Однофазный асинхронный двигатель внешне похож на трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Ротор однофазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором практически такой же, как и ротор трехфазных асинхронных двигателей. Между статором и ротором имеется равномерный воздушный зазор, но нет электрического соединения между ними (статором и ротором).За исключением типов с расщепленными полюсами, сердечник статора также очень похож. Однофазный двигатель может быть намотан на любое четное число полюсов, чаще всего — два, четыре и шесть. Как и в трехфазных машинах, соседние полюса имеют противоположную магнитную полярность, и уравнение синхронной скорости также применяется (N _s = 120f / P).

Когда обмотка статора однофазного асинхронного двигателя подключена к однофазному источнику переменного тока, создается магнитное поле, ось которого всегда проходит вдоль оси катушек статора.При переменном токе в неподвижной катушке статора МДС-волна неподвижна в пространстве, но пульсирует по величине и изменяется во времени синусоидально. Токи индуцируются в проводниках ротора под действием трансформатора, причем эти токи имеют такое направление, чтобы противостоять статору mmf.

Таким образом, ось mmf-волны ротора совпадает с осью поля статора, угол крутящего момента, следовательно, равен нулю, и крутящий момент не создается при запуске. Однако, если ротор такого двигателя толкнуть рукой или другим способом в любом направлении, он наберет скорость и продолжит вращаться в том же направлении, развивая рабочий крутящий момент.Таким образом, однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически и требует специальных средств запуска.

Коммерческие однофазные асинхронные двигатели используют принцип «разделения фаз» и поэтому известны как двигатели с расщепленной фазой.

Шунтирующий или последовательный двигатель постоянного тока вращается в одном и том же направлении независимо от полярности питания, то есть, если клеммы линии поменяны местами, двигатель продолжает вращаться в том направлении, в котором он вращался до того, как клеммы линии были перевернуты.Исходя из этого, кажется, что любой двигатель постоянного тока будет удовлетворительно работать при подключении к однофазной сети переменного тока.

Однако это неправда. Некоторые модификации необходимы в двигателе серии постоянного тока, который должен удовлетворительно работать от однофазного источника переменного тока. Таким образом, конструкция двигателя переменного тока очень похожа на двигатель постоянного тока, за исключением некоторых модификаций (например, многослойная магнитная цепь, последовательное поле с минимально возможным количеством витков, большое количество проводников якоря, использование угольных щеток с высоким сопротивлением. , многочисленные полюса с меньшим магнитным потоком на полюс, очень короткий воздушный зазор и т. д.) включены. Машина снабжена компенсирующей обмоткой и промежуточными полюсами для улучшения коммутации. Принципиальная схема однофазного последовательного двигателя с межполюсной и компенсационной обмотками приведена на рис. 1.42.

Среднее значение крутящего момента на валу двигателя равно

Где I — эффективное значение тока, φ _max — пиковое значение магнитного потока на полюс, а θ — фазовый угол между векторами φ и I.

Для данного значения крутящего момента T и приложенного напряжения ток якоря такой же, но падение напряжения в случае последовательного двигателя переменного тока намного больше, чем в случае последовательного двигателя постоянного тока, и поэтому скорость последовательного двигателя переменного тока для данного развиваемый крутящий момент меньше, чем у двигателя постоянного тока, как показано на рис. 1.43.

Однофазный двигатель переменного тока имеет практически те же рабочие характеристики, что и двигатель постоянного тока. Крутящий момент или тяговое усилие изменяется почти как квадрат тока, а скорость изменяется обратно пропорционально току.Это показано на рис. 1.44.

Однако в случае последовательного двигателя переменного тока (i) коэффициент мощности очень низкий при пуске и при перегрузках из-за высокой индуктивности цепей последовательного возбуждения и якоря (ii) КПД не так хорош, как в соответствующей машине постоянного тока. из-за потерь на вихревые токи и влияния коэффициента мощности и (Hi) пусковой крутящий момент низкий из-за низкого коэффициента мощности при запуске.

Для данного номинального значения мощности двигателя переменного тока мощность и размер двигателя переменного тока в 1,5-2 раза больше, чем у соответствующего двигателя постоянного тока.Стоимость конструкции двигателя переменного тока намного больше, чем у двигателя постоянного тока.

Скорость двигателя переменного тока можно эффективно регулировать с помощью ответвлений на трансформаторе, что невозможно в случае двигателя постоянного тока.

Характеристика крутящего момента однофазного последовательного двигателя аналогична характеристике последовательного двигателя постоянного тока, т. Е. Высокий пусковой крутящий момент и снижение скорости с увеличением нагрузки, что делает его способным к саморазгрузке при большой чрезмерной нагрузке, поэтому такая машина особенно пригодится для тяговых служб.

Универсальный двигатель — это специально разработанный двигатель с последовательной обмоткой, который работает примерно с одинаковой скоростью и выходной мощностью как на постоянном, так и на переменном токе с примерно одинаковым напряжением. Из-за сложности достижения одинаковых характеристик на постоянном и переменном токе на низких скоростях большинство универсальных двигателей рассчитаны на работу на скоростях, превышающих 3500 об / мин. Обычны двигатели, работающие со скоростью от 8000 до 10 000 об / мин. Универсальный двигатель сконструирован с несколькими последовательными полевыми витками, многослойными цепями якоря и возбуждения, магнитным трактом с низким сопротивлением, увеличенными проводниками якоря и сегментами коммутатора и с использованием низкой плотности потока, чтобы минимизировать неблагоприятные эффекты, вызванные высокими реактивными сопротивлениями поля, вихревыми токами и гистерезисом. убытки.

Универсальные двигатели могут быть либо компенсированного (распределенное поле), либо некомпенсированного (сосредоточенное поле) типа, последний тип используется только для более высоких скоростей и меньшей выходной мощности (обычно не более 200 Вт).

Характеристика крутящего момента универсального двигателя очень похожа на характеристику двигателя постоянного тока с последовательным заводом, то есть высокий пусковой крутящий момент и высокая скорость холостого хода. Универсальные двигатели представляют собой высокоскоростные двигатели, они меньше по размеру и легче по сравнению с другими двигателями той же мощности.Коэффициент мощности при полной нагрузке высокий (примерно 0,9), но плохой при запуске и при перегрузках. Направление вращения любого последовательного двигателя можно изменить, изменив направление потока тока либо в цепи возбуждения, либо в цепи якоря (но не через оба). Скорость универсального двигателя для любой заданной нагрузки может быть изменена путем изменения магнитного потока, приложенного напряжения или того и другого.

Универсальные двигатели с очень малой выходной мощностью, которые обычно не превышают 5 или 10 Вт, используются в таком оборудовании, как швейные машины, вентиляторы, переносные ручные инструменты, фены, кинопроекторы и электробритвы.Универсальные двигатели более высокой мощности (5-500 Вт) используются в пылесосах, электрических пишущих машинках, миксерах и блендерах, кинопроекторах, фотоаппаратах, а также в счетных машинах.

Двигатели малых серий часто поставляются как части двигателя, то есть состоящие из голых статоров и роторов (с валом), но без подшипников или опор. Затем их можно компактно «встроить» в устройства, использующие питание.

Характеристики отталкивающих двигателей аналогичны характеристикам серийных двигателей, т.е.е., высокий пусковой момент и высокая скорость малой нагрузки. Его конструкция также аналогична конструкции последовательного двигателя, за исключением того, что якорь замыкается накоротко на себя, а не последовательно со статором. Упрощенная принципиальная схема представлена ​​на рис. 1.46. Отталкивающий двигатель развивает крутящий момент в направлении, в котором щетки смещены от оси поля.

Крутящий момент, развиваемый отталкивающим двигателем, теоретически должен быть максимальным, когда пространственный угол между осью полюса и осью щетки составляет 45 °, но на практике угол наклона составляет около 15-25 электрических градусов.

Отталкивающий двигатель имеет лучшую коммутацию, чем последовательный двигатель, на скоростях ниже синхронной скорости и плохую коммутацию на очень высоких скоростях. Направление вращения отталкивающего двигателя можно изменить, перемещая щетки вокруг коммутатора с другой стороны от оси поля. На регулирование скорости можно влиять, изменяя напряжение, подаваемое на двигатель, или устанавливая щетки на коромысле, который можно вращать с помощью рычажной ручки, установленной на торцевом щите двигателя.

Отталкивающий двигатель имеет высокий пусковой момент (примерно в 3-5 раз превышающий крутящий момент при полной нагрузке) и умеренный пусковой ток (примерно в 3-4 раза превышающий ток при полной нагрузке), но плохое регулирование скорости.Переключение щеток во время работы дает широкий диапазон регулирования скорости, вплоть до соотношения 6: 1, и при этом обеспечивает непрерывное изменение. Максимальная скорость не ограничена частотой. Двигатель реверсивный, направление вращения можно менять.

Недостатками отталкивающих двигателей являются:

(i) изменения скорости с изменениями нагрузки — опасно высокие без нагрузки

(ii) низкий коэффициент мощности, за исключением высоких скоростей,

(iii) склонность к искрообразованию на щетках — искрение на щетках незначительно при номинальной скорости, что обычно имеет место вблизи синхронной скорости

(iv) более высокая стоимость и

(v) требуется больше внимания и обслуживания.

Отталкивающий двигатель никогда не пользовался популярностью. Двигатель используется там, где требуется прочный двигатель с большим пусковым моментом и регулируемой скоростью. Чаще всего этот тип двигателя используется в намотчиках рулонов, в которых оператор регулирует скорость, перемещая щетки; мотор оснащен специальным рычажным механизмом, который перемещает щетки при нажатии педали.

Номинальные характеристики отталкивающих двигателей ограничены из-за проблем с коммутацией.Обычная мощность отталкивающего двигателя не превышает 5 кВт.

Существует множество применений в устройствах для измерения времени, в которых малые двигатели с точными характеристиками постоянной скорости будут очень полезны. Были разработаны очень маленькие двигатели с постоянными скоростными характеристиками. Они работают от однофазной сети. Из-за их точных характеристик постоянной скорости они называются однофазными синхронными двигателями. Им не требуется источник питания постоянного тока для возбуждения.Основное применение таких однофазных синхронных двигателей — это привод электрических часов, фонографов, проигрывателей виниловых пластинок, магнитной ленты и других устройств хронометража.

Наиболее часто используемые типы однофазных синхронных двигателей — это реактивные двигатели и двигатели с гистерезисом. У этих двигателей низкий КПД и способность развивать крутящий момент. Мощность большинства доступных коммерческих двигателей составляет всего несколько ватт. Практично проектировать двигатели с гистерезисом примерно до 125 Вт.

и. Электродвигатель сопротивления:

Это асинхронный двигатель с расщепленной фазой и правильно спроектированными выступающими полюсами. Он состоит из статора с основной и вспомогательной обмотками для создания синхронно вращающегося магнитного поля. Перфорация ротора для 4-полюсного синхронного электродвигателя реактивного типа показана на рис. 1.50. Такие двигатели обладают низким коэффициентом мощности, низким КПД и низким крутящим моментом.

Они не могут разгонять высокоинерционные нагрузки до синхронной скорости.Моменты втягивания и вытягивания таких двигателей невелики. Изменение направления вращения может быть выполнено, как и в любом однофазном асинхронном двигателе. Такие двигатели широко используются для приложений с абсолютной постоянной скоростью, например, в устройствах синхронизации, сигнальных устройствах, записывающих приборах, проигрывателях фонографов, устройствах управления и т. Д.

ii. Гистерезисный двигатель:

Это синхронный двигатель с равномерным воздушным зазором, но без возбуждения постоянного тока. Его работа зависит от эффекта гистерезиса.2-полюсный гистерезисный двигатель с расщепленными полюсами, используемый для управления обычными часами, показан на рис. 1.51. Из-за бесшумной работы и способности управлять высокоинерционными нагрузками, гистерезисные двигатели особенно хорошо подходят для привода синхронизирующих устройств, электрических часов, магнитофонов, вертушек и другого высокоточного аудиооборудования. Коммерческие двигатели, будучи 2-полюсными двигателями, работают со скоростью 3000 об / мин, поэтому для приведения в действие электрических часов и других показывающих устройств зубчатая передача соединена с валом двигателя для снижения скорости.Изменяя количество полюсов статора через переключатели полюсов, можно получить набор синхронных скоростей для двигателя.

iii. Синхронный двигатель с постоянными магнитами:

Он состоит из постоянных магнитов, встроенных в ротор, как показано на рис. 1.52. Сам ротор имеет конструкцию с короткозамкнутым ротором для обеспечения пускового момента. Когда двигатель подключен к однофазному источнику переменного тока, он запускается как асинхронный двигатель, достигает почти синхронной скорости и синхронизируется с полем вращающегося статора, близким к синхронной скорости.Такой двигатель работает тише, имеет высокий коэффициент мощности и КПД, приближающийся к многофазному. Таким образом, он находит более широкое применение даже при малой интегральной мощности (0,5–1,5 кВт).

Шаговый двигатель представляет собой разновидность синхронного двигателя, который предназначен для вращения на определенное количество градусов для каждого электрического импульса, полученного его блоком управления. Типичные шаги — 2, 2,5, 5, 7,5 и 15 ° на импульс. Шаговый двигатель используется в цифровых системах управления, где двигатель получает команды разомкнутого контура в виде последовательности импульсов для поворота вала или перемещения пластины на определенное расстояние.

Типичное применение двигателя — позиционирование рабочего стола в двух измерениях для автоматического сверления в соответствии с инструкциями по размещению отверстий на ленте. При использовании шагового двигателя датчик положения и система обратной связи обычно не требуются, чтобы выходной элемент выполнял инструкции ввода. Шаговые двигатели созданы для отслеживания сигналов со скоростью до 1200 импульсов в секунду и с эквивалентной номинальной мощностью до нескольких киловатт.

обычно имеют многополюсную многофазную обмотку статора, которая мало чем отличается от обмоток обычных машин.Обычно в них используются 3- и 4-фазные обмотки, причем количество полюсов определяется желаемым угловым изменением на входной импульс. Роторы бывают с переменным магнитным сопротивлением или с постоянными магнитами. Шаговые двигатели работают с внешней логической схемой привода; когда на вход схемы управления подается последовательность импульсов, схема подает соответствующие токи на обмотки статора двигателя, заставляя ось поля воздушного зазора перемещаться по оси в соответствии с входными импульсами. В зависимости от частоты импульсов и крутящего момента нагрузки, включая эффекты инерции, ротор следует оси магнитного поля воздушного зазора благодаря крутящему моменту реактивного сопротивления и / или крутящему моменту постоянного магнита.

Элементарная работа 4-полюсного шагового двигателя с 2-полюсным ротором проиллюстрирована в последовательности рис. 1.53. Ротор принимает углы θ = 0, 45 °, 90 °… поскольку обмотки возбуждаются в последовательности N _a , N _a + N _b , N _b ,…. Шаговый двигатель, показанный на рис. 1.53, также можно использовать для шагов по 90 °, возбуждая катушки по отдельности. В последнем случае можно использовать только ротор с постоянными магнитами.

Характеристики шагового двигателя часто представлены как зависимость крутящего момента от скорости тактирования импульсов, подаваемых на привод, как показано на рис.1.54. По мере увеличения скорости шага двигатель может обеспечивать меньший крутящий момент, потому что у ротора меньше времени для перевода нагрузки из одного положения в другое при смещении схемы тока обмотки статора.

Шаговый двигатель, по сути, является устройством управления положением и имеет следующие преимущества по сравнению с обычной машиной:

1. Угловое смещение можно точно контролировать без какой-либо обратной связи.

2. Его можно легко подключить к микропроцессору / контроллеру на базе компьютера.

имеют широкий спектр применения — двигатели подачи бумаги в пишущих машинках и телетайпах, позиционирование печатающих головок, перья в графических плоттерах X-Y, записывающие головки в компьютерных дисковых накопителях, а также для позиционирования рабочих столов и инструментов в обрабатывающем оборудовании с числовым программным управлением.

Шаговый двигатель также используется для выполнения многих других функций, таких как дозирование, смешивание, резка, смешивание, перемешивание и т. Д. Во многих коммерческих, военных и медицинских приложениях, обычно вместе с микропроцессором и управляемыми переключателями.

Однофазные двигатели на корабле

Двигатели малой мощности для электроинструментов, бытового оборудования, холодильников, пылесосов и т. Д. Обычно питаются от сети переменного тока 220 В. 50/60 Гц.

Общие типы:

Асинхронный двигатель, разделенный фазой

Конденсаторный индукционный двигатель пуска / пуска

Асинхронный двигатель с экранированными полюсами

перем. коллекторный двигатель

Однофазный асинхронный двигатель имеет ротор с сепаратором, аналогичный используемому в трехфазном двигателе.Одиночная обмотка статора создает пульсирующее магнитное поле при питании однофазным переменным током. Текущий.

Это поле не может оказывать вращающее усилие на ротор сепаратора.

Один из методов, используемых для создания силы вращения, заключается в использовании двух обмоток статора, установленных под углом 90 градусов друг к другу, при этом обе обмотки подключены к одному источнику питания.

Это двигатель с расщепленной фазой.

Чтобы получить эффект смещения магнитного поля (и, следовательно, вызвать вращающую силу в роторе), одна обмотка электрически сдвигается по фазе путем добавления емкости последовательно с одной из обмоток.

Когда двигатель начал работать, цепь дополнительной фазной обмотки может быть отключена, и на ротор будет продолжать пульсировать магнитный поток.

Это называется конденсаторным пусковым электродвигателем , который используется только для управления очень легкой нагрузкой.

Для запуска и работы в цепи используются два конденсатора, во время периода запуска два параллельно включенных конденсатора создают большой фазовый угол по отношению к току обмотки «S».Когда ротор набирает обороты, переключатель отключает один из конденсаторов. Выключатель может быть центробежного типа на валу ротора или реле с токовым управлением и выдержкой времени в клеммной коробке двигателя.

Этот тип двигателя обеспечивает хороший пусковой и рабочий крутящий момент при разумном коэффициенте мощности. Большинство двигателей с расщепленной фазой имеют 4-полюсную обмотку статора, поэтому при 50 Гц их синхронная (магнитная) скорость будет 25 об / с или 1500 об / мин.

Как и у всех асинхронных двигателей, ротор будет проскальзывать, в результате чего скорость вала будет около 24 об / с или 1440 об / мин на холостом ходу .

Под нагрузкой однофазный асинхронный двигатель будет работать с большим скольжением и работать с меньшей эффективностью, чем трехфазный вариант.

Это машина с низким крутящим моментом, используемая для приводов малой мощности, таких как небольшие охлаждающие вентиляторы в духовках и электронном оборудовании.

Лицевая сторона каждого выступающего полюса статора частично разделена на одну сторону с толстым медным проводом, называемым затеняющим кольцом. Пульсирующий переменный ток. поток разделяется на каждую половину полюса, но задерживается во времени в части с затеняющим кольцом.

Это происходит из-за индуцированного тока в кольце, который препятствует изменению потока в заштрихованной части.

Для ротора эта задержка проявляется как сдвиг магнитного потока по всей поверхности полюса, который увлекает за собой ротор за счет нормальной работы асинхронного двигателя.

Очевидно, что развиваемый крутящий момент невелик, и машина не очень эффективна, но это недорогой привод для приложений с очень малой мощностью. Как и во всех асинхронных двигателях, базовая скорость вала фиксируется частотой питающей сети, поэтому при 50 Гц максимальная скорость составляет 3000 об / мин, а нагрузка на вал вызывает проскальзывание ротора ниже этого значения.

Это в основном постоянный ток. Конструкция серийного двигателя предназначена для очень эффективной работы от переменного тока. напряжение питания.

При 220 В перем. Тока частота вращения вала при небольшой нагрузке обычно составляет от 12 000 до 18 000 об / мин и легко регулируется дополнительным последовательным сопротивлением или электронным регулятором напряжения.

Скорость быстро падает с увеличением момента нагрузки.

Этот тип двигателя в основном используется с перерывами в оборудовании мощностью до нескольких сотен ватт.Типичные примеры включают дрели, шлифовальные машины, лобзики, миксеры для пищевых продуктов и пылесосы.

Коммутатор и щеточные контакты при нормальной работе вызовут искрение, которое может вызвать радио- / телевизионные помехи, поэтому на этот тип двигателя обычно устанавливается высокочастотный ограничитель напряжения.

Профессиональный инструмент для

Рюкзак My Picks For The Best Ship Electrician (ETO)

Электропроводка для однофазного двигателя — узнайте, как однофазные двигатели делают самозапускающимися

Введение

В моей последней статье мы рассмотрели конструкцию однофазного асинхронного двигателя и причины, по которым он не является самозапускающимся двигателем.Также существуют различные типы однофазных двигателей, классифицируемые в зависимости от их конструкции и способа запуска. Это

1. Асинхронные двигатели (двухфазные, конденсаторные и с экранированными полюсами).
2. Отталкивающие двигатели (иногда называемые индуктивными двигателями),
3. Двигатели переменного тока,
4. Невозбужденные синхронные двигатели.

В этой статье мы рассмотрим метод двухфазного пуска, центробежные переключатели, двигатели с электромагнитным релейным управлением, характеристики крутящего момента / скорости этих двигателей.

Машина с разделенной фазой

Машина с разделенной фазой имеет две обмотки от одной фазы, расположенные в статоре. Одна является основной обмоткой, а другая — пусковой, которая используется только для пусковых целей. Основная обмотка имеет низкое сопротивление, но высокое реактивное сопротивление. Пусковая обмотка имеет высокое сопротивление, но низкое реактивное сопротивление.

В переменном токе В цепи с чистой индуктивностью ток отстает от напряжения на некоторый фазовый угол. Имея это в виду, легко понять метод двухфазного пуска однофазных асинхронных двигателей.

Пусть Is будет током, проходящим через обмотку стартера. Im — ток, проходящий через основную обмотку. Из принципиальной схемы видно, что напряжение, приложенное как к основной обмотке, так и к пусковой обмотке, одинаково. Таким образом, ток Is, потребляемый обмоткой стартера, отстает от приложенного напряжения V на небольшой угол, в то время как ток Im, проходящий через основную обмотку, отстает от приложенного напряжения V на очень большой угол. Фазовый угол между Is и Im должен быть максимально большим, поскольку пусковой момент двигателя с расщепленной фазой пропорционален sin α.

После того, как стартер и основная обмотка создают вращающееся магнитное поле, ротор начинает вращаться, и для дальнейшего вращения ротора обмотка стартера не требуется. Таким образом, предусмотрен переключатель, который можно размыкать, чтобы изолировать обмотку стартера от цепи двигателя. Обычно переключатель может быть центробежного типа, и, таким образом, после того, как двигатель достигает скорости от 70 до 80% от полной нагрузки, центробежный переключатель размыкается, изолируя обмотку стартера. Центробежный выключатель S включен последовательно с обмоткой стартера и расположен внутри двигателя.

В некоторых двигателях, которые используются для холодильников, могут быть герметичные компрессоры-двигатели. В этих двигателях принято использовать электромагнитные реле вместо центробежных выключателей. В таких двигателях обмотка реле включена последовательно с основной обмоткой, а пара контактов, которые нормально разомкнуты, включена в обмотку пускателя. Во время периода пуска, когда Im большое, контакты реле замыкаются, позволяя Is течь, и двигатель запускается как обычно.После того, как двигатель разгонится до 75% от скорости полной нагрузки, Im падает до значения, достаточно низкого, чтобы вызвать размыкание контактов.

Типичная кривая характеристик крутящего момента / скорости показана на рисунке. Можно сделать вывод, что пусковой момент примерно в 200–300 раз превышает крутящий момент при полной нагрузке, а пусковой ток в 6–8 раз превышает ток при полной нагрузке. Эти двигатели обычно предпочтительнее по сравнению с двигателями с конденсаторным пуском. Эти двигатели обычно используются для вентиляторов, нагнетателей, центробежных насосов, небольших станков, бытовых приборов и т. Д.

Направление вращения таких двигателей может быть изменено на обратное путем реверсирования или смены одной из двух обмоток статора. Только для этого у этих двигателей четыре вывода выведены из рамы. Также эти двигатели аналогичны характеристикам трехфазного асинхронного двигателя с точки зрения управления скоростью. Эти двигатели могут работать с переменной скоростью от 2 до 5% от холостого хода до полной нагрузки. Таким образом, эти двигатели можно назвать двигателями с постоянной скоростью.

Здесь необходимо отметить, что эти двигатели также называются асинхронными двигателями с двухфазным запуском через сопротивление.

В моей следующей статье мы обсудим индукционные двигатели с конденсаторным пуском.

Изображение предоставлено.

www.mechatronic-design.com

www.web-books.com

Alstom Speed ​​Control of AC Motors

Электрические машины — Вопросы и ответы
Информация любезно предоставлена ​​ALSTOM.

УПРАВЛЕНИЕ СКОРОСТЬЮ ДВИГАТЕЛЕЙ переменного тока

1. Какие трехфазные двигатели доступны для регулирования скорости?

В дополнение к электродвигателю с контактным кольцом, следующие:

1. Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором с переключением полюсов или, в последнее время, с модулированной амплитудой полюса, подходящие для приводов, требующих двух или трех заданных скоростей.
2. Асинхронные двигатели с тиристорными регуляторами для обеспечения источника питания переменной частоты.
3. Коллекторные двигатели различных типов, в которых на ротор подается собственное напряжение, что позволяет изменять скорость в широком диапазоне без потерь энергии.
4. Комбинации асинхронных двигателей и коллекторных машин переменного тока, делающие возможным любое желаемое управление скоростью.

2. Как можно намотать асинхронный двигатель на две или более скорости?

Статор может быть намотан двумя отдельными обмотками, каждая с разным числом полюсов.Путем переключения линий питания с одной на другую обмотку такого статора можно сделать так, чтобы она давала две разные скорости. Например. 8-полюсные и 10-полюсные обмотки обеспечат скорость 750 и 600 об / мин (синхронно).

Другой метод получения двух скоростей — это расположить одну обмотку так, чтобы: перевернув половину катушек, ее можно заменить на обмотку с удвоенным числом полюсов, например Обмотка от 4 полюсов до 8 полюсов. Это называется обмоткой с переключением полюсов или ответвленной обмоткой, и принцип показан на схеме.Продолжая идею, два могут использоваться обмотки с отводом, в результате чего получается четырехступенчатая машина, например 4/8 и 6/12 полюсов для обеспечения 1500/750 об / мин и 1000/500 об / мин (синхронно).

Рис. 38 — Принципиальная схема обмоток с переключением полюсов или ответвлений.

3. Что такое полюсная амплитудная модуляция?

Этот метод используется при проектировании обмоток статора трехфазного асинхронного двигателя. Использование p.a.m. двигатель может иметь две или несколько различных рабочих скоростей только с одной обмоткой статора.В отличие от обмотки с переключением полюсов, соотношение скоростей, отличное от 2: 1 может быть получен. В основном выбран половинки фазных обмоток перевернуты; Используются специальные группы катушек, а в некоторых случаях некоторые катушки опускаются. Переключение осуществляется внешней по отношению к двигателю схемой управления. Типичная характеристика крутящего момента / скорости для после полудня Двигатель, рассчитанный на работу на двух скоростях в соотношении 1,5: 1, показан на рисунке 39.

Рис. 39 — Момент-скоростная характеристика для двухскоростного р.до полудня двигатель со скоростью в соотношение 1,5: 1.

4. Как дела после полудня обмотки соединены, чтобы дать двигателю две скорости?

В зависимости от конкретного приложения возможно множество различных конфигураций, но на рисунке 40 показана типичная конфигурация. Для работы на низких скоростях управляющий механизм соединяет обмотки полуфазных цепей по схеме «последовательно-звезда», а для высоких скоростей обмотки подключаются параллельно по схеме «звезда».

Инжир.40 — Обмотка двухскоростного п.э.м. мотор.
Для нормальной (немодулированной) работы: подайте питание на U3, V3 и W3, изолируйте U2, V2 и W2.
Для модулированного режима: поставьте 112, V2 и W2, соедините U3, V3 и W3.

5. Что такое п.м. двигатели, используемые для?

Приложения, в которых скорость не так важна, как вентиляторы и некоторые типы насосов, не требуют двигателя с плавной регулировкой скорости и, как следствие, больших затрат. Здесь относительная дешевизна р.двигатель a.m. по сравнению с аналогичным двухобмоточным типом лидирует к все более широкому использованию почтовых отправлений. двигатели для этих приложений.

6. Какая еще форма регулирования скорости используется с асинхронными двигателями?

Плавно регулируемая скорость может быть получена, если на статор подается трехфазное напряжение переменной частоты. Используя твердотельные переключатели, известные как тиристоры, частоту источника питания можно изменять от нуля до примерно четырехкратного ее первоначального значения, что позволяет непрерывно изменять скорость двигателя в широком диапазоне.

7. Что такое тиристор?

Это трехконтактное твердотельное устройство (рис. 41), которое будет проводить только в одном направлении (от анода к катоду) и только тогда, когда оно «запускается» импульсом, подаваемым на вывод затвора. При использовании с источником питания переменного тока тиристор после срабатывания будет проводить положительный полупериод питания, но при изменении полярности он отключается сам по себе. Когда напряжение питания становится положительным, необходимо подавать импульс. к затвору тиристора, чтобы снова его включить.Два типа контроллеров, наиболее часто используемых для управления асинхронными двигателями, — это циклоконвертер и инвертор промежуточного контура.

Рис. 41 — Условное обозначение тиристора — трехполюсного твердотельного переключателя.

Таким образом, тиристор позволяет использовать асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором для приложений с регулируемой скоростью, с сопутствующими преимуществами двигателя в виде прочности, дешевизны и высокого отношения мощности к весу.

8.В чем недостатки тиристорных контроллеров?

Основными недостатками являются стоимость тиристоров и связанных с ними схем, а также выработка гармоник в двигателе и источнике питания. система. Особым недостатком циклоконвертера является его ограниченная выходная частота, которая ограничивает максимальную скорость любого двигателя. с которой он используется. Инвертор звена постоянного тока не страдает от этого ограничения, поскольку он обеспечивает гораздо больший диапазон скоростей, но предполагает использование большего количества тиристоров и, следовательно, более дорогой.

9. Каковы три основных типа трехфазных коллекторных двигателей переменного тока?

1. Питание от статора.
2. Роторное питание (или заряд).
3. Серии.

10. Каков эффект подачи напряжения на обмотку ротора от внешнего источника?

Подавая приложенное извне переменное напряжение требуемой частоты (через коммутатор) в обмотку ротора, можно изменять скорость двигателя выше и ниже синхронной скорости.На каждой из этих скоростей двигатель ведет себя так же, как обычный асинхронный двигатель.

Принцип может быть объяснен на простом примере ротора с постоянным напряжением 100 вольт, индуцированным в его обмотках вращающимся магнитным полем с короткозамкнутыми обмотками ротора. Ротор будет работать почти до синхронной скорости в ненагруженном состоянии, пока фактически напряжение ротора не станет практически нулевым и не будет протекать ток, достаточный для обеспечения очень небольшого крутящего момента на холостом ходу.Если теперь э.д.с. на ротор подается напряжение 20 вольт в противоположном направлении и с той же частотой, что и напряжение, обычно индуцируемое вращающимся полем, двигатель будет реагировать, работая с такой скоростью, что в нем индуцируется около 20 вольт из поля.

Это индуцированное напряжение будет возникать, когда скольжение составляет 20% (или скорость 80%) синхронной скорости, и в этот момент индуцированное напряжение ротора и напряжение, приложенное к ротору извне, практически уравновешиваются.

Если 20 вольт, подаваемые на обмотку ротора, имеют то же направление, что и нормальное индуцированное напряжение ротора, двигатель будет работать до 20% выше синхронизма, чем индуцированное ротором напряжение меняет направление на противоположное.

11. Как этот метод изменения скорости соотносится по эффективности с регулированием скорости с помощью сопротивления ротора?

Это намного эффективнее, потому что мощность, подаваемая на ротор, возвращается в линию. Кроме того, изменения нагрузки не приводят к большим колебаниям скорости.

12. Как работает коллекторный двигатель переменного тока с питанием от статора?

Обмотка статора асинхронного двигателя питается от сети переменного тока. Обмотка ротора подключена к коммутатор вместо контактных колец и напоминает обычный якорь постоянного тока. Щетки равномерно распределены вокруг коммутатора в зависимости от количества фаз. Например, двухполюсный ротор может иметь 3 щетки, расположенные на равном расстоянии друг от друга, чтобы получить три фазы.

Важно отметить, что вращающееся поле, создаваемое обмотками статора, проходит мимо щеток с синхронной скоростью и, следовательно, частотой e.м.ф. появление на кистях такое же, как и в статор. При подаче на статор 50 Гц частота щетки также будет 50 Гц независимо от того, с какой скоростью движется ротор.

Следовательно, если мы хотим поставить ЭДС. ротора для изменения скорости, мы может сделать это от источника питания 50 Гц. Это питание щеток ротора обычно обеспечивается индукционным регулятором, который действует как трансформатор с переменным коэффициентом, позволяя вводить напряжение должно плавно изменяться до любого желаемого значения.

Рис. 42 — Подключения коллекторного двигателя переменного тока с питанием от статора.

Такое устройство обычно называют коллекторным электродвигателем переменного тока с шунтирующей характеристикой с фиксированной щеткой или питанием от статора.

13. Как работает коллекторный двигатель переменного тока с питанием от ротора?

В этом типе двигателя, также называемом Scharge или коллекторным двигателем переменного тока с переменной щеткой, используется другой метод впрыска e.м.ф. во вторичную обмотку. Ссылаясь на Рисунок 45, индикатор питания к обмотке ротора через контактные кольца, причем обмотка ротора является первичной. Вторичная обмотка находится на статор. На роторе установлена ​​дополнительная регулирующая обмотка с коммутатором. Конец Обмотки статора (вторичные) подключены к щеткам, расположенным на коммутаторе.

Первое, на что следует обратить внимание, это то, что когда ротор остановлен, вращающееся поле проходит мимо вторичной обмотки и щеток с синхронной скоростью.По мере того, как двигатель набирает скорость, частота вторичных обмоток и, соответственно, к коммутатору частота на щетках снижается одновременно. Независимо от того, с какой скоростью движется ротор, частота щетки зависит от вторичной частоты. и, как результат, напряжение может сниматься с коммутатора и вводиться во вторичные обмотки.

Метод изменения ЭДС. вводится во вторичные обмотки путем изменения количества коммутатора, охватываемого каждой парой щеток.Пары щеток расположены так, что их можно перемещать одновременно на равные расстояния от линейного положения. При установке в линию каждая пара щеток опирается на один и тот же сегмент коммутатора. В этом положении каждая вторичная фазная обмотка замкнута накоротко и фазное напряжение не подается; следовательно, скорость такая же, как у обычного асинхронного двигателя. Движение щеток в одном или другом направлении увеличивает или уменьшает скорость. Движение кисти может быть выполнено маховиком или с помощью небольшого сервопривода или пилотного двигателя с дистанционным управлением.Общие характеристики этого роторного привода электродвигатели такие же, как и с питанием от статора.

14. Как работает коллекторный двигатель переменного тока серии с регулируемой скоростью?

Последовательная характеристика обеспечивается последовательным соединением статора и ротора, как показано на схеме. Коммутатор на роторе питается от трансформатора, потому что, как правило, напряжение питания слишком велико, чтобы позволить удовлетворительная коммутация. Это также полезно при питании высокого напряжения (например,грамм. 3300 вольт) и составляет одно из преимуществ этого типа, поскольку практически невозможно организовать двигатель с роторным питанием для подачи высокого напряжения, хотя Тип с питанием от статора в этом отношении несколько проще.

Скорость регулируется движением щеток, которое влияет на изменение фазового согласования между сталером и ротором и, таким образом, усиливает или ослабляет поле.

Рис. 43 — Расположение обмоток коллекторного двигателя переменного тока с питанием от ротора.
«P» — первичная обмотка, расположенная на роторе под обмоткой коммутатора и питаемая через контактные кольца. «S» — вторичная обмотка, расположенная на статоре. ‘C’ — коммутатор.

Характеристика скорость-крутящий момент очень похожа на характеристику двигателя постоянного тока с той разницей, что даже при настройке максимальной скорости скорость холостого хода возрастает только примерно до 170 процентов от номинальной. синхронная скорость. Следовательно, нет опасности от разгона при снятии нагрузки с двигателя.Этот тип двигателя особенно подходит для приводов больших печатных машин, так как характеристики серии обеспечивают очень хорошее распределение нагрузки между группой двигателей, приводящих печатную машину.

15. Какие устройства управления необходимы для двигателей с короткозамкнутым ротором и переключением полюсов?

ПРА должен быть выбран в соответствии с обмотками двигателя, будь то (1) одинарная обмотка, (2) две отдельные обмотки, (3) две отдельные обмотки с одной или двумя отводами.

Пускатели с контактором

являются обычными, хотя небольшие размеры могут управляться одним контактором в сочетании с селекторным переключателем.

Пуск от сети является нормальным явлением, но иногда контакторы блокируются, поэтому запуск должен производиться при подключении с самой низкой скоростью. Это указано только для защиты ведомой машины, так как электродвигатель с переключением полюсов подходит для запуск на любой скорости соединения. Для двигателей с одинарной обмоткой, обеспечивающей две скорости, три контакторы или положения переключателя обязательны. Показаны два обычно используемых альтернативных соединения обмотки.

Для двигателей с двумя отдельными обмотками для получения двух скоростей используются два контактора прямого включения, по одному на каждую обмотку, которые блокируются для предотвращения замыкания обоих вместе.

Рис. 44 — Типовые схемы подключения трехфазного коллекторного двигателя.

Рис. 45 — Принципиальные схемы управления двухскоростным двигателем переменного тока с переключением полюсов.

Для двигателей с двумя отдельными обмотками, с одной или двумя отводами, требуется комбинация вышеперечисленного.

16. Как управляется коллекторный двигатель с питанием от статора?

Электродвигатель коллектора с питанием от статора питается от статора, в то время как отдельный регулятор для управления скоростью подключен для фиксации зубчатой ​​передачи на коммутаторе.

В зависимости от диапазона скоростей может использоваться прямой пуск с блокировкой низкоскоростного режима, установленной на регуляторе, чтобы гарантировать, что машина настроена на запуск до выключателя или источника питания. контактор можно замкнуть. Показана типовая схема.

Если диапазон скоростей короткий, прямой пуск может быть недопустимым, а некоторые тогда требуется форма сопротивления скворцу. Это может быть первичное или вторичное сопротивление, сопротивление ротора является обычным для высоковольтных источников питания или при высоком крутящем моменте при требуется запуск.На схеме показаны два способа подключения пускового сопротивления.

Рис. 46 — Запуск по сопротивлению коллекторного двигателя переменного тока с питанием от статора.

Глава 13 Однофазные асинхронные двигатели

13

ОДНОФАЗНЫЕ ИНДУКЦИОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

После завершения этой главы студенты или читатели смогут понять следующее:

• Почему однофазные асинхронные двигатели не запускаются автоматически?
• Что сделано, чтобы они могли запускаться самостоятельно?
• Какие бывают типы однофазных асинхронных двигателей?
• Каковы характеристики и области применения различных типов однофазных асинхронных двигателей?
• Как регулируется скорость двигателя вентилятора (однофазный, конденсаторный двигатель)?

13.1 ВВЕДЕНИЕ

Хотя трехфазные асинхронные двигатели неизменно используются в промышленности, которая включает в себя массовое преобразование энергии из электрической в ​​механическую, однофазные асинхронные двигатели в основном используются для преобразования малой мощности.

На практике двигатели с выходной мощностью менее одной лошадиной силы или одного киловатта называются «двигателями с дробной мощностью или дробными киловаттами». Однофазный асинхронный двигатель переменного тока с дробной мощностью в киловаттах выполняет различные услуги в домах, офисах, коммерческих предприятиях, фабриках и т. Д.Однофазные асинхронные двигатели используются только в бытовых приборах, таких как холодильники, вентиляторы, стиральные машины, фены, миксеры и т. Д. В этой главе обсуждаются общие принципы, работа и характеристики однофазных асинхронных двигателей.

13.2 ПРИРОДА ПОЛЯ, ПРОИЗВОДИМОГО В ОДНОФАЗНЫХ ИНДУКЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЯХ

Поле, создаваемое в однофазном асинхронном двигателе, можно объяснить с помощью теории двойного вращающегося поля, которая обсуждается следующим образом:

Эта теория основана на «принципе Феррариса», согласно которому пульсирующее поле, создаваемое в однофазном двигателе, может быть разделено на две составляющие половинной величины, вращающиеся в противоположном направлении с одинаковой синхронной скоростью.

Следовательно, переменный поток, который проходит через воздушный зазор однофазного асинхронного двигателя в состоянии покоя, состоит из комбинации двух полей одинаковой силы, которые вращаются с одинаковой скоростью, одно по часовой стрелке, а другое — против часовой стрелки. Напряженность каждого из этих полей будет равна половине максимальной напряженности фактического переменного поля, как показано на рисунке 13.1 (а).

Пусть ɸ _м будет пульсирующим полем, которое имеет две компоненты величиной ɸ _м /2 каждая.Оба вращаются с одинаковой угловой скоростью ω _с рад / с, но в противоположном направлении, как показано на рисунке 13.1 (а). Результат двух полей равен ɸ _м cos θ . Это показывает, что результирующее поле изменяется согласно косинусу угла θ . Форма волны результирующего поля показана на рисунке 13.1 (b).

Рис. 13.1 (a) Два вектора величиной ɸ _м /2, вращающиеся в противоположном направлении с одинаковой угловой скоростью (b) Форма волны результирующего поля

Следовательно, переменное поле может быть представлено двумя полями, каждое с половиной величины, вращающимися с одинаковой угловой скоростью ω _с рад / с, но в противоположном направлении.

13.3 Крутящий момент, создаваемый однофазным индукционным двигателем

Два вращающихся поля создают вращающие моменты в противоположных направлениях. Пусть два вращающихся поля — это поле № 1 и поле № 2, вращающиеся по и против часовой стрелки. Поле № 1 создает крутящий момент по часовой стрелке, тогда как поле № 2 создает крутящий момент против часовой стрелки. Крутящий момент по часовой стрелке отображается как положительный, а против часовой стрелки — как отрицательный. В состоянии покоя промах для обоих полей равен одному.Синхронная скорость по часовой стрелке даст условие нулевого проскальзывания для поля 1, но будет 2 для поля № 2. Точно так же синхронная скорость в направлении против часовой стрелки даст условие нулевого проскальзывания для поля 2, но будет 2 для поля. № 1. Результирующий крутящий момент, развиваемый в роторе, показан кривой, проходящей через нулевое положение, как показано на рисунке 13.2. Для результирующего крутящего момента пусковой крутящий момент (то есть крутящий момент при скольжении = 1) равен нулю. И за исключением пуска, всегда существует некоторая величина результирующего крутящего момента, которая показывает, если этот тип двигателя однажды запустился в любом направлении, он будет развивать крутящий момент в этом направлении, и ротор будет набирать требуемую скорость.

Рис. 13.2 Крутящий момент, развиваемый в однофазном двигателе

Из анализа, обсужденного ранее, однофазный асинхронный двигатель с одной обмоткой не развивает пусковой крутящий момент, но если ротор вращается в любом направлении с помощью некоторых вспомогательных средств, он будет развивать крутящий момент в том же направлении, в котором он был повернут для запуска. Следовательно, трудно найти вспомогательные средства для передачи пускового момента двигателю.

13.4 ВИДЫ ДВИГАТЕЛЕЙ

Для получения пускового момента в однофазных асинхронных двигателях используются различные методы (средства).Соответственно, они классифицируются следующим образом:

1. Двухфазные двигатели
2. Двигатели с экранированными полюсами
3. Двигатели серии переменного тока или коллекторные двигатели.

13,5 ДВИГАТЕЛИ С РАЗДЕЛЕНИЕМ ФАЗЫ

В двигателях с расщепленной фазой однофазная обмотка разделена на две части, одна из которых называется пусковой обмоткой, а другая — бегущей обмоткой.

13.5.1 Строительство

Внешняя рама и сердечник статора двигателя с расщепленной фазой аналогичны внешней раме и сердечнику статора трехфазного асинхронного двигателя.Он снабжен вспомогательной обмоткой статора, называемой пусковой обмоткой, в дополнение к основной обмотке. Эти обмотки вставляются в пазы статора. Обе обмотки соединены параллельно, как показано на Рисунке 13.3 (а). Цель состоит в том, чтобы получить два разных тока, достаточно смещенных друг от друга, чтобы образовалось вращающееся поле. Основная обмотка, имеющая высокую индуктивность, подключается к линии обычным образом. Вспомогательная или пусковая обмотка имеет большее сопротивление и меньшее реактивное сопротивление по сравнению с основной обмоткой.

Ток в пусковой обмотке I _с отстает от напряжения питания на меньший угол ɸ _с , тогда как ток в основной обмотке I _м , будучи высокоиндуктивным, отстает от напряжения питания на больший угол ɸ _м , как показано на Рисунке 13.3 (b). Эти два тока имеют разность фаз θ ° электрических. Следовательно, в статоре создается вращающееся поле, а в роторе создается пусковой крутящий момент.Следовательно, ротор начинает вращаться и набирает скорость. Нормально замкнутый центробежный переключатель включен последовательно с пусковой обмоткой. Когда двигатель достигает скорости около 75 процентов от синхронной скорости, центробежный переключатель автоматически размыкается с помощью центробежной силы и выключает пусковую обмотку. Вспомогательная обмотка из тонкой проволоки будет перегрета и повреждена, если центробежный выключатель не сработает.

Рис. 13.3 (a) Принципиальная схема электродвигателя с расщепленной фазой (b) Диаграмма

13.5.2 Рабочие характеристики и характеристики

Типичные характеристики крутящего момента и скорости показаны на рисунке 13.4, а пусковой крутящий момент примерно вдвое превышает крутящий момент при полной нагрузке. Изначально сила тока примерно в шесть-восемь раз. Скорость падает с увеличением нагрузки всего на 5-7%; в противном случае это двигатель с постоянной скоростью. Скорость определяется следующим соотношением:

Рис. 13.4 График между скоростью и крутящим моментом

Фактическая скорость меньше синхронной N _S .При таком же весе его номинальные характеристики примерно на 60% ниже, чем у многофазного асинхронного двигателя. У него более низкий коэффициент мощности и меньший КПД. Pf составляет около 0,6, а КПД также составляет около 60 процентов.

13.5.3 Приложения

Поскольку пусковой крутящий момент не такой высокий, эта машина не используется там, где требуется большой пусковой крутящий момент. Он используется для небольших размеров около 0,25 л.с. Он широко используется в стиральных машинах, вентиляторах, воздуходувках, деревообрабатывающих инструментах, шлифовальных машинах и в различных других устройствах с низким пусковым моментом.

13.5.4 Изменение направления вращения на противоположное

Направление вращения однофазного асинхронного двигателя (с расщепленной фазой) может быть изменено на обратное путем реверсирования (перестановки) соединений либо пусковой обмотки, либо бегущей обмотки.

13.6 КОНДЕНСАТОРНЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Это также двигатель с расщепленной фазой. В этом двигателе конденсатор включен последовательно с пусковой обмоткой. Это улучшенная форма вышеупомянутого двигателя с расщепленной фазой. В этих двигателях угловое смещение между I _S и I _м может составлять почти 90 °, и могут быть получены высокие пусковые моменты, поскольку пусковой момент прямо пропорционален синусу угла θ .Конденсатор в пусковой обмотке может быть подключен постоянно или временно. Соответственно, конденсаторные двигатели можно классифицировать следующим образом:

1. Электродвигатели конденсаторные
2. Электродвигатели конденсаторные
3. Электродвигатели конденсаторного пуска и конденсаторного пуска.

13.6.1 Двигатели с конденсаторным пуском

В асинхронном двигателе с конденсаторным пуском конденсатор C имеет большое значение, так что двигатель будет обеспечивать высокий пусковой крутящий момент. Используемый конденсатор рассчитан на кратковременную работу.

Рис. 13.5 (a) Принципиальная схема конденсаторного пускового двигателя (b) Диаграмма

Конденсатор электролитического типа. Электролитический конденсатор C соединен последовательно с пусковой обмоткой вместе с центробежным переключателем S , как показано на Рисунке 13.5 (a). Когда двигатель достигает скорости около 75% синхронной скорости, пусковая обмотка отключается. Конструкция двигателя и обмотки аналогична обычному двухфазному двигателю. Он используется там, где требуется высокий пусковой крутящий момент, например, в холодильниках.

Производительность и характеристики

Скорость почти постоянна при 5-процентном пробуксовке. Этот тип двигателя развивает высокий пусковой крутящий момент, примерно в 4–5 раз превышающий крутящий момент при полной нагрузке. Он потребляет низкий пусковой ток. Типичная кривая крутящего момента / скорости показана на рисунке 13.6. Направление вращения можно изменить, поменяв местами подключения пусковой или ходовой обмотки.

Рис. 13.6 График между скоростью и крутящим моментом

13.6.2 Конденсаторные двигатели (двигатели вентиляторов)

В этих двигателях бумажный конденсатор постоянно подключен к пусковой обмотке, как показано на рисунке 13.7 (а). В этом случае нельзя использовать электролитический конденсатор, поскольку этот тип конденсатора предназначен только для кратковременного использования и, следовательно, не может быть постоянно подключен к обмотке. И основная, и пусковая обмотки имеют одинаковый номинал.

Рис. 13.7 (a) Принципиальная схема конденсаторного двигателя (b) График между скоростью и крутящим моментом

Производительность и характеристики

Пусковой крутящий момент ниже примерно на 50–100% крутящего момента при полной нагрузке. Коэффициент мощности улучшен примерно на единицу.Эффективность повышена примерно до 75 процентов. Характеристики показаны на Рисунке 13.7 (b). Он часто используется в вентиляторах, комнатных охладителях, портативных инструментах и ​​других бытовых и коммерческих электроприборах.

13.6.3 Конденсаторные пусковые и конденсаторные двигатели

В этом случае используются два конденсатора: один для запуска, а другой для работы, как показано на рисунке 13.8 (a). Конденсатор, используемый для пуска C _S , относится к электролитическому типу и отключается от источника питания, когда двигатель достигает 75 процентов синхронной скорости с помощью центробежного переключателя S , тогда как другой конденсатор C _R , остающийся в цепи пусковой обмотки в рабочем состоянии, является бумажным конденсатором.Этот тип двигателя обеспечивает наилучшую работу и запуск. Пусковой конденсатор C _S всегда имеет более высокое значение, чем значение рабочего конденсатора C _R .

Производительность и характеристики

Такие двигатели работают как двухфазные двигатели, обеспечивая лучшую производительность и бесшумную работу. Если пусковой крутящий момент высокий, пусковой ток низкий, что дает лучшую эффективность и более высокий коэффициент мощности. Но это очень дорого. Типичная кривая крутящего момента / скорости показана на рисунке 13.8 (б).

Рис. 13.8 (a) Принципиальная схема конденсаторного пускового конденсаторного двигателя (b) График между скоростью и крутящим моментом

ДВИГАТЕЛЬ ПОЛЮСА С ЗАТУНЕНИЕМ 13,7

В двигателях с экранированными полюсами пусковой крутящий момент достигается за счет создания затеняющей полосы или короткозамкнутого медного кольца (полосы) вокруг почти одной трети выступающего полюса машины.

13.7.1 Строительство

Двигатель с экранированными полюсами сконструирован с выступающими полюсами в статоре. Каждый полюс имеет свою собственную возбуждающую обмотку, как показано на рисунке 13.9 (а). Одна треть каждой полюсной жилы окружена медной полосой, образующей замкнутый контур, называемый полосой затенения, как показано на рис. 13.9 (a) и (b). Ротор, как правило, представляет собой беличью клетку.

Рис. 13.9 (a) Детали конструкции двигателя с экранированным полюсом (b) Полюс с затеняющей полосой и обмоткой возбуждения

13.7.2 Принцип

Когда на обмотку статора (возбуждающую) подается однофазное питание, она создает переменный магнитный поток. Когда поток в полюсе увеличивается, часть потока пытается пройти через заштрихованную часть полюса.Этот поток индуцирует напряжение и ток в медном кольце, и согласно закону Ленца направление тока таково, что он противодействует причинам, то есть увеличению потока в заштрихованной части. Следовательно, вначале большая часть магнитного потока проходит через незатененную сторону каждого полюса, а результирующий лежит на незатененной стороне полюса. Когда поток достигает максимального значения, скорость его изменения равна нулю, поэтому ЭДС и, следовательно, ток в затеняющей катушке становятся равными нулю. Поток равномерно распределен по фазе полюса, и результирующее поле находится в центре полюса.После этого основной поток имеет тенденцию к уменьшению, ток, индуцированный в затеняющей катушке, теперь имеет тенденцию к увеличению потока на заштрихованной части полюса, и в результате происходит на затененной части полюса, как показано на рисунке 13.10.

Таким образом, создается вращающееся поле, которое вращается от незатененной части вехи к заштрихованной части вехи, как отмечено острием стрелки на рисунке 13.10. Следовательно, за счет электромагнитной индукции в роторе возникает пусковой момент, и ротор начинает вращаться.Затем его ротор набирает скорость.

Рис. 13.10 Положение результирующего поля в разные моменты времени

13.7.3 Рабочие характеристики и характеристики

Типичная характеристика крутящего момента показана на рисунке 13.11. Пусковой крутящий момент очень мал — около 50% крутящего момента при полной нагрузке. Эффективность низкая из-за постоянных потерь мощности в затеняющей катушке. Эти двигатели используются для небольших вентиляторов, электрических часов, граммофонов и т. Д.

Его направление вращения зависит от положения затеняющей катушки, то есть от того, какая часть полюса обернута затеняющей катушкой.Направление вращения — от незатененной части полюса к затемненной части. Его направление вращения не может быть изменено на противоположное, пока не будет изменено положение полюсов.

Рис. 13.11 График между скоростью и крутящим моментом

13,8 ДВИГАТЕЛЬ ПУСКА ВОЗДУХА

Статор электродвигателя с реактивным пуском имеет выступающие полюса. Пусковой момент достигается за счет создания неравномерного воздушного зазора между выступающими полюсами, как показано на рисунке 13.12. Каждый полюс возбуждается собственной обмоткой, по которой течет такой же ток, как показано на рисунке 13.13. Обычно используется ротор с короткозамкнутым ротором.

Рис. 13.12 Детали конструкции реактивного пускового двигателя

Рис. 13.13 Положение вектора полей, возникающих в электродвигателях с реактивным пуском

Неравномерный воздушный зазор между полюсами статора и ротором обеспечивает различное сопротивление магнитным силовым линиям. Поток ( _A ), установленный в части, имеющей больший воздушный зазор, будет более синфазным с током, чем магнитный поток ( _B ), установленный в части, имеющей меньший воздушный зазор.Это можно проиллюстрировать более наглядно, рассмотрев две катушки, одна с воздушным сердечником, а другая с железным сердечником, как показано на рисунке 13.14. В катушке с воздушным сердечником потерь в сердечнике нет, I отстает от вектора напряжения на 90 °. Этот ток является током намагничивания и устанавливает поле ɸ _A в фазе с I , тогда как в катушке с железным сердечником возникают потери в сердечнике, I отстает от вектора напряжения на угол a (менее 90 °). Этот ток имеет две составляющие: I _e (энергетическая составляющая) в фазе с напряжением для компенсации потерь и I _m (намагничивающая составляющая) в квадратуре к вектору напряжения для создания поля ɸ _i в основном.Следовательно, поле ɸ _i отстает от вектора тока I на угол θ .

Рис. 13.14 (a) и b) Положение вектора различных величин с воздушным сердечником и железным сердечником

Следовательно, потоки, создаваемые двумя частями полюсов, будут отставать от тока на разные углы и смещаться во времени друг от друга. Следовательно, результирующая магнитная ось будет смещаться поперек полюсов от области с более длинным воздушным зазором к области с более коротким воздушным зазором, поскольку _A находится в большей фазе с током I , чем ɸ _B .Следовательно, ротор начинает вращаться в том же направлении. Как только ротор начнет вращаться, он продолжит вращаться, как и другие типы однофазных асинхронных двигателей.

Очевидно, что направление вращения этих двигателей фиксировано конструкцией (т. Е. Полюсами статора) и не может быть изменено на обратное.

обладают очень малым пусковым моментом, низким КПД и низким коэффициентом мощности, поэтому их применение ограничено. Для большинства приложений малой мощности предпочтительны двигатели с экранированными полюсами.

ДВИГАТЕЛЬ ИЛИ КОММУТАТОР СЕРИИ 13,9 ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Когда на двигатель постоянного тока подается однофазный переменный ток, в нем создается однонаправленный крутящий момент. Фактически, во время положительного полупериода в обмотке последовательного возбуждения и обмотки якоря протекает один и тот же ток, который развивает крутящий момент в одном направлении (по часовой стрелке). Во время отрицательного полупериода ток, протекающий через обмотку последовательного возбуждения, меняется на противоположное, и в то же время ток, протекающий через якорь, также меняет направление на противоположное, и, следовательно, крутящий момент развивается в том же направлении (т.е.е., по часовой стрелке). Следовательно, получается непрерывное вращение.

Математически,

Крутящий момент в двигателях серии постоянного тока, T ∝ ɸ _se I _a , где ɸ _se — поток в последовательной обмотке возбуждения, а I _a — ток якоря.

Теперь, когда питание переменного тока подается на последовательный двигатель, T ∝ ɸ _se I _a для положительного полупериода.Для отрицательного полупериода T ∝ ( –ɸ _se ) (- I _a ) ∝ ɸ _se I _a . Следовательно, одинаковый крутящий момент создается во время положительного и отрицательного полупериода. Однако для удовлетворительной работы двигателя переменного тока необходимы следующие модификации:

1. Железная конструкция поля и ярма ламинирована.
2. Для двигателей серии переменного тока обмотка последовательного возбуждения спроектирована таким образом, чтобы она создавала меньшую магнитодвижущую силу (ммс), чем та, которая создавалась бы последовательной обмоткой возбуждения двигателя постоянного тока.Это достигается за счет уменьшения количества витков. Меньшее поле mmf привело бы к уменьшению потока в воздушном зазоре. Следовательно, для развития необходимого крутящего момента необходимо пропорционально увеличить количество проводников якоря.
3. Увеличение количества проводников якоря приведет к увеличению индуктивного сопротивления якоря, поэтому чистое индуктивное сопротивление не может быть уменьшено. Чтобы преодолеть эту трудность, компенсационная обмотка подключается последовательно с якорем, как показано на рисунке 13.15. Это полностью нейтрализует индуктивное действие обмотки якоря.
4. Сопротивление магнитной цепи уменьшено, чтобы иметь высокий магнитный поток с уменьшенным mmf. Таким образом, используемый магнитный материал должен иметь высокую проницаемость, а воздушный зазор должен быть небольшим.

Как показано на векторной диаграмме (рисунок 13.16), большое падение напряжения происходит в сопротивлении и реактивном сопротивлении якоря и обмотки возбуждения. Напряжение, оставшееся для работы, составляет всего Е .

Где IR _S → падение напряжения в последовательном сопротивлении обмотки

IX _S → падение напряжения в последовательной обмотке, реактивное сопротивление

IR _a → падение напряжения на сопротивлении якоря

IX _a → падение напряжения реактивного сопротивления якоря.

Рис. 13.15 Принципиальная схема двигателя переменного тока серии

Рис. 13.16 Диаграмма для серийного двигателя

13.9.1 Рабочие характеристики и характеристики

Характеристики скорости-момента для двигателей постоянного и переменного тока показаны на рисунке 13.17. Крутящий момент изменяется в квадрате с током, а скорость изменяется приблизительно обратно пропорционально току. КПД не будет таким же высоким, как у соответствующей машины постоянного тока из-за больших потерь на вихревые токи и влияния pf.

Эти двигатели находят широкое применение там, где требуется высокая скорость (20000 об / мин), например, в миксерах-измельчителях, воздуходувках, фенах и т. Д.

Рис. 13.17 График между крутящим моментом и скоростью для двигателей постоянного и переменного тока

13.10 УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Двигатель, который может работать как от источника переменного, так и от постоянного тока при номинальном напряжении, называется универсальным двигателем.

В основном универсальный двигатель — это двигатель переменного тока. Это просто улучшенная форма двигателя постоянного тока.Размер сердечника универсального двигателя больше, чем размер сердечника двигателя постоянного тока того же номинала.

13.10.1 Строительство

Двигатель состоит из двух основных частей: статора и ротора.

1. Статор: Это неподвижная часть двигателя. Он состоит из магнитной рамы (или ярма), полюсного сердечника, полюсного наконечника и обмотки возбуждения или возбуждения, как показано на рисунке 13.18.

   Магнитная рама, полюсный сердечник и полюсный наконечник изготовлены из штампованной кремнистой стали.Эти штамповки изолированы друг от друга слоем лака. Гистерезисные потери в кремнистой стали очень малы, а потери на вихревые токи уменьшаются за счет штамповки. Обмотка возбуждения из эмалированной меди наматывается на полюса для создания необходимого потока.

2. Ротор: Это вращающаяся часть двигателя. Он состоит из вала, якоря, обмотки якоря и коммутатора, как показано на рисунке 13.19.

Рис. 13.18 Конструктивные особенности универсального двигателя

Фиг.13.19 Конструкция ротора универсального двигателя

Вал — это часть ротора, которая передает механическую мощность или энергию нагрузке. Он изготовлен из мягкой стали. Якорь изготовлен из штампованных материалов из кремнистой стали, так как он несет магнитное поле. Он прикреплен к валу. На его внешней периферии прорезаны пазы для размещения обмотки якоря. Концы обмотки якоря скреплены с сегментами коммутатора. Коммутатор состоит из сегментов клиновидной формы, образующих кольцо.Клинья изолированы друг от друга изоляционным слоем миканита. Коммутатор также прикреплен к валу шпонкой.

Угольные щетки прижимаются к поверхности коллектора для подачи тока в машину.

13.10.2 Принцип

Когда проводник с током помещается в магнитное поле, на него действует сила и возникает крутящий момент. Другими словами, когда поле ротора, создаваемое токонесущими проводниками ротора, пытается согласоваться с основным полем, возникает крутящий момент, и ротор вращается.

13.10.3 Рабочий

Обмотка якоря и обмотка возбуждения статора соединены последовательно, как показано на рисунке 13.20. Когда на двигатель подается однофазный переменный ток, ток течет через обмотку возбуждения и обмотку якоря. Обмотка возбуждения устанавливает поле главного статора F _м , а обмотка якоря устанавливает поле ротора F _r , как показано на рисунке 13.21. Поле ротора F _r пытается выровняться с основным полем F _м , и создается крутящий момент против часовой стрелки.

Во время отрицательного полупериода направление тока как в обмотке возбуждения, так и в обмотке якоря меняется на противоположное, как показано на рисунке 13.22. Две обмотки настраивают свои поля в направлении, показанном на рисунке 13.22, и вращающий момент против часовой стрелки создается в роторе. Следовательно, в двигателе создается однонаправленный крутящий момент.

Для получения постоянного крутящего момента коммутатор меняет направление тока в катушке или проводниках, пересекающих магнитную нейтральную ось (MNA).

Рис. 13.20 Принципиальная схема двигателя переменного тока серии

Рис. 13.21 Направление развития крутящего момента и вращения в момент

Рис. 13.22 Направление развития крутящего момента и вращения в момент

13.10.4 Приложения

В больших размерах H.P. они используются в пылесосах и промышленных швейных машинах. В меньших размерах H.P. или меньше, они используются в электрических ручных дрелях, миксерах, консервных ножах, блендерах, электробритвах, фенах и т. д.

13.11 УПРАВЛЕНИЕ СКОРОСТЬЮ ОДНОФАЗНЫХ ИНДУКЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ (РЕГУЛЯТОР ВЕНТИЛЯТОРА)

Скорость однофазного асинхронного двигателя (конденсаторный асинхронный двигатель с расщепленной фазой) можно регулировать путем изменения подаваемого на него напряжения. Напряжение, приложенное к двигателю, можно регулировать (ниже номинального значения) с помощью обычного регулятора вентилятора и электронного (с использованием TRIAC) регулятора.

1. Обычное регулирование вентилятора: Обычное регулирование вентилятора показано на рисунке 13.23. В этом случае резистор с ответвлениями или индуктор подключаются последовательно с двигателем вентилятора. Скорость вентилятора может быть уменьшена по желанию путем увеличения сопротивления или индуктивности регулятора. Это снижает напряжение, приложенное к двигателю вентилятора из-за падения напряжения на сопротивлении или индуктивности регулятора. Эти регуляторы были заменены электронными регуляторами из-за больших потерь энергии в этих регуляторах.

   Рис. 13.23 Обычный регулятор скорости вращения вентилятора

2. Электронный (с использованием TRIAC) регулятор: Электронный регулятор вентилятора, использующий пару диак-симистор, показан на рисунке 13.24.

   Когда переключатель S замкнут, во время каждой половины (положительной или отрицательной) подачи переменного тока конденсаторы C ₂ и C ₃ заряжаются со скоростью, определяемой переменным резистором R ₂ . Когда напряжение на C ₃ превышает напряжение переключения диака, диак сильно проводит ток. Это позволяет конденсатору C ₃ разряжаться через диак в затвор симистора. Следовательно, срабатывает симистор и замыкается цепь нагрузки (вентилятора).Напряжение (или мощность), приложенное к нагрузке, зависит от угла включения симистора, который дополнительно зависит от скорости зарядки и разрядки конденсатора C ₃ . Скорость зарядки конденсатора С ₃ регулируется переменным резистором R ₂ . Следовательно, изменяя номинал резистора R ₂ , можно изменять напряжение, приложенное к нагрузке, или мощность, подаваемую на нагрузку.

   Рис. 13.24 Электронный регулятор скорости вентилятора

Если читатель хочет изготовить схему регулятора вентилятора, он / она может использовать различные компоненты из следующего списка:

С ₁ —0.1 мкФ, 400 В; R1—470 Вт, Вт; диак — D84

C ₂ -0,1 мкФ, 400 В; R2—470 К (регулятор громкости углерода) симистор — BT136 параллельно с фиксированным 220 К

C ₃ -0,047 мкФ, 100 В; R3—10 К, Вт; катушка — 123 витка R4—15 К, Вт; 24 SWG ​​

РЕЗЮМЕ

1. Однофазный асинхронный двигатель — : Машина, которая преобразует электрическую энергию однофазного переменного тока в механическую энергию с помощью явления электромагнитной индукции, называется однофазным асинхронным двигателем.
2. Развитие крутящего момента в одиночном асинхронном двигателе — : Когда однофазное питание подается на статор однофазного асинхронного двигателя, создаются два поля величиной ɸ _м /2, которые вращаются в противоположное направление с синхронной скоростью. Равный и противоположный крутящий момент создается двумя полями, и результирующий крутящий момент равен нулю при запуске. Следовательно, однофазный асинхронный двигатель не является двигателем с самозапуском. Однако, если ротор вращается в любом направлении с помощью каких-либо внешних средств, крутящий момент развивается, и ротор набирает скорость в этом направлении.
3. Раздельный двигатель — фаз : Для получения пускового момента в однофазных асинхронных двигателях одна обмотка разделяется на две части, имеющие разное сопротивление и индуктивность. Они переносят токи под разными углами, что создает результирующее поле, вращающееся в пространстве с синхронной скоростью, и это создает пусковой момент в двигателе.
4. Конденсаторные электродвигатели : Это могут быть электродвигатели с конденсаторным запуском, электродвигатели с конденсаторным запуском и электродвигатели с конденсаторным запуском и запуском.
5. Двигатели с экранированными полюсами : Эти двигатели имеют выступающие полюса с одной третью полюса, нарезанной медной полосой. Эта часть шеста называется заштрихованной частью шеста. Из-за этого в статоре создается вращающееся поле и создается крутящий момент.
6. Электродвигатель обратного пуска : его статор сконструирован с выступающими полюсами, имеющими неравномерный воздушный зазор. Ось магнитного потока смещается поперек полюсов от более длинной области воздушного зазора к более короткой области воздушного зазора.Требуемый ротор с сепаратором начинает вращаться за счет индукции в том же направлении, что и вращение поля статора.

ПРОВЕРЬТЕ ПОДГОТОВКУ

ЗАПОЛНИТЕ ПРОПУСКИ

1. Сердечник статора однофазного асинхронного двигателя с расщепленной обмоткой изготовлен из ___________.
2. Направление вращения однофазного асинхронного двигателя с разделенной обмоткой можно изменить на противоположное, поменяв местами __________.
3. Для однофазного 4-полюсного асинхронного двигателя 50 Гц, если скорость ротора 1440 об / мин, то его скольжение будет _________.
4. Для получения скоростей более 3000 об / мин при 50 Гц используются ___________ двигатели переменного тока.
5. Для работы компрессора холодильника обычно используется ___________ электродвигатель.

ОБЪЕКТИВНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Сердечник статора однофазного асинхронного двигателя с разъемной обмоткой изготовлен из
   1. чугун многослойный
   2. низкоуглеродистая сталь
   3. штамповки из кремнистой стали
   4. мягкое дерево
2. Однофазный асинхронный двигатель — это самозапускающийся двигатель.
   1. Истинно
   2. Ложь
3. Теория вращения двух полей основана на «принципе Феррари».
   1. Истинно
   2. Ложь
4. Согласно «Принципу Феррари», переменное поле ( _м ) может быть представлено двумя полями половинной величины ( ɸ _м /2), вращающимися в противоположном направлении с одинаковой скоростью, называемой синхронной скоростью. .
   1. Истинно
   2. Ложь
5. В однофазном асинхронном двигателе при запуске два вращающихся поля создают
   1. неравные крутящие моменты в проводниках ротора
   2. Нет крутящего момента в проводниках ротора
   3. равный и противоположный крутящий момент в проводниках ротора
   4. равные крутящие моменты в одном направлении в проводниках ротора
6. В асинхронных двигателях с расщепленной фазой в основном создается разность фаз между током, протекающим через главную обмотку и пусковую обмотку.
   1. Истинно
   2. Ложь
7. В рабочем состоянии, если пусковая обмотка асинхронного двигателя с расщепленной фазой отключена,
   1. двигатель остановится
   2. горит обмотка двигателя
   3. основная обмотка будет повреждена
   4. мотор продолжит вращаться
8. Пусковой момент конденсаторного пускового двигателя равен
   1. больше, чем конденсаторный двигатель
   2. меньше, чем двигатель с конденсатором
   3. электродвигатель с экранированным полюсом
   4. меньше, чем асинхронный двигатель с расщепленной фазой.
9. Центробежный выключатель предназначен для отключения основной обмотки при перегрузке.
   1. Истинно
   2. Ложь
10. Центробежный выключатель отключает пусковую обмотку только при перегрузке двигателя.
    1. Истинно
    2. Ложь
11. Направление вращения асинхронного двигателя с расщепленной фазой можно изменить на противоположное.
    1. реверсирование подключения клемм питания
    2. реверсирование только основной обмотки
    3. реверсирование только пусковой обмотки
    4. Либо (b), либо (c)
12. Направление вращения поля в асинхронном двигателе с экранированным полюсом — от затененной части полюса к незатененной части полюса.
    1. Истинно
    2. Ложь
13. Ротор асинхронного двигателя с экранированными полюсами вращается в направлении, противоположном направлению вращения вращающегося поля статора.
    1. Истинно
    2. Ложь
14. Направление вращения асинхронного двигателя с экранированными полюсами не может быть изменено.
    1. Истинно
    2. Ложь
15. Эффективность асинхронного двигателя с экранированными полюсами очень низкая из-за потерь в полосе затенения.
    1. Истинно
    2. Ложь
16. Двигатель серии постоянного тока никогда не может работать от переменного тока.
    1. Истинно
    2. Ложь
17. Скорость универсального двигателя не может быть больше синхронной.
    1. Истинно
    2. Ложь
18. Какой мотор лучше всего подходит для домашнего холодильника?
    1. Трехфазный асинхронный двигатель
    2. Универсальный мотор
    3. Конденсаторный пуск двигателя
    4. Электродвигатель с экранированными полюсами
19. Какой мотор лучше всего подходит для швейной машины?
    1. Конденсаторный пуск двигателя
    2. Электродвигатель с экранированными полюсами
    3. Конденсаторный двигатель
    4. Универсальный мотор

VIVA-VOCE / РАЗУМНЫЕ ВОПРОСЫ

1. В случае однофазного двигателя, работающего от конденсатора, если конденсатор поврежден, двигатель не запускается.Однако, если он вращается в любом направлении, он набирает скорость в этом направлении. Почему?
2. Направление вращения двигателя с экранированными полюсами не может быть изменено. Почему?
3. Какой тип однофазного двигателя переменного тока используется для высокоскоростных (направляющих миксера) и почему?
4. Направление вращения однофазного асинхронного двигателя с расщепленной фазой можно изменить. Как?
5. Может ли последовательный двигатель работать как на постоянном, так и на переменном токе. Как?

КОРОТКИЙ ОТВЕТ НА ВОПРОСЫ

1. Изложите принцип теории поля с двойным вращением.
2. Назовите две теории относительно однофазного асинхронного двигателя. Какой из них широко используется для объяснения?
3. Однофазный асинхронный двигатель самозапускается?
4. Почему однофазные асинхронные двигатели обычно устанавливаются на опоры с резиновыми пружинами?
5. Каков эффект увеличения сопротивления ротора однофазного асинхронного двигателя?
6. В однофазном асинхронном двигателе из двух обмоток, то есть основной и вспомогательной обмоток, какая должна быть более резистивная?
7. Что за двигатель с расщепленной фазой?
8. Как меняется направление вращения однофазного асинхронного двигателя?

   (ПТУ)

9. Укажите, что двигатель с сопротивлением пуска имеет высокий или низкий пусковой момент.
10. Развивает ли асинхронный двигатель конденсаторного пуска высокий или низкий пусковой момент?
11. Чем двигатель с конденсаторным запуском отличается от двигателя с резистивным запуском?
12. В чем преимущество использования двигателя с конденсаторным пуском перед двигателем с разделенным фазным пуском с резистивным пуском?
13. Укажите преимущества конденсаторного пускового конденсатора по сравнению с конденсаторным пусковым двигателем.

    (ПТУ)

14. Определение конденсаторного запуска и конденсаторного двигателя.
15. Назовите двигатель, который используется в потолочном вентиляторе.
16. Что происходит, когда вспомогательная обмотка конденсаторного двигателя отключается во время работы?
17. У двигателя с экранированными полюсами высокий пусковой крутящий момент?
18. В каком направлении вращаются двигатели с экранированными полюсами?
19. Как можно изменить направление вращения двигателя с экранированными полюсами?
20. Укажите области применения однофазных асинхронных двигателей с экранированными полюсами.
21. Почему нормальное скольжение однофазного асинхронного двигателя при полной нагрузке выше, чем у трехфазного?

ТЕСТОВЫЕ ВОПРОСЫ

1. Однофазный асинхронный двигатель не является двигателем с самозапуском. Объяснять.

   (УПТУ)

2. Как сделать так, чтобы однофазный асинхронный двигатель самозапускался?
3. Покажите, что однофазное синусоидальное поле можно заменить двумя полями, вращающимися вокруг воздушного зазора в противоположных направлениях.Нарисуйте кривую проскальзывания крутящего момента для каждого из этих двух полей. Как можно объяснить этими кривыми тот факт, что однофазный асинхронный двигатель не имеет пускового момента? Как они объясняют факт разгона мотора в том направлении, в котором он запущен? Укажите, каким образом можно получить пусковой крутящий момент однофазного двигателя путем разделения фазы.
4. Объясните, почему однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически, и кратко обсудите любые два метода, которые используются для создания пускового момента в таких двигателях.

   (УПТУ 2002–2003)

5. Объясните, почему однофазный асинхронный двигатель не развивает пусковой момент.

   (УПТУ 2003–2004)

6. Опишите вместе со схемой подключения общие методы пуска однофазного асинхронного двигателя.

   (УПТУ 2002–2003)

7. Объясните принцип работы однофазного асинхронного двигателя.

   (УПТУ 2002–2004)

8. Объясните устройство и принцип работы асинхронного двигателя с однофазным конденсаторным пуском.
9. Почему конденсатор используется с потолочным вентилятором?
10. Объясните принцип работы бытового электровентилятора. Как контролируется его скорость?

    (УПТУ 2001–2002)

11. Потолочный вентилятор при подключении к однофазной сети переменного тока не начинает вращаться. Почему?
12. Почему отключенная вспомогательная обмотка в конденсаторном однофазном асинхронном двигателе должна запускаться после того, как двигатель набирает скорость?

    (УПТУ 2003–2004)

13. Объясните следующие типы однофазных асинхронных двигателей с помощью схемы, а также нарисуйте их характеристики крутящего момента и скорости.

    (Мадрасский университет, 1997)

    1. Асинхронный двигатель с разделением фаз
    2. Конденсаторный пуск асинхронного двигателя.
14. Объясните конструкцию (с помощью схемы) и работу однофазного асинхронного двигателя с конденсаторным пуском. В чем его преимущества и практическое применение?
15. Как изменить направление вращения однофазного асинхронного двигателя?
16. Опишите работу и конструкцию однофазного двигателя с экранированными полюсами.
17. Объясните принцип работы однофазного двигателя. Назовите два электрических устройства, в которых используются эти моторы.
18. 1. Предложите подходящие однофазные асинхронные двигатели для следующих применений и объясните причины своего выбора:
       1. Вентилятор потолочный;
       2. Станок сверлильный переносной;
       3. Холодильники бытовые;
       4. Швейная машина.
    2. Назовите пять приложений, в которых вы видели использование однофазных асинхронных двигателей.

ОТВЕТОВ

Заполните пропуски

1. кремнистая сталь
2. соединения пусковой или ходовой обмотки
3. 0,04 или 4%
4. коллекторные электродвигатели
5. конденсатор пусковой

Вопросы типа цели

1. (в)
2. (б)
3. (а)
4. (а)
5. (в)
6. (а)
7. (г)
8. (а)
9. (б)
10. (б)
11. (г)
12. (б)
13. (б)
14. (а)
15. (а)
16. (б)
17. (б)
18. (в)
19. (г)

[№13] Схема обмотки двигателя переменного тока

Здесь мы видим схему обмотки трехфазного асинхронного двигателя переменного тока или бесщеточного двигателя с постоянными магнитами (IPM), имеющего 4 полюса и 36 пазов. Эта обмотка фактически может использоваться с любой машиной переменного тока, включая синхронный реактивный двигатель или синхронный двигатель или генератор с возбужденным полем. Во многих отношениях это обычный классический пример, и цель здесь — рассмотреть некоторые особенности схемы и ее условных обозначений, а не сам завод или какой-либо конкретный механизм.

Отправной точкой является разработанная схема обмотки внизу слева. Термин «развитый» заимствован из геометрии цилиндров и означает, что наш взгляд на внутреннюю часть отверстия статора выкатывается на плоскость. Мы должны представить, что находимся внутри статора, где-то рядом с центральной линией или осью, и смотрим радиально наружу в сторону внутренней поверхности с прорезями. Если мы повернем наш взгляд на 360 °, мы увидим все 36 слотов.

На разработанной схеме показано всего несколько слотов, но мы видим, что всего катушек 36.Каждая катушка имеет две стороны катушки , поэтому в каждом слоте должно быть две стороны катушки. Это так называемая двухслойная обмотка , один из наиболее распространенных типов. Все катушки идентичны, и они расположены так, что одна сторона катушки находится внизу слота, а другая — вверху рядом с проемом. Нижние стороны катушки показаны пунктирными линиями, потому что они скрыты за верхними сторонами катушки, когда мы смотрим наружу от оси. Каждая катушка представлена ​​на разработанной схеме многоугольником с треугольными «концевыми витками», иногда называемым «алмазной катушкой».

В машинах с большим количеством пазов разработанная схема может стать очень сложной, особенно когда обмотка предназначена для различных последовательных / параллельных соединений. По этой причине часто используется чрезвычайно компактная форма схемы подключения, особенно в обмоточных цехах. Далее мы предполагаем, что все катушки идентичны и все они уложены в одном направлении и регулярно; их полярность затем определяется соединителями, и что жизненно важно в обмоточном цехе, так это соединять их группами с правильной полярностью, с правильными последовательными или параллельными путями и с правильными фазами.

На компактной диаграмме показаны группы полюсов . В этом примере с 36 катушками, 3 фазами и 4 полюсами катушки естественным образом делятся на группы по 3, то есть 36 / (3 × 4). Одна из этих групп выделена на развернутой диаграмме. Его начальная точка ( S ) — это ведущий хвост первой катушки в группе, а его конечная точка ( F ) — замыкающий хвост последней (третьей). S и F ожидают подключения к другим группам полюсов в соответствии с основной схемой.Если предполагается параллельное соединение, ЭДС, генерируемые во всех параллельных группах полюсов, должны быть одинаковыми по величине и фазе.

На компактной диаграмме каждая группа полюсов представлена ​​простой дугой. Чтобы не касаться и не перекрывать соседние дуги, угловая протяженность этой дуги (в шагах пазов) немного меньше, чем количество пазов на полюс на фазу, в данном случае 3 шага пазов. Количество дуг равно количеству групп полюсов, поэтому количество катушек в группе равно количеству катушек, деленному на количество дуг: в этом случае 36/12 = 3.

Замечательным свойством этой диаграммы является то, что она не зависит от количества слотов и катушек. Например, если мы заменим статор на 48 пазов, диаграмма не изменится, но количество катушек на группу увеличится с 3 до 4. В статоре с 24 пазами будет 2 катушки на группу. Все эти случаи являются примерами обмоток с «размахом» 60 °, что является очень распространенным явлением. (Технически мы должны включить случай с 12 ячейками, но это вырожденный случай, когда разброс равен нулю). Также обратите внимание, что диаграмма не дает информации о размахе катушки или шаге; таким образом, например, в случае с 36 пазами обмотка с полным шагом будет иметь размах витков 9, но также можно использовать 8, 7 или 6 (все с 2 сторонами катушки на паз).

Дуговая диаграмма содержит всю необходимую информацию для правильного подключения групп полюсов. Когда все дуги на месте, довольно просто с помощью «схемной логики» подключить их с правильной полярностью к соответствующим фазам. Чтобы облегчить интерпретацию соединений, с правой стороны добавлена ​​принципиальная схема для одной фазы, и мы можем видеть, что в этом примере все катушки в одной фазе включены последовательно. То есть количество параллельных путей равно 1.Было бы полезно снова нарисовать основную диаграмму (и правую диаграмму) с двумя параллельными путями и еще раз с четырьмя параллельными путями (максимально возможное количество в этом примере).

Детали важны. Группы полюсов пронумерованы от 1 до 12 против часовой стрелки, а каждая группа полюсов помечена S — F против часовой стрелки. На дугах были добавлены стрелки, чтобы показать полярность подключения, а в центре диаграммы мы добавили письменное «расписание» подключений: например, « F1 — F4 » означает, что конец Группа полюсов 1 соединяется с финишем группы полюсов 4.

В этом примере группы полюсов связаны с тремя фазами, и согласно схеме начало фазы 2 должно быть смещено на 120 ° (электрическое) от начала фазы 1 в направлении вращения вперед. Поскольку это 4-полюсный механизм, то есть 60 ° (механический), поэтому, если фаза 1 начинается в слоте 1, фаза 2 должна начинаться со слота 7, а фаза 3 — со слота 13.

Хотя дуговая диаграмма может относиться к обмоткам большой сложности, она не показывает положения отдельных сторон катушки: они неявны, когда известны размах катушки и количество катушек в группе, но они не имеют первостепенного значения. в процессе подключения полюса- групп .Это может быть недостатком для инженера, вычисляющего коэффициенты намотки или анализа машины с помощью программы конечных элементов. Кроме того, дуги выглядят довольно похоже на концевые обмотки, иногда отображаемые в программном обеспечении для проектирования обмоток, и это можно рассматривать как отвлечение, поскольку они не имеют отношения к концевым обмоткам.

Для аналитических целей разработанная схема обмотки, возможно, более полезна, потому что она показывает физическое положение каждой катушки. Когда катушки аккуратно сгруппированы, как в этом примере с распределенной обмоткой, расчетные уравнения (в частности, коэффициенты намотки) могут быть рассчитаны по формулам из разброса и размаха катушки; но в других случаях, таких как концентрические обмотки или обмотки с дробными пазами / полюсами, ситуация становится более сложной, и может возникнуть необходимость собрать коэффициенты обмотки с помощью анализа ряда Фурье для каждой катушки.Опять же, есть особые случаи, когда могут использоваться совершенно нерегулярные обмотки, включая катушки с разным пролетом, и в таких случаях дуговая диаграмма не подходит.

Вероятно, не существует единого стиля схемы обмоток, который мог бы эффективно представить все технические характеристики широкого диапазона обмоток, используемых в электрических машинах. Три элемента на схеме здесь — развернутая схема, круговая схема соединения группы полюсов с дугами и электрическая принципиальная схема — все являются обычными, но мы не очень часто видим их все вместе, и есть еще другие представления. здесь вообще не обсуждается.В настоящее время сложности возникают как с большими, так и с маленькими машинами, имеющими дробные пазы на полюс, где большое внимание уделяется форме волны ЭДС, крутящему моменту зубчатого зацепления и уровню реактивного сопротивления утечки гармоник. При подготовке схемы обмотки с учетом этих расчетов требования не совсем такие же, как при подготовке инженерного чертежа для использования в цехе намотки, но все эти процессы должны быть согласованы с высокой степенью согласованности, а в идеале — набор программного обеспечения для проектирования должны одинаково тщательно обрабатывать все эти аспекты.

Наверное, будет справедливо сказать, что основной схемы подключения (даже без письменного графика посередине) достаточно для того, чтобы обмоточный цех мог правильно установить и подключить многие типы обмоток переменного тока без использования разработанной схемы или электрической схемы. Если вам когда-нибудь посчастливится оказаться в заводской мастерской, они могут даже показать вам несколько нарисованных от руки примеров, которые они используют для перемотки полностью сгоревших машин. Надеюсь, вы не являетесь создателем этой сгоревшей машины!

* Диаграмма взята из учебного курса Powersys / JMAG в октябре в Страсбурге