Asynkroniset mikromoottorit

Tyypillisesti sähkömoottorit jaetaan kolmeen ryhmään: suuret, keskisuuret ja pienitehoiset. Pienitehoisille moottoreille (joita kutsumme niistä mikromoottoreiksi) tehon ylärajaa ei ole asetettu, yleensä muutama sata wattia. Mikromoottoreita käytetään laajalti kodinkoneissa ja -laitteissa (nyt jokaisella perheellä on useita mikromoottoreita - jääkaappeissa, pölynimureissa, nauhureissa, soittimissa jne.), Mittauslaitteissa, automaattisissa ohjausjärjestelmissä, ilmailu- ja avaruustekniikassa sekä muissa inhimillisissä toiminnoissa.

Ensimmäiset tasavirtamoottorit ilmestyivät XIX luvun 30-luvulla. Suuri askel sähkömoottorien kehittämisessä tehtiin keksinnön tuloksena vuonna 1856, jonka teki saksalainen insinööri Siemens kahden käsivarren muuntimesta ja löysi dinamoelektrisen periaatteen vuonna 1866. Vuonna 1883 Tesla ja vuonna 1885 Ferrari keksi itsenäisesti asynkronisen vaihtovirtamoottorin. Vuonna 1884 Siemens loi kommutaattorimoottorin, jolla oli vaihtovirta sarjakytkennän kanssa. Vuonna 1887 Hazelwander ja Dolivo-Dobrovolsky ehdottivat orakorityyppisen roottorin suunnittelua, mikä yksinkertaisti huomattavasti moottorin suunnittelua. Vuonna 1890 Chitin ja Leblanc käyttivät ensin vaihesiirtokondensaattoria.

Kotitalouksien sähkölaitteissa sähkömoottoreita alettiin käyttää vuonna 1887 - puhaltimissa, vuonna 1889 - ompelukoneissa, vuonna 1895 - porakoneissa, vuodesta 1901 - pölynimureissa. Tähän päivään mennessä mikromoottorien tarve on kuitenkin osoittautunut niin suureksi (nykyaikaisessa videokamerassa käytetään jopa kuusi mikromoottoria), että niiden kehittämiseen ja tuotantoon erikoistuneita yrityksiä ja yrityksiä on syntynyt.

Yksivaiheiset asynkroniset mikromoottorit ovat yleisin tyyppi, ne täyttävät useimpien laitteiden ja laitteiden sähkökäyttöjen vaatimukset, jolle on ominaista alhaiset kustannukset ja melutaso, korkea luotettavuus, eivät vaadi huoltoa eivätkä sisällä liikkuvia koskettimia.

Osallisuutta. Asynkroninen mikromoottori voi olla yksi, kaksi tai kolme käämiä. Yksikierukkaisella moottorilla ei ole alkuperäistä käynnistysmomenttia, ja sen käynnistämiseksi on käytettävä esimerkiksi käynnistysmoottoria. Kaksikäämitysisessä moottorissa yksi käämistä, jota kutsutaan pääkäämiksi, on kytketty suoraan verkkovirtaan (kuva 1). Käynnistysmomentin luomiseksi toisessa apukäämityksessä virta on siirrettävä vaiheittain pääkäämin virran suhteen. Tätä varten apukäämin kanssa sarjaan sisältyy ylimääräinen vastus, joka voi olla luonteeltaan aktiivinen, induktiivinen tai kapasitiivinen.

Useimmiten kondensaattori sisältyy apukäämin tehopiiriin, samalla kun käämitysten virtojen optimaalinen vaihekulma on 90 ° (kuva 1.6). Kondensaattoria, joka on jatkuvasti mukana apukäämin virtapiirissä, kutsutaan toimivaksi. Jos moottorin käynnistyksen yhteydessä on tarpeen aikaansaada suurempi käynnistysmomentti, niin samanaikaisesti työkondensaattorin S kanssa käynnistetään käynnistyskondensaattori Ca käynnistysjaksolle (kuva 1, c). Kun moottori on kiihtynyt pyörimisnopeudelle, käynnistyskondensaattori sammutetaan releellä tai keskipakokytkimellä. Käytännössä he käyttävät usein kuvan 1.6 versiota.

Vaiheensiirtoteho voidaan saada lisäämällä apukäämin aktiivista vastustusta keinotekoisesti. Tämä saavutetaan joko kytkemällä ylimääräinen vastus päälle tai valmistamalla apukäämi erittäin kestävästä langasta. Apukäämin lisääntyneen lämmityksen vuoksi jälkimmäinen kytketään pois päältä moottorin käynnistyksen jälkeen.Tällaiset moottorit ovat halvempia ja luotettavampia kuin kondensaattorimoottoreita, vaikka ne eivät tarjoa käämitysvirtojen vaihesiirtoa 90 °.

Moottoriakselin pyörimissuunnan kääntämiseksi apukäämi tulee sisällyttää virtapiiriin IC tai induktorin, jonka seurauksena pääkäämin virta ylittää apukäämin virran. Käytännössä tätä menetelmää käytetään harvoin, koska vaihesiirto on merkityksetön apukäämin induktiivisen luonteen takia.

Pää- ja apukäämien välillä käytetään useimmiten vaihesiirtomenetelmää, joka koostuu apukäämin sulkemisesta. Pääkäämityksellä on magneettinen yhteys apulaitteeseen, joten kun pääkäämi kytketään verkkovirtaan, EMF indusoituu apulaitteessa ja syntyy virta, joka jää pääkäämin virran taakse vaiheessa. Moottorin roottori alkaa pyöriä pääkäämin apukäämin suuntaan.

Kolmikäämityksistä kolmivaiheista asynkronista moottoria voidaan käyttää yksivaiheisessa tehotilassa. Kuvio 2 esittää kolmen käämin moottorin sisällyttämistä "tähti" ja "kolmio" -mallien mukaan yksivaihetoimintaan (Steinmets-kaavio). Kaksi kolmesta käämistä on kytketty suoraan syöttöverkkoon, ja kolmas on kytketty syöttöjännitteeseen käynnistyskondensaattorin kautta. Tarvittavan käynnistysmomentin luomiseksi on kytkettävä vastus sarjaan kondensaattoriin, jonka vastus riippuu moottorin käämien parametreista.

Kuvio 2

Mutkainen. Toisin kuin kolmikäämityksisissä asynkronisissa moottoreissa, joille on ominaista symmetrinen tilajärjestely ja samat staattorin käämien parametrit, yksivaihemoottoreissa pää- ja apukäämillä on erilaiset parametrit. Symmetrisissä käämeissä urien lukumäärä napaa ja vaihetta kohti voidaan määrittää lausekkeesta: q = N / 2pm, missä N on staattorin urien lukumäärä; m on käämien (vaiheiden) lukumäärä; p on napojen lukumäärä. Epäsymmetrisissä käämeissä kunkin käämin käyttämien urien lukumäärä muuttuu merkittävästi. Siksi pää- ja apukäämityksillä on erilainen kierrosmäärä. Tyypillinen esimerkki on 2 / 3-1 / 3-käämi (kuva 3), jossa 2/3 staattorin aukoista on pääasiallinen ja 1/3 apukäämi.

Kuvio 3

Design. Kuvio 4 esittää poikkileikkauksen moottorista, jossa on kaksi tiivistettyä tai kelauskäämiä staattorin napoissa. Jokainen käämi (pää 1 ja apulaite 2) muodostuu kahdesta kelasta, jotka sijaitsevat vastakkaisissa napoissa. Kelat asetetaan napoille ja asetetaan koneen runkoon, jolla on tässä tapauksessa neliön muotoinen muoto. Työilmavälin puolelta käämejä pitävät erityiset ulkonemat, jotka toimivat napakenkinä 3. Niiden ansiosta työskentelyilmavälin magneettikentän induktion jakautumiskäyrä lähestyy sinimuotoa. Ilman näitä ulkonemia määritellyn käyrän muoto on melkein suorakulmainen. Vaiheensiirtoelementtinä tällaiselle moottorille voit käyttää sekä kondensaattoria että vastusta. Voit myös oikosulkea apukäämin. Tässä tapauksessa moottori muutetaan asynkroniseksi koneeksi, jolla on jaetut navat.

Kuviot 4, 5

Jakajamoottoreita käytetään yleisimmin rakenteellisen yksinkertaisuutensa, suuren luotettavuutensa ja alhaisten kustannustensa vuoksi. Tällaisella moottorilla on myös kaksi käämiä staattoriin (kuva 5). Pääkäämi 3 on valmistettu kelan muodossa ja kytketty suoraan syöttöverkkoon. Apukäämi 1 on oikosuljettu ja sisältää yhdestä kolmeen kierrosta napaa kohti. Se peittää osan navasta, joka selittää moottorin nimen. Apukäämi on valmistettu pyöreästä tai litteästä kuparijohdosta, jonka poikkileikkaus on useita neliö millimetriä ja joka taipuu vastaavan muodon käännökseksi. Sitten käämien päät yhdistetään hitsaamalla.Moottorin roottori on oikosuljettu ja sen päihin on asennettu jäähdytysrivat, jotka parantavat lämmön poistumista staattorin käämeistä.

Jaetun navan moottorien suunnitteluvaihtoehdot on esitetty kuvissa 6 ja 7. Pääkäämi voi sijaita periaatteessa symmetrisesti tai epäsymmetrisesti roottorin suhteen. Kuvio 6 esittää moottorin mallin, jossa on epäsymmetrinen pääkäämi 5 (1 - kiinnitysreikä; 2 - magneettinen shuntti; 3 - oikosulkeutunut käämi; 4 - kiinnitys- ja kohdistusreiät; 6 - käämikehys; 7 - runko). Tällaisessa moottorissa on merkittävä magneettivirran sironta ulkoisessa magneettipiirissä, joten sen hyötysuhde ei ylitä 10–15%, ja se on valmistettu enintään 5-10 watin teholle.

Valmistettavuuden kannalta moottori, jolla on symmetrisesti sijoitettu pääkäämi, on monimutkaisempi. Moottorissa, joiden teho on 10-50 W, käytetään komposiittistaattoria (kuva 7, jossa: 1 - runkorengas; 2 - oikosuljettu rengas; 3 - napainen; 4 - oravankori roottori; 5 - magneettinen shuntti). Koska moottorin navat ovat ikkunan peitossa ja käämit sijaitsevat magneettisen järjestelmän sisällä, sironnan magneettivuot ovat paljon pienemmät kuin kuvion 6 mukaisessa mallissa. Moottorin hyötysuhde 15-25%.

Kuviot 6, 7

Kuvio 8

Vaihda moottorin kierrosluku halkaistuilla napoilla käyttämällä ristinapapiiriä (Kuva 8). Siinä on melko yksinkertaista vaihtaa staattorikäämin nappiparien lukumäärää vaihtamiseksi, minkä vaihtamiseksi riittää kytkeä mukana olevat käämit mukana olevien käämien mukaan. Jakatuilla napoilla varustetuissa moottoreissa käytetään myös nopeudenhallinnan periaatetta, joka muodostuu käämityskäämien vaihtamisesta sarjasta rinnakkaisiin.

Pryadko A. D.

Lue myös:Minton magneettimoottori: onko magneettisen energian runsaudensarvi?