3-7. УСТРОЙСТВО НА АСИНХРОННИ МОНОФАЗНИ ЕЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ
На фиг. 3-16 показва устройството на асинхронен еднофазен електродвигател от типа AOLB с вграден пусков резистор. Статорът на електродвигателя е сглобен от щамповани листове от електротехническа стомана 15, пресовани и изляти в алуминиева обвивка (корпус на статора) с двойни стени 13. Между стените са оформени канали за въздушно охлаждане на повърхността на статора. На заточването на корпуса на статора са поставени два капака 2 и 17, отлети от алуминиева сплав.
Върху предния капак 17 се поставя щампована капачка 18 с дупки в края. През тези отвори, когато роторът се върти, вентилаторът 19, монтиран на края на вала на ротора, поема въздух. Вентилаторът е отлят от алуминиева сплав и е фиксиран към вала с винт.
В статорните листове са щамповани 24 крушовидни жлеба. От тях 16 слота са заети от проводниците на работната намотка, а 8 слота са заети от проводниците на началната намотка. Изходните краища на работната и стартовата намотка се извеждат към контактните винтове 4, разположени в клемната кутия 11. Сърцевината на ротора е сглобена от листове 12 от електротехническа стомана и се притиска към гофрираната повърхност на средната част на вала 1. Алуминиева намотка 14 със затварящи пръстени и лопатки на вентилатора се излива в жлебовете на ротора. Целта на вентилатора е да изхвърля нагрят въздух към охладените външни стени на корпуса.
На ротора е монтиран центробежен превключвател на стартовата намотка. Състои се от два лоста 7 с противотежести 9, разположени върху оси 8, които са пресовани в четири перки на вентилатора. Лостовете се притискат с щифтове 6 върху пластмасовата втулка 5, която седи свободно върху вала. При ускоряване на ротора, когато честотата на неговото въртене се доближи до номиналната, противотежестите се разминават под действието на центробежна сила, завъртайки лостовете около осите.
В този случай втулката 5 се движи надясно, притискайки пружината 10 и освобождава пружинния контакт 4, който затваря веригата на началната намотка. Този контакт, когато роторът е неподвижен, се затваря от края на втулката с фиксиран контакт 3.
Подвижните и неподвижните контакти са монтирани върху изолационна платка към задния капак на електродвигателя 2. Върху него е фиксирано термично реле, което изключва електродвигателя от мрежата при прегряване. За монтиране на двигателя се използва стойка 16 с четири шипа.
Схемата за включване на електродвигателя е показана на фиг. 3-17.
Мрежовото напрежение се подава към клемите C 1 и C 2. От тези скоби напрежението се подава към работната намотка през контактите на термичното реле RT, което се състои от намотка, биметална плоча и контакти. Когато електродвигателят се нагрее над допустимата стойност, плочата се огъва и отваря контактите. В късо съединениеголям ток ще протече през намотката на термичното реле, плочата бързо ще се нагрее и ще отвори контактите. В този случай работните C и началните P намотки ще бъдат изключени, тъй като и двете се захранват чрез термично реле. По този начин термичното реле предпазва двигателя както от претоварване, така и от късо съединение.
Стартовата намотка се захранва от клеми C 1 и C 2 през джъмпера C 2 -P 1, контактите на центробежния превключвател VTS, джъмпера VTS-RT, контактите на термичното реле RT. При стартиране на електродвигателя, когато роторът достигне скорост от 70-80% от номиналната, контактите на центробежния превключвател ще се отворят и стартовата намотка ще бъде изключена от мрежата. При включване на електродвигателя, когато скоростта на ротора намалее, контактите на центробежния превключвател ще се затворят отново и стартовата намотка ще бъде подготвена за следващото стартиране.
На фиг. 3-18 показва конструкцията на асинхронен двигател тип ABE.Тези двигатели са свързани към мрежа с постоянно свързана спомагателна намотка, в чиято верига е свързан последователно кондензатор (фиг. 3-9). нямат твърд корпус и затова се наричат вградени. При задвижващия механизъм електрическите двигатели се закрепват с фланец или скоба.
Тялото на електродвигателя е пакет от ядро на статора 1, сглобено от листове от електротехническа стомана с дебелина 0,5 мм. Опаковката се пресова и запълва с алуминиева сплав под налягане. В краищата на статора има притискащи пръстени 5 и четири алуминиеви пръта, които ги затягат. Намотките 6 на работната и спомагателната намотка се вкарват в слотовете на статора. Лагерните щитове 4 са центрирани върху притискащите пръстени 5 и 7. Чрез гумената втулка 9 в лагерния щит, краищата на намотките 8 се извеждат, за да ги свържат към мрежата. Лагерните щитове се затягат с четири шипа.
Роторът на двигателя е сглобен от листове от електрическа стомана и запълнен с алуминий 2. Заедно с намотката на ротора, крилата на вентилатора са отлети за охлаждане на двигателя. Роторът се върти в два сачмени лагера 3.
Електродвигателите имат буквени и цифрови обозначения на типа, например електрическият двигател ABE 041-2 означава: A - асинхронен, B - вграден, E - монофазен,
4 е номерът на размера, 1 е серийният номер на дължината на ядрото на статора, а числото 2 през тире е броят на полюсите.
3-8. СИНХРОНИ МОНОФАЗНИ ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ДВИГАТЕЛИ
В някои случаи са необходими електрически двигатели, чиято скорост трябва да бъде строго постоянна, независимо от натоварването. Като такива се използват синхронни електродвигатели, при които скоростта на ротора винаги е равна на скоростта на магнитното поле и се определя от (3-2). Има много видове синхронни двигатели, както трифазни, така и еднофазен ток. Тук се разглеждат само два от най-простите типа еднофазни синхронни електродвигатели: реактивни и реактивни с кондензатор.
На фиг. 3-19 показва структурна диаграма на най-простия еднофазен реактивен двигател, известен в областта като колелото на La Cour. Статор 1 и ротор 2 са сглобени от щамповани листове от електротехническа стомана. На статора е навита намотка, захранвана от еднофазна променлив ток, което създава пулсиращо магнитно поле. Реактивният двигател получи името си, защото роторът се върти поради реакциите на две сили на магнитно привличане.
При пулсиращо поле двигателят няма пусков въртящ момент и трябва да се върти на ръка. Магнитните сили, действащи върху зъбите на ротора през цялото време, са склонни да го поставят срещу полюсите на статора, тъй като в това положение съпротивлението на магнитния поток ще бъде минимално. Въпреки това, роторът по инерция преминава тази позиция през времето, когато пулсиращото поле намалява. При следващото увеличаване на магнитното поле магнитните сили действат върху друг зъб на ротора и въртенето му ще продължи. За стабилност на курса роторът на реактивен електродвигател трябва да има голяма инерция.
Реактивните електродвигатели работят стабилно само при ниска скорост на въртене от порядъка на 100–200 rpm. Тяхната мощност обикновено не надвишава 10-15 вата. Скоростта на ротора се определя от мрежовата честота f и броя на зъбите на ротора Z. Тъй като роторът завърта 1/Z от оборота за един полупериод на промяна на магнитния поток, той ще завърти 60 2 f/Z оборота за 1 min, съдържащ 60 2 f полупериода. При честота на променлив ток от 50 Hz скоростта на ротора е:
За да увеличите въртящия момент, увеличете броя на зъбите на статора. Най-голям ефект може да се постигне, като се направят толкова зъби на статора, колкото и на ротора. В този случай магнитното привличане ще действа едновременно не върху чифт зъби, а върху всички зъби на ротора и въртящият момент ще се увеличи значително. При такива електродвигатели намотката на статора се състои от малки намотки, които се навиват върху ръба на статора в пролуките между зъбите. В електрическите плейъри от старите типове такъв електродвигател се използва със 77 зъба на статора и на ротора, което осигурява скорост на въртене на диска от 78 оборота в минута. Роторът беше едно парче с диска, върху който беше поставена плочата. За да стартирате електрическия мотор, беше необходимо да натиснете диска с пръст.
Статорът на синхронен кондензаторен реактивен двигател не се различава от статора на кондензаторния асинхронен двигател. Роторът на електродвигател може да бъде направен от ротора на асинхронен електродвигател чрез фрезоване на канали в него според броя на полюсите (фиг. 3-20). В този случай пръчките на клетката за катерици са частично отрязани. При фабричното производство на такива електродвигатели с роторни листове, щамповани с полюсни первази, част от пръти с катерична клетка играе ролята на стартова намотка. Роторът започва да се върти по същия начин като ротора на асинхронен електродвигател, след което се изтегля в синхрон с магнитното поле и след това се върти със синхронна честота.
Качеството на работа на кондензаторния двигател е силно зависимо от режима на работа на двигателя с кръгло въртящо се поле. Елиптичността на полето в синхронен режим води до увеличаване на шума, вибрациите и нарушаване на равномерността на въртене. Ако се появи кръгло въртящо се поле в асинхронен режим, тогава двигателят има добър стартов въртящ момент, но малък входен и изходен въртящ момент. Когато кръговото поле се измести към по-високи честоти, пусковият момент намалява, а моментите на влизане и излизане от синхрона се увеличават. Най-големите моменти на влизане и излизане от синхрон се получават, когато кръговото въртящо се поле се извършва в синхронен режим. В този случай обаче стартовият момент е значително намален. За да се увеличи, активното съпротивление на намотката на ротора с късо съединение обикновено се увеличава малко.
Недостатъкът на някои видове кондензаторни реактивни двигатели е залепването на ротора, което означава, че при стартиране роторът не се върти, а спира във всяка позиция.
Залепването на ротора обикновено се случва при двигатели с жалко съотношение между размерите на кухините и издатините на полюсите. Най-големият реактивен въртящ момент при малка мощност, консумирана от електродвигателя, се получава, когато съотношението на полюсната дъга b p към полюсното деление t е приблизително 0,5-0,6, а дълбочината на кухините h е 9-10 пъти по-голяма от въздуха празнина между издатините на полюса и статора.
Положителна характеристика на кондензаторните двигатели с реактивност е висок коефициент на мощност, който е много по-висок от този на трифазните двигатели и понякога достига 0,9-0,95. Това е така, защото индуктивността на кондензаторния двигател до голяма степен се компенсира от капацитета на кондензатора.
Синхронните реактивни двигатели са най-често срещаните синхронни двигатели поради простата си конструкция, ниска цена и липса на плъзгащи се контакти. Те са намерили приложение в синхронни комуникационни вериги, звуков филм, звукозапис и телевизионни инсталации.
3-9. ИЗПОЛЗВАНЕ НА ТРИФАЗНИ АСИНХРОНИ ЕЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ КАТО ЕДНОФАЗНИ
На практика има случаи, когато трябва да свържете трифазен електродвигател към еднофазна мрежа. По-рано се смяташе, че това изисква пренавиване на статора на електродвигателя. Понастоящем са разработени и тествани на практика много схеми за свързване на трифазни електродвигатели към еднофазна мрежа без никакви промени в намотките на статора.
Като изходни елементи се използват кондензатори.
Изводите на статорната намотка на трифазен електродвигател имат следните обозначения: C1 - началото на първата фаза; C2—начало на втората фаза; СЗ—начало на третата фаза; C4 - край на първата фаза; C5 - край на втората фаза; C6—край на третата фаза. Тези обозначения са релефни върху метални етикети, носени върху водещите проводници на намотката.
Намотката на трифазен електродвигател може да бъде свързана в звезда (фиг. 3-21, а) или в триъгълник (фиг. 3-21, б). Когато са свързани към звезда, началото или краищата на всичките три фази са свързани към една точка, а останалите три изхода са свързани към трифазна мрежа. При свързване към триъгълник краят на първата фаза се свързва с началото на втората, краят на втората с началото на третата, а краят на третата с началото на първата. От точките на свързване се вземат проводници за свързване на електрическия двигател трифазна мрежа.
AT трифазна системаправи разлика между фазови и линейни напрежения и токове. Когато са свързани със звезда, между тях се осъществяват следните отношения:
когато са свързани в триъгълник
Повечето от трифазните електродвигатели се произвеждат за двама линейно напрежение, например 127/220 V или 220/380 V. При по-ниско мрежово напрежение намотката е свързана в триъгълник, а при по-високо напрежение в звезда. За такива електродвигатели всичките шест изходни проводника на намотката се извеждат към платката: скоби.
Има обаче електродвигатели за едно мрежово напрежение, при които намотката е свързана в звезда или в триъгълник вътре в електродвигателя и само три проводника се извеждат към клемната платка. Разбира се, в този случай би било възможно да разглобите електродвигателя, да изключите междуфазните връзки и да направите три допълнителни заключения. Не можете обаче да направите това, като използвате една от схемите за свързване на електродвигател към еднофазна мрежа, които са дадени по-долу.
Схематична диаграма на включването на трифазен електродвигател с шест изхода в еднофазна мрежа е показана на фиг. 3-22, а. За да направите това, две фази са свързани последователно и свързани към еднофазна мрежа, а третата фаза е свързана към тях паралелно, включително стартов елемент 1 с превключвател 2. Активно съпротивление или кондензатор може да служи като изходен елемент. В този случай работната намотка ще заема 2/3 от слотовете на статора, а началната намотка ще заема 1/3. По този начин, трифазна намоткаосигурява необходимото съотношение на каналите между работната и началната намотка. При тази връзка ъгълът между работната и началната намотка е 90 ° el. (фиг. 3-22, б).
При последователно свързване на две фази е необходимо да се гарантира, че те са свързани според, а не противоположни, когато n. С. свързаните фази се изваждат. Както може да се види от диаграмата на фиг. 3-22, а, краищата на втората и третата фаза C 5 и C 6 са свързани към обща точка.
Възможно е да се използва трифазен електродвигател като кондензатор съгласно схемата на фиг. 3-23 с един работен кондензатор 1 или с работещ 1 и стартови 2 кондензатора. При такава схема на превключване, капацитетът на работния кондензатор, μF, се определя по формулата:
където I е номиналният ток на електродвигателя, A; U е мрежовото напрежение, V.
Трифазен електродвигател с три извода и статорна намотка, свързана със звезда, е свързан към еднофазна мрежа съгласно диаграмата на фиг. 3-24. В този случай капацитетът на работния кондензатор се определя по формулата
Напрежение на кондензатора U 1 = 1,3 U.
Трифазен електродвигател с три извода и статорна намотка, свързана в триъгълник, е свързан към еднофазна мрежа съгласно диаграмата на фиг. 3-25. Капацитетът на работния кондензатор се определя по формулата
Напрежение на кондензатора U=1,15 V.
И в трите случая капацитетът пускови кондензаториможе да се определи приблизително от съотношението
При избора на превключваща верига трябва да се ръководи от напрежението, за което е проектиран трифазен електродвигател, и напрежението на еднофазна мрежа. При което фазово напрежениетри фази
Пример.Трифазен електродвигател с мощност 250 W, напрежение 127/220 V с номинален ток 2/1,15 A трябва да бъде свързан към еднофазна мрежа с напрежение 220 V.
При използване на схемата на фиг. 3-24 капацитет на работния кондензатор:
напрежение на кондензатора U 1 = 1,3 220 = 286 V.
Стартов кондензатор
При използване на трифазен електродвигател като еднофазна мощностнамалява се до 50%, като еднофазен кондензатор - до 70% от номиналната мощност на трифазен електродвигател.
Н.В. Виноградов, Ю.Н. Виноградов
Как сами да изчислите и направите електрически двигател
Москва 1974г
220V монофазен електродвигател е отделен механизъм, който се използва широко за монтаж в различни устройства. Може да се използва за битови и промишлени цели. Електрическият двигател се захранва от обикновен контакт, където задължително има мощност от поне 220 волта. В този случай е необходимо да се обърне внимание на честотата от 60 херца.
На практика е доказано, че 220 V монофазен електродвигател се продава заедно с устройства, които помагат за преобразуване на енергията на електрическото поле, а също така натрупват необходимия заряд с помощта на кондензатор. Съвременните модели, които се произвеждат по иновативни технологии, 220V електродвигатели са допълнително оборудвани с оборудване за осветяване на работното място на устройството. Това се отнася за вътрешни и външни части.
Важно е да запомните, че капацитетът на кондензатора трябва да се съхранява в съответствие с всички основни изисквания. Най-добрият вариант е къде температурата на въздуха остава същатаи не подлежи на никакви колебания. В стаята температурният режим не трябва да пада до минус стойност.
По време на употреба на двигателя експертите препоръчват от време на време да измервате стойността на капацитета на кондензатора.
Индукционните двигатели са широко използвани днес за различни промишлени процеси. За различни задвижвания се използва точно този модел на електродвигателя. Еднофазни асинхронни конструкциипомагат при задвижването на дървообработващи машини, помпи, компресори, промишлени вентилационни устройства, конвейери, асансьори и много друго оборудване.
Електродвигателят се използва и за задвижване на дребна механизация. Те включват фуражни мелници и бетонобъркачки. Необходимо е да купувате такива структури само от доверени доставчици. Преди закупуване е препоръчително да проверите сертификатите за съответствие и гаранцията на производителя.
Доставчиците трябва да предоставят на своите клиенти сервизна поддръжка на електродвигателяв случай на счупване или повреда. Това е един от основните компоненти, който се завършва по време на монтажа на помпения агрегат.
Съществуваща серия електрически двигатели
Днес индустриалните предприятия произвеждат следните серии еднофазни 220V електродвигатели:
Всички двигатели разделени по проект, според начина на монтаж, както и степента на защита. Това ви позволява да защитите конструкцията от влага или механични частици.
Характеристики на електрически двигатели от серия А
Електрическите еднофазни двигатели от серия А са унифицирани асинхронни конструкции. Те се затварят от външни влияния с помощта на ротор с катерична клетка.
Структурата на двигателя има следните групи за изпълнение:
Цената на еднофазен електродвигател 220V зависи от серията.
Какви са видовете двигатели?
Монофазните двигатели са предназначени за завършване на електрически задвижвания за битови и промишлени цели. Такива конструкции се произвеждат в съответствие с държавните стандарти.
Области на използване.Асинхронните двигатели с ниска мощност (15 - 600 W) се използват в автоматични устройства и домакински уреди за задвижване на вентилатори, помпи и друго оборудване, което не изисква контрол на скоростта. В електрическите уреди и автоматичните устройства обикновено се използват еднофазни микродвигатели, тъй като тези уреди и устройства като правило се захранват от еднофазна мрежа за променлив ток.
Принцип на работа и устройство еднофазен двигател. Намотката на статора на еднофазен двигател (фиг. 4.60, а)разположени в процепи, заемащи приблизително две трети от обиколката на статора, което съответства на двойка полюси. Като резултат
(виж глава 3) разпределението на MMF и индукцията във въздушната междина е близко до синусоидално. Тъй като през намотката преминава променлив ток, MDS пулсира във времето с честотата на мрежата. Индукция в произволна точка във въздушната междина
V х = V m sinωtcos (πх/τ).
Така в еднофазен двигател намотката на статора създава стационарен поток, който варира с времето, а не кръгов въртящ се поток, както при трифазни двигатели със симетрично захранване.
За да опростим анализа на свойствата на еднофазен двигател, представяме (4.99) във формата
V x \u003d 0,5V t sin (ωt - πx / τ) + 0,5V t sin (ωt + πx / τ),.
т.е. заместваме стационарния пулсиращ поток със сумата от еднакви кръгови полета, въртящи се в противоположни посоки и имащи еднакви честоти на въртене: н 1 inc = н 1 оборот = недин . Тъй като свойствата на асинхронен двигател с кръгово въртящо се поле са разгледани подробно в § 4.7 - 4.12, анализът на свойствата на еднофазен двигател може да се сведе до разглеждане на комбинираното действие на всяко от въртящите се полета. С други думи, еднофазен двигател може да бъде представен като два еднакви двигателя, роторите на които са неподвижно свързани помежду си (фиг. 4.60, б), с противоположна посока на въртене на магнитните полета и моментите, които създават Мпри Мобр. Полето, чиято посока на въртене съвпада с посоката на въртене на ротора, се нарича директно; поле за обратна посока - обратен или обратен.
Да приемем, че посоката на въртене на роторите съвпада с посоката на едно от въртящите се полета, например с n и т.н. Тогава плъзгането на ротора спрямо потока Фи т.н
s pr \u003d (n 1pr - n 2) / n 1pr \u003d (n 1 - n 2) / n 1 \u003d 1 - n 2 / n 1..
Приплъзване на ротора спрямо потока Ф обр
s arr \u003d (n 1 arr + n 2) / n 1 arr = (n 1 + n 2) / n 1 = 1 + n 2 / n 1..
От (4.100) и (4.101) следва, че
s o6p \u003d 1 + p 2 / n 1 \u003d 2 - s pr..
Електромагнитни моменти Мпри М arr, образувани от директни и обратни полета, са насочени в противоположни посоки, а полученият момент на еднофазен двигател Мразрез е равно на разликатавъртящ момент при същата скорост на ротора.
На фиг. 4.61 показва зависимостта M = f(s)за еднофазен двигател. Разглеждайки фигурата, можем да направим следните изводи:
а) еднофазен двигател няма пусков въртящ момент; върти се в посоката, в която се задвижва от външна сила; б) скоростта на въртене на еднофазен двигател на празен ход е по-малка от тази на трифазен двигател, поради наличието на спирачен момент, генериран от обратното поле;
в) производителността на еднофазен двигател е по-лоша от тази на трифазен двигател; има повишено приплъзване при номинално натоварване, по-ниска ефективност, по-нисък капацитет на претоварване, което също се дължи на наличието на обратно поле;
г) мощността на еднофазен двигател е приблизително 2/3 от мощността на трифазен двигател със същия размер, тъй като в еднофазен двигател работната намотка заема само 2/3 от слотовете на статора. Запълнете всички слотове на статора
тъй като в този случай коефициентът на намотката е малък, консумацията на мед се увеличава с около 1,5 пъти, докато мощността се увеличава само с 12%.
Стартови устройства.За да се получи начален въртящ момент, еднофазните двигатели имат начална намотка, изместена с 90 електрически градуса спрямо основната работна намотка. За периода на стартиране стартовата намотка е свързана към мрежата чрез фазоизместващи елементи - капацитет или активно съпротивление. След края на ускорението на двигателя стартовата намотка се изключва, докато двигателят продължава да работи като еднофазен. Тъй като стартовата намотка работи само за кратко време, тя е направена от тел с по-малко напречно сечение от работната и е поставена в по-малък брой канали.
Нека разгледаме по-отблизо процеса на стартиране, когато използваме капацитет C като фазово-изместващ елемент (фиг. 4.62, а). На началната намотка Пволтаж
Ú
1p = Ú
1 - Ú
C= Ú
1 +jÍ 1П X Cт.е. е изместен по фаза спрямо мрежовото напрежение У 1, приложен към работната намотка Р. Следователно, текущите вектори в работата аз 1p и стартер аз 1n намотките се изместват във фаза под известен ъгъл. Избирайки по определен начин капацитета на фазово-изместващия кондензатор, е възможно да се получи работен режим при стартиране, близък до симетричен (фиг. 4.62, б), т.е. да се получи кръгло въртящо се поле. На фиг. 4.62, са показани зависимости M = f(s)за двигателя с включена пускова намотка (крива 1) и изключена (крива 2). Двигателят се стартира на части абхарактеристики 1; в точката бстартовата намотка е изключена и в бъдеще двигателят работи частично COхарактеристики 2.
Тъй като включването на втората намотка значително подобрява механичните характеристики на двигателя, в някои случаи се използват еднофазни двигатели, в които намотки A и B
включени през цялото време (фиг. 4.63, а). Такива двигатели се наричат кондензаторни двигатели.
И двете намотки на кондензаторните двигатели по правило заемат еднакъв брой слотове и имат еднаква мощност. При стартиране на кондензаторен двигател, за да се увеличи пусковият момент, е препоръчително да има увеличен капацитет C p + C p. След като двигателят се ускори съгласно характеристика 2 (фиг. 4.63, б) и токът намалее, част на кондензаторите Cn се изключва, така че в номиналния режим (когато токът на двигателя стане по-малък, отколкото при стартиране) да увеличи капацитета и да осигури работата на двигателя в условия, близки до работа с кръгово въртящо поле. В този случай двигателят работи на характеристика 1.
Кондензаторният двигател има висок cos φ. Недостатъците му са относително голямата маса и размери на кондензатора, както и възникването на несинусоидален ток при изкривяване на захранващото напрежение, което в някои случаи води до вредно въздействие върху комуникационната линия.
При леки условия на стартиране (малък въртящ момент на натоварване по време на стартовия период) се използват двигатели с пусково съпротивление. Р(фиг. 4.64, а). Наличност активно съпротивлениевъв веригата на началната намотка осигурява по-малко фазово изместване φ p между напрежението и тока в тази намотка (фиг. 4.64, б), отколкото фазовото изместване φ p в работната намотка. В тази връзка токовете в работната и стартовата намотки се изместват по фаза на ъгъл φ p - φ p и образуват асиметрично (елиптично) въртящо се поле, поради което възниква пусковият момент. Двигателите с пусково съпротивление са надеждни при работа и се произвеждат масово. Стартовото съпротивление е вградено в корпуса на двигателя и се охлажда със същия въздух, който охлажда целия двигател.
Еднофазни микродвигатели с екранирани полюси.При тези двигатели намотката на статора, свързана към мрежата, обикновено е концентрирана и укрепена върху ясно изразени полюси (фиг. 4.65, а), чиито листове са щамповани заедно със статора. Във всеки полюс една от ушите е покрита от спомагателна намотка, състояща се от един или повече късо съединени завои, които екранират от 1/5 до 1/2 от полюсната дъга. Роторът на двигателя е конвенционален тип с катерична клетка.
Магнитният поток на машината, създаден от намотката на статора (полюсният поток), може да се представи като сума от два компонента (фиг. 4.65, б) ty бобина; Ф n2 - поток, преминаващ през частта на полюса, екранирана от намотка с късо съединение.
Потоците Ф p1 и Ф p2 преминават през различни части на стълба, т.е. те се изместват в пространството на ъгъл β. Освен това те са извън фаза по отношение на MDS Ф n намотки на статора под различни ъгли - γ 1 и γ 2. Това се дължи на факта, че всеки полюс на описания двигател може да се разглежда като първо приближение като трансформатор, чиято първична намотка е намотка на статора, а вторичната намотка е намотка с късо съединение. Потокът на намотката на статора индуцира ЕМП в намотка с късо съединение Едо (фиг. 4.65, в), в резултат на което възниква ток аздо и MDS Ф k, сгъване с MDS Ф n намотки на статора. Компонент на реактивен ток азда намалява потока Ф p2, а активен - го измества във фаза спрямо MDS Ф n. Тъй като потокът Ф p1 не покрива късо съединение, ъгълът γ 1 има относително малка стойност (4-9 °) - приблизително същата като ъгъла на фазовото изместване между потока на трансформатора и MMF на първичната навиване в режим на празен ход. Ъгълът γ 2 е много по-голям (около 45°), т.е. същият като в трансформатор с късо съединена вторична намотка (например в токов измервателен трансформатор). Това се обяснява с факта, че загубите на мощност, от които зависи ъгълът γ 2, се определят не само от загубите на магнитна мощност в стоманата, но и от електрическите загуби в късо съединената намотка.
Ориз. 4.65. Структурни схемиеднофазен двигател с екранирани полюси и неговите
векторна диаграма:
1
- статор; 2 -
намотка на статора; 3 -
късо съединение
намотка; 4 -
ротор; 5
- стълб
Потоците Ф p1 и Ф p2, изместени в пространството с ъгъл β и изместени във фаза във времето с ъгъл γ = γ 2 - γ l, образуват елиптично въртящо се магнитно поле (виж гл. 3), което генерира въртящ момент, действащ върху мотора на ротора в посока от първия полюс, непокрит от намотка с късо съединение, към втория връх (в съответствие с редуването на максимумите на „фазовия“ поток).
За увеличаване на началния въртящ момент на разглеждания двигател чрез приближаване на въртящото му поле до кръгово се използват различни методи: между полюсните части на съседните полюси се монтират магнитни шунти, които подобряват магнитната връзка между основната намотка и късата намотка. кръгова намотка и подобряване на формата на магнитното поле във въздушната междина; увеличете въздушната междина под върха, която не е покрита от намотка с късо съединение; използвайте две и голямо количествокъсо съединени завои на един накрайник с различни ъгли на покритие. Има и двигатели без късо съединение на полюсите, но с асиметрична магнитна система: различна конфигурацияотделни части на стълба и различни въздушни междини. Такива двигатели имат по-нисък стартов въртящ момент от двигателите с екранирани полюси, но тяхната ефективност е по-висока, тъй като нямат загуби на мощност при късо съединение.
Разглежданите конструкции на двигатели с екранирани полюси са необратими. За заден ход в такива двигатели се използват бобини вместо завои с късо съединение. B1, B2, B3и В 4(фиг. 4.65, в), всеки от които покрива половин полюс. Късо съединение на чифт намотки В 1и В 4или В 2и В 3, можете да екранирате едната или другата половина на полюса и по този начин да промените посоката на въртене на магнитното поле и ротора.
Двигателят с екранирани полюси има редица съществени недостатъци: относително големи габаритни размери и тегло; ниски cos φ ≈ 0,4 ÷ 0,6; ниска ефективност η = 0,25 ÷ 0,4 поради големи загуби в късо съединена намотка; малък стартов въртящ момент и т.н. Предимствата на двигателя са простотата на конструкцията и в резултат на това високата надеждност при работа. Поради липсата на зъби на статора, шумът на двигателя е незначителен, така че често се използва в устройства за възпроизвеждане на музика и реч.
Лесното преобразуване на променливотоково напрежение го направи най-широко използваното в захранването. В областта на проектирането на електрически двигатели беше открито още едно предимство на променливия ток: възможността за създаване на въртящо се магнитно поле без допълнителни трансформации или с минимум от тях.
Следователно, дори въпреки определени загуби поради реактивното (индуктивно) съпротивление на намотките, лекотата на създаване на променливотокови двигатели допринесе за победата над захранването с постоянен ток в началото на 20-ти век.
По принцип AC двигателите могат да бъдат разделени на две групи:
Асинхронен
При тях въртенето на ротора се различава по скорост от въртенето на магнитното поле, така че те могат да работят с голямо разнообразие от скорости. Този тип AC мотор е най-разпространеният в наше време. Синхронно
Тези двигатели имат твърда връзка между скоростта на ротора и скоростта на въртене на магнитното поле. Те са по-трудни за производство и по-малко гъвкави в употреба (промяната на скоростта при фиксирана честота на захранващата мрежа е възможна само чрез промяна на броя на полюсите на статора).
Използват се само при високи мощности от няколкостотин киловата, където по-високата им ефективност спрямо асинхронните електродвигатели значително намалява топлинните загуби.
АСИНХРОНЕН ЕЛЕКТРОДВИГАТЕЛ AC
Най-разпространеният тип асинхронен двигател е електродвигател с ротор тип катерична клетка, където в наклонените жлебове на ротора е положен набор от проводими пръти, свързани с пръстени в краищата.
Историята на този тип електродвигатели датира от повече от сто години, когато беше забелязано, че проводящ обект, поставен в процепа на сърцевината на електромагнит с променлив ток, има тенденция да избухне от него поради появата на индукционна ЕМП в него с противоположен вектор.
По този начин асинхронният двигател с ротор с катерична клетка няма никакви механични контактни възли, с изключение на опорните лагери на ротора, което осигурява на двигателите от този тип не само ниска цена, но и най-висока издръжливост. Благодарение на това електрическите двигатели от този тип станаха най-разпространените в съвременната индустрия.
Те обаче имат и някои недостатъци, които трябва да се вземат предвид при проектирането на асинхронни електродвигатели от този тип:
Висок стартов ток- тъй като в момента, в който асинхронният безчетков електродвигател е свързан към мрежата, реактивното съпротивление на намотката на статора все още не се влияе от магнитното поле, създадено от ротора, възниква силен удар на тока, няколко пъти по-голям от номиналната консумация на ток .
Тази характеристика на работата на двигатели от този тип трябва да бъде включена във всички проектирани захранвания, за да се избегнат претоварвания, особено при свързване на асинхронни електродвигатели към мобилни генератори с ограничена мощност.
Нисък стартов въртящ момент- електродвигателите с късо съединение на намотка имат изразена зависимост на въртящия момент от скоростта, така че включването им под товар е силно нежелателно: времето за достигане на номиналния режим и пусковите токове се увеличават значително, намотката на статора е претоварена.
Така например се случва, когато са включени дълбоки помпи - в електрическите вериги на тяхното захранване е необходимо да се вземе предвид пет-седемкратен токов запас.
Невъзможност за директен старт в еднофазни токови вериги- за да започне да се върти роторът, е необходимо пускане или въвеждане на допълнителни фазови намотки, които са изместени една спрямо друга.
За стартиране на асинхронен двигател с променлив ток в еднофазна мрежа се използва или ръчно превключвана стартова намотка, която се изключва след завъртане на ротора, или втора намотка, свързана чрез фазоизместващ елемент (най-често кондензатор на необходимия капацитет).
Невъзможност за постигане на висока скорост- въпреки че въртенето на ротора не е синхронизирано с честотата на въртене на магнитното поле на статора, то не може да го води, следователно в мрежа от 50 Hz максималната скорост за асинхронен електродвигател с ротор с катерична клетка не е повече от 3000 оборота в минута.
Увеличаването на скоростта на асинхронен двигател изисква използването на честотен преобразувател(инвертор), което прави такава система по-скъпа от колекторния двигател. Освен това с увеличаване на честотата се увеличават реактивните загуби.
Трудността при организиране на обратното- това изисква пълно спиране на двигателя и фазово превключване, в еднофазен вариант - фазово изместване в стартовата или втората фазова намотка.
Най-удобно е да се използва асинхронен електродвигател в индустриална трифазна мрежа, тъй като създаването на въртящо се магнитно поле се извършва от самите фазови намотки без допълнителни устройства.
Всъщност верига, състояща се от трифазен генератори електрически двигател, може да се разглежда като пример за електрическа трансмисия: задвижването на генератора създава въртящо се магнитно поле в него, което се преобразува в трептения електрически ток, което от своя страна възбужда въртенето на магнитното поле в електродвигателя.
Освен това е с трифазно захранване асинхронни електродвигателиимат най-висока ефективност, тъй като в еднофазна мрежа магнитното поле, създадено от статора, по същество може да бъде разложено на две противофазни, което увеличава безполезните загуби поради пренасищане на сърцевината. Следователно мощните еднофазни електродвигатели обикновено се изпълняват според колекторната верига.
АС ЕЛЕКТРОМОТОР КОЛЕКТОР
При електродвигателите от този тип магнитното поле на ротора се създава от фазови намотки, свързани към колектора. Всъщност AC колекторният двигател е различен от двигателя постоянен токсамо от факта, че реактивното съпротивление на намотките е включено в неговото изчисляване.
В някои случаи се създават дори универсални колекторни двигатели, където намотката на статора има кран от непълна част за включване в променливотоковата мрежа, а източник на постоянен ток може да бъде свързан към цялата дължина на намотката.
Предимствата на този тип двигатели са очевидни:
Възможност за работа при високи скоростиви позволява да създавате колекторни електродвигатели със скорост на въртене до няколко десетки хиляди оборота в минута, познати на всички от електрически бормашини.
Няма нужда от допълнителни тригериза разлика от двигателите с катерица.
Висок стартов въртящ момент, което ускорява изхода до работен режим, включително при натоварване. Освен това въртящият момент на колекторния двигател е обратно пропорционален на скоростта и с увеличаване на натоварването се избягва спад в скоростта.
Лесен контрол на оборота- тъй като те зависят от захранващото напрежение, достатъчно е да имате обикновен триак регулатор на напрежението, за да регулирате скоростта в най-широките граници. Ако регулаторът се повреди, колекторният двигател може да бъде свързан директно към мрежата.
По-малка инерция на ротора- може да се направи много по-компактен, отколкото при верига с катерична клетка, поради което самият колекторен двигател става забележимо по-малък.
Също така, колекторният двигател може просто да бъде обърнат, което е особено важно при създаване на различни видове електрически инструменти и редица машинни инструменти.
Поради тези причини колекторните двигатели се използват широко във всички еднофазни консуматори, където е необходим гъвкав контрол на скоростта: в ръчни електрически инструменти, прахосмукачки, кухненски уреди и т.н. Въпреки това, редица конструктивни характеристики определят спецификата на работата на колекторния електродвигател:
Колекторните двигатели изискват редовна смяна на четките, които се износват с течение на времето. Самият колектор се износва, докато двигателят с ротор с катерична клетка, както вече беше споменато по-горе, подложен на рядка подмяна на лагери, е почти вечен.
Неизбежното искри между колектора и четките (причината за познатата миризма на озон при работещ двигател на колектора) не само допълнително намалява ресурса, но и изисква повишени мерки за безопасност по време на работа поради вероятността от запалване на горими газове или прах.
© 2012-2017 Всички права запазени.
Всички материали, представени на този сайт, са само за информационни цели и не могат да се използват като насоки и нормативни документи.