Tek fazlı motor nedir? Tek fazlı asenkron motor

Çoğu elektrik motoru gibi, AC endüksiyon motorunun da sabit bir dış Bölüm stator denilen ve içinde dönen rotor. Aralarında dikkatlice hesaplanmış bir hava boşluğu vardır.

Nasıl çalışır?

Asenkron motorların cihazı ve çalışma prensibi, diğerleri gibi, rotoru hareket ettirmek için dönüşün kullanıldığı gerçeğine dayanır. manyetik alan. Üç fazlı IM, güç kaynağının doğası gereği doğal olarak oluşturulduğu tek motor türüdür. Bunda, mekanik veya elektronik anahtarlama kullanılır ve tek fazlı AD'de - ek elektrik elemanları.

Elektrik motorunun çalışması için iki set elektromıknatıs gereklidir. çalışma prensibi asenkron motor sargısına alternatif bir akım kaynağı bağlı olduğundan, statorda bir set oluşturulması gerçeğinden oluşur. Lenz yasasına göre, bu, bir transformatörün sekonderinde voltajın indüklenmesiyle aynı şekilde rotorda bir elektromanyetik kuvvete (EMF) neden olur ve başka bir elektromıknatıs seti oluşturur. Dolayısıyla AD - endüksiyon motoru için başka bir isim. Asenkron motorların cihazı ve çalışma prensibi, bu elektromıknatısların manyetik alanları arasındaki etkileşimin bir döndürme kuvveti oluşturmasına dayanmaktadır. Sonuç olarak, rotor ortaya çıkan tork yönünde döner.

stator

Stator, alüminyum veya dökme demirden yapılmış birkaç ince plakadan oluşur. Yuvaları olan içi boş bir göbek silindiri oluşturmak için birbirine bastırılırlar. Onlara yerleştirilir yalıtımlı teller. Her bir sargı grubu, onları çevreleyen çekirdek ile birlikte, alternatif akım uygulandıktan sonra bir elektromıknatıs oluşturur. AD kutuplarının sayısı, stator sargılarının iç bağlantısına bağlıdır. Bir güç kaynağı bağlandığında dönen bir manyetik alan oluşacak şekilde yapılmıştır.

Rotor

Rotor, çevre çevresinde eşit aralıklarla yerleştirilmiş alüminyum veya bakır çubuklara sahip birkaç ince çelik plakadan oluşur. En popüler tipinde - kısa devre veya "sincap kafesi" - uçlardaki çubuklar, halkalar kullanılarak mekanik ve elektriksel olarak bağlanır. BP'nin neredeyse %90'ı, basit ve güvenilir olduğu için bu tasarımı kullanıyor. Rotor, iletkenleri takmak için eksenel olarak yerleştirilmiş paralel yuvalara sahip silindirik bir katmanlı çekirdekten oluşur. Her oyuğa bakır, alüminyum veya alaşımdan yapılmış bir çubuk yerleştirilir. Her iki tarafta uç halkaları ile kısa devre edilirler. Bu tasarım bir sincap kafesine benziyor, bu yüzden uygun adı aldı.

Rotorun yivleri mile tam olarak paralel değildir. İki ana nedenden dolayı hafif bir eğri ile yapılırlar. Birincisi, manyetik gürültüyü ve harmonikleri azaltarak IM'nin düzgün çalışmasını sağlamaktır. İkincisi, rotorun durma olasılığını azaltmaktır: dişleri, aralarındaki doğrudan manyetik çekim nedeniyle stator yuvalarına geçer. Bu, sayıları eşleştiğinde olur. Rotor, her iki ucunda yatak bulunan bir mile monte edilmiştir. Yükü sürmek için genellikle bir parça diğerinden daha fazla çıkıntı yapar. Bazı motorlarda, milin çalışmayan ucuna veya pozisyonlarına takılır.

Stator ve rotor arasında bir hava boşluğu vardır. Enerji onun aracılığıyla aktarılır. Üretilen tork, rotorun ve yükün dönmesine neden olur. Kullanılan rotor tipi ne olursa olsun, cihaz ve çalışma prensibi endüksiyon motoru değişmeden kalır. Kural olarak AD, stator sargılarının sayısına göre sınıflandırılır. Tek fazlı ve üç fazlı elektrik motorları vardır.

Tek fazlı asenkron motorun cihazı ve çalışma prensibi

Tek fazlı kan basıncı çoğu elektrik motorları. En ucuz ve en az bakım gerektiren motorun en sık kullanılması mantıklıdır. Adından da anlaşılacağı gibi, bu tip asenkron motorların amacı, çalışma prensibi, sadece bir stator sargısının varlığına ve tek fazlı bir güç kaynağı ile çalışmasına dayanmaktadır. Bu türdeki tüm IM'ler kısa devreli bir rotora sahiptir.

Tek fazlı motorlar kendi başlarına çalışmazlar. Motor güç kaynağına bağlandığında ana sargı akmaya başlar. alternatif akım. Titreşimli bir manyetik alan oluşturur. İndüksiyon nedeniyle, rotora enerji verilir. Ana manyetik alan titreşimli olduğundan, motoru döndürmek için gereken tork üretilmez. Rotor dönmek yerine titreşmeye başlar. Bu nedenle, tek fazlı bir IM bir başlatma mekanizması gerektirir. Milin hareket etmesini sağlayan ilk itmeyi sağlayabilir.

Tek fazlı bir IM'nin başlatma mekanizması esas olarak şunlardan oluşur: ek sargı stator. O eşlik edebilir seri kondansatör veya santrifüj anahtarı. Besleme gerilimi uygulandığında, ana sargıdaki akım direnci nedeniyle gerilimin gerisinde kalır. Aynı zamanda, başlatma sargısındaki elektrik, tetikleyicinin empedansına bağlı olarak besleme voltajının gerisinde kalır veya önde gider. Ana sargı tarafından üretilen manyetik alanlar ile başlatma devresi arasındaki etkileşim, ortaya çıkan manyetik alanı oluşturur. Tek yönde döner. Rotor, ortaya çıkan manyetik alan yönünde dönmeye başlar.

Motor hızı, nominal hızın yaklaşık %75'ine ulaştıktan sonra, santrifüj anahtarı çalıştırma sargısının bağlantısını keser. Ayrıca, motor kendi başına hareket etmek için yeterli torku koruyabilir. Özel çalıştırma kapasitörüne sahip motorlar dışında, tümü genellikle 500 watt'ı aşmayan güç üretmek için kullanılır. Bağlı olarak çeşitli metodlar başlangıç, tek fazlı IM ayrıca aşağıdaki bölümlerde açıklandığı gibi sınıflandırılır.

Bölünmüş fazlı BP

Ayrık fazlı endüksiyon motorunun amacı, tasarımı ve çalışma prensibi, içindeki iki sargının kullanımına dayanmaktadır: marş ve ana. Marş motoru, daha fazla direnç oluşturmak için ana tel ile ilgili olarak daha küçük çaplı ve daha az dönüşlü telden yapılmıştır. Bu, manyetik alanını bir açıyla yönlendirmenizi sağlar. Rotorun dönmesine neden olan ana manyetik alanın yönünden farklıdır. Daha büyük çaplı bir telden yapılan çalışma sargısı, motorun geri kalan süre boyunca çalışmasını sağlar.

Başlatma torku düşüktür, tipik olarak nominal değerin %100 ila 175'idir. Motor yüksek bir başlangıç ​​akımı çekiyor. Nominal değerin 7-10 katıdır. Maksimum tork da 2,5-3,5 kat daha fazladır. Bu tip motor küçük taşlama makineleri, fanlar ve üfleyiciler ile 40 ila 250 watt arasında düşük tork gerektiren diğer cihazlarda. Sık açma-kapama döngülerinin olduğu veya yüksek torkun gerekli olduğu yerlerde bu tür motorlardan kaçınılmalıdır.

Kondansatör başlatmalı HELL

Kondansatör asenkron motor tipi ve çalışma prensibi, bir kapasitansın başlangıç ​​sargısına bölünmüş bir faz ile seri olarak bağlanması ve bir başlangıç ​​“dürtüsü” sağlamasına dayanır. Önceki tip motorlarda olduğu gibi, bir santrifüj anahtarı da vardır. Motor hızı nominal hızın %75'ine ulaştığında başlatma devresini devre dışı bırakır. Kondansatör seri olduğundan, bu daha fazla oluşturur Başlangıç ​​torku, işçinin boyutunun 2-4 katına ulaşıyor. Ve başlangıç ​​akımı, kural olarak, başlangıç ​​sargısındaki daha büyük tel nedeniyle bölünmüş faz durumunda olduğundan çok daha düşük olan nominal akımın 4,5-5,75 katıdır.

Değiştirilmiş bir başlatma seçeneği, aktif dirençli bir motorla ayırt edilir. Bu tip motorlarda kapasitansın yerini bir direnç alır. Kondansatör kullanımına göre daha az başlangıç ​​torku gerektiğinde bir direnç kullanılır. Daha düşük maliyetin yanı sıra, bu, kapasitif çalıştırmaya göre hiçbir avantaj sağlamaz. Bu motorlar, küçük konveyörler, büyük fanlar ve pompalar gibi kayış tahrikli uygulamaların yanı sıra doğrudan veya dişli tahrikli birçok uygulamada kullanılır.

Çalışan bir faz kaydırma kapasitörlü IM

Bu tip bir asenkron motorun cihazı ve çalışma prensibi, başlangıç ​​​​sargısına seri bağlanmış bir kapasitörün sabit bağlantısına dayanır. Motor anma hızına ulaştıktan sonra yolverme devresi yardımcı olur. Kapasitansın sürekli kullanım için tasarlanması gerektiğinden, ilk artışı sağlayamaz. başlangıç ​​kondansatörü. Böyle bir motorun çalıştırma torku düşüktür. Nominal değerin %30-150'sidir. Başlatma akımı düşüktür - nominal değerin %200'ünden daha azdır, bu da bu tip elektrik motorunu sık açma ve kapatmanın gerekli olduğu yerler için ideal kılar.

Bu tasarımın bir takım avantajları vardır. Devre, hız kontrolörleri ile kullanım için kolayca değiştirilebilir. Elektrik motorları, optimum verimlilik ve yüksek güç faktörü için ayarlanabilir. Tek fazlı motorların en güveniliri olarak kabul edilirler çünkü esas olarak bir santrifüj başlatma anahtarı kullanmazlar. Fanlarda, üfleyicilerde ve sık çalıştırılan cihazlarda kullanılırlar. Örneğin ayar mekanizmalarında, kapı açma sistemlerinde ve garaj kapılarında.

Başlatma ve çalıştırma kapasitörlü HELL

Bu tip bir asenkron motorun cihazı ve çalışma prensibi, başlatma kapasitörünün başlatma sargısına seri bağlanmasına dayanır. Bu, daha fazla tork yaratmayı mümkün kılar. Ayrıca, sahip olduğu sabit kondansatör, başlatma kapasitansını kapattıktan sonra yardımcı sargı ile seri olarak bağlanır. Böyle bir şema, büyük tork aşırı yüklerine izin verir.

Bu tip motor, daha düşük tam yük akımları için tasarlanmıştır ve bu da onu daha verimli hale getirir. Bu tasarım, çalıştırma, çalıştırma kapasitörleri ve bir santrifüj anahtarın varlığı nedeniyle en pahalı olanıdır. Ağaç işleme makinelerinde, hava kompresörlerinde, su pompalarında uygulanır yüksek basınç, vakum pompaları ve yüksek torkun gerekli olduğu yerler. Güç - 0,75'ten 7,5 kW'a.

Korumalı kutuplu BP

Bu tip bir asenkron motorun cihazı ve çalışma prensibi, sadece bir ana sargıya sahip olması ve çalıştırma sargısının olmamasıdır. Başlangıç, stator kutuplarının her birinin küçük bir kısmının etrafında koruyucu bir bakır halka bulunması ve bunun sonucunda bu alandaki manyetik alanın korumasız kısımdaki alanın gerisinde kalması nedeniyledir. İki alanın etkileşimi, milin dönmesine yol açar.

Başlatma bobini, anahtar veya kondansatör olmadığından, motor elektriksel olarak basit ve ucuzdur. Ek olarak, hızı voltaj değiştirilerek veya çok kademeli bir sargı ile ayarlanabilir. Gölgeli kutuplu motorun tasarımı, seri üretime izin verir. Değiştirmek tamir etmekten çok daha ucuz olduğu için genellikle "tek kullanımlık" olarak kabul edilir. Dışında pozitif nitelikler, bu tasarımın bir takım dezavantajları vardır:

• nominal değerin %25-75'ine eşit düşük başlangıç ​​torku;
• yüksek kayma (%7-10);
• düşük verimlilik (%20'den az).

Düşük başlangıç ​​maliyeti, bu tür IM'nin düşük güçlü veya nadiren kullanılan cihazlarda kullanılmasına izin verir. Ev tipi çok hızlı fanlardan bahsediyoruz. Ancak düşük tork, düşük verimlilik ve düşük mekanik özellikler, ticari veya endüstriyel uygulamalarına izin vermez.

Üç fazlı HELL

Bu elektrik motorları endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır. Üç fazlı bir asenkron motorun cihazı ve çalışma prensibi, onun tarafından belirlenir. tasarım- kısa devreli veya faz rotoru. Çalıştırmak için bir kapasitör, başlatma sargısı, santrifüj anahtarı veya başka bir cihaz gerektirmez. Başlangıç ​​torku, güç ve verimlilik gibi orta ila yüksektir. Taşlama, tornalamada kullanılır, delme makineleri, pompalar, kompresörler, konveyörler, tarım makineleri vb.

Kapalı rotorlu CEHENNEM

Bu, üç fazlı bir asenkrondur ve cihazı yukarıda açıklanmıştır. Tüm üç fazlı elektrik motorlarının neredeyse %90'ını oluşturur. 250 W'tan birkaç yüz kW'a kadar güçte mevcuttur. 750 W'tan başlayan tek fazlı motorlarla karşılaştırıldığında daha ucuzdurlar ve ağır yüklere dayanabilirler.

Faz rotorlu HELL

Bir faz rotorlu üç fazlı bir asenkron motorun cihazı ve çalışma prensibi, rotorun uçları kısa devre olmayan bir dizi sargıya sahip olması bakımından "sincap kafesli" IM'den farklıdır. Temas halkalarına getirilirler. Bu, harici dirençleri ve kontaktörleri onlara bağlamanızı sağlar. Maksimum tork, rotor direnci ile doğru orantılıdır. bu nedenle, üzerinde düşük hızlar ek dirençle arttırılabilir. Yüksek direnç, düşük başlangıç ​​akımında yüksek tork sağlar.

Rotor hızlandıkça, yük gereksinimlerini karşılamak üzere motor karakteristiğini değiştirmek için direnç azalır. Motor temel hıza ulaştıktan sonra harici dirençler kapatılır. Ve elektrik motoru normal bir HELL gibi çalışıyor. Bu tip, sıfıra yakın hızda tork uygulaması gerektiren yüksek ataletli yükler için idealdir. Minimum akım tüketimi ile minimum sürede maksimum hızlanma sağlar.

Bu tür motorların dezavantajı, kayma halkalarının ve fırçaların, sincap kafesli rotorlu bir motor için gerekli olmayan düzenli bakım gerektirmesidir. Rotor sargısı kapatılırsa ve bir çalıştırma denemesi yapılırsa (yani cihaz standart bir IM olur), içinde çok yüksek bir akım akacaktır. Tabanın %60'ı gibi çok düşük bir torkta nominal torktan 14 kat daha yüksektir. Çoğu durumda, bu uygulama bulamaz.

Rotorun direncini ayarlayarak dönme hızının torka bağımlılığını değiştirerek, belirli bir yükte hızı değiştirmek mümkündür. Bu, genellikle baskı makinelerinde, kompresörlerde, konveyörlerde, yük asansörlerinde ve asansörlerde bulunan değişken tork ve hız gerektiren yüklerde, bunların yaklaşık %50 oranında etkili bir şekilde azaltılmasını sağlar. Hızın %50'nin altına düşürülmesi, rotor dirençlerinde daha yüksek güç dağılımı nedeniyle çok düşük verimle sonuçlanır.

– Bu düşük güçlü bir motordur (1500 W'a kadar), çalıştırma anında şaft üzerinde neredeyse hiç yük olmayan kurulumlarda ve ayrıca motorun yalnızca güç kaynağından çalıştırılabildiği durumlarda kullanılır. tek fazlı ağ. Çoğu zaman, bu tür motorlar kullanılır çamaşır makineleri, küçük hayranlar vb.

Tek fazlı bir motor, yapı olarak üç fazlı bir asenkron motora benzer, fark, faz sargılarının sayısıdır, tek fazlı bir motorun üç değil iki sargısı vardır - başlangıç ​​ve çalışma ve sadece bir sargı sürekli çalışıyor - çalışan sargı.

Asenkron motorun rotorunun hareket etmesi için stator sargısının dönen bir manyetik alan oluşturması gerekir. Üç fazlı bir motorda, böyle bir alan nedeniyle oluşturulur. üç fazlı sargı. Ancak tek fazlı bir motorun çalışma sargısı dönen değil, titreşimli bir manyetik alan yaratır. Bu alan ikiye ayrılabilir - doğrudan ve ters. Direkt alan, rotorun dönme yönünde n 1 senkron hızında döner ve ana elektromanyetik momenti oluşturur. Rotorun doğrudan alana göre kayması şuna eşittir:

Ters alan, rotora karşı döner, dolayısıyla rotor hızı bu alana göre negatiftir

Her alan, akımların rotor boyunca akmaya başlaması nedeniyle bir EMF'yi indükler. Bu akımların frekansları kayma ile orantılıdır (f t \u003d f s) ve yukarıda türetilen formüllerden, ters alan tarafından indüklenen akımın frekansının, doğrudan alan akımının frekansından çok daha büyük olduğu sonucuna varabiliriz. Bu bağlamda, artan frekansla artan endüktif reaktans, büyük önem ve çok daha aktif bir direniş haline gelir. Bu nedenle, ters alanın akımı pratik olarak endüktiftir ve ters manyetik alanın akışı üzerinde manyetikliği giderici bir etkiye sahiptir. Sonuç olarak, bu alan tarafından oluşturulan moment küçüktür ve rotorun dönüşüne karşı yönlendirilir.

Rotor durağan olduğu anda bu iki alan arasındaki simetri ekseni de durağandır yani dönen bir manyetik alan oluşmaz ve sonuç olarak motor çalışmaz. Harekete geçirmek için, simetri ekseninin kayması için rotoru döndürmeniz gerekir. Ama bunu mekanik olarak yapmak mantıklı değil, bu yüzden çalıştırmak için tek fazlı motor, oluşturuldu başlangıç ​​sarma. Çalıştırma sargısı, çalışan sargı ile birlikte motoru çalıştırmak için gerekli dönen bir manyetik alan oluşturur. Bunu yapmak için her iki sargının MMF'sinin eşit olması ve aralarındaki açının 90 ° olması gerekir. Ayrıca bu sargılardaki akımların 90° kaydırılması gerekmektedir. Bu durumda sözde dairesel manyetik alan, ortaya çıkan elektromanyetik momentin maksimum olduğu. Bununla birlikte, bu koşullar sapmalarla karşılanırsa, o zaman bir eliptik manyetik alan, ters alanın artan frenleme torku nedeniyle torkun daha düşük olduğu.

Gerçek koşullarda, tek fazlı bir motor, güç sağlayan ve başlatma sargısını devreye bağlayan düğmelere aynı anda basılarak başlatılır.

Çalışma ve yol verme sargılarının akımları arasında 90°'lik bir faz kayması oluşturmak için faz kaydırma elemanları (PE) kullanılır. Aktif bir direnç, bir bobin veya bir kapasitör olabilir. Faz kaydırma elemanı olarak aktif dirençli tek fazlı motorlar yaygın olarak kullanılmaktadır. Telin kesiti azaltılarak başlangıç ​​sargısının direncinde bir artış elde edilir ve bu sargı kalkış anında kısa bir süre çalıştığı için bu sargıya zarar vermez.

Ancak, aktif direnç ve endüktif, akımlar arasında gerekli 90 ° yer değiştirmeyi yaratmaz, ancak böyle bir yer değiştirme bir kapasitör oluşturur. Bu kapasitörün kapasitansı, başlangıç ​​​​sargısının akımı, fazdaki voltajın belirli bir açı önünde olacak şekilde seçilir, bu, akımlar arasındaki kaymanın 90 ° olması için gereklidir. Bu dairesel bir manyetik alan oluşturur. Ancak, kapasitörler faz kaydırma elemanı olarak daha az kullanılır, çünkü 90 ° 'de karıştırmayı sağlamak için, büyük kapasitanslı ve kural olarak nispeten yüksek voltajlı bir kapasitör gerekir. Ek olarak, bu kapasitörün boyutları da büyüktür ve bu da rol oynar.

Belirtildiği üzere, tek fazlı asenkron motorlarşu anda güçleri nadiren 0,5 kW'ı aşan küçük makineler olarak yürütülmektedir.

Stator onlara sahip tek fazlı sargı, genellikle fazlarından sadece ikisi kullanılarak bir yıldıza bağlı üç fazdan elde edilir. Rotor, sincap kafesi şeklinde kısa devreli bir sargı ile beslenir.

Stator sargısı tek fazlı alternatif akımla beslenirse, değişken (titreşen) bir n.s yaratacaktır. Rotor sabitken, makinede değişen (titreşen) bir alan görünecektir. Bir transformatörün sekonder sargısında olduğu gibi, rotor sargısında akımları indükleyecektir. Şekil 2.21, titreşimli bir alan varlığında sincap kafesli bir rotorun iletkenlerindeki akımların yönlerini göstermektedir.

Pirinç. 2.21. Sabit rotorlu tek fazlı bir motorun rotor sargısının iletkenlerindeki akımlar

Açıkçası, rotor üzerinde etki eden ortaya çıkan moment sıfıra eşit olacaktır, çünkü alanın etkileşiminden kaynaklanan elektromanyetik kuvvetler ve rotorun sağ ve sol yarısındaki akımlar eşit ve zıt olacaktır.

İlk tork eksikliği Karakteristik özellik tek fazlı motor belirtilen şema bağlantılar. Bu nedenle kendisi hareket edemez. Ancak rotor bir dış kuvvet tarafından döndürülürse, motor bağımsız olarak dönmeye devam edecek ve yüklenebilecektir.

Benzer fenomenler gözlemlenebilir üç fazlı motor besleme kablolarından biri koptuğunda. Tel sabit bir motorda koparsa, çalıştırma sırasında tork oluşturmayacak ve hareket etmeyecektir. Dönen üç fazlı bir motorda tel koparsa, ikincisi tek fazlı bir motor olarak çalışmaya devam edecektir. Ancak aynı zamanda gücü, nominal değerin% 50 ... 55'ine düşürülmelidir.

Üç fazlı bir motorun tek fazlı motor olarak çalışma moduna, şaftındaki güç nominal olana yakın olduğunda izin verilemez, çünkü akımlardaki artış nedeniyle sargıları kısa sürede aşırı ısınır. onları bu modda

Bu fenomeni açıklamak için, bir eksen boyunca salınan değişkeni n.s ile değiştiriyoruz. senkron bir frekansla zıt yönlerde dönen ve titreşimli NS'nin genliğinin yarısına eşit genliğe sahip iki NS'li stator.

Sabit bir rotorla, her ikisi de n.s. eşit genliklerle, aynı senkron frekansa sahip rotora göre döner. Bunların neden olduğu alanlar da aynı genliklere sahip olacaktır. Rotor sargısında aynı akımları indükleyeceklerdir. Bu nedenle, alanların etkileşiminden kaynaklanan torklar ve bunların neden olduğu akımlar birbirine eşit olacaktır. Zıt yönlerde hareket ettikleri için ortaya çıkan moment sıfırdır. Bu nedenle, rotorun kendisi dönemez. Belirtildiği gibi, onu herhangi bir yönde döndürmek için bir araç kullanırsanız, o zaman bu yönde bağımsız olarak dönecek ve senkronizeye yakın bir hıza ulaşacaktır.

Rotorla aynı yönde dönen alana ileri dönen veya direkt, diğer alana ters dönen veya ters denir. Rotor döndüğünde, bu alanların ikisi de aynı değildir: ileri dönen alan artarken ters alan zayıflar. Eşzamanlıya yakın bir dönüş hızında, ters alan o kadar zayıflar ki ortaya çıkan alan neredeyse dairesel hale gelir.

Tek fazlı bir motorun çalışması sırasında ters alanın zayıflaması aşağıdaki şekilde açıklanmaktadır. Rotorun ileri alana göre kayması varsa, ters alana göre kayması olacaktır:

Bu nedenle rotor sargısında ters alan tarafından indüklenen akımlar yüksek bir frekansa sahip olacaktır, örneğin s=0.05'te (2-s)f 1 =1.95·50=97.5 Hz'e eşittir. Rotor sargısının bu frekanstaki endüktif direnci, ondan birçok kat daha büyük olacaktır. aktif direnç. Akımlar neredeyse tamamen reaktif olacaktır; güçlü bir manyetik giderme etkisine sahip olacaklardır, örn. ters alanı zayıflatır.

Bu nedenle, düşük kayma değerlerinde, tek fazlı motorlardaki tork, esas olarak doğrudan alan ve bunun rotor sargısında indüklediği akımların etkileşiminin bir sonucu olarak oluşturulur. Ters alanın etkileşiminden kaynaklanan frenleme torku, büyük ölçüde zayıfladı ve bunun rotor sargısında (neredeyse tamamen reaktif) indüklediği akımların çok az önemi var.

Pirinç. 2.22. Tek fazlı motor tork eğrileri

Tek fazlı bir motorun rotorundaki akım, keskin bir şekilde farklı frekanslardaki iki akımın üst üste binmesiyle oluştuğu için, rotordaki elektrik kayıpları, akımların her birinin ayrı ayrı neden olduğu kayıpların toplamına eşit kabul edilebilir. Bu nedenle, tek fazlı bir motorun rotorundaki elektrik kayıpları, karşılık gelen güçteki üç fazlı bir motorun rotorundaki aynı kayıpların yaklaşık iki katıdır. Burada, iletkenlerindeki akımın yer değiştirmesinin göz ardı edilebileceği rotor sargısının böyle bir tasarımına sahip motorları kastediyoruz. Motorların rotor üzerinde derin yivleri veya çift kafesi varsa, rotor sargısının iletkenlerinde ters alan tarafından indüklenen akımlardan kaynaklanan kayıplar, içlerindeki akımın yer değiştirmesi nedeniyle önemli ölçüde artar.

Ayrıca, tek fazlı bir motorun cos'u üç fazlı bir motordan daha düşüktür, çünkü birincisi daha güncel rölanti (reaktif bileşeni nedeniyle). Sonuncusu, rotor sargısı açık ve kapalıyken senkron hızda dönen bir motorun çalışmasını göz önüne alırsak netleşecektir. İlk durumda, her ikisi de n.s. - doğrudan ve ters - aynı alanları yaratarak stator sargısında EMF'yi indükler ve uygulanan voltajı neredeyse tamamen dengeler.

İkinci durumda, ters n.s. sadece stator akımları tarafından değil, aynı zamanda ters alan tarafından indüklenen rotor akımları tarafından da oluşturulur; ters alan gibi, büyük ölçüde zayıflamıştır. Bu nedenle, doğrudan n.s. bu durumda stator, yarattığı doğrudan alan stator sargısında bir EMF'yi indükleyecek ve uygulanan voltajı neredeyse tamamen dengeleyecek şekilde artmalıdır. İkinci durumda, stator akımı birinci duruma göre neredeyse 2 kat daha fazla olacaktır. Bu, tek fazlı bir motorun yüksüz akımındaki artışı açıklar.

Kaymadaki artış, ters alandan frenleme torkunda bir artışa neden olur, dolayısıyla tek fazlı bir motorun maksimum torku, karşılık gelen üç fazlı motorunkinden daha azdır.

katsayı yararlı eylem tek fazlı motor da cos'un bozulmasından dolayı stator sargısında olduğu gibi rotor sargısında artan kayıplar nedeniyle daha düşüktür.

Tek fazlı bir motorun çalıştırılması genellikle stator üzerinde bir yardımcı faz varken gerçekleştirilir.Stator yivlerine n.s. olacak şekilde yerleştirilmiş bir sargıdır. mekansal olarak 90 el kaydırıldı. dolu, ns'ye göre. ana stator sargısı. Yardımcı sargıdaki akım, ana sargıdaki akıma göre faz kaydırmalı olmalıdır. Belirtilen koşullar yaratılırsa, her iki sargı da dönen bir manyetik alana neden olur. Asimetrik olacaktır, ancak şaft üzerinde küçük bir frenleme torku oluşması durumunda oluşturduğu an, yine de motoru çalıştırmak için yeterlidir. Kısa süreli bir yük için tasarlandığından, motor yaklaşık olarak normal hıza ulaştığında yardımcı sargı kapatılır.

Bu nedenle, başlangıçta motor iki fazlı olarak ve normal hızda - tek fazlı olarak çalışır. Yardımcı sargıda bir akım elde etmek için, ana sargıdaki akıma göre faz kaydırmalı, aktif direnç (Şekil 2.23, a) veya kapasitans (Şekil 2.23, b) birincisine seri olarak bağlanır.

Pirinç. 2.23. Tek fazlı motorlar için çalıştırma devreleri

Kapasitans kullanımı, belirtilen akımlar arasında 90°'ye eşit bir faz kaymasına izin verir, bu da ilk torkta önemli bir artış sağlar.

Aynı zamanda, yardımcı fazın ve ona seri bağlı kapasitansın motorun tüm çalışması boyunca açık kaldığı tek fazlı motorlar yaygınlaştı. Bu tür kapasitör motorları, yardımcı faz kapalı olarak çalışan geleneksel tek fazlı motorlara kıyasla daha yüksek bir maksimum torka sahiptir ve en iyi verimlilik ve çünkü.

kullanım alanları Düşük güçlü (15 - 600 W) asenkron motorlar kullanılır. otomatik cihazlar ve hız kontrolü gerektirmeyen fanları, pompaları ve diğer ekipmanları çalıştırmak için elektrikli cihazlar. Ev aletleri ve otomatik cihazlar genellikle tek fazlı mikro motorlar kullanır, çünkü bu cihazlar ve cihazlar kural olarak tek fazlı bir alternatif akım şebekesi tarafından çalıştırılır.

Tek fazlı bir motorun çalışma prensibi ve cihazı. Tek fazlı bir motorun stator sargısı (Şekil 4.60, A) stator çevresinin yaklaşık üçte ikisini kaplayan ve bir çift kutba karşılık gelen yuvalarda bulunur. Sonuç olarak

vx = Вm sin ωt cos (πх/τ).

Böylece, tek fazlı bir motorda stator sargısı, simetrik beslemeli üç fazlı motorlarda olduğu gibi dairesel dönen bir akı değil, zamanla değişen sabit bir akı oluşturur.

Tek fazlı bir motorun özelliklerinin analizini basitleştirmek için, (4.99)'u formda temsil ediyoruz.

Vx \u003d 0,5W günah (ωt - πx / τ) + 0,5W günah (ωt + πx / τ),.

Yani, durağan titreşimli akışı zıt yönlerde dönen ve aynı dönüş hızlarına sahip özdeş dairesel alanların toplamı ile değiştiriyoruz: N 1art = N 1 devir = N 1. Dairesel dönen alana sahip bir endüksiyon motorunun özellikleri § 4.7 - 4.12'de ayrıntılı olarak tartışıldığından, tek fazlı bir motorun özelliklerinin analizi, dönen alanların her birinin birleşik eylemini dikkate almaya indirgenebilir. Başka bir deyişle, tek fazlı bir motor, rotorları katı bir şekilde birbirine bağlı (Şekil 4.60, b), manyetik alanların ters dönüş yönü ve oluşturdukları momentlerle iki özdeş motor olarak temsil edilebilir. M de M varış Dönme yönü rotorun dönme yönü ile çakışan alana doğrudan denir; ters yön alanı - ters veya ters.

Rotorların dönüş yönünün, örneğin npr ile dönen alanlardan birinin yönüyle çakıştığını varsayalım. Daha sonra rotorun akışa göre kayması F vesaire

spr \u003d (n1pr - n2) / n1pr \u003d (n1 - n2) / n1 \u003d 1 - n2 / n1..

Rotorun akışa göre kayması Fobre

sıraev = (n1rev + n2) / n1rev = (n1 + n2) / n1 = 1 + n2 / n1..

(4.100) ve (4.101)'den şu sonuç çıkar:

so6p = 1 + n2 / n1 = 2 - sp ..

elektromanyetik anlar M de M doğrudan ve ters alanlardan oluşan arr, zıt yönlere yönlendirilir ve tek fazlı bir motorun ortaya çıkan momenti M kesim, aynı rotor hızında momentler farkına eşittir.

Şek. 4.61 bağımlılığı gösterir M = f(ler) tek fazlı motor için Şekle baktığımızda, aşağıdaki sonuçları çıkarabiliriz:

a) tek fazlı bir motorun başlangıç ​​torku yoktur; bir dış kuvvet tarafından tahrik edildiği yönde döner; b) tek fazlı bir motorun rölantide dönme hızı, ters alan tarafından üretilen bir frenleme torkunun varlığı nedeniyle üç fazlı bir motorunkinden daha düşüktür;

c) tek fazlı motorun performansı, üç fazlı motordan daha kötüdür; anma yükünde artan kaymaya, daha düşük verimliliğe, daha düşük aşırı yük kapasitesine sahiptir, bu da bir ters alanın varlığıyla açıklanır;

d) tek fazlı bir motorun gücü, aynı boyuttaki üç fazlı bir motorun gücünün yaklaşık 2/3'üdür, çünkü tek fazlı bir motorda çalışma sargısı, stator yuvalarının yalnızca 2/3'ünü kaplar. Tüm stator yuvalarını doldurun

Başlangıç ​​cihazları. Başlangıç ​​torkunu elde etmek için, tek fazlı motorların başlangıç ​​sargısı, ana çalışma sargısına göre 90 elektriksel derece kaydırılmıştır. Başlatma süresi için, başlatma sargısı, faz kaydırma elemanları - kapasitans veya aktif direnç aracılığıyla ağa bağlanır. Motorun ivmelenmesi bittikten sonra marş sargısı kapatılırken motor tek fazlı olarak çalışmaya devam eder. Başlangıç ​​​​sargısı sadece kısa bir süre için çalıştığından, çalışandan daha küçük bir kesite sahip bir telden yapılır ve daha az sayıda oluğa yerleştirilir.

Kapasitans C'yi faz kaydırma elemanı olarak kullanırken başlatma işlemine daha yakından bakalım (Şekil 4.62, a). Başlangıç ​​sargısında P Gerilim
Ú 1p = Ú 1 - Ú Ç= Ú 1 +jÍ1 P XC, yani şebeke voltajına göre faz kaymalı sen 1 çalışma sargısına uygulandı R. Sonuç olarak, çalışmadaki mevcut vektörler BEN 1p ve başlatıcı BEN 1n sargıları fazda bir açıyla kaydırılır. Belirli bir kapasite seçerek faz kaydırma kapasitörü, başlangıçta simetrik olana yakın bir çalışma modu elde edebilirsiniz (Şek. 4.62, b), yani dairesel bir dönen alan elde edin. Şek. 4.62, bağımlılıklar gösterilir M = f(ler) başlangıç ​​sargısı açık (eğri 1) ve kapalı (eğri 2) olan motor için. Motor parçalar halinde çalıştırılır abözellikler 1; noktada B başlangıç ​​​​sargısı kapatılır ve gelecekte motor kısmen çalışır COözellikler 2.

İkinci bir sargının dahil edilmesi önemli ölçüde iyileştiğinden mekanik karakteristik motor, bazı durumlarda sargıların A ve B olduğu tek fazlı motorlar kullanılır.

Kondansatör motorlarının her iki sargısı da kural olarak işgal eder. aynı numara oluklar ve aynı güce sahip. Başlangıçta kondansatör motoru başlatma torkunu artırmak için Cp + Cn kapasitansının artırılması tavsiye edilir. Motor karakteristik 2'ye göre hızlandırıldıktan (Şekil 4.63, b) ve akım düştükten sonra, nominal modda kapasitansı artırmak için (motor akımı başlangıçtaki değerinden daha az olduğunda) Cn kapasitörlerinin bir kısmı kapatılır. yukarı) ve motorun dairesel döner alanda çalışmaya yakın koşullarda çalışmasını sağlayın. Bu durumda, motor karakteristik 1'de çalışır.

Kondansatör motorunun cos φ değeri yüksektir. Dezavantajları, kapasitörün nispeten büyük kütlesi ve boyutlarının yanı sıra, besleme voltajının bozulması sırasında bazı durumlarda sinüsoidal olmayan bir akımın ortaya çıkmasıdır. zararlı etkiler iletişim hattında.

Hafif yol verme koşullarında (yolverme süresi boyunca küçük yük torku), yol alma dirençli motorlar kullanılır. R(Şekil 4.64, a). Başlangıç ​​​​sargısının devresinde aktif direncin varlığı, bu sargıdaki voltaj ve akım arasında (Şekil 4.64, b) çalışma sargısındaki faz kaymasından φр daha küçük bir faz kayması φп sağlar. Bu bağlamda, çalışma ve başlatma sargılarındaki akımlar, fazda φр - φп açısı kadar kaydırılır ve başlangıç ​​​​torkunun oluşması nedeniyle asimetrik (eliptik) bir döner alan oluşturur. Kalkış direncine sahip motorlar işletimde güvenilirdir ve seri üretilir. Kalkış direnci, motor muhafazasının içine yerleştirilmiştir ve tüm motoru soğutan aynı hava ile soğutulur.

Ekranlı kutuplu tek fazlı mikro motorlar. Bu motorlarda, ağa bağlı stator sargısı genellikle levhaları statorla birlikte damgalanmış belirgin kutuplar üzerinde yoğunlaşır ve güçlendirilir (Şekil 4.65, a). Her kutupta, pabuçlardan biri, kutup arkının 1/5 ila 1/2'sini koruyan bir veya daha fazla kısa devre sarımı içeren bir yardımcı sargı ile kaplanır. Motor rotoru sincap kafesli geleneksel bir tiptir.

Stator sargısı tarafından oluşturulan makinenin manyetik akısı (kutup akısı) iki bileşenin toplamı olarak gösterilebilir (Şekil 4.65, b) Фп2 - kısa devre bobini ile korunan direğin kısmından geçen akış.

Фп1 ve Фп2 akışları kutup parçasının farklı kısımlarından geçer, yani uzayda bir β açısı kadar yer değiştirirler. Ayrıca, MDS'ye göre aşama dışıdırlar. F n farklı açılarda stator sargıları - γ1 ve γ2. Bu, açıklanan motorun her bir kutbunun, birincil sargısı stator sargısı ve ikincil sargısı kısa devre bobini olan bir transformatör olarak ilk yaklaşım olarak kabul edilebileceği gerçeğiyle açıklanmaktadır. Stator sargı akısı, kısa devreli bir bobinde bir EMF'yi indükler E(Şekil 4.65, c), bunun sonucunda bir akım ortaya çıkar BEN ve MDS'ye F k , MDS ile katlanmış F n stator sargıları. reaktif akım bileşeni BEN k, Фп2 akısını azaltır ve aktif - MDS'ye göre fazda kaydırır F P . Akı Фп1 kısa devre olmuş bir bobini kapsamadığından, γ1 açısı nispeten küçük bir değere (4-9 °) sahiptir - yaklaşık olarak transformatör akısı ile MDS arasındaki faz kayma açısı ile aynıdır Birincil sargı bekleme modunda. γ2 açısı çok daha büyüktür (yaklaşık 45°),

Uzayda bir β açısı kadar yer değiştiren ve zamanda fazda γ = γ2 - γl açısı kadar kaydırılan Фп1 ve Фп2 akıları, motor rotoru üzerinde yönde etki eden bir tork üreten eliptik bir dönen manyetik alan oluşturur (bkz. Bölüm 3). kısa devreli bir dönüşle örtülmeyen birinci kutup parçasından ikinci uca ("fazların" maksimum akışlarının değişmesine göre).

Söz konusu motorun dönme alanını dairesel bir alana yaklaştırarak başlangıç ​​​​torkunu artırmak için, uygulayın çeşitli yollar: ana sargı ile kısa devreli dönüş arasındaki manyetik bağlantıyı güçlendiren ve hava boşluğundaki manyetik alanın şeklini iyileştiren bitişik kutupların kutup parçaları arasına manyetik şöntler yerleştirilmiştir; kısa devre bobini tarafından kapatılmayan ucun altındaki hava boşluğunu artırın; farklı kapsama açılarına sahip bir uçta iki veya daha fazla kısa devre dönüşü kullanın. Kutuplarda kısa devre dönüşleri olmayan, ancak asimetrik manyetik sistemli motorlar da vardır: farklı konfigürasyon ayrı parçalar kutuplar ve farklı hava boşlukları. Bu tür motorlar, korumalı kutuplu motorlara göre daha düşük kalkış torkuna sahiptir ancak kısa devreli dönüşlerde güç kayıpları olmadığından verimleri daha yüksektir.

Korumalı kutuplara sahip motorların dikkate alınan tasarımları geri alınamaz. Bu tür motorlarda geri dönüş için kısa devre dönüşler yerine bobinler kullanılır. B1, B2, B3 Ve 4'te(Şek. 4.65, v), her biri yarım direği kapsar. Bir çift bobinin kısa devre edilmesi 1'DE Ve 4'te veya 2'DE Ve 3'TE, kutbun bir veya diğer yarısını korumak ve böylece manyetik alanın ve rotorun dönüş yönünü değiştirmek mümkündür.

Gölgeli kutuplu motorun bir dizi önemli eksiklikler: nispeten büyük boyutlar ve kütle; düşük cos φ ≈ 0,4 ÷ 0,6; düşük verimlilik η = 0,25 ÷ 0,4 nedeniyle büyük kayıplar kısa devrede; küçük başlangıç ​​​​torku vb. Motorun avantajları, tasarımın basitliği ve sonuç olarak çalışma sırasında yüksek güvenilirliktir. Statorda diş olmaması nedeniyle motorun gürültüsü ihmal edilebilir düzeydedir, bu nedenle genellikle müzik ve konuşma çoğaltmak için cihazlarda kullanılır.