Jednofázové elektromotory 220V

Princíp činnosti

Každý z nás pri vyučovaní fyziky preukázaná pokusy s drôtenom rámu, umiestnené v oblasti permanentného magnetu. V prípade, že prúd cez rám preskočiť, potom vedie vpravo a vľavo od rámčeka sa bude jednať Ampér silu, krútiaci moment a aktuálnu snímku bude otáčať tak dlho, kým nebude mať postavenie, v ktorom pôsobiace sily zruší každého iný von.

Ak vynútené pole otáčať, aktuálna políčka sa bude otáčať. Tento princíp je založený na prevádzke synchrónneho elektrického motora. Rám s magnetmi je analóg elektrického motora. Otočný rám s prúdovým rotorom. Pevné magnety sú stator.

Trojfázový synchrónny motor

Teraz musíme stacionárny stator vytvoriť rotujúce magnetické pole.

Najprv vymeníme permanentné magnety za súčasné cievky so statorovými vinutiami. Cievka s prúdom vytvára rovnaké magnetické pole ako magnet. Na stator neumiestíme ani jeden cievkový magnet, ale tri, otáčajúce sa o 120 stupňov voči sebe. Na tieto vinutia používame striedavý prúd s fázovým posunom 120 stupňov. Takto sa posúvajú fázy v trojfázovej sieti.

Výsledné magnetické pole je výsledkom vektorového pridania troch polí. Celkový vektor magnetickej indukcie sa bude otáčať frekvenciou striedavého prúdu. V jednom období magnetické pole vytvárané statorom trojfázového motora robí úplnú otáčku. Rotor, ktorý je podobný cievke s prúdom, sa otáča spolu s magnetickým poľom statora rovnakou rýchlosťou. Rotor synchrónneho motora sa preto otáča frekvenciou napájania striedavého prúdu.

Synchrónne motory majú najlepšie vlastnosti, maximálny výkon a vysokú účinnosť. Existuje však ťažký rotor s vinutiami, ktorý je ťažko vyvážený. Na vinutia rotora musí byť dodávaný prúd, čo si vyžaduje použitie extrémne nespoľahlej zostavy kefy. Vo všeobecnosti je synchrónny motor dobrý, ale náročný, nákladný a nie veľmi spoľahlivý.

Trojfázový asynchrónny motor

Konce rámu krátko skrátime. Získame jednu skratovanú cievku. Náš trojfázový stator vytvára rotačné magnetické pole. Nechajte toto pole vytvoriť prúd v skratovanom rotoru.

Keď sa pole statora otáča vzhľadom na pevný rám, vytvorí v jeho obvode striedavý magnetický tok. Podľa zákona o elektromagnetickej indukcii striedavé pole indukuje elektrický prúd v rámci. Prúd generuje krútiaci moment a rám sa otáča po magnetickom poli, ako v synchrónnom motore.

Existuje však jeden zásadný rozdiel. V synchrónnom motore sa rotor otáča súčasne, to znamená synchronne so statorovým poľom. Rotor je stacionárny vzhľadom na pole statora.

V asynchrónnom motore sa rotor snaží zachytiť rotujúce pole, ale vždy zaostáva mierne za sebou, ako keby sa k nemu posúval. Ak sa náhle rotačná rýchlosť rotora presne rovná rýchlosti poľa, indukčný prúd v rotoru prestane byť indukovaný.

Rozdiel frekvencií otáčania magnetického poľa a rotora indukčného motora sa nazýva skĺznutie. Poskytuje prítomnosť prúdu v rotoru.

Asynchrónne elektromotory sú nižšie ako všetky synchrónne motory, ale oveľa jednoduchšie, jednoduchšie, spoľahlivejšie a lacnejšie. Prakticky všetky elektrické motory, ktoré sa dnes používajú v priemysle, sú asynchrónne trojfázové motory.

Mechanické charakteristiky

Mechanická charakteristika motora je závislosť krútiaceho momentu na hriadeli od rýchlosti otáčania.

Ako už bolo uvedené, rýchlosť rotora v asynchrónnom motore sa vždy líši od rýchlosti otáčania statorového poľa o množstvo sklzu.

Slip S = (n1 - n2) / n1, kde n1 je rýchlosť otáčania poľa a n2 je rýchlosť rotora.

Vlastnosť ukazuje, že motor môže pracovať v piatich režimoch:

1. Voľnobeh.
2. Štart.
3. Režim motora.
4. Regeneračný režim.
5. Režim generátora.

V kľudovom sklzu S je 0. rotor sa otáča synchrónne s magnetickým poľom v synchrónnym motorom, a krútiaci moment je 0. Idle Mode - čisto hypotetické a nikdy realizované v praxi.

V momente štartovania je rotor stále a S =1. Krútiaci moment pri S = 1 sa nazýva počiatočný krútiaci moment.

Po štarte rotor vstúpi do režimu motora a začne sa odvíjať, postupne dobiehať magnetické pole. V režime motora 1 > S > 0.

Ak rotor náhle nejako prekoná pole, potom nastane rekuperačný režim. Tak motor dodáva energiu do siete. V regeneračnom režime S < 0>

S > 1 zodpovedá režimu generátora. V režime generátora sa rotor pohybuje smerom k prietoku a generuje elektrický prúd.

S = Sn zodpovedá nominálnemu režimu. Menovitá hodnota sklzu je zvyčajne 2-8%.

Jednofázový asynchrónny motor

Stále môžete požiadať o trojfázový asynchrónny motor.

Pustime na stator iba jedno navíjanie a dáme tam jednofázový elektrický prúd. Máme jednofázový asynchrónny motor. V tomto motore je pole statora nehybné - to je základný rozdiel medzi jednofázovým motorom a viacfázovým motorom. Napriek tomu funguje tento motor.

Jednofázový motor nemôže začať samostatne. Na to nie je nič zvláštne. Zvyčajne je pre nás aj motor s vnútorným spaľovaním najprv roztiahnutý. V aute používame dodatočný elektromotor - štartér a v reťazovej píle robíme to ručne, potiahnutím štartovacej šnúry.

Pri stlačení jednofázového motora a v oboch smeroch sa urýchli a bude udržiavať rotáciu v danom smere.

Ak otočíme rotor v určitom smere, bude sa pohybovať spolu s jedným poľom a stretne sa s druhým.

Motor môže byť reprezentovaný ako dva trojfázové motory namontované na jednom hriadeli, ktoré sú však v opačnom smere. Na začiatku je hriadeľ nehybný a motory sa navzájom vyvažujú.

Ak sa hriadeľ odskrutkuje vonkajšou silou v určitom smere, potom jeden motor bežiaci v opačnom smere bude v pohonnom režime a druhý v generátore. Mechanická charakteristika ukazuje, že krútiaci moment v režime motora je väčší ako v generátore, Preto preťahuje motor.

štart

Na spustenie jednofázového elektrického motora je na jeho stator navinuté dodatočné počiatočné navíjanie kolmo k hlavnému vinutiu a prúd sa doň privádza fázovým posunom. Pre fázový posun je sériovo zapojený element s posunom fázy s vinutím. Fázovým posúvačom môže byť odpor, tlmivka alebo kondenzátor. V každom prípade bude celkový zložitý odpor v obvodoch hlavného a štartovacieho obvodu iný a prúdy budú fázovo posunuté.

Najčastejšie sa na fázový posun používa kondenzátor.

Rýchlosť otáčania

V sieťach našich energetických spoločností sa používa striedavé napätie 220/380 s frekvenciou 50 Hz. A frekvencia striedavého prúdu 50 Hz sa udržiava s presnosťou 2 percentá. Ako už vieme, rotor synchrónneho elektrického motora sa otáča frekvenciou striedavého prúdu. To znamená, že pri frekvencii napájacej siete 50 Hz rotor robí 50 otáčok za sekundu alebo 3000 otáčok za minútu. Vinutie statora sa dá rozdeliť na rezy a motor sa dá viacpolárne. V multipolárnom motore rýchlosť klesá so zvyšujúcim sa počtom pólov a vo všeobecnosti sa rovná 3000 / p otáčok, kde p je počet pólov.

Rýchlosť otáčania sieťového elektromotora v našej krajine teda nemôže byť vyššia ako 3000 otáčok za minútu. V krajinách, kde je frekvencia siete 60 Hz, napríklad v USA, sa elektrické motory otáčajú pri maximálnej rýchlosti 3600 ot / min. A tu znova zaostávame za Amerikou.

Pri synchronizovanom motore otáčky nezávisia od zaťaženia. Keď zaťaženie narastá, rotor synchrónneho stroja zaostáva za poľom väčším uhlom, ale rýchlosť otáčania sa nezmení.

V asynchrónnom režime závisí množstvo sklzu od zaťaženia. Takže pri zvyšovaní záťaže sa rýchlosť asynchrónneho elektrického motora znižuje.

Schémy pripojenia

Štartovacie vinutie, ktoré je súčasťou fázového posunu, mení magnetické pole a otáča jednofázový elektromotor do dvojfázového motora na čas spustenia.

Dodatočné vinutie nie je určené na dlhodobú prevádzku a musí sa vypnúť po výstupe do prevádzkového režimu. Vypnutie sa vykoná buď manuálne pomocou tlačidla, alebo pomocou odstredivého spínača, alebo pomocou tepelného relé na zahrievanie počiatočnej cievky.

V jednomfázovom motore v prevádzkovom režime je statorové magnetické pole stacionárne. V tomto, jeho hlavný rozdiel od viacfázové.

Niekedy sa to mylne nazýva jednofázové elektrické motory, ktorých prídavné vinutie je trvalo pripojené kondenzátorom.

Jednofázová sieť môže byť tiež pripojená k trojfázovému motoru, ak je jedno z fázových vinutí pripojené cez kondenzátor. Takže ak máte náhle k dispozícii priemyselný trojfázový elektromotor, môžete ho použiť v jednofázovej domácej sieti, aj keď so stratou energie a nižšou účinnosťou.

Porovnanie motorov

synchrónne

1. Na rotor sa nachádza vinutie, do ktorého sa dodáva prúd.
2. Frekvencia otáčania hriadeľa je rovnaká alebo násobná frekvencia siete.
3. Rýchlosť je stabilná a nezmenená pri zaťažení.

asynchrónne

1. Rotor nie je pripojený k zdroju napájania.
2. Frekvencia otáčania hriadeľa je nižšia ako frekvencia siete podľa množstva posuvu.
3. Rýchlosť klesá s narastajúcim zaťažením.

Jednofázový asynchrónny

1. Jediné vinutie na stator.
2. Otočí v ľubovoľnom smere.
3. Nezačína sama.