motoare de acest tip nu numai la un preț mic, ci și cu cea mai mare durabilitate. Datorită acestui fapt, motoarele electrice de acest tip au devenit cele mai comune în industria modernă.

Cu toate acestea, au și anumite dezavantaje care trebuie luate în considerare la proiectarea motoarelor electrice asincrone de acest tip:

Curent mare de pornire- deoarece în momentul în care motorul electric asincron fără perii este conectat la rețea, rezistența reactivă a înfășurării statorului nu este încă afectată de câmpul magnetic creat de rotor, există o supratensiune puternică de curent, de câteva ori mai mare decât curent nominal consum.

Această caracteristică a funcționării motoarelor de acest tip trebuie inclusă în toată sursa de alimentare proiectată pentru a evita suprasarcinile, în special la conectarea motoarelor electrice asincrone la generatoare mobile cu putere limitată.

Cuplu de pornire scăzut- motoarele electrice cu înfășurare în scurtcircuit au o dependență pronunțată a cuplului de turație, astfel încât includerea lor sub sarcină este extrem de nedorită: timpul de a ajunge la modul nominal și curenții de pornire cresc semnificativ, înfășurarea statorului este supraîncărcată.

De exemplu, ce se întâmplă când porniți pompe de adâncime- în circuitele electrice ale alimentării lor, este necesar să se ia în considerare o marjă de curent de cinci șapte ori.

Imposibilitatea pornirii directe în circuitele de curent monofazate- pentru ca rotorul să înceapă să se rotească, este necesară o împingere de pornire sau introducerea unor înfășurări suplimentare de fază care sunt defazate unele față de altele.

Pentru a porni un motor cu inducție AC în retea monofazata fie se folosește o înfășurare de pornire comutată manual, care este oprită după ce rotorul se rotește, fie o a doua înfășurare conectată printr-un element de defazare (cel mai adesea un condensator cu capacitatea necesară).

Incapacitatea de a obține viteză mare- deși rotația rotorului nu este sincronizată cu frecvența de rotație a câmpului magnetic al statorului, acesta nu îl poate conduce, prin urmare, într-o rețea de 50 Hz, viteza maximă pentru un motor electric asincron cu rotor cu colivie este nu. mai mult de 3000 rpm.

O creștere a vitezei de rotație a unui motor asincron necesită utilizarea unui convertor de frecvență (invertor), ceea ce face ca un astfel de sistem să fie mai scump decât un motor colector. În plus, pe măsură ce frecvența crește, pierderile reactive cresc.

Dificultatea de a organiza invers- aceasta necesită o oprire completă a motorului și schimbarea fazei, într-o versiune monofazată - o schimbare de fază în bobinajul de pornire sau a doua fază.

Cel mai convenabil este să utilizați un motor electric asincron într-o rețea industrială trifazată, deoarece crearea unui câmp magnetic rotativ este realizată de înfășurările de fază în sine, fără dispozitive suplimentare.

De fapt, un circuit format dintr-un generator trifazat și un motor electric poate fi considerat ca exemplu de transmisie electrică: antrenarea generatorului creează în el un câmp magnetic rotativ, care este convertit în oscilații. curent electric, care la rândul său excită rotația câmpului magnetic din motorul electric.

În plus, este cu o sursă de alimentare trifazată motoare electrice asincrone au cea mai mare eficiență, deoarece într-o rețea monofazată câmpul magnetic creat de stator se poate descompune în esență în două antifazate, ceea ce crește pierderile inutile datorate saturației miezului. Prin urmare, puternic motoare electrice monofazate de regulă, acestea sunt efectuate conform schemei de colector.

COLECTOR MOTOR ELECTRIC AC

La motoarele electrice de acest tip, câmpul magnetic al rotorului este creat de înfășurările de fază conectate la colector. De fapt, un motor cu comutator de curent alternativ este diferit de un motor curent continuu numai prin faptul că reactanța înfășurărilor este inclusă în calculul acesteia.

În unele cazuri, chiar universal motoare cu comutator, unde înfășurarea statorului are un robinet din partea parțială pentru includerea în rețeaua de curent alternativ și o sursă de curent continuu poate fi conectată pe toată lungimea înfășurării.

Avantajele acestui tip de motor sunt evidente:

Abilitatea de a lucra la viteze mari vă permite să creați motoare electrice colectoare cu o viteză de rotație de până la câteva zeci de mii de rotații pe minut, familiare tuturor de la burghiurile electrice.

Nu este nevoie de declanșatoare suplimentare spre deosebire de motoarele cu colivie.

Cuplu de pornire ridicat, care accelerează ieșirea în modul de funcționare, inclusiv sub sarcină. Mai mult decat atat, cuplul motorului colectorului este invers proportional cu viteza si, odata cu cresterea sarcinii, se evita scaderea turatiei.

Ușurință în controlul cifrei de afaceri- deoarece acestea depind de tensiunea de alimentare, este suficient sa ai un simplu regulator de tensiune triac pentru a regla viteza peste limitele cele mai largi. Dacă regulatorul eșuează, motorul colectorului poate fi conectat direct la rețea.

Mai puțină inerție a rotorului- poate fi făcut mult mai compact decât cu un circuit cu cuști de veveriță, datorită căruia motorul colectorului însuși devine considerabil mai mic.

De asemenea, motorul colectorului poate fi pur și simplu inversat, ceea ce este deosebit de important atunci când se creează diverse tipuri de unelte electrice și o serie de mașini-unelte.

Din aceste motive, motoarele colectoare sunt utilizate pe scară largă la toți consumatorii monofazați în care este necesar un control flexibil al vitezei: la uneltele electrice de mână, aspiratoarele, aparate de bucatarie si asa mai departe. Totuși, un număr caracteristici de proiectare determină specificul funcționării motorului electric al colectorului:

Motoarele colectoarelor necesită înlocuirea regulată a periilor care se uzează în timp. Colectorul în sine se uzează, în timp ce motorul cu un rotor cu colivie, așa cum sa menționat deja mai sus, supus înlocuirii rare a rulmenților, este aproape etern.

Scântei inevitabile dintre colector și perii (motivul mirosului familiar de ozon atunci când motorul colectorului funcționează) nu numai că reduce și mai mult resursele, dar necesită și măsuri de siguranță sporite în timpul funcționării din cauza probabilității de aprindere a gazelor combustibile sau praf.

Toate materialele prezentate pe acest site au doar scop informativ și nu pot fi folosite ca îndrumări și documente normative.

Domenii de utilizare. Se folosesc motoare asincrone de putere redusă (15 - 600 W). dispozitive automateși aparate electrice pentru acționarea ventilatoarelor, pompelor și a altor echipamente care nu necesită controlul vitezei. Aparatele de uz casnic și dispozitivele automate folosesc de obicei micromotoare monofazate, deoarece aceste aparate și dispozitive, de regulă, sunt alimentate de o rețea de curent alternativ monofazat.

Principiul de funcționare și dispozitiv motor monofazat. Înfășurarea statorului a unui motor monofazat (Fig. 4.60, A) situate în fante care ocupă aproximativ două treimi din circumferința statorului, ceea ce corespunde unei perechi de poli. Ca urmare

(vezi cap. 3) distribuția MMF și inducția în întrefier este aproape de sinusoidală. De când înfăşurarea trece curent alternativ, MDS pulsează în timp cu frecvența rețelei. Inducția într-un punct arbitrar al spațiului de aer

V x = V m sinωtcos (πх/τ).

Astfel, într-un motor monofazat, înfășurarea statorului creează un flux staționar care variază în timp, și nu un flux circular rotativ, ca la motoarele trifazate cu alimentare simetrică.

Pentru a simplifica analiza proprietăților unui motor monofazat, reprezentăm (4.99) sub formă

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

adică, înlocuim fluxul pulsatoriu staționar cu suma câmpurilor circulare identice care se rotesc în direcții opuse și au aceleași frecvențe de rotație: n 1inc = n 1rev = n unu . Deoarece proprietățile unui motor de inducție cu un câmp rotativ circular sunt discutate în detaliu în § 4.7 - 4.12, analiza proprietăților unui motor monofazat poate fi redusă la luarea în considerare a acțiunii combinate a fiecăruia dintre câmpurile rotative. Cu alte cuvinte, un motor monofazat poate fi reprezentat ca două motoare identice, ale căror rotoare sunt interconectate rigid (Fig. 4.60, b), cu sensul opus de rotație al câmpurilor magnetice și al momentelor pe care le creează. M la M arr. Câmpul, al cărui sens de rotație coincide cu sensul de rotație al rotorului, se numește direct; câmp de direcție inversă - invers sau invers.

Să presupunem că direcția de rotație a rotoarelor coincide cu direcția unuia dintre câmpurile de rotație, de exemplu, cu n etc. Apoi alunecarea rotorului în raport cu fluxul F etc

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

Alunecarea rotorului în raport cu debitul 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..

Din (4.100) și (4.101) rezultă că

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

Momente electromagnetice M la M arr, formate din câmpuri directe și inverse, sunt direcționate către părți opuse, și momentul rezultat al unui motor monofazat M tăierea este egală cu diferența de momente la aceeași turație a rotorului.

Pe fig. 4.61 arată dependența M = f(s) pentru un motor monofazat. Privind figură, putem trage următoarele concluzii:

a) un motor monofazat nu are un cuplu de pornire; se rotește în direcția în care este antrenat de o forță externă; b) viteza de rotație a unui motor monofazat la ralanti este mai mică decât cea a motor trifazat, datorită prezenței unui cuplu de frânare generat de câmpul invers;

c) performanța unui motor monofazat este mai slabă decât cea a unui motor trifazat; are alunecare crescută la sarcina nominală, eficiență mai mică, capacitate de suprasarcină mai mică, ceea ce se datorează și prezenței unui câmp invers;

d) puterea unui motor monofazat este de aproximativ 2/3 din puterea unui motor trifazat de aceeași dimensiune, deoarece într-un motor monofazat înfășurarea de lucru ocupă doar 2/3 din fantele statorului. Umpleți toate fantele statorului

deoarece în acest caz coeficientul de înfășurare se dovedește a fi mic, consumul de cupru crește cu aproximativ de 1,5 ori, în timp ce puterea crește cu doar 12%.

Dispozitive de pornire. Pentru a obține cuplul de pornire, motoarele monofazate au o înfășurare de pornire deplasată cu 90 de grade electrice față de înfășurarea principală de lucru. Pentru perioada de pornire, înfășurarea de pornire este conectată la rețea prin elemente de defazare - capacitate sau rezistență activă. După terminarea accelerației motorului, înfășurarea de pornire este oprită, în timp ce motorul continuă să funcționeze ca unul monofazat. Deoarece înfășurarea de pornire funcționează doar pentru o perioadă scurtă de timp, este realizată dintr-un fir cu o secțiune transversală mai mică decât cea de lucru și plasat într-un număr mai mic de caneluri.

Să aruncăm o privire mai atentă asupra procesului de pornire când se utilizează capacitatea C ca element de defazare (Fig. 4.62, a). Pe înfăşurarea de pornire P Voltaj
Ú 1p = Ú 1 - Ú C= Ú 1 +jÍ 1 P X C, adică este defazat în raport cu tensiunea rețelei U 1 aplicat înfăşurării de lucru R. În consecință, vectorii curenti în lucru eu 1p și lansator eu 1n înfășurări sunt deplasate în fază cu un anumit unghi. Alegând într-un anumit fel capacitatea condensatorului defazator, este posibil să se obțină la pornire un mod de funcționare apropiat de simetric (Fig. 4.62, b), adică să se obțină un câmp rotativ circular. Pe fig. 4.62, sunt afișate dependențele M = f(s) pentru motorul cu bobina de pornire activată (curba 1) și oprită (curba 2). Motorul este pornit pe părți ab caracteristicile 1; la punct bînfășurarea de pornire este oprită, iar în viitor motorul funcționează parțial CO caracteristici 2.

Deoarece includerea celei de-a doua înfășurări îmbunătățește semnificativ caracteristicile mecanice ale motorului, în unele cazuri sunt utilizate motoare monofazate în care înfășurările A și B

inclus tot timpul (Fig. 4.63, a). Astfel de motoare sunt numite motoare cu condensator.

Ambele înfășurări ale motoarelor cu condensator ocupă, de regulă, același număr de sloturi și au aceeași putere. La pornirea unui motor cu condensator, pentru a crește cuplul de pornire, este indicat să existe o capacitate crescută C p + C p. După ce motorul este accelerat conform caracteristicii 2 (Fig. 4.63, b) și curentul scade, parțial a condensatorilor Cn este oprit astfel încât în modul nominal (când curentul motorului devine mai mic, decât la pornire) să mărească capacitatea și să asigure funcționarea motorului în condiții apropiate de funcționare cu un câmp rotativ circular. În acest caz, motorul funcționează pe caracteristica 1.

motor condensator are un cos φ mare. Dezavantajele sale sunt masa și dimensiunile relativ mari ale condensatorului, precum și apariția unui curent nesinusoidal în timpul distorsiunii tensiunii de alimentare, care în unele cazuri duce la efecte nocive pe linia de comunicare.

În condiții de pornire ușoară (cuplu de sarcină mic în perioada de pornire), se folosesc motoare cu rezistență la pornire. R(Fig. 4.64, a). Disponibilitate rezistență activăîn circuitul înfășurării de pornire asigură un defazaj φ p mai mic între tensiunea și curentul din această înfășurare (Fig. 4.64, b) decât defazajul φ p în înfășurarea de lucru. În acest sens, curenții din înfășurările de lucru și de pornire sunt deplasați în fază cu un unghi φ p - φ p și formează un câmp rotativ asimetric (eliptic), datorită căruia apare cuplul de pornire. Motoarele cu rezistență la pornire sunt fiabile în funcționare și sunt produse în serie. Rezistența de pornire este încorporată în carcasa motorului și răcită cu același aer care răcește întregul motor.

Micromotoare monofazate cu poli ecranați. La aceste motoare, înfășurarea statorului conectată la rețea este de obicei concentrată și întărită pe poli pronunțați (Fig. 4.65, a), ale căror foi sunt ștanțate împreună cu statorul. În fiecare stâlp, unul dintre urechi este acoperit de o înfășurare auxiliară, constând din una sau mai multe spire scurtcircuitate, care ecranează de la 1/5 până la 1/2 din arcul polului. Rotorul motorului este de tip convențional cu colivie.

Fluxul magnetic al mașinii creat de înfășurarea statorului (fluxul polilor) poate fi reprezentat ca suma a două componente (Fig. 4.65, b) ty bobina; Ф n2 - flux care trece prin partea stâlpului, ecranat de o bobină scurtcircuitată.

Fluxurile Ф p1 și Ф p2 trec prin diferite părți ale piesei polare, adică sunt deplasate în spațiu cu un unghi β. În plus, acestea sunt defazate în raport cu MDS F n înfășurări statorice la diferite unghiuri - γ 1 și γ 2. Acest lucru se explică prin faptul că fiecare pol al motorului descris poate fi considerat ca o primă aproximare ca un transformator, a cărui înfășurare primară este înfășurarea statorului, iar înfășurarea secundară este o bobină în scurtcircuit. Fluxul înfășurării statorului induce un EMF într-o bobină scurtcircuitată E la (Fig. 4.65, c), în urma căruia ia naștere un curent eu către și MDS F k, pliere cu MDS F n înfăşurări statorice. Componenta curentului reactiv eu pentru a reduce debitul Ф p2 și activ - îl deplasează în fază în raport cu MDS F n. Deoarece fluxul Ф p1 nu acoperă bobina scurtcircuitată, unghiul γ 1 are o valoare relativ mică (4-9 °) - aproximativ aceeași cu unghiul de defazare dintre fluxul transformatorului și MMF-ul primar. înfăşurând în modul miscare inactiv. Unghiul γ 2 este mult mai mare (aproximativ 45°), adică același ca într-un transformator cu o înfășurare secundară scurtcircuitată (de exemplu, într-un transformator de măsurare a curentului). Acest lucru se explică prin faptul că pierderile de putere, de care depinde unghiul γ 2, sunt determinate nu numai de pierderile de putere magnetică din oțel, ci și de pierderile electrice din bobina scurtcircuitată.

Orez. 4,65. Scheme structurale ale unui motor monofazat cu poli ecranați și a acestuia
diagrama vectoriala:
1 - stator; 2 - înfășurarea statorului; 3 - circuit scurt
bobina; 4 - rotor; 5 - stâlp

Fluxurile Ф p1 și Ф p2, deplasate în spațiu cu un unghi β și deplasate în fază în timp cu un unghi γ = γ 2 - γ l, formează un câmp magnetic rotativ eliptic (vezi cap. 3), care generează un cuplu care acționează asupra rotorul motorului în direcția de la prima piesă polară, neacoperită de o bobină scurtcircuitată, până la al doilea vârf (în conformitate cu alternanța maximelor de curgere „de fază”).

Pentru a crește cuplul de pornire al motorului luat în considerare, prin apropierea câmpului său de rotație de unul circular, se folosesc diverse metode: sunt instalate șunturi magnetice între piesele polare ale polilor adiacenți, care îmbunătățesc conexiunea magnetică dintre înfășurarea principală și scurtcircuitarea. bobina circuitată și îmbunătățirea formei câmpului magnetic în spațiul de aer; măriți spațiul de aer sub vârf, neacoperit de o bobină scurtcircuitată; utilizați două sau mai multe ture scurtcircuitate pe un vârf cu unghiuri diferite de acoperire. Există și motoare fără spire scurtcircuitate pe poli, dar cu un sistem magnetic asimetric: diferite configurații ale părților individuale ale stâlpului și diferite goluri de aer. Astfel de motoare au un cuplu de pornire mai mic decât motoarele cu poli ecranați, dar eficiența lor este mai mare, deoarece nu au pierderi de putere în ture scurtcircuitate.

Proiectele considerate ale motoarelor cu poli ecranați sunt ireversibile. Pentru a inversa în astfel de motoare, se folosesc bobine în locul spirelor scurtcircuitate. B1, B2, B3și LA 4(Fig. 4.65, în), fiecare dintre ele acoperă o jumătate de stâlp. Scurtcircuitarea unei perechi de bobine ÎN 1și LA 4 sau IN 2și LA 3, este posibil să se protejeze una sau cealaltă jumătate a polului și astfel să se schimbe direcția de rotație a câmpului magnetic și a rotorului.

Motorul cu poli ecranați prezintă o serie de dezavantaje semnificative: dimensiuni și greutate relativ mari; cos mic φ ≈ 0,4 ÷ 0,6; randament scăzut η = 0,25 ÷ 0,4 din cauza pierderilor mari în bobina scurtcircuitată; cuplu mic de pornire etc. Avantajele motorului sunt simplitatea designului și, ca urmare, fiabilitatea ridicată în funcționare. Datorită absenței dinților pe stator, zgomotul motorului este neglijabil, așa că este adesea folosit în dispozitivele de reproducere a muzicii și a vorbirii.