محرك غير متزامن أحادي الطور: كيف يعمل

يشير الاسم ذاته لهذا الجهاز الكهربائي إلى أن الطاقة الكهربائية الموردة إليه يتم تحويلها إلى حركة دورانية للدوار. علاوة على ذلك ، فإن الصفة "غير المتزامنة" تميز عدم التطابق ، وهو تأخر سرعة دوران حديد التسليح من المجال المغناطيسي للجزء الثابت.

كلمة "مرحلة واحدة" تسبب تعريف غامض. هذا يرجع إلى حقيقة أن مصطلح "المرحلة" في الكهرباء يحدد العديد من الظواهر:

• تحول ، وفرق الزوايا بين كميات ناقلات.

• موصل محتمل لدائرة كهربائية AC ثنائية أو ثلاثة أو أربعة أسلاك ؛

• واحدة من اللفات الجزء الثابت أو الدوار لمحرك أو مولد ثلاثي الأطوار.

لذلك ، نوضح على الفور أنه من المعتاد استدعاء محرك كهربائي أحادي الطور يعمل على شبكة AC ثنائية الأسلاك ممثلة في طور واحتمال صفري. عدد اللفات التي يتم تركيبها في تصميمات مختلفة لل stators لا تؤثر على هذا التعريف

تصميم المحرك

وفقًا لجهازها الفني ، يتكون المحرك التعريفي من:

1. الجزء الثابت - جزء ثابت وثابت ، مصنوع من غلاف يحتوي على عناصر كهربائية مختلفة موجودة عليه ؛

2. الدوار تدور بواسطة قوى المجال الكهرومغناطيسي للجزء الثابت.

يتم إجراء الاتصال الميكانيكي لهذين الجزءين عن طريق محامل الدوران ، حيث يتم تركيب الحلقات الداخلية على المقابس المجهزة من عمود الدوران ، ويتم تركيب الحلقات الخارجية في أغطية جانبية واقية مثبتة في الجزء الثابت.

دوار

الجهاز الخاص به لهذه الطرز هو نفسه بالنسبة لجميع محركات الاستقراء: يتم تركيب نواة مغناطيسية من الألواح المثقوبة القائمة على سبائك الحديد اللينة على عمود من الصلب. على سطحه الخارجي ، تصنع الأخاديد التي يتم فيها تثبيت قضبان اللف من الألمنيوم أو النحاس ، مختصرة في نهايات حلقات الإغلاق.

يتم إحداث تيار كهربائي في لف الدوار ، الذي يحدثه المجال المغناطيسي للجزء الثابت ، وتعمل الدائرة المغناطيسية على المرور الجيد للتدفق المغناطيسي الذي تم إنشاؤه هنا.

يمكن تصميم تصميمات دوارة منفصلة للمحركات أحادية الطور من مواد مغناطيسية أو مغنطيسية مغنطيسية في شكل أسطوانة.

الثابت

يتم تقديم تصميم الجزء الثابت أيضًا:

• الإسكان؛

• دارة مغناطيسية

• متعرج.

الغرض الرئيسي منه هو إنشاء مجال كهرمغنطيسي ثابت أو دوار.

تتكون لفيفة الجزء الثابت عادة من دائرتين:

1. عامل

2. قاذفة.

في أبسط التصاميم ، المصممة للغزل اليدوي للمرساة ، يمكن صنع لف واحد فقط.

مبدأ تشغيل محرك كهربائي أحادي الطور غير متزامن

لتبسيط العرض التقديمي للمادة ، دعونا نتخيل أن لفيفة الجزء الثابت مصنوعة بحلقة واحدة فقط. يتم توزيع أسلاكها داخل الجزء الثابت في دائرة بزاوية 180 درجة. يمر التيار الجيوب الأنفي بالتناوب ، مع وجود موجات نصف موجبة وسالبة. إنه لا يخلق مجالًا مغناطيسيًا دائريًا ، ولكنه ينبض بالحركة

كيف تحدث نبضات المجال المغناطيسي

دعنا نحلل هذه العملية باستخدام مثال الموجة نصف الموجبة الحالية المتدفقة في الوقت المناسب t1 و t2 و t3.

يمر عبر الجزء العلوي من المسار الحالي نحونا ، وعلى طول الجزء السفلي - منا. في المستوى العمودي الذي تمثله الدائرة المغناطيسية ، تظهر التدفقات المغناطيسية حول الموصل.

التيارات متفاوتة في السعة في الوقت المحدد النظر إنشاء الحقول الكهرومغناطيسية F1 و F2 و F3 من حجم مختلف. نظرًا لأن التيار في النصف العلوي والسفلي هو نفسه ، لكن الملف مُثني ، فإن التدفقات المغناطيسية لكل جزء يتم توجيهها في الاتجاه المعاكس وتدمر تأثير بعضها البعض.يمكن تحديد ذلك من خلال قاعدة المقلد أو اليد اليمنى.

كما ترون ، مع وجود نصف موجبة موجبة ، لا يتم ملاحظة دوران المجال المغناطيسي ، ولكن تموجه فقط يحدث في الأجزاء العلوية والسفلية من السلك ، والذي يتوازن أيضًا في الدائرة المغناطيسية. تحدث نفس العملية مع قسم سلبي من الجيوب الأنفية ، عندما تكون التيارات عكس الاتجاه.

نظرًا لعدم وجود مجال مغناطيسي دوار ، سيظل الدوار ثابتًا أيضًا ، لأنه لا توجد قوى مطبقة عليه لبدء الدوران.

كيف يتم إنشاء دوران الدوار في مجال النبض

إذا أعطيت الدوار تناوبًا ، حتى بيدك ، فستستمر هذه الحركة. لشرح هذه الظاهرة ، نوضح أن إجمالي التدفق المغناطيسي يختلف في وتيرة الجيوب الأنفية الحالية من الصفر إلى الحد الأقصى للقيمة في كل دورة نصف (مع تغيير في الاتجاه) ويتكون من جزأين تشكلت في الفروع العليا والسفلى ، كما هو مبين في الشكل.

يتكون مجال النبض المغناطيسي للجزء الثابت من حقلين دائريين بسعة Fmax / 2 ويتحركان في اتجاهين متعاكسين بنفس التردد.

npr = nbr = f60 / p = 1.

يشار في هذه الصيغة:

• npr و nobr تردد دوران المجال المغناطيسي للجزء الثابت في الاتجاهين الأمامي والخلفي ؛

• n1 هي سرعة التدفق المغناطيسي الدوراني (r / min) ؛

• p هو عدد أزواج القطب ؛

• f هو تردد التيار في لف الجزء الثابت.

الآن ، من خلال أيدينا ، سنقدم دوران المحرك في اتجاه واحد ، وسوف يلتقط الحركة فورًا بسبب ظهور عزم دوران ناتج عن انزلاق الدوار بالنسبة إلى التدفقات المغناطيسية المختلفة في الاتجاهين الأمامي والخلفي.

نحن نفترض أن التدفق المغناطيسي للاتجاه الأمامي يتزامن مع دوران الدوار ، والعكس ، على التوالي ، سيكون عكس ذلك. إذا كان n2 هو تردد دوران المرساة في الدقيقة ، فيمكننا كتابة التعبير n2

في هذه الحالة ، نشير إلى Spr = (n1-n2) / n1 = S.

هنا ، تشير المؤشرات S و Spr إلى انزلاق المحرك غير المتزامن ودوار التدفق المغناطيسي النسبي في الاتجاه الأمامي.

في التدفق العكسي ، يتم التعبير عن الانزلاق Sobr بواسطة صيغة مماثلة ، ولكن مع تغيير العلامة n2.

Sobr = (n1 - (-n2)) / n1 = 2-Sbr.

وفقًا لقانون الحث الكهرومغناطيسي ، وتحت تأثير التدفقات المغناطيسية المباشرة والعكسية ، ستعمل قوة دافعة كهربية في لف الدوار ، مما يخلق تيارات بنفس الاتجاهين I2pr و I2obr.

سيكون تواترها (في هيرتز) متناسبًا بشكل مباشر مع حجم الانزلاق.

f2pr = f1 ∙ Spr؛

f2sample = f1 ∙ S

علاوة على ذلك ، فإن التردد f2obr الذي يتكون من I2obr الحالي المستحث يتجاوز بشكل كبير التردد f2pr.

على سبيل المثال ، يعمل المحرك الكهربائي على شبكة 50 هرتز مع n1 = 1500 ، و n2 = 1440 دورة في الدقيقة. يحتوي الدوار الخاص به على انزلاق نسبة إلى التدفق المغناطيسي لاتجاه الاتجاه Spr = 0.04 والتردد الحالي f2pr = 2 هرتز. الانزلاق العكسي Sobr = 1.96 ، والتردد الحالي f2obr = 98 هرتز.

بناءً على قانون Ampere ، عندما يتفاعل I2pr الحالي والمجال المغناطيسي Фпр ، يظهر عزم الدوران Мпр.

Mpr = cM ∙ Fpr ∙ I2pr ∙ cosφ2pr.

هنا ، يعتمد معامل SM الثابت على تصميم المحرك.

في هذه الحالة ، يعمل التدفق المغناطيسي العكسي Mobr أيضًا ، والذي يتم حسابه بالتعبير:

Mobr = cM ∙ Phobr ∙ I2obr ∙ cosφ2obr.

نتيجة لتفاعل هذين التدفقين ، سيظهر الناتج الناتج:

M = Mpr-Mobr.

تحذير! عندما يدور الدوار ، تُحدث تيارات بترددات مختلفة فيه ، مما يخلق لحظات من القوى في اتجاهات مختلفة. لذلك ، فإن المحرك الحديدي سوف يدور تحت تأثير مجال مغناطيسي نابض في الاتجاه الذي بدأ منه بالتناوب.

أثناء التغلب على الحمل المقنن بواسطة محرك أحادي الطور ، يتم إنشاء انزلاق بسيط مع الحصة الرئيسية لعزم الدوران المباشر Mpr. يؤثر عكس تأثير المجال المغناطيسي المثبط العكسي في Mobr على القليل جدًا بسبب اختلاف ترددات التيارات في الاتجاهين الأمامي والخلفي.

يتجاوز f2obr للتيار العكسي بشكل ملحوظ f2pr ، ويتجاوز الحث المستحث X2obr المكون النشط إلى حد كبير ويوفر تأثير إزالة مغنطيسية كبير للتدفق المغناطيسي العكسي Fobr ، والذي يتناقص في النهاية.

نظرًا لأن عامل القدرة للمحرك الموجود تحت الحمل صغير ، فإن التدفق المغناطيسي العكسي لا يمكن أن يكون له تأثير قوي على الدوار الدوار.

عندما يتم تطبيق مرحلة واحدة من الشبكة على محرك ذي دوار ثابت (n2 = 0) ، فإن الإنزلاق ، للأمام والخلف على حد سواء ، مساوٍ للوحدة ، وتكون الحقول المغناطيسية وقوى التدفقات الأمامية والخلفية متوازنة ولا يحدث الدوران. لذلك ، من المستحيل توفير مرحلة واحدة لفك المحرك المحرك.

كيفية تحديد سرعة المحرك بسرعة:

كيف يتم إنشاء دوران الدوار في محرك غير متزامن أحادي الطور

في كامل تاريخ تشغيل هذه الأجهزة ، تم تطوير حلول التصميم التالية:

1. التفكيك اليدوي للقضيب باليد أو الحبل ؛

2. استخدام لف إضافي متصلاً أثناء بدء التشغيل بسبب المقاومة الأومومية أو بالسعة أو الاستقرائي ؛

3. الانقسام عن طريق لفائف مغناطيسية قصيرة الدائرة من الدائرة المغناطيسية إمانويل.

تم استخدام الطريقة الأولى في التطوير الأولي ولم يتم تطبيقها في المستقبل بسبب المخاطر المحتملة للإصابات عند بدء التشغيل ، على الرغم من أنها لا تتطلب سلاسل إضافية.

تطبيق مرحلة التحول متعرجا في الجزء الثابت

لإعطاء الدوران الأولي للدوار للفة الجزء الثابت ، في وقت بدء التشغيل ، يتم توصيل دورة إضافية إضافية ، ولكن 90 درجة فقط تحولت في الزاوية. يتم تنفيذها بسلك أكثر سُمكًا لتمرير التيارات أكثر من التدفق في السلك العامل.

يتم عرض مخطط اتصال مثل هذا المحرك في الشكل إلى اليمين.

هنا ، يتم استخدام زر نوع PNVS لتشغيله ، والذي تم إنشاؤه خصيصًا لهذه المحركات وكان يستخدم على نطاق واسع في تشغيل الغسالات المصنعة في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. يعمل هذا الزر فورًا على تشغيل 3 جهات اتصال بحيث يظل الطرفان المتطرفان ، بعد الضغط عليهما والإفراج عنهما ، ثابتين في الحالة on ، ويغلق الوسط الأوسط لفترة وجيزة ، ثم يعود إلى موقعه الأصلي تحت تأثير الربيع.

يمكن فصل جهات الاتصال المتطرفة المغلقة عن طريق الضغط على زر التوقف المجاور.

بالإضافة إلى مفتاح الضغط على زر ، يتم استخدام ما يلي في الوضع التلقائي لتعطيل اللف الإضافية:

1. مفاتيح الطرد المركزي.

2. المرحلات التفاضلية أو الحالية ؛

3. مؤقتات ميكانيكية.

لتحسين بدء تشغيل المحرك تحت الحمل ، يتم استخدام عناصر إضافية في لف الطور المتحرك.

اتصال محرك أحادي الطور مع بدء المقاومة

في مثل هذه الدائرة ، يتم تثبيت المقاومة الأومية بشكل متعاقب على اللف الإضافي للجزء الثابت. في هذه الحالة ، يتم لف المنعطفات بطريقة شريرة ، مما يوفر معامل الاستقراء الذاتي للملف القريب جدًا من الصفر.

بسبب تطبيق هاتين الطريقتين ، عندما تتدفق التيارات عبر لفات مختلفة ، يحدث تحول طور حوالي 30 درجة بينهما ، وهو ما يكفي تمامًا. يتم إنشاء الفرق في الزوايا عن طريق تغيير المقاومة المعقدة في كل دائرة.

مع هذه الطريقة ، لا يزال من الممكن العثور على بدء متعرج مع انخفاض الحث وزيادة المقاومة. لهذا ، يتم استخدام لفيفة مع عدد قليل من المنعطفات من سلك المقطع العرضي المنخفض.

توصيل محرك أحادي الطور ببدء تشغيل المكثف

يتيح لك التحول الحالي في المرحلة السعوية إنشاء اتصال قصير المدى للملف باستخدام مكثف متصل بالسلسلة. تعمل هذه السلسلة فقط عندما يدخل المحرك في الوضع ، ثم ينطفئ.

تعمل بداية المكثف على إنشاء أكبر عزم دوران وعامل طاقة أعلى من طريقة بدء المقاومة أو الاستقرائي. يمكن أن تصل إلى قيمة 45 ÷ 50 ٪ من القيمة الاسمية.

في دوائر منفصلة ، يتم إضافة السعة أيضًا إلى سلسلة لف العمل ، والتي تعمل باستمرار. نتيجة لهذا ، يتم تحقيق انحرافات التيارات في اللفائف بزاوية بترتيب π / 2. في نفس الوقت ، يكون التحول في السعات القصوى ملحوظًا بقوة في الجزء الثابت ، والذي يوفر عزم دوران جيدًا على العمود.

نظرًا لهذه التقنية ، فإن المحرك قادر على توليد المزيد من الطاقة عند بدء التشغيل. ومع ذلك ، يتم استخدام هذه الطريقة فقط مع محركات الأقراص ذات التشغيل الثقيل ، على سبيل المثال ، لتدوير أسطوانة الغسالة المملوءة بالكتان بالماء.

يسمح لك مشغل الزناد المكثف بتغيير اتجاه دوران المحرك. للقيام بذلك ، ما عليك سوى تغيير قطبية اتصال بدء التشغيل أو لفه.

انقسام القطب اتصال مرحلة واحدة المحرك

تستخدم المحركات غير المتزامنة التي تبلغ قوتها حوالي 100 واط انقسامًا للتدفق المغناطيسي للجزء الثابت نظرًا لإدراج ملف نحاسي ذو دائرة قصيرة في عمود الدائرة المغناطيسية.

يُقسم هذا القطب إلى جزأين ، ويخلق مجالًا مغنطيسيًا إضافيًا ، يتم إزاحته بزاوية من المجال الرئيسي ويضعفه في المكان الذي يغطيه الملف. نتيجة لهذا ، يتم إنشاء حقل تدوير بيضاوي الشكل ، مما يشكل لحظة دوران في اتجاه ثابت.

في مثل هذه التصميمات ، يمكن للمرء أن يجد قطعًا مغناطيسية مصنوعة من ألواح الصلب تغلق حواف أطراف أعمدة الجزء الثابت.

يمكن العثور على محركات ذات تصاميم مماثلة في أجهزة التهوية من أجل نفخ الهواء. ليس لديهم القدرة على عكس.