Kenmerken van enkelfasige inductiemotoren

Eenfasige asynchrone motoren worden veel gebruikt in de technologie en het dagelijks leven. De productie van enkelfasige asynchrone elektromotoren van een fractie van een watt tot honderden watt is meer dan de helft van de productie van alle machines met een laag vermogen, en hun vermogen neemt voortdurend toe.

Enkelfasige motoren zijn over het algemeen onderverdeeld in twee categorieën:

• motoren voor algemeen gebruik « waaronder industriële en huishoudelijke elektromotoren;

• motoren van automatische apparaten - gecontroleerde en ongecontroleerde wisselstroommotoren en gespecialiseerde elektrische machines met laag vermogen (tachogeneratoren, roterende transformatoren, selsins, enz.).

Een aanzienlijk deel van de asynchrone elektromotoren zijn motoren voor algemeen gebruik die zijn ontworpen om te werken op een enkelfasig AC-netwerk. Er is echter een vrij uitgebreide groep universele asynchrone elektromotoren die zijn ontworpen om te werken in zowel enkelfasige als driefasige netwerken.

Het ontwerp van universele motoren verschilt praktisch niet van traditioneel ontwerp van driefasige asynchrone machines… Bij gebruik op een driefasig netwerk hebben deze motoren kenmerken die vergelijkbaar zijn met die van driefasige motoren.

Eenfasemotoren hebben een kooirotor en de statorwikkeling kan in verschillende uitvoeringen worden vervaardigd. Meestal wordt een werkende wikkeling die tweederde van de sleuven vult en een startwikkeling die het resterende derde deel van de sleuven vult op de stator geplaatst. De lopende spoel wordt berekend voor continu gebruik en de startspoel wordt alleen berekend voor de startperiode. Daarom is het gemaakt van draad met een kleine doorsnede en bevat het een aanzienlijk aantal windingen. Om startkoppel te creëren, bevat de startwikkeling faseverschuivende elementen - weerstanden of condensatoren.

Asynchrone motoren met een laag vermogen kunnen tweefasig zijn wanneer de werkwikkeling die op de stator is geplaatst twee fasen heeft die in de ruimte zijn gemengd met 90 °. In een van de fasen is constant een faseverschuivend element opgenomen - een condensator of weerstand Top, die zorgt voor een bepaalde faseverschuiving tussen de spoelstromen.

Het wordt meestal een motor genoemd met een condensator die permanent is aangesloten op een van de fasen condensator… De capaciteit van de faseverschuivende condensator kan constant zijn, maar in sommige gevallen kan de capaciteitswaarde verschillen voor de opstart- en de bedrijfsmodus.

Een kenmerkend kenmerk van enkelfasige asynchrone motoren is de mogelijkheid om de rotor in verschillende richtingen te draaien. De draairichting wordt bepaald door de richting van het aanvankelijke koppel.

Bij een lage rotorweerstand (Ccr < 1) kan een enkelfasige motor daarom niet in omgekeerde modus werken. De motormodus komt overeen met de rotoromwentelingen 0 <n <nc bij een hoger toerental vindt de generatormodus plaats.

Een kenmerk van eenfasemotoren is dat het maximale koppel afhangt van de weerstand van de rotor. Naarmate de actieve weerstand van de rotor toeneemt, neemt het maximale koppel af en bij grote weerstandswaarden Skr > 1 wordt het negatief.

Bij het kiezen van het type elektromotor om een ​​apparaat of mechanisme aan te drijven, is het noodzakelijk om de kenmerken ervan te kennen.De belangrijkste zijn koppelkarakteristieken (initieel startkoppel, maximumkoppel, minimumkoppel), rotatiefrequentie, vibroakoestische kenmerken. In sommige gevallen zijn ook energie- en gewichtskenmerken vereist.

Als voorbeeld worden de karakteristieken van een eenfasemotor berekend met de volgende parameters:

• aantal fasen - 1;

• netfrequentie — 50 Hz;

• netspanning — 220 V;

• actieve weerstand van de statorwikkeling - 5 ohm;

• inductieve weerstand van de statorwikkeling — 9,42 Ohm;

• inductieve weerstand van de rotorwikkeling - 5,6 Ohm;

• axiale lengte van de machine - 0,1 m;

• het aantal windingen in de statorwikkeling -320;

• straal statorgat - 0,0382 m;

• aantal kanalen - 48;

• luchtspleet — 1,0 x 103 m.

• rotorinductantiefactor 1.036.

De enkelfasige wikkeling vult tweederde van de statorsleuven.

In afb. 1 toont de afhankelijkheden van de stroom van een enkelfasige elektromotor en het elektromagnetische slipkoppel. In de ideale inactieve modus heeft de motorstroom die door het netwerk wordt verbruikt, voornamelijk om een ​​magnetisch veld te creëren, een relatief grote waarde.

Voor een gesimuleerde motor is de grootte van de magnetiseringsstroom ongeveer 30% van de beginstroom, voor driefasige motoren met hetzelfde vermogen - 10-15%.Het elektromagnetische moment in de ideale inactieve modus heeft een negatieve waarde, die toeneemt naarmate de weerstand van het rotorcircuit toeneemt. Bij uitglijden C= 1, het elektromagnetische moment is nul, wat de correcte werking van het model bevestigt.

Afb. 1. De enveloppen van vectorpotentiaal en magnetische inductie in de motoropening tijdens glijden s = 1

Rijst. 2. Afhankelijkheid van stroom en elektromagnetisch koppel van een enkelfasige asynchrone motor op slip

De afhankelijkheden van nuttig en verbruikt vermogen van slip (fig. 3) hebben een traditioneel karakter. De efficiëntie van de motor in de ideale stationaire modus heeft een negatief teken dat overeenkomt met het negatieve koppel, en de vermogensfactor in deze modus is erg laag (0,125 voor de gesimuleerde motor).

De lagere waarde van de arbeidsfactor in vergelijking met driefasige motoren wordt verklaard door de hoge grootte van de magnetiseringsstroom. Naarmate de belasting toeneemt, neemt de waarde van de arbeidsfactor toe en wordt deze vergelijkbaar met die van draaistroommotoren (fig. 4).

Rijst. 3. Afhankelijkheid van het nuttig en verbruikt vermogen van een enkelfasige asynchrone motor op slip

Rijst. 4. Afhankelijkheid van de nuttige werkingscoëfficiënt en het vermogen van een enkelfasige asynchrone motor op slip

Naarmate de actieve weerstand van de rotor toeneemt, neemt de grootte van het elektromagnetische moment af, en bij kritische slips boven één wordt het negatief.

In afb. 5 toont de afhankelijkheid van het elektromagnetische moment van een enkelfasige slipmotor voor verschillende waarden van de elektrische geleidbaarheid van het secundaire medium van de motor.

Rijst. 5.Afhankelijkheid van het elektromagnetische moment van een enkelfasige slipmotor bij verschillende rotorweerstanden (1 - 17 x 106 cm / m, 2 - 1,7 x 106 cm / m)

Condensatormotoren hebben twee wikkelingen die permanent op het net zijn aangesloten. Een daarvan is rechtstreeks op het netwerk aangesloten, de tweede is in serie geschakeld met een condensator die voor de nodige faseverschuiving zorgt.

Beide wikkelingen bezetten hetzelfde aantal sleuven op de stator, en het aantal windingen en de capaciteit van de condensator worden zo berekend dat met enige slip een cirkelvormig roterend magnetisch veld wordt verkregen. Meestal wordt de nominale slip als zodanig geaccepteerd. In dit geval blijkt het aanvankelijke koppel echter veel kleiner te zijn dan het nominale.

Het magnetische veld in de beginmodus is elliptisch; de invloed van de tegengesteld bewegende componenten van het magnetische veld wordt sterk beïnvloed.Als de capaciteit van de condensator wordt vergroot door deze te selecteren uit de voorwaarde van het verkrijgen van een cirkelvormig veld bij het opstarten, dan is er een afname van het koppel en een daling van de energie-indicatoren bij nominale slip.

Er is ook een derde variant mogelijk, wanneer het cirkelvormige veld overeenkomt met een slip met een grotere omvang dan in de nominale modus. Maar dit pad is ook niet optimaal, aangezien de toename van het koppel gepaard gaat met een aanzienlijke toename van de verliezen. Een toename van het startkoppel van een condensatormotor kan worden bereikt door de actieve weerstand van de rotor te vergroten. Deze methode leidt tot een toename van de verliezen bij elke slip, waardoor het rendement van de motor afneemt.

Rijst. 6.Afhankelijkheid van motorstromen van slipcondensatoren (Azp.o — bedrijfsspoelstroom, Azk.o — condensatorspoelstroom, E — motorstroom)

Rijst. 7. Afhankelijkheid van het verbruikte P1 en nuttig P2 slipvermogen van een condensator

Rijst. 8. Afhankelijkheid van de coëfficiënt van nuttige actie en kracht en het elektromagnetische moment van de slipcondensatormotor

De condensatormotor heeft behoorlijk bevredigende energieprestaties, een hoge arbeidsfactor, waarvan de waarde de arbeidsfactor van een driefasige motor overschrijdt, en met verhoogde rotorweerstand en aanzienlijke capaciteit, hoog startkoppel. Tegelijkertijd heeft de motor, zoals hierboven vermeld, een lagere efficiëntiewaarde.

Rijst. 9. Vectordiagram van een condensatormotor bij slip s = 0,1

Het vectordiagram (Fig. 9) laat zien dat bij de geselecteerde waarde van de condensatorcapaciteit de stroom van de condensatorspoel leidend is ten opzichte van de netwerkspanning en de stroom van de werkende spoel achterblijft. Het diagram laat ook zien dat het magnetische veld van de motor elliptisch is wanneer hij bijna nominaal schuift. Om een ​​cirkelvormig veld te verkrijgen, moet de capaciteitswaarde van de condensator worden verlaagd, zodat de stromen in de twee spoelen even groot zijn.

Zie ook over dit onderwerp:Eenfasige condensatormotoren met meerdere snelheden