Enfas och tvåfas asynkronmotorer

Syfte, enhet och funktionsprincip för enfas asynkronmotorer

Enfas induktionsmotorer är lågeffektsmaskiner som liknar liknande trefasiga ekorrburmotorer i design.

Enfas asynkronmotorer skiljer sig från trefasmotorer i statorarrangemanget, där en tvåfaslindning är placerad i magnetkretsens spår, bestående av huvud- eller arbetsfasen med en fasarea på 120 el. hagel och leder till terminaler märkta C1 och C2, och en hjälp- eller startfas med en fasarea på 60 el. hagel och leder till terminaler märkta B1 och B2 (Fig. 1).

De magnetiska axlarna för dessa lindningsfaser är förskjutna i förhållande till varandra med en vinkel 0 = 90 el. hagel. En arbetsfas ansluten till växelspänningsnätet kan inte få rotorn att rotera, eftersom dess ström exciterar ett växelmagnetiskt fält med en fast symmetriaxel, kännetecknad av en magnetisk induktion som harmoniskt förändras i tiden.

Ris. 1. Kretsschema för en enfasig squirrel-burrotorinduktionsmotor.

Detta fält kan representeras av två komponenter - identiska cirkulära magnetiska fält i direkt och omvänd sekvens, roterande med magnetisk induktion, roterande i motsatta riktningar med samma hastighet. Men när rotorn föraccelereras i önskad riktning, fortsätter den att rotera i samma riktning när arbetsfasen slås på.

Av denna anledning börjar starten av en enfasmotor med att accelerera rotorn genom att trycka på startknappen, vilket gör att strömmar exciteras i statorlindningens båda faser, vilka fasförskjuts med en mängd beroende på parametrarna för fasförskjutningsanordning Z, gjord i form av ett motstånd, en induktor eller en kondensator, och elektriska kretselement som inkluderar drift- och startfaserna för statorlindningen. Dessa strömmar orsakar ett roterande magnetfält i maskinen med magnetisk induktion i luftgapet, som periodiskt och monotont förändras inom max- och minimivärdena, och slutet av dess vektor beskriver en ellips.

Den. Det elliptiska roterande magnetfältet detekterar EMF och strömmar i trådarna i den kortslutna rotorlindningen, som, i samverkan med detta fält, säkerställer accelerationen av enfasmotorns rotor i fältets rotationsriktning, och det når nästan nominell hastighet på några sekunder.

Genom att släppa startknappen överförs elmotorn från tvåfasläget till enfasläget, som dessutom stöds av motsvarande komponent i det alternerande magnetfältet, som under sin rotation ligger något före den roterande rotorn på grund av glidning.

Tidig frånkoppling av startfasen för statorlindningen av en enfasig asynkronmotor från kraftnätet är nödvändig på grund av dess design, vilket ger ett kortvarigt driftläge - vanligtvis upp till 3 s, vilket utesluter dess långvariga vistelse under belastning på grund av oacceptabel överhettning, isoleringsbränning och skador .

Att öka driftsäkerheten för enfas asynkronmotorer tillhandahålls genom att i maskinhöljet bädda in en centrifugalomkopplare med avbrytande kontakter anslutna till terminaler märkta VT och B2 och ett termiskt relä med liknande kontakter med terminaler märkta PT och C1 (Fig. 2, CD).

Centrifugalomkopplaren kopplar automatiskt bort startfasen för statorlindningen som är ansluten till terminalerna märkta B1 och B2 när rotorn når en hastighet nära den nominella, och det termiska reläet kopplar bort statorlindningens båda faser från elnätet när uppvärmningen är högre av det tillåtna.

Omkastningen av rotorns rotationsriktning uppnås genom att ändra strömriktningen i en av faserna av statorlindningen när du startar genom att byta startknappen och ordna om metallplattan på elmotorns terminaler (fig. 2, a, b) eller endast genom att omarrangera två liknande plattor (fig. 2, c, d).

Ris. 2. Märkning av terminalerna för faserna av statorlindningen av en enfasig asynkronmotor med en ekorrotor och deras anslutning för rotorrotation: a, c - höger, b, d - vänster.

Jämförelse av de tekniska egenskaperna hos enfasiga och trefasiga asynkronmotorer

Enfas asynkronmotorer skiljer sig från trefasmaskiner liknande märkeffekt med en reducerad initial vridmomentfaktor kn = МХ / Mnom och en ökad initial strömfaktor ki = Mi / Mnom, som är för enfasiga elmotorer med en initial fas av statorlindningen med ökat likströmsmotstånd och lägre induktans av arbetsfasen är viktiga kn — 1,0 — 1,5 och ki = 5 — 9.

Startegenskaperna för enfas asynkronmotorer är sämre än de för trefas asynkronmotorer på grund av det faktum att ett elliptiskt roterande magnetfält exciteras vid starten av enfasmaskiner med en initial fas av statorlindningen som motsvarar två ojämna cirkulära roterande magnetfält — direkt och vice versa, orsakar en bromseffekt.

Genom att välja parametrarna för elementen i de elektriska kretsarna i statorlindningens arbets- och startfas är det möjligt att säkerställa exciteringen av ett cirkulärt roterande magnetfält vid uppstart, vilket är möjligt med ett fasskiftande element tillverkat i form av en kondensator med lämplig kapacitet.

Eftersom rotorns acceleration orsakar en förändring av parametrarna för maskinkretsarna, ändras det roterande magnetfältet från cirkulärt till elliptiskt, vilket försämrar motorns startegenskaper. Därför, vid en hastighet av cirka 0,8 nominellt, stängs startfasen av statorlindningen av den elektriska motorn av manuellt eller automatiskt, som ett resultat av vilket motorn växlar till enfasdrift.

Enfas asynkronmotorer med startkondensator har en multipel av det initiala startmomentet kp = 1,7 - 2,4 och en multipel av den initiala startströmmen ki = 3 - 5.

Tvåfas asynkronmotorer

I tvåfas asynkronmotorer, de två faserna av statorlindningen med fasareor på 90 el. hälsningar är arbetarna. De är belägna i spåren i statorns magnetiska krets, så att deras magnetiska axlar bildar en vinkel på 90 el. hagel. Dessa faser av statorlindningen skiljer sig från varandra inte bara i antalet varv utan också i märkspänningar och strömmar, även om deras totala krafter är desamma vid motorns nominella läge.

I en av faserna av statorlindningen finns en permanent kondensator Cp (fig. 3, a), som under villkoren för motorns nominella läge ger excitation av ett cirkulärt roterande magnetfält. Kapaciteten hos denna kondensator bestäms av formeln:

° Cp = I1sinφ1 / 2πfUn2

där I1 och φ1- respektive ström- och fasförskjutning mellan spänningen och strömmen i faskretsen i statorlindningen utan en kondensator i ett cirkulärt roterande magnetfält, I och ti — frekvensen för växelströmmen och spänningen hos matningen nätverk, respektive n- transformationskoefficient — förhållandet mellan det effektiva antalet varv av faserna i statorlindningen, med respektive utan en kondensator, bestämt av formeln

n = kvol2 w2 / ktom 1 w1

där коб2 och коб1 — lindningskoefficienter för motsvarande faser av statorlindningen med antalet varv w2 och w1.

Kondensatorterminalspänning Uc kopplad i serie med lindningsfasen hos en tvåfas induktionsmotor med ett cirkulärt roterande magnetfält över nätspänningen U och bestäms enligt följande:

Uc = U √1 + n2

Övergången till en annan motorbelastning än den nominella åtföljs av en förändring i det roterande magnetfältet, som istället för cirkulärt blir elliptiskt.Detta försämrar motorns arbetsegenskaper och vid start minskar det initialen Startmoment till MP <0,3Mnom, vilket begränsar användningen av permanent anslutna kondensatormotorer endast i installationer med milda startförhållanden.

För att öka det initiala vridmomentet är startkondensatorn Cn ansluten parallellt med arbetskondensatorn Cp (fig. 3, b), vars kapacitet är mycket större än kapaciteten hos arbetskondensatorn och beror på uppsättningen av den initiala starten vridmoment, som kan ökas till två eller fler.

Ris. 3. Schema för inkoppling av tvåfas asynkronmotorer med en ekorrburrotor: a — med en permanent ansluten kondensator, b — med en löpande och startande kondensator.

Efter att rotorn accelererat till en hastighet av 0,6 - 0,7 av den nominella startkondensatorn, stängs den av för att undvika övergången av ett cirkulärt roterande magnetfält till ett elliptiskt, vilket försämrar motorns funktion.

Startläget för sådana kondensatormotorer kännetecknas av följande parametrar: kn = 1,7 - 2,4 och ki = 4 - 6.

Kondensatormotorer kännetecknas av bättre energiegenskaper än enfasmotorer med en initial slöja på statorlindningen, och deras effektfaktor, tack vare användningen av kondensatorer, är högre än den för trefasmotorer med samma effekt.

Universala asynkronmotorer

Automatiska styrinstallationer använder universella asynkronmotorer-trefasmaskiner med låg effekt, som är anslutna till ett trefas- eller enfasnätverk. När de drivs från ett enfasnätverk är start- och driftegenskaperna för motorer något sämre än när de används i trefasläge.

Universella asynkronmotorer i UAD-serien tillverkas med två- och fyrpoliga, som i trefasläge har en nominell effekt på 1,5 till 70 W, och i enfasläge - från 1 till 55 W och fungerar från en alternerande spänningsnät med en frekvens på 50 Hz med verkningsgrad η= 0,09 — 0,65.

Enfas asynkronmotorer med skuggade eller skuggade poler

I enfasade induktionsmotorer med delade eller skuggade poler är varje pol uppdelad av ett djupt spår i två ojämna delar och bär en enfaslindning som täcker hela polens magnetiska krets och kortslutna varv placerade på dess mindre del.

Rotorn på dessa motorer har en kortslutningslindning. Införandet av statorlindningen till en sinusformad spänning åtföljs av etableringen av en ström i den och exciteringen av ett växelmagnetiskt fält med en fast symmetriaxel, vilket inducerar motsvarande emk och strömmar i de kortslutna slingorna.

Under inverkan av kortslutningsströmmar exciterar motsvarande m.d.s ett magnetfält, vilket förhindrar förstärkning och försvagning av huvudmagnetfältet i skärmade frekventa poler. De magnetiska fälten för de skärmade och oskärmade delarna av polerna är ur fas i tiden och, förskjutna i rymden, bildar det resulterande elliptiska roterande magnetfältet som rör sig i riktningen från den magnetiska axeln för den oskärmade delen av polen till den magnetiska axeln av dess skärmade del.

Interaktionen av detta fält med strömmarna som induceras i rotorlindningen orsakar uppkomsten av det initiala vridmomentet Mn = (0,2 - 0,6) Mnom och accelerationen av rotorn till det nominella varvtalet, om bromsmomentet som appliceras på motoraxeln inte bör att överskrida startmomentet.

För att öka den initiala start- och maximala vridmomenten för enfasiga asynkronmotorer med delade eller skuggade poler, placeras magnetiska shuntar av stålplåt mellan deras poler, vilket för det roterande magnetfältet närmare cirkulärt.

Skuggade polmotorer är icke-reversibla enheter som tillåter frekventa starter, plötsliga stopp och kan försenas under lång tid. De är gjorda med två- och fyrpolig märkeffekt från 0,5 till 30 W och med en förbättrad design upp till 300 W för drift från ett växelspänningsnätverk med en frekvens på 50 Hz med en verkningsgrad på ηnom = 0,20 - 0,40.
Läs också: Selsyns: syfte, anordning, handlingsprincip