Карактеристике једнофазних асинхроних мотора

Монофазни асинхрони мотори се широко користе у технологији и свакодневном животу. Производња једнофазних асинхроних електромотора од делића вати до стотине вати је више од половине производње свих машина мале снаге, а њихова снага се стално повећава.

Монофазни мотори су генерално подељени у две категорије:

• мотори опште намене «који укључују индустријске и кућне електромоторе;

• мотори аутоматских уређаја — контролисани и неконтролисани мотори на наизменичну струју и специјализоване електричне машине мале снаге (тахогенератори, ротациони трансформатори, селсини и др.).

Значајан део асинхроних електромотора су мотори опште намене који су пројектовани да раде на једнофазној мрежи наизменичне струје. Међутим, постоји прилично опсежна група универзалних асинхроних електромотора дизајнираних да раде иу једнофазним и трофазним мрежама.

Дизајн универзалних мотора се практично не разликује од традиционално пројектовање трофазних асинхроних машина… Када раде на трофазној мрежи, ови мотори имају карактеристике сличне онима код трофазних мотора.

Монофазни мотори имају кавезни ротор, а намотај статора може се производити у различитим верзијама. Најчешће се на статор постављају радни намотај који испуњава две трећине прореза и почетни намотај који испуњава преосталу трећину прореза. Радни калем се рачуна за континуирани рад, а стартни калем се рачуна само за почетни период. Због тога је направљен од жице са малим попречним пресеком и садржи значајан број завоја. Да би се створио почетни обртни момент, почетни намотај укључује елементе за померање фазе - отпорнике или кондензаторе.

Асинхрони мотори мале снаге могу бити двофазни када радни намотај постављен на статор има две фазе помешане у простору за 90°. У једној од фаза је стално укључен елемент за померање фазе — кондензатор или отпорник Топ, који обезбеђује одређени фазни помак између струја намотаја.

Обично се назива мотор са кондензатором који је стално прикључен на једну од фаза кондензатор… Капацитет кондензатора за померање фазе може бити константан, али у неким случајевима вредност капацитивности може бити различита за старт-уп и за радни режим.

Карактеристична карактеристика једнофазних асинхроних мотора је способност ротације ротора у различитим правцима. Смер ротације је одређен правцем почетног обртног момента.

При малом отпору ротора (Ццр < 1), стога, једнофазни мотор не може да ради у реверзном режиму. Режим рада мотора одговара обртајима ротора 0 <н <нц при већој брзини одвија се режим генератора.

Карактеристика једнофазних мотора је да његов максимални обртни момент зависи од отпора ротора. Како се активни отпор ротора повећава, максимални обртни момент се смањује и са великим вредностима отпора Скр > 1 постаје негативан.

Приликом избора типа електромотора за погон уређаја или механизма потребно је познавати његове карактеристике.Главне су карактеристике обртног момента (почетни стартни момент, максимални обртни момент, минимални обртни момент), фреквенција ротације, виброакустичке карактеристике. У неким случајевима су потребне и карактеристике енергије и тежине.

Као пример, карактеристике једнофазног мотора се израчунавају са следећим параметрима:

• број фаза — 1;

• фреквенција мреже — 50 Хз;

• напон мреже — 220 В;

• активни отпор намотаја статора — 5 ома;

• индуктивни отпор намотаја статора — 9,42 Охма;

• индуктивни отпор намотаја ротора — 5,6 Охм;

• аксијална дужина машине — 0,1 м;

• број обртаја у намотају статора -320;

• радијус рупе статора — 0,0382 м;

• број канала — 48;

• ваздушни јаз — 1,0 к 103 м.

• фактор индуктивности ротора 1.036.

Једнофазни намотај испуњава две трећине прореза статора.

На сл. 1 приказане су зависности струје једнофазног електромотора и електромагнетног момента клизања. У идеалном режиму мировања, струја мотора коју троши мрежа, углавном за стварање магнетног поља, има релативно велику вредност.

За симулирани мотор, величина струје магнетизирања је око 30% почетне струје, за трофазне моторе исте снаге - 10-15%.Електромагнетни момент у идеалном режиму мировања има негативну вредност, која се повећава како се повећава отпор роторског кола. Ат клизећи Ц= 1, електромагнетни момент је нула, што потврђује исправан рад модела.

Шипак. 1. Енвелопе векторског потенцијала и магнетне индукције у зазору мотора током клизања с = 1

Пиринач. 2. Зависност струје и електромагнетног момента једнофазног асинхроног мотора од клизања

Зависности корисне и утрошене снаге од клизања (сл. 3) имају традиционални карактер. Ефикасност мотора у идеалном режиму празног хода има негативан предзнак који одговара негативном обртном моменту, а фактор снаге у овом режиму је веома низак (0,125 за симулирани мотор).

Нижа вредност фактора снаге у поређењу са трофазним моторима се објашњава великом величином струје магнетизирања. Како се оптерећење повећава, вредност фактора снаге расте и постаје упоредива са оним код трофазних мотора (слика 4).

Пиринач. 3. Зависност корисне и потрошене снаге једнофазног асинхроног мотора од клизања.

Пиринач. 4. Зависност коефицијента корисног дејства и снаге једнофазног асинхроног мотора од клизања.

Како се активни отпор ротора повећава, величина електромагнетног момента се смањује, а при критичним клизањима изнад јединице постаје негативна.

На сл. 5 приказује зависност електромагнетног момента једнофазног клизног мотора за различите вредности електричне проводљивости секундарног медијума мотора.

Пиринач. 5.Зависност електромагнетног момента једнофазног клизног мотора при различитим отпорима ротора (1 — 17 к 106 Цм / м, 2 — 1,7 к 106 Цм / м)

Кондензаторски мотори имају два намотаја која су трајно повезана са мрежом. Један од њих је директно повезан на мрежу, други је повезан серијски са кондензатором који обезбеђује неопходан фазни помак.

Оба намотаја заузимају исти број прореза на статору, а број њихових завоја и капацитивност кондензатора се израчунавају тако да се уз нешто клизања обезбеди кружно ротационо магнетно поље. Најчешће се као такав прихвата номинални слип. У овом случају, међутим, испоставља се да је почетни обртни момент много мањи од номиналног.

Магнетно поље у почетном режиму је елиптично; утицај контрапокретних компоненти магнетног поља је веома погођен.Ако се капацитет кондензатора повећа избором из услова добијања кружног поља при стартовању, тада долази до смањења обртног момента и смањење енергетских индикатора при номиналном клизању.

Могућа је и трећа варијанта, када кружном пољу одговара клизање веће величине него у номиналном режиму. Али овај пут такође није оптималан, јер је повећање обртног момента праћено значајним повећањем губитака. Повећање стартног момента кондензаторског мотора може се постићи повећањем активног отпора ротора. Ова метода доводи до повећања губитака са сваким клизањем, услед чега се ефикасност мотора смањује.

Пиринач. 6.Зависност струја мотора клизног кондензатора (Азп.о — струја рада намотаја, Азк.о — струја намотаја кондензатора, Е — струја мотора)

Пиринач. 7. Зависност од утрошене П1 и корисне П2 снаге клизања кондензатора

Пиринач. 8. Зависност коефицијента корисног дејства и снаге и електромагнетног момента мотора клизног кондензатора.

Кондензаторски мотор има сасвим задовољавајуће енергетске перформансе, висок фактор снаге, чија вредност премашује фактор снаге трофазног мотора, а са повећаним отпором ротора и значајним капацитетом, велики стартни обртни момент. Истовремено, као што је горе поменуто, мотор има смањену вредност ефикасности.

Пиринач. 9. Векторски дијаграм кондензаторског мотора при клизању с = 0,1

Векторски дијаграм (слика 9) показује да при изабраној вредности капацитивности кондензатора струја намотаја кондензатора води у односу на напон мреже, а струја радног намотаја заостаје. Дијаграм такође показује да када клизи близу номиналног, магнетно поље мотора је елиптично. Да би се добило кружно поље, вредност капацитивности кондензатора се мора смањити тако да струје у два намотаја буду једнаке по величини.

Погледајте и на ову тему:Вишебрзински једнофазни кондензаторски мотори