Egyfázisú aszinkron motor: hogyan működik

Ennek az elektromos eszköznek a neve már azt jelzi, hogy az ehhez szolgáltatott villamos energiát a forgórész forgómozgássá alakítja. Ezenkívül az "aszinkron" melléknév jellemzi az eltérést, az armatúra forgási sebességének késését az állórész mágneses mezőjétől.

Az "egyfázisú" szó egyértelmű meghatározást okoz. Ennek oka az a tény, hogy a "fázis" kifejezés az elektrikában számos jelenséget definiál:

• eltolódás, szögek különbsége a vektormennyiségek között;

• kettő, három vagy négy vezetékes váltakozó áramú áramkör potenciális vezetője;

• egy háromfázisú motor vagy generátor állórészének vagy forgórészének tekercse.

Ezért azonnal tisztázjuk, hogy szokásos egyfázisú villanymotor hívása, amely egy kétvezetékes váltóáramú hálózaton működik, amelyet fázis- és nullapotenciál képvisel. Az állórészek különféle kivitelein szerelt tekercselések száma nem befolyásolja ezt a meghatározást.

Motor kialakítása

Műszaki berendezése szerint az indukciós motor a következőkből áll:

1. állórész - statikus, rögzített rész, amelyet egy ház készít, rajta különböző elektromos elemekkel;

2. egy forgórész, amelyet az állórész elektromágneses tere erõforgat.

Ennek a két résznek a mechanikus csatlakoztatását forgócsapágyak képezik, amelyek belső gyűrűi a forgórész tengelyének beépített aljzataira vannak felszerelve, a külső részeik pedig az állórészhez rögzített védő oldalsó burkolatokba vannak felszerelve.

forgórész

Ezeknek a modelleknek a készüléke megegyezik az összes indukciós motorral: lágy vasötvözetek alapján megterhelt lemezektől származó mágneses mag van felszerelve egy acéltengelyre. A külső felületén hornyok vannak kialakítva, amelyekbe az alumínium vagy a réz tekercselő rudak fel vannak szerelve, a végükön zárva a zárógyűrűkkel.

A rotor tekercsében villamos áramot indukál, amelyet az állórész mágneses tere indukál, és a mágneses áramkör az itt létrehozott mágneses fluxus jó áthaladását szolgálja.

Az egyfázisú motorokhoz külön forgórész-kialakítások nem-mágneses vagy ferromágneses anyagokból készülhetnek henger alakban.

állórész

Az állórész kialakítása is bemutatásra kerül:

• ház;

• mágneses áramkör;

• kanyargós.

Fő célja rögzített vagy forgó elektromágneses mező létrehozása.

Az állórész tekercs általában két áramkörből áll:

1. munkavállaló;

2. indító.

A legegyszerűbb kivitelben, amelyet a horgony kézi forgatására terveztek, csak egy tekercs készíthető.

Az aszinkron egyfázisú villanymotor működésének elve

Az anyag megjelenítésének egyszerűsítése érdekében képzeljük el, hogy az állórész tekercsét csak egy hurok hurokkal készítjük. Az huzalok az állórészen belül egy 180 szöggel körben vannak elosztva. Váltakozó szinuszos áram halad át rajta, pozitív és negatív félhullámai vannak. Nem egy forgó, hanem egy pulzáló mágneses mezőt hoz létre.

Hogyan történik a mágneses mező pulzációja?

Elemezzük ezt a folyamatot a t1, t2, t3 időpontokban áramló pozitív áramú félhullám példájával.

A jelenlegi út felső része mentén halad felénk, és az alsó rész mentén - tőlünk. A mágneses áramkör által ábrázolt merőleges síkban a vezető körül mágneses fluxusok jelennek meg.

A figyelembe vett időpontokban az amplitúdóban változó áramok eltérő nagyságrendű F1, F2 és F3 elektromágneses mezőket hoznak létre. Mivel az áram a felső és az alsó részben azonos, de a tekercs meg van hajlítva, az egyes részek mágneses fluxusai ellenkező irányba vannak irányítva, és elpusztítják egymás hatását.Ezt meg lehet határozni a karosszéria vagy a jobb kéz szabályával.

Mint látható, pozitív félhullám esetén a mágneses mező forgása nem figyelhető meg, hanem csak a hulláma fordul elő a huzal felső és alsó részében, amelyet a mágneses áramkör is kölcsönösen kiegyensúlyozott. Ugyanez a folyamat történik a sinusoid negatív szakaszával is, amikor az áramok fordított irányba fordulnak.

Mivel nincs forgó mágneses mező, a forgórész szintén helyben marad, mivel a forgatás elindításához nincs erre erő.

Hogyan alakul ki a forgórész forgása egy pulzáló mezőben?

Ha forgást ad a forgórésznek, még a kezével is, akkor folytatja ezt a mozgást. Ennek a jelenségnek a magyarázata érdekében megmutatjuk, hogy a teljes mágneses fluxus az aktuális szinuszos frekvencia nullától a maximális értékig változik az egyes félciklusokban (irányváltozással), és két részből áll, amelyek a felső és az alsó ágban vannak kialakítva, az ábra szerint.

Az állórész mágneses pulzáló mezője két kör alakú, Fmax / 2 amplitúdójú, és azonos frekvenciával ellentétes irányban mozog.

npr = nbr = f60 / p = 1.

Ebben a képletben a következők szerepelnek:

• az állórész mágneses mezőjének npr és nobr forgási frekvenciája előre és hátra;

• n1 a forgó mágneses fluxus sebessége (r / perc);

• p a póluspárok száma;

• f az áram frekvenciája az állórész tekercsében.

Most a kezével megadjuk, hogy a motor az egyik irányba forogjon, és azonnal felveszi a mozgást, mert olyan forgatónyomaték fordul elő, amelyet a forgórész elcsúszása okoz az előre- és hátramenet különböző mágneses fluxusaihoz viszonyítva.

Feltételezzük, hogy az előremeneti irány mágneses fluxusa egybeesik a forgórész forgásával, és a hátramenet ellentétes lesz. Ha n2 a horgony forgási gyakorisága rpm-ben, akkor az n2

Ebben az esetben Spr = (n1-n2) / n1 = S-t jelöljük.

Az S és Spr mutatók itt jelzik az indukciós motor csúszását és az előre irányú relatív mágneses fluxus forgórészét.

A fordított áramlásnál a Sobr csúszást hasonló képlettel fejezik ki, de az n2 jel változásával.

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

Az elektromágneses indukció törvényével összhangban, közvetlen és fordított mágneses fluxusok hatására, a rotor tekercsében elektromotoros erő fog működni, ami azonos I2pr és I2obr irányú áramot hoz létre benne.

Frekvencia (hertzben) közvetlenül arányos lesz a csúszás nagyságával.

f2pr = f1 ∙ Spr;

f2minta = f1 ∙ S

Ezenkívül az indukált I2obr áram által f2obr frekvencia jelentősen meghaladja az f2pr frekvenciát.

Például egy villanymotor 50 Hz-es hálózaton működik, n1 = 1500 és n2 = 1440 ford / perc. Rotorának csúszása van az előre irányított Spr = 0,04 mágneses fluxushoz és az f2pr = 2 Hz frekvenciaáramhoz viszonyítva. A fordított csúszás Sobr = 1,96, az frekvencia f2obr = 98 Hz.

Az Ampere-törvény alapján, amikor az I2pr áram és a Фпр mágneses tér kölcsönhatásba lép, Мпр nyomaték jelenik meg.

Mpr = cM ∙ Fpr ∙ I2pr ∙ cosφ2pr.

Az állandó SM együttható itt a motor tervezésétől függ.

Ebben az esetben a Mobr fordított mágneses fluxusa is működik, amelyet a következő képlettel számolnak:

Mobr = cM ∙ Phobr ∙ I2obr ∙ cosφ2obr.

E két adatfolyam kölcsönhatásának eredményeként az eredményül megjelenik:

M = Mpr-Mobr.

Figyelem! Amikor a forgórész forog, benne különböző frekvenciájú áramok vannak indukálva, amelyek különböző irányokba erőltetési momentumokat hoznak létre. Ezért a motor armatúrája egy pulzáló mágneses mező hatására forog abban az irányban, ahonnan elkezdett forogni.

A névleges terhelés egyfázisú motorral történő túllépésekor egy kis csúszás jön létre, az Mpr közvetlen nyomatékának fő részével. A MOBR gátló, fordított mágneses mező ellensúlyozása nagyon csekély hatással van az előre és a hátra irányú áramok frekvenciáinak különbsége miatt.

A fordított áram f2obr értéke jelentősen meghaladja az f2pr értéket, és az indukált X2obr induktivitás nagymértékben meghaladja az aktív komponenst, és a Fobr fordított mágneses fluxusának nagymágneses hatásával jár, amely végül csökken.

Mivel a terhelés alatt álló motor teljesítménytényezője kicsi, a fordított mágneses fluxusnak nincs erős hatása a forgó forgórészre.

Ha a hálózat egyik fázisát egy rögzített forgórészű motorra alkalmazzák (n2 = 0), akkor a csúszás mind előre, mind hátra egyenlő egységgel, és az előremenő és a hátrameneti áramlás mágneses terei és erői kiegyensúlyozottak, és nem fordul elő forgás. Ezért az egyik fázis biztosításából lehetetlen leszerelni a motor armatúráját.

A motor fordulatszámának gyors meghatározása:

Hogyan alakul ki a rotor forgása egyfázisú aszinkron motorban?

Az ilyen eszközök működésének teljes története során a következő tervezési megoldásokat fejlesztették ki:

1. a tengely kézi kihúzása kézzel vagy zsinórral;

2. kiegészítő tekercs használata indításkor csatlakoztatva ohmikus, kapacitív vagy induktív ellenállás miatt;

3. felosztás az állórész mágneses áramkörének rövidzárlatú mágneses tekercsével.

Az első módszert a kezdeti fejlesztés során alkalmazták, és a jövőben nem kezdték el alkalmazni a lehetséges sérülések kockázata miatt az indításkor, bár ez nem igényel további láncokat.

Fázisváltó tekercs alkalmazása az állórészen

Annak érdekében, hogy a forgórész kezdeti fordulatszáma az állórész tekercselésre kerüljön, indításkor egy kiegészítő segédcsatornát csatlakoztatnak, de csak 90 fokos szögben eltolódnak. Vastagabb huzallal hajtják végre, hogy több áramot tudjon átadni, mint amennyit a dolgozó vezetékben áramlik.

Az ilyen motor csatlakoztatási rajzát a jobb oldali ábra mutatja.

Itt a PNVS típusú gombot kell bekapcsolni, amelyet kifejezetten az ilyen motorokhoz fejlesztettek ki és széles körben használtak a Szovjetunióban gyártott mosógépek üzemeltetésére. Ez a gomb azonnal bekapcsolja a 3 érintkezőt oly módon, hogy a két szélső érintkezést, miután megnyomták és elengedték, rögzített állapotban maradnak, a középső pedig röviden bezárul, és a rugó működése közben visszatér eredeti helyzetébe.

A zárt szélsőséges érintkezőket a szomszédos Stop gomb megnyomásával lehet leválasztani.

A nyomógombos kapcsolón kívül az automatikus üzemmódban a következőket is használják a kiegészítő tekercselés letiltására:

1. centrifugális kapcsolók;

2. differenciál vagy áram relék;

3. mechanikus időzítők.

A motor terhelés utáni indításának javítása érdekében további elemeket használnak a fázisváltó tekercsben.

Egyfázisú motor csatlakoztatása indítási ellenállással

Egy ilyen körben az ohmikus ellenállást egymás után rögzítik az állórész kiegészítő tekercselésére. Ebben az esetben a fordulatokat kétféleképpen hajtják végre, biztosítva a tekercs önindukciós együtthatóját nagyon közel nullához.

Ennek a két módszernek a végrehajtása miatt, amikor az áramok különböző tekercseken folynak át, körülbelül 30 fokos fáziseltolódás történik közöttük, ami elég. A szögek közötti különbséget az egyes áramkörök komplex ellenállásainak megváltoztatásával hozzuk létre.

Ezzel a módszerrel még mindig megtalálható alacsony induktivitással és megnövelt ellenállású indítótekercselés. Ehhez a süllyesztett keresztmetszetű huzal kevés fordulatával történő tekercselést kell használni.

Egyfázisú motor csatlakoztatása indító kondenzátorral

A kapacitív fázisáram-eltolás lehetővé teszi a tekercs rövid távú kapcsolatának létrehozását soros csatlakozású kondenzátorral. Ez a lánc csak akkor működik, amikor a motor üzemmódba lép, majd kikapcsol.

A kondenzátor indítása a legnagyobb nyomatékot és nagyobb teljesítménytényezőt hozza létre, mint ellenállásos vagy induktív indítási módszernél. Eléri a névleges érték 45 ÷ 50% -át.

Külön áramkörökben kapacitást adunk a folyamatosan működő tekercselési lánchoz. Ennélfogva a tekercsekben a π / 2 nagyságrendű szögben eltérő áramok lépnek fel. Ugyanakkor erősen észrevehető a maximális amplitúdó eltolódása az állórészben, ami jó nyomatékot biztosít a tengelyen.

Ennek a technikának köszönhetően a motor indításkor nagyobb energiát képes generálni. Ezt a módszert azonban csak nehéz indítású hajtásoknál alkalmazzák, például a mosógép dobjának centrifugálására, amelyet vászonnal megtöltöttek vízzel.

A kondenzátorkapcsoló lehetővé teszi az armatúra forgásirányának megváltoztatását. Ehhez csak meg kell változtatni az indító- vagy a munkatekercs csatlakozásának polaritását.

Osztott pólusú egyfázisú motor csatlakoztatása

A kis, mintegy 100 W teljesítményű aszinkron motorok az állórész mágneses fluxusának felosztását használják, mivel a rövidzárlatú réztekercs beépült a mágneses áramkör pólusába.

Két részre vágva egy ilyen pólus létrehoz egy további mágneses teret, amely a fő fülről szögben eltolódik, és gyengíti azt a tekercs által lefedett helyen. Ennek eredményeként ellipszis alakú forgómező jön létre, amely állandó irányú forgási pillanatot képez.

Ilyen konstrukciókban acéllemezből készült mágneses redőnyök találhatók, amelyek bezárják az állórész pólusainak hegyét.

Hasonló kivitelű motorok találhatók a levegőfúvást szolgáló szellőztetőberendezésekben. Nem képesek visszafordítani.