Động cơ không đồng bộ một pha và hai pha

Mục đích, thiết bị và nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ một pha

Động cơ cảm ứng một pha là loại máy công suất thấp giống với động cơ lồng sóc ba pha tương tự về thiết kế.

Động cơ không đồng bộ một pha khác với động cơ ba pha ở cách bố trí stato, trong đó cuộn dây hai pha nằm trong các rãnh của mạch từ, bao gồm pha chính hoặc pha làm việc có diện tích pha là 120 el. mưa đá và dẫn đến các thiết bị đầu cuối được đánh dấu C1 và C2, và một pha phụ hoặc pha bắt đầu có diện tích pha là 60 el. mưa đá và dẫn đến các điểm cuối được đánh dấu B1 và ​​B2 (Hình 1).

Trục từ của các pha cuộn dây này lệch so với nhau một góc 0 = 90 el. kêu. Một pha làm việc được kết nối với mạng điện áp xoay chiều không thể làm cho rôto quay, vì dòng điện của nó kích thích một từ trường xoay chiều có trục đối xứng cố định, được đặc trưng bởi cảm ứng từ thay đổi điều hòa theo thời gian.

Cơm. 1. Sơ đồ mạch điện động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc một pha.

Trường này có thể được biểu diễn bằng hai thành phần — từ trường tròn giống hệt nhau có thứ tự thuận và nghịch, quay theo cảm ứng từ, quay ngược chiều nhau với cùng tốc độ. Tuy nhiên, khi rôto được gia tốc trước theo hướng cần thiết, nó tiếp tục quay theo hướng đó khi bật pha làm việc.

Vì lý do này, việc khởi động động cơ một pha bắt đầu bằng cách tăng tốc rôto bằng cách nhấn nút khởi động, làm cho dòng điện được kích thích trong cả hai pha của cuộn dây stato, được dịch pha một lượng tùy thuộc vào các thông số của cuộn dây. thiết bị chuyển pha Z, được chế tạo ở dạng điện trở, cuộn cảm hoặc tụ điện và các phần tử mạch điện bao gồm các pha vận hành và khởi động của cuộn dây stato. Các dòng điện này gây ra từ trường quay trong máy với cảm ứng từ trong khe hở không khí, từ trường này thay đổi định kỳ và đơn điệu trong các giá trị cực đại và cực tiểu, và phần cuối của vectơ của nó mô tả một hình elip.

Nó. Từ trường quay hình elip phát hiện EMF và dòng điện trong dây của cuộn dây rôto ngắn mạch, tương tác với trường này, đảm bảo gia tốc rôto của động cơ một pha theo hướng quay của trường và nó đạt tốc độ gần như danh nghĩa trong vài giây.

Việc nhả nút khởi động sẽ chuyển động cơ điện từ chế độ hai pha sang chế độ một pha, được hỗ trợ thêm bởi thành phần tương ứng của từ trường xoay chiều, trong quá trình quay của nó sẽ đi trước rôto quay một chút do trượt.

Việc ngắt kết nối kịp thời pha khởi động của cuộn dây stato của động cơ không đồng bộ một pha khỏi mạng điện là cần thiết do thiết kế của nó cung cấp chế độ hoạt động ngắn hạn - thường lên đến 3 giây, loại trừ thời gian lưu trú kéo dài của nó dưới tải do quá nhiệt không thể chấp nhận được, cháy cách điện và hư hỏng.

Tăng độ tin cậy hoạt động của động cơ không đồng bộ một pha được cung cấp bằng cách nhúng vào vỏ máy một công tắc ly tâm có các tiếp điểm ngắt được kết nối với các đầu nối được đánh dấu VT và B2 và một rơle nhiệt có các tiếp điểm tương tự có các đầu nối được đánh dấu PT và C1 (Hình 2, đĩa CD).

Công tắc ly tâm sẽ tự động ngắt pha khởi động của cuộn dây stato được nối với các cực được đánh dấu B1 và ​​B2 khi rôto đạt tốc độ gần với tốc độ định mức và rơle nhiệt ngắt cả hai pha của cuộn dây stato khỏi nguồn điện khi hệ thống sưởi cao hơn mức cho phép.

Việc đảo ngược hướng quay của rôto đạt được bằng cách thay đổi hướng dòng điện ở một trong các pha của cuộn dây stato khi khởi động bằng cách chuyển nút khởi động và sắp xếp lại tấm kim loại trên các cực của động cơ điện ( Hình. 2, a, b) hoặc chỉ bằng cách sắp xếp lại hai tấm giống nhau (Hình 2, c, d).

Cơm. 2. Đánh dấu các cực của các pha của cuộn dây stato của động cơ không đồng bộ một pha rôto lồng sóc và kết nối của chúng để quay rôto: a, c — phải, b, d — trái.

So sánh các đặc tính kỹ thuật của động cơ không đồng bộ một pha và ba pha

Động cơ không đồng bộ một pha khác với máy ba pha tương tự ở công suất định mức với hệ số mô-men xoắn ban đầu giảm kn = МХ / Mnom và hệ số dòng điện ban đầu tăng ki = Mi / Mnom, dành cho động cơ điện một pha có pha ban đầu của cuộn dây stato với điện trở dòng một chiều tăng và độ tự cảm thấp hơn của pha làm việc là quan trọng kn — 1,0 — 1,5 và ki = 5 — 9.

Đặc tính khởi động của động cơ không đồng bộ một pha kém hơn so với đặc tính khởi động của động cơ không đồng bộ ba pha do từ trường quay hình elip được kích thích khi khởi động máy một pha với pha ban đầu của cuộn dây stato tương đương với hai từ trường quay tròn không đều - trực tiếp và ngược lại, gây ra hiệu ứng hãm.

Bằng cách chọn các tham số của các phần tử của mạch điện của giai đoạn làm việc và khởi động của cuộn dây stato, có thể đảm bảo kích thích từ trường quay tròn khi khởi động, điều này có thể thực hiện được với phần tử lệch pha được chế tạo dưới dạng tụ điện có dung lượng phù hợp.

Khi gia tốc của rôto gây ra sự thay đổi trong các tham số của mạch máy, từ trường quay thay đổi từ hình tròn sang hình elip, do đó làm suy giảm các đặc tính khởi động của động cơ. Do đó, ở tốc độ khoảng 0,8 định mức, pha khởi động của cuộn dây stato của động cơ điện được tắt bằng tay hoặc tự động, do đó động cơ chuyển sang hoạt động một pha.

Động cơ không đồng bộ một pha có tụ điện khởi động có bội số của mômen khởi động ban đầu kp = 1,7 — 2,4 và bội số của dòng điện khởi động ban đầu ki = 3 — 5.

Động cơ không đồng bộ hai pha

Trong động cơ không đồng bộ hai pha, hai pha của cuộn dây stato có diện tích pha là 90 el. xin chào các công nhân. Chúng nằm trong các rãnh của mạch từ của stato sao cho các trục từ của chúng tạo thành một góc 90 el. kêu. Các pha này của cuộn dây stato khác nhau không chỉ ở số vòng dây mà còn ở điện áp và dòng điện định mức, mặc dù tổng công suất của chúng giống nhau ở chế độ định mức của động cơ.

Ở một trong các pha của cuộn dây stato, có một tụ điện cố định Cp (Hình 3, a), trong các điều kiện của chế độ định mức của động cơ, cung cấp sự kích thích của từ trường quay tròn. Dung lượng của tụ điện này được xác định theo công thức:

° Cp = I1sinφ1 / 2πfUn2

trong đó I1 và φ1- tương ứng là dòng điện và độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện của mạch pha của cuộn dây stato không có tụ điện trong từ trường quay tròn, I và ti - tần số của dòng điện xoay chiều và điện áp của nguồn cung cấp mạng, tương ứng, n- hệ số biến đổi — tỷ lệ số vòng dây hiệu dụng của các pha của cuộn dây stato, tương ứng có và không có tụ điện, được xác định theo công thức

n = kvol2 w2 / ktom 1 w1

trong đó коб2 và коб1 - hệ số cuộn dây của các pha tương ứng của cuộn dây stato với số vòng dây w2 và w1.

Điện áp đầu cực của tụ điện Uc mắc nối tiếp với pha cuộn dây của động cơ không đồng bộ hai pha có từ trường quay tròn phía trên điện áp nguồn U và được xác định như sau:

Uc = U √1 + n2

Việc chuyển sang tải động cơ khác với tải danh nghĩa đi kèm với sự thay đổi trong từ trường quay, thay vì hình tròn trở thành hình elip.Điều này làm xấu đi các đặc tính làm việc của động cơ và khi khởi động, nó làm giảm công suất ban đầu bắt đầu mô-men xoắn đến MP <0,3Mnom, chỉ giới hạn việc sử dụng động cơ tụ điện được kết nối vĩnh viễn trong các cài đặt có điều kiện khởi động nhẹ.

Để tăng mô-men xoắn ban đầu, tụ điện khởi động Cn được kết nối song song với tụ điện làm việc Cp (Hình 3, b), công suất lớn hơn nhiều so với công suất của tụ điện làm việc và phụ thuộc vào bộ khởi động ban đầu. mô-men xoắn, có thể tăng lên hai hoặc nhiều hơn.

Cơm. 3. Sơ đồ đóng cắt động cơ không đồng bộ hai pha rôto lồng sóc: a — với tụ điện nối cố định, b — với tụ điện chạy và khởi động.

Sau khi rôto tăng tốc đến tốc độ 0,6 - 0,7 của tụ điện khởi động danh định, nó sẽ bị tắt để tránh sự chuyển đổi từ trường quay tròn thành hình elip, làm suy giảm hoạt động của động cơ.

Chế độ khởi động của các động cơ tụ điện như vậy được đặc trưng bởi các tham số sau: kn = 1,7 — 2,4 và ki = 4 — 6.

Động cơ tụ điện được phân biệt bởi các đặc tính năng lượng tốt hơn so với động cơ một pha có màn che ban đầu trên cuộn dây stato và hệ số công suất của chúng, nhờ sử dụng tụ điện, cao hơn so với động cơ ba pha có cùng công suất.

Động cơ không đồng bộ vạn năng

Cài đặt điều khiển tự động sử dụng động cơ không đồng bộ phổ quát - máy ba pha công suất thấp, được kết nối với mạng ba pha hoặc một pha. Khi được cấp nguồn từ mạng một pha, các đặc tính khởi động và vận hành của động cơ kém hơn một chút so với khi được sử dụng ở chế độ ba pha.

Động cơ không đồng bộ phổ quát của dòng UAD được sản xuất với hai và bốn cực, ở chế độ ba pha có công suất danh định từ 1,5 đến 70 W và ở chế độ một pha - từ 1 đến 55 W và hoạt động từ nguồn xoay chiều mạng điện áp có tần số 50 Hz với hiệu suất η= 0,09 — 0,65.

Động cơ không đồng bộ một pha có bóng mờ hoặc bóng mờ

Trong động cơ cảm ứng một pha có các cực phân chia hoặc bóng mờ, mỗi cực được chia thành hai phần không bằng nhau bằng một rãnh sâu và mang một cuộn dây một pha bao phủ toàn bộ mạch từ của cực và các vòng dây ngắn mạch nằm trên phần nhỏ hơn của nó.

Rôto của những động cơ này có một cuộn dây ngắn mạch. Việc đưa cuộn dây stato vào điện áp hình sin đi kèm với việc thiết lập dòng điện trong nó và kích thích từ trường xoay chiều có trục đối xứng cố định, tạo ra emf và dòng điện tương ứng trong các vòng ngắn mạch.

Dưới ảnh hưởng của dòng điện ngắn mạch, m.d.s tương ứng sẽ kích thích từ trường, ngăn chặn sự tăng cường và suy yếu của từ trường chính trong các cực thường xuyên được che chắn. Từ trường của các phần được che chắn và không được che chắn của các cực lệch pha theo thời gian và dịch chuyển trong không gian, tạo thành từ trường quay hình elip di chuyển theo hướng từ trục từ của phần không được che chắn của cực đến trục từ. phần được che chắn của nó.

Sự tương tác của trường này với dòng điện cảm ứng trong cuộn dây rôto gây ra sự xuất hiện của mô-men xoắn ban đầu Mn = (0,2 — 0,6) Mnom và gia tốc của rôto đến tốc độ định mức, nếu mô-men xoắn hãm tác dụng lên trục động cơ không được để vượt quá mô-men xoắn khởi động.

Để tăng mô-men xoắn khởi động ban đầu và mô-men xoắn cực đại của động cơ không đồng bộ một pha có cực phân tách hoặc bóng mờ, giữa các cực của chúng có đặt các shunt từ tính của tấm thép, làm cho từ trường quay gần với hình tròn hơn.

Động cơ cực bóng mờ là thiết bị không thể đảo ngược, cho phép khởi động thường xuyên, dừng đột ngột và có thể bị trì hoãn trong một thời gian dài. Chúng được chế tạo với công suất định mức hai và bốn cực từ 0,5 đến 30 W và với thiết kế cải tiến lên đến 300 W để hoạt động từ mạng điện áp xoay chiều có tần số 50 Hz với hiệu suất ηnom = 0,20 — 0,40.
Đọc thêm: Selsyns: mục đích, thiết bị, nguyên tắc hành động