Еднофазни електрически мотори 220V

Принцип на действие

Всички от нас в уроците по физика на учебни заведения демонстрираха експерименти с телена рамка, поставена в полето на постоянен магнит. Ако токът през рамката пропуснете, след което насочва отдясно и отляво на рамката ще действа Ампер сила, въртящ момент, както и В кадър ще се завърти, докато тя не взема позиция, в която сили действащи взаимно се неутрализират.

Ако принудите полето да се завърти, текущата клетка ще се завърти с него. Този принцип се основава на работата на синхронен електродвигател. Рамката с магнити е аналог на електрически двигател. Ротационна рамка с ток - ротор. Фиксираните магнити са статор.

Трифазен синхронен двигател

Сега трябва да направим статичния статор да създава ротационно магнитно поле.

Започнете смяната на постоянните магнити с токови бобини със статорни намотки. Една намотка с ток създава същото магнитно поле като магнит. Ние няма да поставим на статора нито един магнит, а три, като ги въртим на 120 градуса един спрямо друг. Прилагаме променлив ток към тези намотки с фазово отместване от 120 градуса. Така се преместват фазите в трифазната мрежа.

Полученото магнитно поле е резултат от добавянето на вектори от три полета. Общият вектор на магнитната индукция ще се върти с честотата на променливия ток. В един период магнитното поле, произведено от статора на трифазен двигател, прави пълно завъртане. Роторът, който е подобен на бобина с ток, се върти заедно с магнитното поле на статора при същата скорост. По този начин роторът на синхронния двигател се върти с честотата на подаването на променлив ток.

Синхронните двигатели имат най-добрите характеристики, развиват максимална мощност и осигуряват висока ефективност. Въпреки това, има тежък ротор с намотки, което е трудно да се балансира. Към намотките на ротора трябва да се подаде ток и това изисква използването на изключително ненадеждна четка. По принцип синхронният двигател е добър, но труден, скъп и не много надежден.

Трифазен асинхронен двигател

Скоро ще скъсим краищата на рамката. Получаваме една късо съединение. Нашият трифазен статор създава ротационно магнитно поле. Нека това поле създаде ток в късо съединение.

Когато полета на статора се върти спрямо фиксираната рамка, той създава алтернативен магнитен поток във веригата си. Съгласно закона за електромагнитната индукция променливото поле индуцира електрически ток в рамката. Токът генерира въртящ момент и рамката се завърта след магнитното поле, както при синхронен двигател.

Но има една основна разлика. В синхронния мотор роторът се върти едновременно, т.е. синхронно със статорното поле. Роторът е неподвижен по отношение на полето на статора.

В асинхронен двигател роторът се опитва да се изравнят с въртящото се поле, но той винаги изостава малко, сякаш се плъзга около него. Ако внезапно скоростта на въртене на ротора е точно равна на скоростта на полето, тогава индукционният ток ще спре да се индуцира в ротора.

Разликата в честотите на въртене на магнитното поле и ротора на индукционния двигател се нарича "подхлъзване". Той осигурява наличието на ток в ротора.

Асинхронните електродвигатели са по-лоши от всички синхронни двигатели, но много по-лесно, по-лесно, по-надеждно и по-евтино. Почти всички електрически мотори, използвани днес в индустрията, са асинхронни трифазни двигатели.

Механични характеристики

Механичната характеристика на двигателя е зависимостта на въртящия момент на вала от скоростта на въртене.

Както вече беше споменато, скоростта на ротора в асинхронен двигател винаги се различава от скоростта на въртене на полето на статора спрямо количеството на приплъзване.

Слайд S = (n1 - n2) / n1, където n1 е скоростта на въртене на полето и n2 е скоростта на ротора.

Характеристиката показва, че двигателят може да работи в пет режима:

1. Работата на празен ход.
2. Започнете.
3. Режим на двигателя.
4. Режим на възстановяване.
5. Режим генератор.

В режим на приплъзване S е 0. ротор се върти синхронно с магнитно поле в синхронен мотор, и въртящия момент е 0. режим на готовност - чисто хипотетично и никога реализира на практика.

В момента на стартиране роторът е все още неподвижен и S =1. Въртящият момент при S = ​​1 се нарича начален въртящ момент.

След стартиране на ротора влиза в моторния режим и започва да се развива, като постепенно се захваща с магнитното поле. В моторния режим 1 > S > 0.

Ако ротора внезапно някак си изпревари полето, тогава ще има режим на възстановяване. По този начин двигателят дава енергия на мрежата. В регенеративния режим S < 0>

S > 1 съответства на режима на генератора. В генераторния режим роторът се придвижва към потока и генерира електрически ток.

S = Sn съответства на номиналния режим. Номиналната стойност на приплъзването е обикновено 2-8%.

Еднофазен асинхронен мотор

Все още можете да поискате трифазен асинхронен двигател.

Нека оставим само една намотка върху статора и дам там еднофазен електрически ток. Имаме еднофазен асинхронен двигател. В този двигател полето на статора е неподвижно - това е основната разлика между еднофазен мотор и многофазен двигател. Въпреки това такъв двигател работи.

Еднофазен мотор не може да стартира самостоятелно. Няма нищо специално за това. Обикновено за нас двигателят с вътрешно горене трябва първо да бъде разпънат. В колата използваме допълнителен електродвигател - стартер, а в резачката го правим ръчно, като издърпваме стартовия кабел.

Ако се натисне еднофазен мотор, и в която и да е посока, той ще се ускори и ще поддържа ротация в дадена посока.

Ако завъртим ротора в определена посока, той ще се движи заедно с едно поле и ще се срещне с другия.

Двигателят може да бъде представен като два трифазни мотора, монтирани на един вал, но включени в обратната посока. В началото валът е неподвижен и двигателите се балансират един друг.

Ако валът се развие от външна сила в някаква посока, тогава един мотор, движен в противоположна посока, ще бъде в режим на задвижване, а другият в генератора. Механичната характеристика показва, че въртящият момент в моторния режим е по-голям от този в генератора, следователно преминаващият мотор издърпва.

начало

За да започне монофазен мотор статора се навива на допълнителния изходен намотка и перпендикулярна на основната ток се подава към него във фаза. За фазово изместване се включва фазово-превключващ елемент в серия с намотката. Фаза-превключващ елемент може да бъде резистор, дросел или кондензатор. Във всеки случай, общият импеданс в първи контур и началната ликвидация ще бъде различно, и теченията ще имат изместване на фазата.

Най-често се използва кондензатор за фазовото изместване.

Скорост на въртене

В мрежите на нашите компании за електрозахранване се използва променливо напрежение 220/380 с честота 50 Hz. Честотата на променлив ток 50 Hz се поддържа с точност до 2%. Както вече знаем, роторът на синхронния електрически двигател се върти с честотата на променлив ток. Това означава, че при честота на захранващата мрежа от 50 Hz роторът прави 50 оборота в секунда или 3000 оборота в минута. Статорната намотка може да бъде разделена на секции и да направи двигателя многополюсен. В многополярен мотор скоростта намалява с увеличаване на броя на полюсите и като цяло е равна на 3000 / p обороти, където p е броят на полюсите.

По този начин скоростта на въртене на електрическия електродвигател в страната ни не може да надхвърли 3000 об / мин. В страни, където честотата на мрежата е 60 Hz, например в САЩ, електродвигателите се въртят при максимална скорост от 3600 об / мин. И тук изоставаме отново от Америка.

При синхронен двигател оборотите не зависят от товара. Когато товарът се увеличи, синхронният ротор на машината изостава зад полето с по-голям ъгъл, но скоростта на въртене не се променя.

В асинхронен режим количеството на приплъзване зависи от товара. По този начин, с увеличаването на натоварването, скоростта на асинхронен електродвигател намалява.

Диаграми на свързване

Началната намотка, включена с фазово отместване, превръща магнитното поле и превръща единнофазен електродвигател в двуфазен двигател за времето за стартиране.

Допълнителната намотка не е проектирана за продължителна работа и трябва да се изключи след изхода на работния режим. Изключването се извършва ръчно с бутон или с центробежен ключ или с термично реле за загряване на стартовата бобина.

При еднофазен двигател в режим на работа магнитното поле на статора е неподвижно. В това, нейната основна разлика от многофазови.

Понякога погрешно се наричат ​​монофазни електрически мотори, чиято допълнителна намотка е свързана постоянно през кондензатора.

В една фаза на мрежата може да се свърже и с трифазен мотор, ако една от намотките на фаза свързани чрез кондензатор. Така че, ако притежавате изведнъж промишлен трифазен електродвигател, можете да го използвате в един домашна мрежа фаза, макар и с загуба на мощност и по-ниска ефективност.

Сравнение на двигателите

синхронен

1. На ротора има намотка, в която се подава ток.
2. Честотата на въртене на вала е една и съща или многократна от честотата на мрежата.
3. Скоростта е стабилна и не се променя при натоварване.

асинхронни

1. Роторът не е свързан към източника на захранване.
2. Честотата на въртене на вала е по-ниска от честотата на мрежата от количеството на плъзгане.
3. Скоростта намалява с увеличаване на натоварването.

Еднофазна асинхронна

1. Единствената намотка на статора.
2. Завърта се във всяка посока.
3. Не започва само по себе си.