มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสเฟสเดียวและสองเฟส

วัตถุประสงค์ อุปกรณ์ และหลักการทำงานของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสเฟสเดียว

มอเตอร์เหนี่ยวนำเฟสเดียวเป็นเครื่องจักรกำลังต่ำที่มีลักษณะคล้ายมอเตอร์กรงกระรอกสามเฟสที่คล้ายกันในการออกแบบ

มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสเฟสเดียวแตกต่างจากมอเตอร์สามเฟสในการจัดเรียงสเตเตอร์ซึ่งขดลวดสองเฟสอยู่ในร่องของวงจรแม่เหล็กซึ่งประกอบด้วยเฟสหลักหรือเฟสการทำงานที่มีพื้นที่เฟส 120 เอล ลูกเห็บและนำไปสู่ขั้วต่อที่มีเครื่องหมาย C1 และ C2 และเฟสเสริมหรือเฟสเริ่มต้นที่มีพื้นที่เฟส 60 เอล ลูกเห็บและนำไปสู่ขั้วที่มีเครื่องหมาย B1 และ B2 (รูปที่ 1)

แกนแม่เหล็กของเฟสที่คดเคี้ยวเหล่านี้จะชดเชยซึ่งกันและกันด้วยมุม 0 = 90 เอล ลูกเห็บ. เฟสการทำงานที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับไม่สามารถทำให้โรเตอร์หมุนได้ เนื่องจากกระแสของมันจะกระตุ้นสนามแม่เหล็กสลับที่มีแกนสมมาตรคงที่ ซึ่งมีลักษณะการเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงตามเวลาอย่างสอดคล้องกัน

ข้าว. 1. แผนภาพวงจรของมอเตอร์เหนี่ยวนำโรเตอร์กรงกระรอกเฟสเดียว

สนามนี้สามารถแสดงได้ด้วยองค์ประกอบสองส่วน - สนามแม่เหล็กแบบวงกลมที่เหมือนกันของลำดับตรงและย้อนกลับ หมุนด้วยการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก หมุนในทิศทางตรงกันข้ามด้วยความเร็วเดียวกัน อย่างไรก็ตาม เมื่อโรเตอร์ถูกเร่งล่วงหน้าในทิศทางที่ต้องการ โรเตอร์จะยังคงหมุนไปในทิศทางเดิมเมื่อเปิดเฟสการทำงาน

ด้วยเหตุนี้ การสตาร์ทมอเตอร์เฟสเดียวจึงเริ่มด้วยการเร่งโรเตอร์โดยการกดปุ่มสตาร์ท ทำให้กระแสถูกกระตุ้นในทั้งสองเฟสของขดลวดสเตเตอร์ ซึ่งจะมีการเลื่อนเฟสเป็นจำนวนขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ของ อุปกรณ์เปลี่ยนเฟส Z ทำในรูปของตัวต้านทาน ตัวเหนี่ยวนำหรือตัวเก็บประจุ และองค์ประกอบวงจรไฟฟ้าที่รวมถึงขั้นตอนการทำงานและการเริ่มต้นของขดลวดสเตเตอร์ กระแสเหล่านี้ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กหมุนในเครื่องโดยมีการเหนี่ยวนำแม่เหล็กในช่องว่างอากาศ ซึ่งเปลี่ยนแปลงเป็นระยะๆ และแบบโมโนโทนภายในค่าสูงสุดและต่ำสุด และจุดสิ้นสุดของเวกเตอร์จะอธิบายถึงวงรี

มัน. สนามแม่เหล็กหมุนวงรีตรวจจับ EMF และกระแสในสายไฟของขดลวดโรเตอร์ที่ลัดวงจร ซึ่งโต้ตอบกับสนามนี้ ให้แน่ใจว่าการเร่งความเร็วของโรเตอร์ของมอเตอร์เฟสเดียวในทิศทางการหมุนของสนาม และมัน ถึงความเร็วเกือบเล็กน้อยในไม่กี่วินาที

การปล่อยปุ่มเริ่มต้นจะถ่ายโอนมอเตอร์ไฟฟ้าจากโหมดสองเฟสไปยังโหมดเฟสเดียวซึ่งได้รับการสนับสนุนเพิ่มเติมโดยส่วนประกอบที่สอดคล้องกันของสนามแม่เหล็กสลับซึ่งระหว่างการหมุนนั้นอยู่ข้างหน้าโรเตอร์หมุนเล็กน้อยเนื่องจากการลื่น

จำเป็นต้องตัดการเชื่อมต่อเฟสเริ่มต้นของขดลวดสเตเตอร์ของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสเฟสเดียวจากเครือข่ายไฟฟ้าอย่างทันท่วงทีเนื่องจากการออกแบบซึ่งมีโหมดการทำงานระยะสั้น - โดยปกติจะสูงถึง 3 วินาทีซึ่งไม่รวมการพักเป็นเวลานาน ภายใต้โหลดเนื่องจากความร้อนสูงเกินไปที่ยอมรับไม่ได้ การเผาไหม้ของฉนวน และความเสียหาย

การเพิ่มความน่าเชื่อถือของการทำงานของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสเฟสเดียวนั้นทำได้โดยการฝังสวิตช์แรงเหวี่ยงที่มีหน้าสัมผัสขัดจังหวะที่เชื่อมต่อกับขั้วต่อที่มีเครื่องหมาย VT และ B2 ไว้ในตัวเครื่องและรีเลย์ความร้อนที่มีหน้าสัมผัสคล้ายกันซึ่งมีขั้วต่อที่มีเครื่องหมาย PT และ C1 (รูปที่ 2, ซีดี).

สวิตช์แรงเหวี่ยงจะตัดการเชื่อมต่อเฟสเริ่มต้นของขดลวดสเตเตอร์ที่เชื่อมต่อกับขั้วต่อที่มีเครื่องหมาย B1 และ B2 โดยอัตโนมัติเมื่อโรเตอร์มีความเร็วใกล้เคียงกับค่าที่กำหนด และรีเลย์ระบายความร้อนจะตัดการเชื่อมต่อทั้งสองเฟสของสเตเตอร์ที่คดเคี้ยวออกจากแหล่งจ่ายไฟหลักเมื่อความร้อนอยู่ สูงกว่าที่อนุญาต

การกลับทิศทางการหมุนของโรเตอร์ทำได้โดยการเปลี่ยนทิศทางของกระแสในขั้นตอนหนึ่งของขดลวดสเตเตอร์เมื่อเริ่มต้นโดยการเปลี่ยนปุ่มเริ่มต้นและจัดเรียงแผ่นโลหะใหม่บนขั้วของมอเตอร์ไฟฟ้า ( รูปที่ 2, a, b) หรือโดยการจัดเรียงจานที่คล้ายกันสองจานเท่านั้น (รูปที่ 2, c, d)

ข้าว. 2. การทำเครื่องหมายขั้วของเฟสของขดลวดสเตเตอร์ของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสเฟสเดียวกับโรเตอร์กระรอกและการเชื่อมต่อสำหรับการหมุนของโรเตอร์: a, c - ขวา, b, d - ซ้าย

การเปรียบเทียบลักษณะทางเทคนิคของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสเฟสเดียวและสามเฟส

มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสเฟสเดียวแตกต่างจากเครื่องจักรสามเฟสที่คล้ายกันในกำลังไฟพิกัดที่มีปัจจัยแรงบิดเริ่มต้นที่ลดลง kn = МХ / Mnom และปัจจัยกระแสเริ่มต้นที่เพิ่มขึ้น ki = Mi / Mnom ซึ่งใช้สำหรับมอเตอร์ไฟฟ้าเฟสเดียวที่มีเฟสเริ่มต้น ของขดลวดสเตเตอร์ที่มีความต้านทานกระแสตรงเพิ่มขึ้นและความเหนี่ยวนำที่ต่ำกว่าของเฟสการทำงานมีความสำคัญ kn — 1.0 — 1.5 และ ki = 5 — 9

ลักษณะการเริ่มต้นของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสแบบเฟสเดียวนั้นแย่กว่าแบบของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสแบบสามเฟส เนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่าสนามแม่เหล็กหมุนเป็นวงรีตื่นเต้นที่จุดเริ่มต้นของเครื่องจักรแบบเฟสเดียวโดยมีเฟสเริ่มต้นของสเตเตอร์ที่คดเคี้ยวเทียบเท่ากับสอง สนามแม่เหล็กที่หมุนเป็นวงกลมไม่สม่ำเสมอ — ทั้งทางตรงและทางกลับกัน ทำให้เกิดผลกระทบจากการเบรก

โดยการเลือกพารามิเตอร์ขององค์ประกอบของวงจรไฟฟ้าของขั้นตอนการทำงานและการเริ่มต้นของขดลวดสเตเตอร์ มันเป็นไปได้ที่จะรับประกันการกระตุ้นของสนามแม่เหล็กหมุนเป็นวงกลมเมื่อเริ่มต้นซึ่งเป็นไปได้ด้วยองค์ประกอบการเปลี่ยนเฟสที่ทำขึ้น ในรูปของตัวเก็บประจุที่มีความจุพอเหมาะ

เนื่องจากความเร่งของโรเตอร์ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในพารามิเตอร์ของวงจรเครื่องจักร สนามแม่เหล็กที่หมุนจะเปลี่ยนจากวงกลมเป็นวงรี จึงทำให้ลักษณะการสตาร์ทของมอเตอร์ลดลง ดังนั้นที่ความเร็วประมาณ 0.8 เล็กน้อย เฟสเริ่มต้นของขดลวดสเตเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้าจะถูกปิดด้วยตนเองหรือโดยอัตโนมัติ ซึ่งเป็นผลมาจากการที่มอเตอร์เปลี่ยนเป็นการทำงานแบบเฟสเดียว

มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสเฟสเดียวที่มีตัวเก็บประจุเริ่มต้นมีแรงบิดเริ่มต้นเริ่มต้นหลายเท่า kp = 1.7 — 2.4 และหลายเท่าของกระแสเริ่มต้นเริ่มต้น ki = 3 — 5

มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสสองเฟส

ในมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสสองเฟส สองเฟสของสเตเตอร์จะคดเคี้ยวด้วยพื้นที่เฟส 90 เอล สวัสดีเป็นคนงาน พวกมันอยู่ในร่องของวงจรแม่เหล็กของสเตเตอร์เพื่อให้แกนแม่เหล็กทำมุม 90 เอล ลูกเห็บ. ขั้นตอนเหล่านี้ของขดลวดสเตเตอร์แตกต่างกันไม่เพียง แต่ในจำนวนรอบเท่านั้น แต่ยังรวมถึงแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่กำหนดด้วยแม้ว่ากำลังไฟทั้งหมดจะเท่ากันในโหมดพิกัดของมอเตอร์

ในขั้นตอนหนึ่งของขดลวดสเตเตอร์มีตัวเก็บประจุแบบถาวร Cp (รูปที่ 3, a) ซึ่งภายใต้เงื่อนไขของโหมดระบุของมอเตอร์ทำให้เกิดแรงกระตุ้นของสนามแม่เหล็กหมุนเป็นวงกลม ความจุของตัวเก็บประจุนี้ถูกกำหนดโดยสูตร:

° Cp = I1sinφ1 / 2πfUn2

ที่ไหน I1 และ φ1- ตามลำดับ กระแสและเฟสเลื่อนระหว่างแรงดันและกระแสของวงจรเฟสของสเตเตอร์ที่คดเคี้ยวโดยไม่มีตัวเก็บประจุในสนามแม่เหล็กหมุนแบบวงกลม ผม และ ti — ความถี่ของกระแสสลับและแรงดันของแหล่งจ่าย เครือข่ายตามลำดับ n- ค่าสัมประสิทธิ์การแปลง — อัตราส่วนของจำนวนรอบที่มีประสิทธิภาพของเฟสของสเตเตอร์ที่คดเคี้ยวตามลำดับโดยมีและไม่มีตัวเก็บประจุซึ่งกำหนดโดยสูตร

n = kvol2 w2 / ktom 1 w1

โดยที่ коб2 และ коб1 — ค่าสัมประสิทธิ์การคดเคี้ยวของเฟสที่สอดคล้องกันของสเตเตอร์ที่คดเคี้ยวด้วยจำนวนรอบ w2 และ w1

แรงดันขั้วตัวเก็บประจุ Uc ต่ออนุกรมกับเฟสขดลวดของมอเตอร์เหนี่ยวนำสองเฟสที่มีสนามแม่เหล็กหมุนเป็นวงกลมเหนือแรงดันไฟหลัก U และถูกกำหนดดังนี้:

Uc = คุณ √1 + n2

การเปลี่ยนไปใช้โหลดมอเตอร์นอกเหนือจากที่ระบุจะมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กหมุน ซึ่งแทนที่จะเป็นวงกลมจะกลายเป็นวงรีสิ่งนี้ทำให้คุณสมบัติการทำงานของเครื่องยนต์แย่ลงและเมื่อสตาร์ทเครื่องยนต์จะลดค่าเริ่มต้นลง แรงบิดเริ่มต้น ถึง MP <0.3Mnom จำกัดการใช้มอเตอร์ตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่ออย่างถาวรเฉพาะในการติดตั้งที่มีสภาวะการสตาร์ทที่ไม่รุนแรง

ในการเพิ่มแรงบิดเริ่มต้นตัวเก็บประจุเริ่มต้น Cn จะเชื่อมต่อแบบขนานกับตัวเก็บประจุที่ใช้งาน Cp (รูปที่ 3, b) ซึ่งความจุนั้นมากกว่าความจุของตัวเก็บประจุที่ใช้งานและขึ้นอยู่กับชุดของการเริ่มต้นเริ่มต้น แรงบิดซึ่งสามารถเพิ่มเป็นสองหรือมากกว่า

ข้าว. 3. แบบแผนสำหรับการเปิดมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสสองเฟสด้วยโรเตอร์กรงกระรอก: a - พร้อมตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่ออย่างถาวร, b - พร้อมตัวเก็บประจุที่ทำงานและสตาร์ท

หลังจากที่โรเตอร์เร่งความเร็วเป็น 0.6 - 0.7 ของตัวเก็บประจุเริ่มต้นเล็กน้อย จะปิดเพื่อหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนของสนามแม่เหล็กหมุนเป็นวงกลมเป็นวงรี ซึ่งทำให้การทำงานของมอเตอร์แย่ลง

โหมดเริ่มต้นของมอเตอร์ตัวเก็บประจุดังกล่าวมีลักษณะตามพารามิเตอร์ต่อไปนี้: kn = 1.7 — 2.4 และ ki = 4 — 6

มอเตอร์ตัวเก็บประจุมีลักษณะพลังงานที่ดีกว่ามอเตอร์เฟสเดียวที่มีม่านเริ่มต้นบนขดลวดสเตเตอร์และตัวประกอบกำลังต้องขอบคุณการใช้ตัวเก็บประจุซึ่งสูงกว่ามอเตอร์สามเฟสที่มีกำลังเท่ากัน

มอเตอร์อะซิงโครนัสสากล

การติดตั้งการควบคุมอัตโนมัติใช้มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสสากล - เครื่องสามเฟสที่ใช้พลังงานต่ำซึ่งเชื่อมต่อกับเครือข่ายสามเฟสหรือเฟสเดียว เมื่อขับเคลื่อนจากเครือข่ายเฟสเดียว ลักษณะการสตาร์ทและการทำงานของมอเตอร์จะแย่กว่าเมื่อใช้ในโหมดสามเฟสเล็กน้อย

มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสสากลของซีรีย์ UAD ผลิตด้วยสองและสี่ขั้วซึ่งในโหมดสามเฟสมีกำลังไฟเล็กน้อย 1.5 ถึง 70 W และในโหมดเฟสเดียว - ตั้งแต่ 1 ถึง 55 W และทำงานจากการสลับ เครือข่ายแรงดันไฟฟ้าที่มีความถี่ 50 Hz ที่มีประสิทธิภาพ η= 0.09 — 0.65

มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสเฟสเดียวที่มีเสาสีเทาหรือเสาสีเทา

ในมอเตอร์เหนี่ยวนำเฟสเดียวที่มีขั้วแยกหรือขั้วสีเทา แต่ละขั้วจะถูกแบ่งด้วยร่องลึกออกเป็นสองส่วนที่ไม่เท่ากัน และมีขดลวดเฟสเดียวครอบคลุมวงจรแม่เหล็กทั้งหมดของขั้วและส่วนเลี้ยวลัดวงจรที่อยู่บนส่วนที่เล็กกว่า

โรเตอร์ของมอเตอร์เหล่านี้มีการลัดวงจรที่คดเคี้ยว การรวมสเตเตอร์ที่คดเคี้ยวเข้ากับแรงดันไฟฟ้าไซน์นั้นมาพร้อมกับการสร้างกระแสในนั้นและการกระตุ้นของสนามแม่เหล็กสลับที่มีแกนสมมาตรคงที่ซึ่งทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าและกระแสที่สอดคล้องกันในวงจรลัดวงจร

ภายใต้อิทธิพลของกระแสลัดวงจร m.d.s ที่สอดคล้องกันจะกระตุ้นสนามแม่เหล็ก ซึ่งป้องกันการเสริมกำลังและอ่อนกำลังของสนามแม่เหล็กหลักในขั้วถี่ที่มีฉนวนป้องกัน สนามแม่เหล็กของส่วนที่มีการป้องกันและไม่มีการป้องกันของขั้วนั้นอยู่นอกเฟสของเวลาและเคลื่อนที่ไปในอวกาศ ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กหมุนเป็นวงรีซึ่งเคลื่อนที่ในทิศทางจากแกนแม่เหล็กของส่วนที่ไม่มีฉนวนของเสาไปยังแกนแม่เหล็ก ส่วนที่หุ้มเกราะของมัน

ปฏิสัมพันธ์ของสนามนี้กับกระแสที่เหนี่ยวนำในขดลวดโรเตอร์ทำให้เกิดแรงบิดเริ่มต้น Mn = (0.2 — 0.6) Mnom และการเร่งความเร็วของโรเตอร์เป็นความเร็วที่กำหนด หากแรงบิดเบรกที่ใช้กับเพลามอเตอร์ไม่ควร เพื่อให้เกินแรงบิดเริ่มต้น

ในการเพิ่มการเริ่มต้นเริ่มต้นและแรงบิดสูงสุดของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสเฟสเดียวที่มีขั้วแยกหรือขั้วสีเทา จะมีการวางแผ่นเหล็กปัดแม่เหล็กไว้ระหว่างขั้ว ซึ่งทำให้สนามแม่เหล็กหมุนเข้าใกล้วงกลมมากขึ้น

มอเตอร์แบบเฉดเสาเป็นอุปกรณ์ที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ ซึ่งช่วยให้สตาร์ทบ่อย หยุดกะทันหัน และอาจล่าช้าเป็นเวลานาน ทำด้วยกำลังไฟสองขั้วและสี่ขั้วตั้งแต่ 0.5 ถึง 30 W และด้วยการออกแบบที่ได้รับการปรับปรุงจนถึง 300 W สำหรับการทำงานจากเครือข่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่มีความถี่ 50 Hz พร้อมประสิทธิภาพ ηnom = 0.20 — 0.40
อ่านเพิ่มเติม: Selsyns: วัตถุประสงค์ อุปกรณ์ หลักการของการกระทำ