Đặc điểm của động cơ cảm ứng một pha

Động cơ không đồng bộ một pha được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật và đời sống hàng ngày. Việc sản xuất động cơ điện không đồng bộ một pha từ một phần nhỏ watt đến hàng trăm watt chiếm hơn một nửa sản lượng của tất cả các máy công suất thấp và công suất của chúng không ngừng tăng lên.

Động cơ một pha thường được chia thành hai loại:

• động cơ đa dụng « bao gồm động cơ điện công nghiệp và gia dụng;

• động cơ của các thiết bị tự động - động cơ xoay chiều được điều khiển và không được điều khiển và các máy điện công suất thấp chuyên dụng (máy phát điện tốc độ, máy biến áp quay, selsin, v.v.).

Một tỷ lệ đáng kể động cơ điện không đồng bộ là động cơ đa năng được thiết kế để hoạt động trên mạng điện xoay chiều một pha. Tuy nhiên, có một nhóm khá rộng các động cơ điện không đồng bộ phổ quát được thiết kế để hoạt động trong cả mạng một pha và ba pha.

Thiết kế của động cơ vạn năng thực tế không khác với thiết kế truyền thống của máy không đồng bộ ba pha… Khi hoạt động trên mạng ba pha, các động cơ này có các đặc điểm tương tự như động cơ ba pha.

Động cơ một pha có rôto lồng sóc và cuộn dây stato có thể được sản xuất theo các phiên bản khác nhau. Thông thường, một cuộn dây làm việc lấp đầy hai phần ba số rãnh và một cuộn dây khởi động lấp đầy một phần ba số rãnh còn lại được đặt trên stato. Cuộn chạy được tính cho hoạt động liên tục và cuộn khởi động chỉ được tính cho giai đoạn khởi động. Do đó, nó được làm bằng dây có tiết diện nhỏ và chứa số vòng dây đáng kể. Để tạo mô-men xoắn khởi động, cuộn dây khởi động bao gồm các phần tử lệch pha - điện trở hoặc tụ điện.

Động cơ không đồng bộ công suất thấp có thể là hai pha khi cuộn dây làm việc đặt trên stato có hai pha lệch nhau trong không gian 90°. Ở một trong các pha, một phần tử dịch pha liên tục được đưa vào - một tụ điện hoặc điện trở Top, cung cấp một sự dịch pha nhất định giữa các dòng điện trong cuộn dây.

Nó thường được gọi là động cơ có tụ điện được kết nối vĩnh viễn với một trong các pha tụ điện… Điện dung của tụ điện lệch pha có thể không đổi, nhưng trong một số trường hợp, giá trị điện dung có thể khác nhau đối với chế độ khởi động và chế độ chạy.

Một tính năng đặc trưng của động cơ không đồng bộ một pha là khả năng quay rôto theo các hướng khác nhau. Hướng quay được xác định bởi hướng của mô-men xoắn ban đầu.

Do đó, ở điện trở rôto thấp (Ccr < 1), động cơ một pha không thể hoạt động ở chế độ đảo chiều. Chế độ động cơ tương ứng với số vòng quay rôto 0 < n < nc ở tốc độ cao hơn chế độ máy phát diễn ra.

Một đặc điểm của động cơ một pha là mô-men xoắn cực đại của nó phụ thuộc vào điện trở của rôto. Khi điện trở hoạt động của rôto tăng lên, mômen xoắn cực đại giảm và với các giá trị điện trở lớn Skr > 1, nó trở nên âm.

Khi chọn loại động cơ điện để điều khiển một thiết bị hoặc cơ chế, cần phải biết các đặc tính của nó, trong đó chính là đặc tính mô-men xoắn (mô-men xoắn khởi động ban đầu, mô-men xoắn cực đại, mô-men xoắn tối thiểu), tần số quay, đặc tính rung âm. Trong một số trường hợp, đặc điểm năng lượng và trọng lượng cũng được yêu cầu.

Ví dụ, các đặc tính của động cơ một pha được tính toán với các tham số sau:

• số pha — 1;

• tần số lưới — 50 Hz;

• điện áp nguồn — 220 V;

• điện trở hoạt động của cuộn dây stato - 5 ohms;

• điện trở cảm ứng của cuộn dây stato — 9,42 Ohm;

• điện trở cảm ứng của cuộn dây rôto — 5,6 Ohm;

• chiều dài trục của máy — 0,1 m;

• số vòng dây trong cuộn dây stato -320;

• bán kính lỗ stato — 0,0382 m;

• số kênh — 48;

• khe hở không khí — 1,0 x 103 m.

• hệ số tự cảm rôto 1,036.

Cuộn dây một pha lấp đầy hai phần ba số rãnh stato.

Trong bộ lễ phục. 1 cho thấy sự phụ thuộc của dòng điện của động cơ điện một pha và mô men trượt điện từ. Ở chế độ không tải lý tưởng, dòng điện động cơ được mạng tiêu thụ, chủ yếu để tạo ra từ trường, có giá trị tương đối lớn.

Đối với động cơ mô phỏng, cường độ dòng điện từ hóa bằng khoảng 30% dòng điện ban đầu, đối với động cơ ba pha có cùng công suất - 10-15%.Mômen điện từ ở chế độ không tải lý tưởng có giá trị âm, giá trị này tăng khi điện trở của mạch rôto tăng. Tại trượt ngã C= 1, momen điện từ bằng 0, điều này khẳng định mô hình hoạt động chính xác.

Quả sung. 1. Đường bao của vectơ thế và cảm ứng từ trong khe động cơ khi trượt s = 1

Cơm. 2. Sự phụ thuộc của dòng điện và mô men điện từ của động cơ không đồng bộ một pha vào trượt

Sự phụ thuộc của năng lượng hữu ích và tiêu thụ vào trượt (Hình 3) có đặc điểm truyền thống. Hiệu suất của động cơ ở chế độ không tải lý tưởng có dấu âm tương ứng với mô-men xoắn âm và hệ số công suất ở chế độ này rất thấp (0,125 đối với động cơ mô phỏng).

Giá trị thấp hơn của hệ số công suất so với động cơ ba pha được giải thích là do cường độ dòng điện từ hóa cao. Khi tải tăng, giá trị của hệ số công suất tăng và tương đương với giá trị của động cơ ba pha (Hình 4).

Cơm. 3. Sự phụ thuộc của công suất hữu ích và công suất tiêu thụ của động cơ không đồng bộ một pha khi trượt

Cơm. 4. Sự phụ thuộc của hệ số tác dụng có ích và công suất trượt của động cơ không đồng bộ một pha

Khi điện trở hoạt động của rôto tăng lên, độ lớn của mômen điện từ giảm xuống và tại điểm tới hạn vượt quá mức thống nhất, nó trở nên âm.

Trong bộ lễ phục. Hình 5 chỉ ra sự phụ thuộc của mômen điện từ của động cơ trượt một pha đối với các giá trị khác nhau của độ dẫn điện của môi trường thứ cấp của động cơ.

Cơm. 5.Sự phụ thuộc của mô men điện từ của động cơ trượt một pha ở các điện trở rôto khác nhau (1 — 17 x 106 Cm / m, 2 — 1,7 x 106 Cm / m)

Động cơ tụ điện có hai cuộn dây được kết nối vĩnh viễn với lưới điện. Một trong số chúng được kết nối trực tiếp với mạng, cái thứ hai được kết nối nối tiếp với một tụ điện cung cấp sự dịch pha cần thiết.

Cả hai cuộn dây chiếm cùng số rãnh trên stato, số vòng dây của chúng và điện dung của tụ điện được tính theo cách sao cho một từ trường quay tròn được cung cấp với một số trượt. Thông thường, phiếu danh nghĩa được chấp nhận như vậy. Tuy nhiên, trong trường hợp này, mô-men xoắn ban đầu nhỏ hơn nhiều so với mô-men xoắn danh nghĩa.

Từ trường ở chế độ ban đầu là hình elip; ảnh hưởng của các thành phần chuyển động ngược của từ trường bị ảnh hưởng rất nhiều.Nếu điện dung của tụ điện được tăng lên bằng cách chọn nó từ điều kiện thu được trường tròn khi khởi động, thì mômen xoắn sẽ giảm và giảm các chỉ số năng lượng ở mức trượt danh nghĩa.

Một biến thể thứ ba cũng có thể xảy ra, khi trường tròn tương ứng với độ trượt có cường độ lớn hơn ở chế độ danh nghĩa. Nhưng con đường này cũng không phải là tối ưu, vì sự gia tăng mô-men xoắn đi kèm với sự gia tăng đáng kể tổn thất. Việc tăng mô-men xoắn khởi động của động cơ tụ điện có thể đạt được bằng cách tăng điện trở hoạt động của rôto. Phương pháp này dẫn đến sự gia tăng tổn thất với mỗi lần trượt, do đó hiệu suất của động cơ giảm.

Cơm. 6.Sự phụ thuộc của dòng điện động cơ tụ điện trượt (Azp.o - dòng điện cuộn dây hoạt động, Azk.o - dòng điện cuộn dây tụ điện, E - dòng điện động cơ)

Cơm. 7. Sự phụ thuộc vào công suất trượt P1 tiêu thụ và công suất trượt hữu ích P2 của tụ điện

Cơm. 8. Sự phụ thuộc của hệ số tác dụng và công suất có ích và momen điện từ của động cơ tụ trượt

Động cơ tụ điện có hiệu suất năng lượng khá khả quan, hệ số công suất cao, giá trị vượt quá hệ số công suất của động cơ ba pha, đồng thời tăng điện trở rôto và công suất đáng kể, mô-men xoắn khởi động cao. Đồng thời, như đã đề cập ở trên, động cơ có giá trị hiệu suất giảm.

Cơm. 9. Sơ đồ véc tơ động cơ tụ điện trượt s = 0,1

Sơ đồ vectơ (Hình 9) cho thấy ở giá trị đã chọn của điện dung tụ điện, dòng điện cuộn dây của tụ điện đang dẫn so với điện áp mạng và dòng điện cuộn dây làm việc bị trễ. Biểu đồ cũng cho thấy rằng khi trượt gần đến danh nghĩa, từ trường của động cơ có hình elip. Để thu được điện trường tròn thì phải giảm giá trị điện dung của tụ điện sao cho cường độ dòng điện trong hai cuộn dây có độ lớn bằng nhau.

Xem thêm về chủ đề này:Động cơ tụ điện một pha nhiều tốc độ