Motors asíncrons monofàsics i bifàsics
Finalitat, dispositiu i principi de funcionament dels motors asíncrons monofàsics
Els motors d'inducció monofàsics són màquines de baixa potència que s'assemblen a motors trifàsics de gàbia d'esquirol similars en disseny.
Els motors asíncrons monofàsics es diferencien dels motors trifàsics en la disposició de l'estator, on un bobinatge bifàsic es troba a les ranures del circuit magnètic, que consisteix en la fase principal o de treball amb una àrea de fase de 120 el. calamarsa i porta a terminals marcats C1 i C2, i una fase auxiliar o inicial amb una zona de fase de 60 el. calamarsa i condueix als terminals marcats B1 i B2 (Fig. 1).
Els eixos magnètics d'aquestes fases de bobinatge es desplacen entre si en un angle 0 = 90 el. calamarsa. Una fase de treball connectada a la xarxa de tensió alterna no pot provocar la rotació del rotor, ja que el seu corrent excita un camp magnètic altern amb un eix de simetria fix, caracteritzat per una inducció magnètica que canvia harmònicament en el temps.
Arròs. 1. Esquema del circuit d'un motor d'inducció de rotor de gàbia d'esquirol monofàsic.
Aquest camp es pot representar per dos components: camps magnètics circulars idèntics de seqüència directa i inversa, girant amb inducció magnètica, girant en direccions oposades a la mateixa velocitat. Tanmateix, quan el rotor s'accelera prèviament en la direcció requerida, continua girant en la mateixa direcció quan s'activa la fase de treball.
Per aquest motiu, l'arrencada d'un motor monofàsic comença accelerant el rotor prement el botó d'arrencada, provocant que s'excitin corrents en ambdues fases del bobinat de l'estator, que es desfasen en una quantitat en funció dels paràmetres del dispositiu de desfasament Z, fet en forma de resistència, inductor o condensador, i elements de circuit elèctric que inclouen les fases de funcionament i d'arrencada del bobinat de l'estator. Aquests corrents provoquen un camp magnètic giratori a la màquina amb inducció magnètica a l'entrefer, que canvia periòdicament i monòtonament dins dels valors màxim i mínim, i el final del seu vector descriu una el·lipse.
Això. El camp magnètic giratori el·líptic detecta EMF i corrents als cables del bobinatge del rotor en curtcircuit, que, interactuant amb aquest camp, asseguren l'acceleració del rotor del motor monofàsic en la direcció de rotació del camp, i això assoleix la velocitat gairebé nominal en pocs segons.
Alliberar el botó d'arrencada es transfereix el motor elèctric del mode bifàsic al mode monofàsic, que a més està recolzat pel component corresponent del camp magnètic altern, que durant la seva rotació està lleugerament per davant del rotor giratori a causa del lliscament.
La desconnexió oportuna de la fase inicial del bobinatge de l'estator d'un motor asíncron monofàsic de la xarxa elèctrica és necessària a causa del seu disseny, que preveu un mode de funcionament a curt termini, normalment fins a 3 s, que exclou la seva estada prolongada. sota càrrega a causa d'un sobreescalfament inacceptable, cremades d'aïllament i danys.
L'augment de la fiabilitat de funcionament dels motors asíncrons monofàsics s'aconsegueix incorporant a la caixa de la màquina un interruptor centrífug amb contactes d'interrupció connectats als terminals marcats VT i B2 i un relé tèrmic amb contactes similars amb terminals marcats PT i C1 (Fig. 2, c, d).
L'interruptor centrífug desconnecta automàticament la fase inicial del bobinat de l'estator connectat als terminals marcats B1 i B2 quan el rotor arriba a una velocitat propera a la nominal, i el relé tèrmic desconnecta les dues fases del bobinatge de l'estator de la xarxa quan s'escalfa. més alt dels permesos.
La inversió del sentit de gir del rotor s'aconsegueix canviant la direcció del corrent en una de les fases de l'enrotllament de l'estator en iniciar-se canviant el botó d'arrencada i reordenant la placa metàl·lica als terminals del motor elèctric (Fig. 2, a, b) o només reordenant dues plaques semblants (Fig. 2, c, d).
Arròs. 2. Marcació dels terminals de les fases del bobinat de l'estator d'un motor asíncron monofàsic amb un rotor d'esquirol i la seva connexió per a la rotació del rotor: a, c — dreta, b, d — esquerra.
Comparació de les característiques tècniques dels motors asíncrons monofàsics i trifàsics
Els motors asíncrons monofàsics es diferencien de les màquines trifàsiques similars en potència nominal amb un factor de parell inicial reduït kn = МХ / Mnom i un factor de corrent inicial augmentat ki = Mi / Mnom, que són per a motors elèctrics monofàsics amb una fase inicial. del bobinatge de l'estator amb una resistència de corrent continu augmentada i una menor inductància de la fase de treball són importants kn — 1,0 — 1,5 i ki = 5 — 9.
Les característiques d'arrencada dels motors asíncrons monofàsics són pitjors que les dels motors asíncrons trifàsics a causa del fet que un camp magnètic giratori el·líptic s'excita a l'inici de les màquines monofàsiques amb una fase inicial del bobinatge de l'estator equivalent a dos. camps magnètics giratoris circulars no uniformes, directament i viceversa, provoquen un efecte de frenada.
Mitjançant la selecció dels paràmetres dels elements dels circuits elèctrics de la fase de treball i d'arrencada del bobinat de l'estator, és possible assegurar l'excitació d'un camp magnètic giratori circular a l'engegada, que és possible amb un element de desfasament fet. en forma de condensador amb una capacitat adequada.
Com que l'acceleració del rotor provoca un canvi en els paràmetres dels circuits de la màquina, el camp magnètic giratori canvia de circular a el·líptic, degradant així les característiques d'arrencada del motor. Per tant, a una velocitat d'aproximadament 0,8 nominal, la fase d'arrencada del bobinatge de l'estator del motor elèctric s'apaga manualment o automàticament, com a resultat de la qual cosa el motor passa al funcionament monofàsic.
Els motors asíncrons monofàsics amb un condensador d'arrencada tenen un múltiple del parell inicial d'arrencada kp = 1,7 — 2,4 i un múltiple del corrent inicial d'arrencada ki = 3 — 5.
Motors asíncrons bifàsics
En els motors asíncrons bifàsics, les dues fases del bobinat de l'estator amb àrees de fase de 90 el. salutacions són els treballadors. Estan situats a les ranures del circuit magnètic de l'estator, de manera que els seus eixos magnètics formen un angle de 90 el. calamarsa. Aquestes fases del bobinatge de l'estator es diferencien entre si no només pel nombre de voltes, sinó també pel que fa a les tensions i corrents nominals, tot i que les seves potències totals són les mateixes en el mode nominal del motor.
En una de les fases del bobinatge de l'estator hi ha un condensador permanent Cp (Fig. 3, a), que en les condicions del mode nominal del motor proporciona l'excitació d'un camp magnètic circular giratori. La capacitat d'aquest condensador ve determinada per la fórmula:
° Cp = I1sinφ1 / 2πfUn2
on I1 i φ1-, respectivament, el corrent i el canvi de fase entre la tensió i el corrent del circuit de fase del bobinat de l'estator sense un condensador en un camp magnètic giratori circular, I i ti - la freqüència del corrent altern i la tensió de l'alimentació xarxa, respectivament, n- coeficient de transformació: la relació entre el nombre efectiu de voltes de les fases del bobinatge de l'estator, respectivament amb i sense un condensador, determinada per la fórmula
n = kvol2 w2 / ktom 1 w1
on коб2 i коб1 — coeficients de bobinat de les fases corresponents del bobinatge de l'estator amb el nombre de voltes w2 i w1.
La tensió terminal del condensador Uc connectada en sèrie amb la fase de bobinat d'un motor d'inducció bifàsic amb un camp magnètic giratori circular per sobre de la tensió de xarxa U i es determina de la següent manera:
Uc = U √1 + n2
La transició a una càrrega del motor diferent de la nominal va acompanyada d'un canvi en el camp magnètic giratori, que en lloc de circular esdevé el·líptic.Això empitjora les propietats de treball del motor i, en arrencar, redueix la inicial Parell d'arrencada a MP <0,3Mnom, limitant l'ús de motors condensadors connectats de manera permanent només en instal·lacions amb condicions d'arrencada suaus.
Per augmentar el parell inicial, el condensador d'arrencada Cn es connecta en paral·lel amb el condensador de treball Cp (Fig.3, b), la capacitat del qual és molt més gran que la capacitat del condensador de treball i depèn del conjunt de l'arrencada inicial. parell, que es pot augmentar a dos o més.
Arròs. 3. Esquemes d'encesa de motors asíncrons bifàsics amb rotor de gàbia d'esquirol: a — amb un condensador connectat permanentment, b — amb un condensador de marxa i arrencada.
Després que el rotor s'acceleri a una velocitat de 0,6 a 0,7 del condensador nominal d'arrencada, s'apaga per evitar la transició d'un camp magnètic giratori circular a un el·líptic, que deteriora el funcionament del motor.
El mode d'arrencada d'aquests motors de condensadors es caracteritza pels paràmetres següents: kn = 1,7 — 2,4 i ki = 4 — 6.
Els motors de condensadors es distingeixen per millors característiques energètiques que els motors monofàsics amb un vel inicial al bobinatge de l'estator i el seu factor de potència, gràcies a l'ús de condensadors, és superior al dels motors trifàsics de la mateixa potència.
Motors asíncrons universals
Les instal·lacions de control automàtic utilitzen motors asíncrons universals, màquines trifàsiques de baixa potència, que es connecten a una xarxa trifàsica o monofàsica. Quan s'alimenta des d'una xarxa monofàsica, les característiques d'arrencada i funcionament dels motors són lleugerament pitjors que quan s'utilitzen en mode trifàsic.
Els motors asíncrons universals de la sèrie UAD es produeixen amb dos i quatre pols, que en mode trifàsic tenen una potència nominal d'1,5 a 70 W, i en mode monofàsic - d'1 a 55 W i funcionen des d'un alternatiu. xarxa de tensió amb una freqüència de 50 Hz amb eficiència η= 0,09 — 0,65.
Motors asíncrons monofàsics amb pols ombrejats o ombrejats
En els motors d'inducció monofàsics amb pols dividits o ombrejats, cada pol està dividit per una ranura profunda en dues parts desiguals i porta un bobinatge monofàsic que cobreix tot el circuit magnètic del pol i espires curtcircuitades situades a la seva part més petita.
El rotor d'aquests motors té un bobinatge de curtcircuit. La inclusió del bobinatge de l'estator a una tensió sinusoïdal va acompanyada de l'establiment d'un corrent en ell i l'excitació d'un camp magnètic altern amb un eix de simetria fix, que indueix la fem i els corrents corresponents en els bucles curtcircuitat.
Sota la influència dels corrents de curtcircuit, els m.d.s corresponents exciten un camp magnètic, que impedeix l'enfortiment i el debilitament del camp magnètic principal en pols freqüents blindats. Els camps magnètics de les parts blindades i no blindades dels pols estan fora de fase en el temps i, desplaçats a l'espai, formen el camp magnètic giratori el·líptic que es mou en la direcció de l'eix magnètic de la part no blindada del pol a l'eix magnètic. de la seva part blindada.
La interacció d'aquest camp amb els corrents induïts en el bobinat del rotor provoca l'aparició del parell inicial Mn = (0,2 — 0,6) Mnom i l'acceleració del rotor a la velocitat nominal, si el parell de frenada aplicat a l'eix del motor no ha de ser. per sobrepassar el parell d'arrencada.
Per augmentar els parells d'arrencada inicial i màxims dels motors asíncrons monofàsics amb pols dividits o ombrejats, entre els seus pols es col·loquen derivacions magnètiques de xapa d'acer, la qual cosa apropa el camp magnètic giratori al circular.
Els motors de pals ombrejats són dispositius no reversibles que permeten arrencades freqüents, parades sobtades i es poden retardar durant molt de temps. Es fabriquen amb una potència nominal de dos i quatre pols de 0,5 a 30 W i amb un disseny millorat fins a 300 W per al funcionament des d'una xarxa de tensió alterna amb una freqüència de 50 Hz amb una eficiència de ηnom = 0,20 - 0,40.
Llegeix també: Selsyns: propòsit, dispositiu, principi d'acció
