Tek fazlı asenkron motor: nasıl çalışır

Bu elektrikli cihazın adı, kendisine verilen elektrik enerjisinin rotorun dönme hareketine dönüştürüldüğünü gösterir. Ayrıca, "asenkron" sıfırı, armatürün dönme hızının statorun manyetik alanından gecikmesini, uyumsuzluğu karakterize eder.

"Tek faz" kelimesi belirsiz bir tanımlamaya neden olur. Bunun nedeni "faz" terimi elektrikte birkaç fenomen tanımlar:

• kayma, vektör miktarları arasındaki açı farkı;

• iki, üç veya dört telli AC elektrik devresinin potansiyel iletkeni;

• üç fazlı bir motorun veya jeneratörün stator veya rotor sargılarından biri.

Bu nedenle, bir faz ve sıfır potansiyeli ile temsil edilen iki telli bir AC ağında çalışan tek fazlı bir elektrik motorunu çağırmanın geleneksel olduğunu hemen açıklığa kavuşturuyoruz. Çeşitli stator tasarımlarına monte edilen sargıların sayısı bu tanımı etkilemez.

Motor tasarımı

Teknik cihazına göre, bir endüksiyon motoru aşağıdakilerden oluşur:

1. bir stator - üzerinde bulunan çeşitli elektrik elemanları ile bir konut tarafından yapılan statik, sabit bir parçası;

2. statorun elektromanyetik alanının kuvvetleri tarafından döndürülen bir rotor.

Bu iki parçanın mekanik bağlantısı, iç halkaları rotor şaftının takılmış soketlerine monte edilen ve dış halkalar statora sabitlenmiş koruyucu yan kapaklara monte edilen dönme yatakları ile yapılır.

rotor

Bu modeller için cihazı tüm endüksiyon motorları ile aynıdır: yumuşak demir alaşımlarına dayanan yük plakalarından manyetik bir çekirdek çelik bir şaft üzerine monte edilmiştir. Dış yüzeyinde, alüminyum veya bakır sargı çubuklarının monte edildiği, uçlarında kapatma halkalarına kısa devre olan oluklar yapılır.

Stator manyetik alanı tarafından indüklenen rotor sargısında bir elektrik akımı indüklenir ve manyetik devre, burada oluşturulan manyetik akının iyi geçişini sağlar.

Tek fazlı motorlar için ayrı rotor tasarımları, silindir şeklinde manyetik olmayan veya ferromanyetik malzemelerden yapılabilir.

stator

Stator tasarımı da sunulmaktadır:

• mahfaza;

• manyetik devre;

• sargı.

Temel amacı sabit veya dönen bir elektromanyetik alan oluşturmaktır.

Stator sargısı genellikle iki devreden oluşur:

1. işçi;

2. başlatıcı.

Çapanın elle bükülmesi için tasarlanmış en basit tasarımlarda, sadece bir sarım yapılabilir.

Asenkron tek fazlı elektrik motorunun çalışma prensibi

Malzemenin sunumunu basitleştirmek için, stator sargısının sadece bir döngü döngüsü ile yapıldığını hayal edelim. Stator içindeki telleri 180 derecelik bir açıyla bir daireye dağıtılır. Pozitif ve negatif yarım dalgalara sahip alternatif bir sinüzoidal akım içinden geçer. Dönen değil, titreşimli bir manyetik alan oluşturur.

Manyetik alan titreşimleri nasıl oluşur?

Bu süreci, t1, t2, t3 anlarında pozitif bir yarım dalga akımı örneği ile analiz edelim.

Mevcut yolun üst kısmı boyunca bize ve alt kısmı boyunca - bizden geçer. Manyetik devre ile temsil edilen dikey düzlemde, iletken etrafında manyetik akı görülür.

Göz önünde bulundurulan anlarda genlik olarak değişen akımlar, farklı büyüklüklerde F1, F2, F3 elektromanyetik alanları oluşturur. Üst ve alt yarıdaki akım aynı olduğundan, ancak bobin büküldüğünden, her parçanın manyetik akıları ters yönde yönlendirilir ve birbirlerinin hareketini yok eder.Bu bir gimlet veya sağ el kuralı ile belirlenebilir.

Gördüğünüz gibi, pozitif bir yarım dalga ile manyetik alanın dönüşü gözlenmez, ancak telin üst ve alt kısımlarında sadece dalgalanma meydana gelir, bu da manyetik devrede karşılıklı olarak dengelenir. Aynı işlem, akımlar ters yönde olduğunda sinüzoidin negatif bir bölümünde gerçekleşir.

Dönen manyetik alan olmadığından, rotor da sabit kalacaktır, çünkü dönmeye başlamak için kuvvet uygulanmaz.

Titreşimli bir alanda rotor dönüşü nasıl oluşturulur?

Rotoru elinizle bile döndürürseniz, bu harekete devam edecektir. Bu fenomeni açıklamak için, toplam manyetik akının mevcut sinüsoid frekansında her yarım döngüde sıfırdan maksimum değere (yön değişikliği ile) değiştiğini ve şekilde gösterildiği gibi üst ve alt dallarda oluşan iki kısımdan oluştuğunu gösteriyoruz.

Statorun manyetik titreşimli alanı, Fmax / 2 genliğine sahip ve aynı frekansta zıt yönlerde hareket eden iki dairesel alandan oluşur.

npr = nbr = f60 / p = 1.

Bu formülde şunlar belirtilmiştir:

• statorun manyetik alanının ileri ve geri yönlerde dönme sıklığı;

• n1, dönen manyetik akının hızıdır (r / dak);

• p, kutup çiftlerinin sayısıdır;

• f, stator sargısındaki akımın frekansıdır.

Şimdi, elinizle, motor dönüşünü bir yönde vereceğiz ve rotorun ileri ve geri yönlerin farklı manyetik akılarına göre kaymasının neden olduğu bir torkun oluşması nedeniyle hareketi hemen alacak.

İleri yöndeki manyetik akının rotorun dönüşüne denk geldiğini ve tersinin sırasıyla tersi olacağını varsayıyoruz. N2 rpm cinsinden çapa dönüş frekansı ise, n2

Bu durumda, Spr = (n1-n2) / n1 = S'yi belirtiriz.

Burada, S ve Spr endeksleri, asenkron motorun kaymasını ve ileri yönde göreceli manyetik akının rotorunu gösterir.

Ters akışta, kayma Sobr benzer bir formülle ifade edilir, ancak n2 işaretinin değiştirilmesi ile.

Sobr = (n1 - (-n2)) / n1 = 2-Sbr.

Elektromanyetik indüksiyon yasasına uygun olarak, doğrudan ve ters manyetik akıların etkisi altında, rotor sargısında, I2pr ve I2obr ile aynı yönlerde akımlar oluşturacak bir elektromotor kuvvet hareket edecektir.

Sıklıkları (hertz cinsinden), kaymanın büyüklüğü ile doğru orantılı olacaktır.

f2pr = f1 = Spr;

f2sample = f1 ∙ S

Ayrıca, indüklenen akım I2obr tarafından oluşturulan f2obr frekansı, f2pr frekansını önemli ölçüde aşar.

Örneğin, bir elektrik motoru 50 Hz ağ üzerinde n1 = 1500 ve n2 = 1440 rpm ile çalışır. Rotoru, Spr = 0.04 ileri yönünün manyetik akısına ve f2pr = 2 Hz akım frekansına göre bir kaymaya sahiptir. Ters kayma Sobr = 1.96 ve akım frekansı f2obr = 98 Hz.

Amper yasasına dayanarak, mevcut I2pr ve manyetik alan Фпр etkileştiğinde, bir tork Мпр görünür.

Mpr = cM ∙ Fpr ∙ I2pr ∙ cosφ2pr.

Burada sabit katsayı SM, motorun tasarımına bağlıdır.

Bu durumda, ters manyetik akı Mobr da ifadesi ile hesaplanır:

Mobr = cM ∙ Phobr ∙ I2obr ∙ cosφ2obr.

Bu iki akışın etkileşiminin bir sonucu olarak, sonuçta ortaya çıkan olan görünür:

M = Mpr-Mobr.

Uyarı! Rotor döndüğünde, farklı yönlerde kuvvet momentleri oluşturan farklı frekanslarda akımlar indüklenir. Bu nedenle, motor armatürü, dönmeye başladığı yönde titreşimli bir manyetik alanın etkisi altında dönecektir.

Nominal yükün tek fazlı bir motor tarafından aşılması sırasında, doğrudan tork Mpr'nin ana payı ile hafif bir kayma oluşur. Mobr'un engelleyici, ters manyetik alanının karşı hareketi, ileri ve geri yönlerin akımlarının frekanslarındaki farktan dolayı çok az etkilenir.

ters akımın f2obr'u f2pr'yi önemli ölçüde aşar ve indüklenen endüktans X2obr aktif bileşeni büyük ölçüde aşar ve sonuçta azalan ters manyetik akı Fobr'un büyük bir manyetiksizleştirme etkisi sağlar.

Yük altındaki motorun güç faktörü küçük olduğundan, ters manyetik akının dönen rotor üzerinde güçlü bir etkisi olamaz.

Ağın bir fazı sabit rotorlu bir motora uygulandığında (n2 = 0), hem ileri hem de geri kayma birliğe eşittir ve ileri ve geri akışların manyetik alanları ve kuvvetleri dengelenir ve dönüş gerçekleşmez. Bu nedenle, bir fazın beslenmesinden motor armatürünü açmak imkansızdır.

Motor devrini hızlı bir şekilde nasıl belirleyebilirsiniz:

Tek fazlı asenkron motorda rotor dönüşü nasıl oluşturulur?

Bu tür cihazların çalıştığı tüm tarih boyunca, aşağıdaki tasarım çözümleri geliştirilmiştir:

1. milin bir el veya kordon ile manuel olarak açılması;

2. ohmik, kapasitif veya endüktif direnç nedeniyle başlatma sırasında bağlı ek bir sargı kullanımı;

3. stator manyetik devresinin kısa devre manyetik bobini ile ayrılması.

İlk yöntem ilk gelişimde kullanıldı ve ek zincir gerektirmemesine rağmen, başlangıçta yaralanma riskleri nedeniyle gelecekte uygulanmaya başlanmadı.

Statorda faz kaydırma sargısının uygulanması

Rotorun stator sargısına ilk dönüşünü vermek için, başlatma sırasında ek bir yardımcı olan bağlanır, ancak sadece 90 derece açı kaydırılır. Çalışan olandan akmaktan daha fazla akım geçirmek için daha kalın bir tel ile gerçekleştirilir.

Böyle bir motorun bağlantı şeması sağdaki şekilde gösterilmektedir.

Burada, bu tür motorlar için özel olarak oluşturulan ve SSCB'de üretilen çamaşır makinelerinin çalışmasında yaygın olarak kullanılan PNVS tipi düğmesi açmak için kullanılır. Bu düğme hemen 3 kontağı, basıldıktan ve serbest bırakıldıktan sonra, açık durumda sabit kalacak ve ortadaki kısa bir süre kapanacak ve daha sonra yayın etkisi altında orijinal konumuna geri dönecek şekilde 3 kontağı açar.

Kapalı aşırı kontaklar, bitişik Durdur düğmesine basılarak çıkarılabilir.

Basmalı düğme anahtarına ek olarak, otomatik sarmada ek sarımı devre dışı bırakmak için aşağıdakiler kullanılır:

1. santrifüj anahtarlar;

2. diferansiyel veya akım röleleri;

3. mekanik zamanlayıcılar.

Motorun yük altında çalışmasını artırmak için, faz kaydırma sargısında ek elemanlar kullanılır.

Tek fazlı motorun marş direncine bağlanması

Böyle bir devrede, omik direnç stator ilave sargısına sırayla monte edilir. Bu durumda, dönüşlerin sarılması, biffilar bir tarzda gerçekleştirilir ve bobinin sıfıra çok yakın bir kendi kendine indüksiyon katsayısı sağlar.

Bu iki yöntemin uygulanması nedeniyle, akımlar farklı sargılardan aktığında, aralarında yaklaşık 30 derecelik bir faz kayması meydana gelir, bu da yeterlidir. Açılardaki fark, her bir devredeki karmaşık dirençlerin değiştirilmesiyle yaratılır.

Bu yöntemle, düşük endüktanslı ve arttırılmış dirençli bir başlangıç ​​sargısı hala bulunabilir. Bunun için, alçaltılmış kesitli bir telin az sayıda dönüşüyle ​​sarılması kullanılır.

Kondansatör başlamalı tek fazlı motor bağlama

Kapasitif faz akım kayması, seri bağlı bir kapasitör ile sargının kısa süreli bir bağlantısını oluşturmanızı sağlar. Bu zincir yalnızca motor moda girdiğinde ve daha sonra kapandığında çalışır.

Kondansatör başlangıcı, dirençli veya endüktif başlatma yönteminden daha yüksek tork ve daha yüksek bir güç faktörü oluşturur. Nominal değerin 45-50% değerine ulaşabilir.

Ayrı devrelerde, sürekli çalışan çalışan sargı zincirine bir kapasitans da eklenir. Bu nedenle, sarımlardaki akımların π / 2 derecesinde bir sapma ile elde edilir. Aynı zamanda, şaftta iyi tork sağlayan statorda maksimum genlikteki bir değişiklik güçlü bir şekilde fark edilir.

Bu teknik nedeniyle, motor ilk çalıştırmada daha fazla güç üretebilir. Bununla birlikte, bu yöntem sadece ağır çalıştırma tahrikleriyle, örneğin ketenle doldurulmuş bir çamaşır makinesinin tamburunu döndürmek için kullanılır.

Kondansatör tetiği, armatürün dönüş yönünü değiştirmenizi sağlar. Bunu yapmak için, sadece başlangıç ​​veya çalışma sargısının bağlantısının polaritesini değiştirin.

Split Kutuplu Tek Fazlı Motor Bağlantısı

Yaklaşık 100 W'lık küçük bir güce sahip asenkron motorlar, manyetik devrenin kutbuna kısa devre bakır bobin eklenmesi nedeniyle stator manyetik akısının bölünmesini kullanır.

İki parçaya bölünür, böyle bir kutup, ana olandan açılı olarak kaydırılan ve bobinin kapladığı yerde zayıflatan ek bir manyetik alan oluşturur. Bundan dolayı, sabit bir yönün dönme momentini oluşturan eliptik bir döner alan oluşturulur.

Bu tür tasarımlarda, stator kutuplarının uçlarının kenarlarını kapatan çelik plakalardan yapılmış manyetik şantlar bulunabilir.

Benzer tasarımlı motorlar, hava üfleme için havalandırma cihazlarında bulunabilir. Tersine çevirme yetenekleri yoktur.