Klausimas, kaip prijungti vienfazį elektros variklį, labai dažnai kyla praktikoje dėl didelio populiarumo naudoti tokius įrenginius įvairioms buitinėms užduotims spręsti.
Vienfazio elektros variklio prijungimo schema yra gana paprasta ir reikalauja atsižvelgti tik į vieną esminį dalyką: jo veikimui užtikrinti būtinas besisukantis magnetinis laukas. Jei tik galima vienfazis tinklas kintamoji srovė paleidžiant elektros variklį, ji turi būti suformuota dirbtinai, naudojant atitinkamus grandinės sprendimus.
- Variklio apvijos
- Kondensatoriai
- Netiesioginis įtraukimas
- Išvada
Variklio apvijos
Bet kurio vienfazio elektros variklio konstrukcija apima mažiausiai trijų ritių naudojimą. Du iš jų yra statoriaus konstrukciniai elementai, sujungti lygiagrečiai. Vienas iš jų veikia, o antrasis atlieka paleidimo funkcijas. Jų gnybtai įvedami į variklio korpusą ir naudojami prisijungti prie tinklo. Rotoriaus apvija yra trumpai jungta. Du iš jų bus prijungti prie tinklo, likusieji naudojami perjungimui.
Norint pakeisti galią, darbinė ritė gali būti suformuota iš dviejų dalių, kurios yra sujungtos nuosekliai.
Darbo ir paleidimo apvijas galite vizualiai atpažinti pagal laido skerspjūvį: pirmoji iš jų yra pastebimai didesnė. Atsparumą galite išmatuoti testeriu, prijungę jį prie gnybtų: darbinei apvijai jo vertė bus mažesnė. Paprastai apvijų varža bus ne didesnė kaip kelios dešimtys omų.
Sukimo momento susidarymo ypatybės
Magnetinio lauko, kurį sukuria variklio ritės, fazės poslinkis yra 90 laipsnių. Paprastai tai pasiekiama naudojant kondensatorių, kuris nuosekliai sujungtas su paleidimo grandine. Galimi variantai jungtys parodytos žemiau esančiame paveikslėlyje.
Pradinė ritė gali veikti nuolat. Taip pat priimtina schema, pagrįsta jo išjungimu pasiekus vardinį rotoriaus greitį. Nuolatinis paleidimo apvijos prijungimas apsunkina variklio konstrukciją, tačiau pagerina jo veikimą. Šie skirtumai neturi įtakos prisijungimo prie tinklo funkcijoms.
Siekiant supaprastinti variklio užvedimą darbiniu kondensatoriumi, prieš tiekiant į jį srovę iš tinklo, lygiagrečiai su juo prijungiama pagalbinė talpa.
Vienfazis elektros variklis leidžia paprastomis priemonėmis pakeisti veleno sukimosi kryptį į priešingą. Norėdami tai padaryti, iš tinklo ateinančios srovės, tekančios per paleidimo grandines, fazė yra atvirkštinė. Ši procedūra įgyvendinama tiesiog pakeičiant paleidimo apvijos įjungimo tvarką, kai ji prijungiama prie darbinės apvijos.
Kondensatoriai
Vienfazio sujungimo schema kondensatorių varikliai: a - su darbingumu Cp, b - su darbingumu Cp ir pradiniu pajėgumu Sp.
Elektros variklis gali būti komplektuojamas su dviejų tipų kondensatoriais. Privaloma turėti talpą, nuosekliai sujungtą trigerio apvija ir praleidžiančią srovę per save, kad būtų pakeista fazė. Jo vertė paimta iš elektros variklio paso duomenų ir pakartota jo vardinėje plokštelėje.
Jei nėra reikiamos talpos kondensatoriaus, leidžiama naudoti bet kurį kitą panašaus dydžio kondensatorių. Jei nuokrypis yra per stiprus į mažesnę pusę, variklis gali nepradėti suktis, rankiniu būdu nepaslinkęs veleno ir tada nesivystys. norimos galios. Jei pajėgumas bus gerokai viršytas, prasidės stiprus šildymas.
Papildomo paleidimo komponento talpa parenkama du ar tris kartus didesnė nei pagrindinio. Ši vertė suteikia didžiausią paleidimo momentą.
Norėdami įjungti paleidimo elementą, galite naudoti tiek įprastą mygtuką, tiek sudėtingesnes grandines.
Netiesioginis įtraukimas
Pagrindinis netiesioginio sujungimo grandinės komponentas yra magnetinis starteris, kuris yra įtrauktas į tarpą tarp maitinimo tinklo išėjimo ir elektros variklio.
Šio bloko maitinimo kontaktai suprojektuoti kaip įprastai atidaryti. Magnetinis starteris, atsižvelgiant į didžiausią per jį tekančią srovę, priklauso vienai iš septynių normalizuotų grupių. Dėl mažos vienfazių elektros variklių galios dažniausiai pakanka pirmos grupės prietaiso, kurio maksimali perjungimo srovė yra 10 A.
Ritės valdymo dalis skirta prijungti prie skirtingos įtampos tinklų. Patogiausias yra magnetinis starteris, valdomas 220V kintamosios srovės.
Magnetinio starterio naudojimo ypatybės
Įrenginio valdymo dalyje yra keletas kontaktų porų, ant kurių surenkama grandinė. relių automatika. Vienas iš jų visada normaliai uždarytas, o antrasis – normaliai atviras.
Mygtukui „Start“ laikomas normaliai atidarytas kontaktas, o mygtukui „Stop“ naudojamas įprastai uždarytas elementas.
Kai prijungiate atitinkamą įrenginį, užmezgami keli jungčių tipai.
Fazė kartu su įvesties gnybtu taip pat yra prijungta prie "Stop" mygtuko kontaktinio įėjimo, o nulis - prie ritės įvesties gnybto, kuris užtikrina valdymo srovės tekėjimą per jį.
Aktyvus mygtuko „Start“ kontaktas, kai variklis veikia, yra šuntuojamas panašiu ritės elementu. Norėdami sudaryti šią grandinę, atliekamos dvi papildomos jungtys, kurių schema parodyta aukščiau esančiame paveikslėlyje:
- mygtuko "Stop" darbinio kontakto išėjimas yra prijungtas lygiagrečiai su mygtuko "Start" išvesties kontaktais ir valdymo ritės įėjimu;
- valdymo ritės normaliai atviro kontakto išėjimas yra prijungtas lygiagrečiai su jo išvesties gnybtu ir mygtuko "Start" darbinio kontakto įėjimu.
Išvada
Vienfazio elektros variklio prijungimo prie 220v tinklo procesas nėra labai sudėtingas ir iš tikrųjų tereikia noro, minimalaus paprastų įrankių rinkinio, laidų schemos ir darbo tikslumo. Iš eksploatacinių medžiagų reikia tik laidų. Dėl pavojaus trumpas sujungimas ir didelės srovės, tekančios per variklio apvijas, būtina laikytis saugos reikalavimų ir nepamiršti senos, bet labai veiksmingos taisyklės: „Septis kartus išmatuokite, vieną kartą pjaukite“.
Apšvietimui ir bendriems buitiniams tikslams namuose, biuruose, parduotuvėse ir mažose pramonės šakose plačiai naudojama vienfazė maitinimo sistema kartu su trifaze sistema. Vienfazė sistema naudojama ten, kur energijos suvartojimas mažas, kur nereikia naudoti trifazės elektros grandinės kur nėra nuolatinio visą parą suvartojamos didelės galios.
Vienfaziai varikliai yra paprastos konstrukcijos ir eksploatavimo, o tai savo ruožtu leidžia sutaupyti jų eksploatavimo, remonto ir priežiūros, palyginti su panašiais trifaziais varikliais. Paprastai į Buitinė technika pvz., dulkių siurbliai, ventiliatoriai, Skalbimo mašinos, plaukų džiovintuvai, išcentriniai siurbliai, smulkūs žaislai ir kt. naudojamos vienfazės elektros mašinos.
Vienfaziai asinchroniniai varikliai klasifikuojami taip:
- Vienfaziai asinchroniniai varikliai arba asinchroniniai varikliai.
- Vienfaziai sinchroniniai varikliai.
- kolektorių varikliai.
Šis straipsnis suteikia pagrindinį supratimą apie vienfazį asinchroninį variklį, jo aprašymą ir veikimo principą.
Vienfazio asinchroninio variklio konstrukcija
Kaip ir bet kuri kita Elektros variklis, vienfazis indukcinis variklis susideda iš dviejų pagrindinių dalių, būtent rotoriaus ir statoriaus. Statorius yra fiksuota variklio dalis, o rotorius yra judanti dalis. Maistas vienfazė įtampa taikomas indukcinio variklio statoriui, kuriame yra sukurti apvijos magnetinis laukas. Rotorius yra besisukanti dalis, sujungta su mechanine apkrova. Vienfazio asinchroninio variklio rotorius yra voverės narvelis, tai yra, jame yra trumpojo jungimo apvija, dažniausiai savo išvaizda primenantis voverės narvą (ratą).
Vienfazio asinchroninio variklio konstrukcija yra beveik panaši į trifazio elektros variklio su voverės narvelio rotoriumi konstrukciją. Vienintelis skirtumas yra dviejų apvijų buvimas vienai galios fazei, o trifaziame variklyje yra viena apvija kiekvienai fazei.
Vienfazio asinchroninio variklio statorius
Vienfazio asinchroninio variklio statorius pagamintas iš laminuotų štampuotų elektrotechninio plieno lakštų. Kiekvienas lakštas nuo ankstesnio ir kito izoliuojamas lako sluoksniu arba kita izoliuojančia nemagnetine danga. Statoriaus gamyba iš daugelio plonų plokščių atsiranda dėl to, kad reikia atsikratyti sūkurinių srovių įtakos. Kuo daugiau plokščių ir kuo jos plonesnės, tuo mažiau statoriuje sukeliama sūkurinių srovių, o tai teigiamai veikia konversijos efektyvumą elektros energija in mechaninė energija. Tuo atveju, jei statorius pagamintas iš vieno elektrotechninio plieno ar kitos feromagnetinės medžiagos gabalo, didelė elektros energijos dalis bus skirta statoriaus šildymui, o tai sumažins variklio efektyvumą ir gali sugadinti elektros izoliaciją. statoriaus apvijos.
Surinktame statoriaus pakete yra apvijų klojimo į juos angas (angas), todėl išeina, kad statorius yra magnetinė grandinė kaip transformatoriaus šerdis, o statoriaus apvija panaši į pirminę transformatoriaus apviją. Kur yra antrinė apvija? Tai reikia suprasti. Antroji apvija yra trumpai sujungta ir yra ant rotoriaus, o magnetinė jungtis tarp statoriaus ir rotoriaus atliekama per oro tarpą.
Kai statoriaus apvijai tiekiama galia, susidaro magnetinis laukas, kuris sukasi rotorių greičiu, šiek tiek mažesniu už sinchroninį greitį. N S(rpm = rpm). Šis greitis nustatomas pagal formulę:
Vienfazio variklio statoriaus konstrukcija yra panaši į tą trifazis variklis, išskyrus statoriaus apvijas:
- Pirma, vienfaziuose indukciniuose varikliuose daugiausia yra koncentrinių apvijų, nes apvijų apsisukimų skaičių galima lengvai reguliuoti, magnetinė jėga (MMF) (MMF) pasiskirsto beveik sinusiškai.
- Variklio poliai yra pasislinkę, išskyrus atvejus, kai asinchroninis variklis turi dvi statoriaus apvijas – pagrindinę ir pagalbinę. Šios dvi apvijos yra statoriaus erdvėje stačiu kampu viena kitos atžvilgiu.
Vienfazio asinchroninio variklio rotorius
Vienfazio asinchroninio variklio rotoriaus konstrukcija yra panaši į trifazio asinchroninio variklio voverės narvelio rotorių. Rotorius yra cilindro formos ir išilgai viso periferijos. Grioveliai daromi ne lygiagrečiai rotoriaus sukimosi ašiai, o nuožulniais. Toks iškraipymas neleidžia rotoriui magnetiškai užsifiksuoti statoriaus lauke, taip palengvinant pradinį variklio paleidimą. Asinchroninio variklio paleidimas ir veikimas tampa sklandesnis ir tylesnis, be didelių perkrovų paleidimo ir veikimo metu.
Voverės narvelio rotoriaus apvija susideda iš aliuminio, vario arba žalvario strypų, kurie įdedami į griovelius rotoriaus periferijoje. Šie strypai yra visam laikui uždaryti variniais arba aliuminio žiedais iš rotoriaus galų ir kitaip vadinami galiniais žiedais. Tokios apvijos išvaizda primena voverės ratą, kuriame voverė bėga ratu, letenomis rūšiuodama tuos pačius strypus. Šis panašumas buvo voverės narvelio rotoriaus pavadinimas - voverės narvelio rotorius voverės narvelio tipas.
Kadangi rotoriaus apvija yra trumpai sujungta galiniais žiedais ir susideda iš daugybės strypų, lygiagrečiai sujungtų viena su kita vienoje grandinėje, tada elektrinė varža labai mazas rotorius. Tokia rotoriaus konstrukcija neleidžia įtraukti papildomo pasipriešinimo į rotoriaus apviją, nes nėra kontaktinių žiedų ir šepečių.
Dėl konstrukcijos paprastumo ir slydimo žiedų bei šepečių nebuvimo vienfazio asinchroninio variklio konstrukcijoje jis yra pigus, patikimas ir lengvai valdomas.
Vienfazio asinchroninio variklio veikimo principas
Reikia atsiminti, kad bet kurio elektros variklio, nuolatinės (DC) arba kintamosios srovės (AC) veikimui reikia dviejų magnetinių srautų, kurių sąveika sukuria sukimo momentą. Sukimo momento buvimas yra būtinas bet kurio variklio veikimo parametras, norint sukurti sukimąsi.
Kai per statoriaus apvijas pradeda tekėti elektros, jis savo ruožtu sukuria kintamą magnetinį srautą, kuris vadinamas pagrindiniu srautu. Ši pagrindinė srovė veikia rotoriaus laidininkus pagal Faradėjaus elektromagnetinės indukcijos dėsnį. Rotoriaus laiduose indukuojamas EMF, o kadangi rotoriaus apvija yra trumpai sujungta, joje pradeda tekėti elektros srovė, kuri savo ruožtu taip pat sukuria artėjantį magnetinį srautą, veikiantį prieš pagrindinį srautą. Kadangi antroji gija sukuriama dėl pirmosios gijos, o tai reiškia, kad jos neegzistuoja sinchroniškai, todėl toks variklis vadinamas asinchroniniu.
Šių dviejų srautų, vieno iš statoriaus, o kito iš rotoriaus, sąveika sukuria norimą sukimo momentą. Variklis pradeda suktis.
Kodėl vienfazis asinchroninis variklis negali savaime įsijungti?
Pagal dvigubo sukimosi lauko teoriją bet kuris lauko komponentas (kintamasis) gali būti išskaidytas į du komponentus, kur kiekvienas komponentas bus lygus pusei didžiausios paimto komponento vertės. Abu šie komponentai sukasi viena kitai priešingomis kryptimis. Taigi srautas F gali būti padalytas į du komponentus:
Kiekvienas iš šių srauto komponentų sukasi (juda) priešinga kryptimi, tai yra, jei F m /2 sukasi kryptimi pagal laikrodžio rodyklę, tada kita tema F m /2 sukasi kryptimi prieš laikrodžio rodyklę.
Kai srovė tiekiama iš kintamosios srovės šaltinio į vienfazio indukcinio variklio statoriaus apvijas, ji sukuria srautą F m. Pagal dvigubo sukimosi lauko teoriją ( dvigubo lauko sukimosi teorija) šis srautas gali būti išskaidytas į du dydžių srautus, nukreiptus vienas kitam priešingai F m /2 o juda sinchroniškai greičiu N. Pavadinkime šiuos du komponentus F f(priekyje) ir F b(atgal). Gautas srautas iš šių dviejų srautų bet kuriuo metu suteikia statoriaus srauto vertę.
Variklio užvedimo metu šie du srauto komponentai yra nukreipti tiksliai vienas prieš kitą. Jie yra vienodo dydžio ir subalansuoja vienas kitą, todėl rotoriaus patiriamo sukimo momento efektyvumas yra lygus nuliui. Štai kodėl vienfazis asinchroninis variklis savaime neįsijungia.
Savaime įsijungiančių vienfazių asinchroninių variklių kūrimo būdai
Iš to, kas išdėstyta pirmiau, galima nesunkiai daryti išvadą, kad vienfaziai asinchroniniai varikliai neįsijungia savaime, nes statoriaus sukuriamas kintamasis srautas susideda iš dviejų komponentų, kurie panaikina vienas kitą ir todėl nėra efektyvaus sukimo momento.
Šios problemos sprendimas yra sukurti besisukantį magnetinį srautą, o ne pulsuojantį. Tada variklis užsives savaime. Norėdami tai padaryti, būtina įsitikinti, kad vienas iš komponentų turi pranašumą, palyginti su kitu srauto komponentu viena ar kita kryptimi. Iš pradžių du srauto komponentai yra priešfazėje vienas kito atžvilgiu, tai yra, jie pasislenka 180 laipsnių. Tai galima padaryti pridedant papildomą srauto komponentą, kurį užvedus galima išimti ir variklis toliau dirbs pats.
Priklausomai nuo vienfazio asinchroninio variklio savaiminio paleidimo būdų, yra keturių tipų varikliai:
- Su atskiromis apvijomis (Split phase indukcinis variklis).
- Su paleidimo kondensatoriumi (kondensatoriaus paleidimo induktoriaus variklis).
- Su paleidimo kondensatoriumi ir veikiančia apvija (Capacitor start capacitor run indukcinis variklis).
- Su paslinktu poliu (Shaded Pole indukcinis variklis).
Vienfazių ir trifazių elektros variklių palyginimas
- vienos fazės asinchroniniai elektros varikliai paprastos konstrukcijos, patikimas ir ekonomiškas eksploatavimas, priežiūra ir eksploatavimas, palyginti su trifaziais asinchroniniais varikliais.
- Vienfazis galios koeficientas indukciniai varikliai mažesnė, palyginti su tos pačios galios trifaziais asinchroniniais varikliais.
- Vienfaziai asinchroniniai varikliai, kurių matmenys tokie patys kaip ir trifaziai asinchroniniai varikliai, tiekia apie 50 % galios.
- Mažas paleidimo momentas vienfaziams asinchroniniams varikliams.
- Vienfazių asinchroninių variklių efektyvumas (COP) yra mažesnis nei trifazių asinchroninių variklių.
Visos skyrių žymos elektros inžinerija.
26. VIENFAZIŲ ASINCHRONINIŲ VARIKLIŲ VIJOS SCHEMA
Vienfaziuose varikliuose su paleidimo apvija pagrindinė apvija paprastai užima 2/3, o pagalbinė apvija - 1/3 viso statoriaus lizdų skaičiaus. Šiuose varikliuose lizdų skaičius viename poliuje kiekvienai fazei nustatomas pagal formules:
kur qA - lizdų skaičius viename pagrindinės fazės poliuje; q V- lizdų skaičius viename pagalbiniame fazės poliuje; z A = 2/3 - pagrindinės fazės užimamų griovelių skaičius; zB= 1/3 - pagalbinės fazės užimtų tarpsnių skaičius; z- bendras griovelių skaičius; 2p- stulpų skaičius.
Vienfaziuose kondensatoriniuose varikliuose statoriaus lizdai dažniausiai yra padalinami po lygiai tarp abiejų fazių, t.y. zA=zB, o plyšių skaičius viename poliuje nustatomas pagal formulę
Vienfazių apvijų lizdo žingsnis nustatomas taip pat, kaip ir trifazių. Dvisluoksnės apvijos trumpinamos, dažniausiai 1/3 poliaus žingsnio, su vienodais žingsniais pagrindinei ir pagalbinei apvijai. Dvisluoksnis apvijos žingsnis
Ričių grupių sujungimas ir lygiagrečių šakų formavimas vienfazėse apvijose atliekamas pagal tas pačias taisykles kaip ir trifazių apvijų atveju.
Statant variklio grandines su padidinta paleidimo fazės varža, būtina atsižvelgti į tai, kad joje yra bifilinė apvija.
Kad būtų lengviau taisyti, paleidimo apvija paprastai dedama ant pagrindinės apvijos (arčiau pleišto).
Apytikslė vienfazio variklio apvijos su paleidimo elementu schemos sudarymo procedūra. Išanalizuosime vieno sluoksnio apvijų schemos sudarymo seką naudodami pavyzdį
2p = 4, z = 24.
Pirmiausia suraskite pagrindinės fazės užimtų laiko tarpsnių skaičių,
Lizdų skaičius viename pagrindinės fazės poliuje
Plyšių skaičius viename pagalbinės fazės poliuje yra du kartus mažesnis už pagrindinį, t.y.
Toliau brėžinyje būtina pateikti pagrindinės ir pagalbinės fazės kintamų griovelių seką (60 pav., a) ir nuleiskite srovės kryptį pagrindinėje fazėje, remdamiesi taisyklėmis: po kaimyniniais poliais srovės kryptis pasikeičia į priešingą (60 pav., b). Kad pagrindinės fazės ritė neatsirastų grandinėje, kai suvyniojama labiausiai paplitusi apvija, pirmoji ritės grupė padalijama į dvi dalis (1.2 ir 23.24 lizdai).
Pagal pažymėtą srovės kryptį sujungiamos ričių plyšinės dalys, dėl kurių susidaro ritės grupės arba pusgrupės. Tuo pačiu tai įmanoma įvairių variantų. Su diametraliu žingsniu
visoms ritėms vienodas, gaunama paprasta šabloninė apvija (60 pav., in), kurių ritinių grupių skaičius lygus polių porų skaičiui R. Tačiau tokia apvija beveik niekada nenaudojama dėl didelio priekinių dalių dydžio. Padalijus kiekvieną ritinių grupę į dvi pusgrupes, gausime vatos apvijos raštą (60 pav., G) su mažesniu žingsniu ir trumpesniu ritės ilgiu. Tačiau dėl didelio priekinių dalių kompaktiškumo dažniau naudojama koncentrinė apvija (60.5 pav.). Dėl didelių vertybių q A taip pat naudojama koncentrinė apvija, kurioje ritės grupė suskirstyta į tris pusgrupes (žr. 68 pav.). Pagal priekinių dalių išvaizdą ši apvija primena trijų plokštumų trifazę koncentrinę apviją.
Fazės pradžia iš esmės gali būti pasirinkta iš bet kurio lizdo, atsižvelgiant į apvijos patogumą. Pradėdami apeiti visus griovelius nuo pirmojo griovelio ir vadovaudamiesi srovės kryptimi, ritės grupes (pusgrupes) sujungiame viena su kita (60 pav. e) ir susirask ką nors
Ryžiai. 60. Vienfazio variklio su paleidimo elementu viensluoksnės apvijų grandinės konstravimas: a - pagrindinės ir pagalbinės fazės kintamų griovelių seka. b - srovės kryptis pagrindinės fazės ritių plyšių dalyse, c - paprasta šabloninė apvija, d - šabloninė apvija ritinyje, e - koncentrinė apvija ritinyje, e - pagrindinės ir pagalbinės fazių diagrama. koncentrinė apvija ritinyje
fazės pabaiga, apeinant visus darbinės apvijos griovelius. Pusgrupių sujungimas atliekamas pagal taisyklę: pusgrupės pabaiga jungiama su gretimos tos pačios fazės pusgrupės pabaiga, pradžia - su pradžia, t.y., taip pat kaip ir trifazėje. vieno sluoksnio apvija, kai ritės grupė yra padalinta į dvi pusgrupes.
Ryžiai. 61. Vieno sluoksnio valcuotos apvijos vienfaziai varikliai esant 2p=2, z=12: a – šablonas, b – koncentrinis
Ryžiai. 62. Vienfazio variklio viensluoksnė (šablono vatinimo) apvija esant 2p=4, z=36
Pagalbinės fazės schema atliekama pagal tas pačias taisykles, tik ji dažniausiai turi mažesnį ričių skaičių grupėje (pusgrupėje). Jo žingsnis gali būti toks pat kaip ir pagrindinės fazės arba kitoks.
Tipinės variklių su paleidimo elementais vieno sluoksnio apvijų schemos parodytos fig. 61.62.
Dviejų sluoksnių variklio apvijos su paleidimo elementu schema gali būti sudaryta tokia seka. Pirmiausia nustatykite žingsnį
apvijos, lizdų skaičius viename poliuje pagrindinei ir pagalbinei fazei q A ir q B. Pagal apvijos žingsnį ir ričių skaičių grupėje, lygus q A , brėžiama pirmoji pagrindinės fazės ritių grupė (63.64 pav.), greta pagalbinės fazės ritių grupė, po to vėl pagrindinės fazės ritių grupė ir tt Abiejų fazių grioveliuose esantys žingsniai paimami tas pats. Srovės kryptis yra pritvirtinta pagrindinės fazės ritių viršutinėse pusėse (po gretimais poliais ji keičiasi į priešingą, kaip ir vienoje
Ryžiai. 63. Vienfazio variklio dvisluoksnė apvija esant 2p=2, z=18, q A = 6, q B = 3, y A = y B = 6(1-7)
Ryžiai. 64. Vienfazio variklio dvisluoksnė apvija esant 2p=4, z=24, q A = 4, q B = 2, y A = y B = 4 (1-5)
sluoksnio apvija). serijinis ryšys ritės grupės fazėje taip pat atliekamos pagal taisyklę: pabaiga su pabaiga, pradedant nuo pradžios, o polių poliškumas nebus pažeistas. Sujungimai pagalbinėje fazėje atliekami panašiai.
Apytikslė vienfazio vieno sluoksnio variklio apvijos su padidinta pagalbinės fazės varža schemos sudarymo procedūra. Pagrindinė padidinto pasipriešinimo variklio fazių schema
Ryžiai. 65. Ritės su bifilare apvija atlikimas: a - ritė, padalinta į dvi dalis, b - ritė su dvišake apvija, c - ritės su dvišake apvija žymėjimas diagramoje; 1 - pagrindinė sekcija, 2 - bifilinė sekcija, H ir K - ritės pradžia ir pabaiga
pagalbinė fazė yra tokia pati kaip variklių su paleidimo elementais.
Sudarant pagalbinės fazės schemą, reikia atsižvelgti į tai, kad kiekvienoje ritėje dalis jos posūkių yra suvyniota priešingomis kryptimis. Tai sumažina efektyvių laidininkų skaičių lizde. Priešpriešiniai posūkiai neutralizuoja tokio paties skaičiaus apsisukimų pagrindine kryptimi poveikį, sudarydami dvišakią apviją, todėl norint rasti ritės efektyvių posūkių skaičių (veiksmingieji laidininkai griovelyje), reikia atimti du kartus priešpriešinių apsisukimų skaičius nuo bendro skaičiaus. Jei, pavyzdžiui, griovelyje yra ritė, kurioje yra tik 81 posūkis, iš kurių 22 yra priešingi, tai griovelyje efektyvių laidininkų skaičius bus: 81-2x22=37.
Norint nustatyti priešpriešinių posūkių skaičių, kai bendras laidininkų skaičius griovelyje ir efektyvių laidininkų skaičius griovelyje yra žinomas, reikia atlikti atvirkštinį veiksmą, t. y. atimti efektyvių laidininkų skaičių iš bendro skaičiaus ir padalyti rezultatas dviem. Kai bendras laidininkų skaičius yra 81, o efektyvusis skaičius – 37, priešpriešinių apsisukimų skaičius turėtų būti:
Ritė su bifiline apvija gali būti gaunama įdėjus dvi ritės dalis į tuos pačius griovelius, iš kurių viena sukasi 180 ° aplink ašį, lygiagrečią grioveliams. Tada pasuktos sekcijos dešinė ir kairė pusės sukeičiamos (65 pav.). Grioveliuose, kur yra ritė su bifiline apvija, srovė
Ryžiai. 66. Vienfazio variklio su padidinta pagalbinės apvijos varža, vieno sluoksnio koncentrinė apvija 2p = 4, z = 24: a - ritė su dvišake apvija parodyta dviem skyriais, b - ta pati, in visos ritės forma
Ryžiai. 67. Vienfazio variklio su padidinta pagalbinės fazės varža vienasluoksnė koncentrinė apvija, kai 2p = 2, z = 18: a - vyniojant prieš laikrodžio rodyklę, b - vyniojant pagal laikrodžio rodyklę
Ryžiai. 68. Vienfazio variklio su padidinta pagalbinės fazės varža vienasluoksnė koncentrinė apvija su ritės grupės suskaidymu į tris dalis esant 2p = 2, z = 24
Ryžiai. 69. Vienfazio variklio su padidinta pagalbinės fazės varža ir pagrindinės fazės sujungimas į dvi lygiagrečias atšakas vienasluoksnė koncentrinė apvija su ritės grupės suskaidymu į tris dalis esant 2p = 2, z = 24
eina per vieną sekciją ta pačia kryptimi, išilgai kitą - priešinga kryptimi. Polių poliškumą lemia srovės kryptis ritėje su dideliu apsisukimų skaičiumi, todėl sekcija su dideliu posūkių skaičiumi sąlyginai vadinama pagrindine, o su mažesniu skaičiumi - bifilariu.
Ant pav. 66, a parodyta grandinė su bifilarine apvija pagalbinėje fazėje, dvišakė sekcija sąlyginai parodyta pagrindinės viduje. Paprastai diagramose vaizduojamos ritės su dvišake apvija
Ryžiai. 70. Vienfazio kondensatoriaus variklio vieno sluoksnio koncentrinė apvija esant 2p=2, z=18
atsispindi visos ritės pavidalu su kilpa, kurioje keičiasi srovės kryptis (65 pav., in ir pav. 66, b).
Ritės ir ričių grupės su dvišake apvija turi būti sujungtos taip, kad poliškumas po gretimais pagalbinės fazės poliais keistųsi; polių poliškumą lemia srovės kryptis pagrindinėse atkarpose.
Tipinės variklių su padidinta pagalbinės fazės varža apvijų diagramos parodytos fig. 67-69.
Bet kurią apviją galima apvynioti pagal laikrodžio rodyklę arba prieš laikrodžio rodyklę žiūrint į statorių iš grandinės pusės. Tai lemia vyniotojo įgūdžiai ir priimta gamybos technologija. Dviejų skirtingų apvijų krypčių grandinės pavyzdys parodytas fig. 67.
Apytikslė kondensatoriaus variklio apvijų schemos sudarymo procedūra. Vienfazių kondensatorių variklių grandinės yra sukonstruotos taip pat, kaip ir vienfazių su paleidimo elementais, tik reikia atsižvelgti į tai, kad pagrindinės ir pagalbinės fazės viename poliuje yra vienodas lizdų skaičius. todėl abiejų fazių grandinės taip pat yra vienodos.
Tipinės vienfazių kondensatorių variklių schemos parodytos fig. 70-76.
Ryžiai. 71. Vienfazio kondensatoriaus variklio vieno sluoksnio koncentrinė apvija, esant 2p=2, z=24
Ryžiai. 72. Vienfazio kondensatoriaus variklio vieno sluoksnio koncentrinė apvija esant 2p=2, z=24 ir kiekvienos iš fazių sujungimas į dvi lygiagrečias šakas
Ryžiai. 73. Vienfazio kondensatoriaus variklio vienasluoksnė koncentrinė apvija su "šukuotomis" ritėmis, esant 2p=4, z=24
Ryžiai. 74. Vienfazio kondensatorinio variklio dvisluoksnė apvija esant 2p=4, z=24, q A = q B = 3, y A = y B = 5(1-6)
Kai kuriais atvejais kondensatorių varikliams būdinga tai, kad abiejose fazėse yra "šukuotų" ritių, kurių apsisukimų skaičius yra perpus mažesnis. Pagal schemą pav. 73 parodytos keturios tokios ritės.
Apvija, parodyta pav. 75, 76, dėl dalinio griovelių skaičiaus viename stulpelyje, turi raštuoto raištelio ir dviejų sluoksnių apvijų požymių, todėl vadinamas kombinuotu.
Dažnai dėmesys skiriamas mokymuisi trifaziai elektros varikliai, iš dalies dėl to, kad trifaziai elektros varikliai naudojami dažniau nei vienfaziai. Vienfaziai elektros varikliai turi tokį patį veikimo principą kaip ir trifaziai elektros varikliai, tik su mažesniais paleidimo momentais. Priklausomai nuo paleidimo metodo, jie skirstomi į tipus.
Standartinis vienfazis statorius turi dvi apvijas 90° kampu viena su kita. Vienas iš jų laikomas pagrindine apvija, kitas - pagalbine arba paleidimo. Atsižvelgiant į polių skaičių, kiekviena apvija gali būti suskirstyta į kelias dalis.
Paveikslėlyje parodytas dviejų polių vienfazės apvijos pavyzdys, kurio pagrindinėje apvijoje yra keturios, o pagalbinėje - dvi dalys.
Reikėtų prisiminti, kad vienfazio elektros variklio naudojimas visada yra savotiškas kompromisas. Vieno ar kito variklio konstrukcija visų pirma priklauso nuo atliekamos užduoties. Tai reiškia, kad visi elektros varikliai projektuojami pagal tai, kas kiekvienu atveju yra svarbiausia: pavyzdžiui, efektyvumas, sukimo momentas, darbo ciklas ir kt. Dėl pulsuojančio lauko vienfaziai CSIR ir RSIR varikliai gali turėti daugiau aukštas lygis triukšmo, palyginti su dviejų fazių PSC ir CSCR varikliais, kurie yra daug tylesni, nes naudoja paleidimo kondensatorių. Kondensatorius, per kurį paleidžiamas elektros variklis, prisideda prie sklandaus jo veikimo.
Pagrindiniai vienfazių indukcinių variklių tipai
Buitiniai prietaisai ir mažos galios prietaisai veikia vienfaze kintamąja srove, be to, ne visur gali būti tiekiamas trifazis maitinimas. Todėl vienfaziai kintamosios srovės varikliai tapo plačiai paplitę, ypač JAV. Labai dažnai pirmenybė teikiama kintamosios srovės varikliams dėl jų tvirtos konstrukcijos, mažos kainos ir nereikalaujančio priežiūros.
Kaip rodo pavadinimas, vienfazis indukcinis variklis veikia indukcijos principu; Tas pats principas galioja ir trifaziams elektros varikliams. Tačiau tarp jų yra skirtumų: vienfaziai elektros varikliai, kaip taisyklė, veikia kintamoji srovė ir įtampa 110 -240 V, šių variklių statoriaus laukas nesisuka. Vietoj to, kiekvieną kartą, kai sinusinė įtampa šokinėja iš neigiamos į teigiamą, poliai keičiasi.
Vienfaziuose elektros varikliuose statoriaus laukas nuolat išlygiuotas viena kryptimi, o poliai keičia savo padėtį kartą per kiekvieną ciklą. Tai reiškia, kad vienfazis indukcinis variklis negali būti paleistas pats.
Teoriškai vienfazis elektros variklis galėtų būti paleidžiamas mechaniniu variklio sukimu, o po to nedelsiant įjungiamas. Tačiau praktiškai visi varikliai paleidžiami automatiškai.
Yra keturi pagrindiniai elektros variklių tipai:
Kondensatoriaus paleidžiamas / suvyniotas (indukcinis) indukcinis variklis (CSIR),
Kondensatoriaus paleidimo / kondensatoriaus veikimo indukcinis variklis (CSCR),
Indukcinis variklis su pasipriešinimo paleidimu (RSIR) ir
Variklis su nuolatiniu talpos atskyrimu (PSC).
Toliau pateiktame paveikslėlyje parodytos tipinės keturių pagrindinių vienfazių kintamosios srovės variklių tipų sukimo momento ir greičio santykio kreivės.
Vienfazis kondensatorius, paleidžiamas / per ritinį variklis (CSIR)
Kondensatoriaus paleidimo indukciniai varikliai, taip pat žinomi kaip CSIR varikliai, yra didžiausia vienfazių variklių grupė.
CSIR varikliai yra kelių standartinių dydžių: nuo mažiausio iki 1,1 kW. CSIR varikliuose kondensatorius jungiamas nuosekliai su paleidimo apvija. Kondensatorius sukelia tam tikrą atsilikimą tarp srovės įėjimo paleidimo apvija ir pagrindinėje apvijoje.
Tai prisideda prie paleidimo apvijos įmagnetinimo vėlavimo, dėl kurio atsiranda besisukantis laukas, turintis įtakos sukimo momento generavimui. Elektros varikliui padidinus greitį ir priartėjus prie darbinio greičio, starteris atsidaro. Be to, elektros variklis veiks įprastu indukcinio elektros variklio režimu. Starteris gali būti išcentrinis arba elektroninis.
CSIR varikliai turi gana didelį paleidimo sukimo momentą, svyruojantį nuo 50 iki 250 procentų visos apkrovos sukimo momento. Todėl iš visų vienfazių elektros variklių šie varikliai geriausiai tinka naudoti, kai paleidimo apkrova yra didelė, pvz., konvejeriams, oro kompresoriams ir šaldymo kompresoriams.
Vienfazis variklis su kondensatoriaus paleidimu / kondensatoriaus veikimu (CSCR)
Šio tipo varikliai, trumpai vadinami „CSCR varikliais“, sujungia geriausias kondensatoriaus paleidimo indukcinio variklio ir nuolat prijungto kondensatoriaus variklio savybes. Nors dėl savo konstrukcijos jie yra šiek tiek brangesni nei kiti vienfaziai varikliai, šie varikliai išlieka geriausiu pasirinkimu sudėtingoms reikmėms. CSCR variklio paleidimo kondensatorius yra nuosekliai sujungtas su paleidimo apvija, kaip ir kondensatoriaus paleidimo variklyje. Tai užtikrina didelį paleidimo momentą.
CSCR varikliai taip pat primena nuolatinio atskyrimo kondensatoriaus (PSC) variklius, nes jie taip pat paleidžiami per kondensatorių nuosekliai su paleidimo apvija, kai paleidimo kondensatorius yra atjungtas nuo tinklo. Tai reiškia, kad variklis gali atlaikyti maksimalią apkrovą arba perkrovą.
CSCR varikliai gali būti naudojami siekiant mažos visos apkrovos srovės ir didesnio efektyvumo. Tai suteikia keletą privalumų, įskaitant galimybę varikliui veikti esant mažesniems temperatūros svyravimams nei kiti panašūs vienfaziai varikliai.
CSCR varikliai yra galingiausi vienfaziai varikliai, kurie gali būti naudojami sudėtingose srityse, pvz., siurbliuose vandeniui siurbti aukštas spaudimas ir vakuuminiuose siurbliuose, taip pat kituose didelio sukimo momento procesuose. Tokių elektros variklių išėjimo galia svyruoja nuo 1,1 iki 11 kW.
Vienfazis varžinio paleidimo / indukcinio veikimo (RSIR) variklis
Šio tipo varikliai taip pat žinomi kaip "padalintos fazės variklis". Paprastai jie yra pigesni nei kitų tipų vienfaziai varikliai, naudojami pramonėje, tačiau jie taip pat turi tam tikrų veikimo apribojimų.
RSIR variklio starterį sudaro du atskiros apvijos statorius. Vienas iš jų naudojamas tik užvedimui, šios apvijos laido skersmuo yra mažesnis, o elektrinė varža didesnė nei pagrindinių apvijų. Dėl to besisukantis laukas vėluoja, o tai savo ruožtu varo variklį. Išcentrinis arba elektroninis starteris atjungia paleidimo apviją, kai variklio greitis pasiekia maždaug 75% vardinio greičio. Po to elektros variklis toliau dirbs pagal standartinius indukcinio variklio veikimo principus.
Kaip minėta anksčiau, RSIR varikliams yra tam tikrų apribojimų. Jie turi žemą pradžios akimirkos, dažnai svyruoja nuo 50 iki 150 procentų vardinės apkrovos. Be to, elektros variklis generuoja aukštą paleidimo srovės, maždaug 700–1000 proc vardinė srovė. Dėl to ilgas paleidimo laikas sukels perkaitimą ir pradinės apvijos sunaikinimą. Tai reiškia, kad tokio tipo elektros varikliai negali būti naudojami ten, kur reikia didelio paleidimo momento.
RSIR varikliai yra skirti siauram maitinimo įtampos diapazonui, o tai natūraliai riboja jų pritaikymą. Maksimalus jų sukimo momentas svyruoja nuo 100 iki 250% projektinės vertės. Taip pat reikėtų pažymėti, kad papildomas sunkumas yra šiluminės apsaugos įrengimas, nes gana sunku rasti apsauginį įtaisą, kuris veiktų pakankamai greitai, kad neperdegtų paleidimo apvija. RSIR varikliai tinkami naudoti mažose smulkinimo ir šlifavimo mašinose, ventiliatoriuose ir kitose srityse, kur priimtinas mažas paleidimo sukimo momentas ir veleno išėjimo galios reikalavimai nuo 0,06 kW iki 0,25 kW. Jie nenaudojami ten, kur reikia didelio sukimo momento ar ilgų ciklų.
Vienfazis elektros variklis su pastovios talpos atskyrimu (PSC)
Kaip rodo pavadinimas, nuolatinio atskyrimo kondensatoriaus (PSC) varikliuose yra kondensatorius, kuris veikimo metu yra nuolat įjungtas ir nuosekliai sujungtas su paleidimo apvija. Tai reiškia, kad šie varikliai neturi starterio ar kondensatoriaus, kuris naudojamas tik užvedimui. Taigi paleidimo apvija tampa pagalbine apvija, kai variklis pasiekia darbinį greitį.
PSC variklių konstrukcija yra tokia, kad jie negali užtikrinti tokio paties paleidimo momento kaip varikliai su paleidimo kondensatoriais. Jų paleidimo sukimo momentai yra gana maži: 30-90% vardinės apkrovos, todėl jie nenaudojami sistemose su didele pradine apkrova. Tai kompensuoja mažos paleidimo srovės – paprastai mažesnės nei 200 % vardinės apkrovos srovės – todėl jie yra tinkamiausi varikliai ilgiems darbo ciklams.
Varikliai su nuolatiniu talpos atskyrimu turi nemažai privalumų. Šių variklių našumas ir greitis gali būti suderinti su pritaikymu, be to, jie gali būti sukurti taip, kad būtų optimalus efektyvumas ir didelis galios koeficientas esant vardinei apkrovai. Kadangi jiems nereikia specialus prietaisas pradėti, juos galima nesunkiai apsukti (sukimosi kryptį pakeisti į priešingą). Be visų pirmiau minėtų dalykų, jie yra patikimiausi iš visų vienfazių elektros variklių. Štai kodėl „Grundfos“ standartiškai naudoja vienfazius PSC variklius visoms reikmėms iki 2,2 kW (2 polių) arba 1,5 kW (4 polių).
Varikliai su nuolatinio padalijimo galia gali būti naudojami įvairioms užduotims, priklausomai nuo jų konstrukcijos. Tipiški pavyzdžiai yra mažos inercijos apkrovos, tokios kaip ventiliatoriai ir siurbliai.
Dviejų laidų vienfaziai elektros varikliai
Dviejų laidų vienfaziai elektros varikliai turi dvi pagrindines apvijas, paleidimo apviją ir darbo kondensatorių. Jie plačiai naudojami JAV su vienfaziais maitinimo šaltiniais: 1 ½ 115 V / 60 Hz arba 1 ½ 230 V / 60 Hz. At teisingas ryšysšio tipo elektros varikliai gali būti naudojami abiejų tipų maitinimo šaltiniams.
Vienfazių elektros variklių apribojimai
Skirtingai nuo trifazių, vienfaziams elektros varikliams yra tam tikrų apribojimų. Vienfaziai elektros varikliai niekada neturėtų būti naudojami tuščiąja eiga, kadangi esant nedidelėms apkrovoms jie labai įkaista, taip pat rekomenduojama variklį naudoti apkrova, mažesnė nei 25 % visos apkrovos.
PSC ir CSCR varikliai turi simetrišką / apskritą sukimosi lauką viename apkrovos taikymo taške; tai reiškia, kad visuose kituose apkrovos taškuose sukamasis laukas yra asimetriškas/elipsinis. Kai variklis veikia su asimetriniu sukimosi lauku, srovė vienoje arba abiejose apvijose gali viršyti tinklo srovę. Tokios perteklinės srovės sukelia nuostolius, dėl kurių viena arba abi apvijos (dažnai pasitaiko, kai visai nėra apkrovos) įkaista, net jei srovė tinkle yra palyginti maža. Žr. pavyzdžius.
Apie įtampą vienfaziuose elektros varikliuose
Svarbu atsiminti, kad elektros variklio paleidimo apvijos įtampa gali būti didesnė tinklo įtampa variklio maitinimo šaltinis. Tai taip pat taikoma simetriškas režimas dirbti. Žiūrėti pavyzdį.
Maitinimo įtampos keitimas
Reikėtų pažymėti, kad vienfaziai varikliai paprastai nenaudojami dideliems įtampos diapazonams, priešingai nei trifaziai varikliai. Šiuo atžvilgiu gali prireikti variklių, galinčių veikti su kitų tipų įtampa. Tam reikia atlikti kai kuriuos konstrukcinius pakeitimus, pavyzdžiui, reikia papildomos apvijos ir įvairios talpos kondensatorių. Teoriškai skirtingų tinklo įtampų (to paties dažnio) kondensatoriaus talpa turėtų būti lygi įtampos santykio kvadratui:
Taigi 230 V variklyje bus naudojamas 25 µF/400 V kondensatorius, o 115 V variklio modeliui reikės 100 µF kondensatoriaus, pažymėto žemesne įtampa, pvz., 200 V.
Kartais pasirenkami mažesni kondensatoriai, pvz., 60 µF. Jie yra pigesni ir užima mažiau vietos. Tokiais atvejais apvija turi būti tinkama konkrečiam kondensatoriui. Reikia atsižvelgti į tai, kad elektros variklio našumas bus mažesnis nei su 100 µF kondensatoriumi – pavyzdžiui, paleidimo momentas bus mažesnis.
Išvada
Vienfaziai elektros varikliai veikia tuo pačiu principu kaip ir trifaziai. Tačiau jie turi mažesnius paleidimo momentus ir maitinimo įtampą (110-240 V).
Vienfaziai varikliai neturėtų dirbti tuščiąja eiga, daugelis jų neturėtų būti eksploatuojami esant mažesnei nei 25% maksimaliai apkrovai, nes dėl to variklio viduje pakyla temperatūra, dėl ko jis gali sugesti.