ลักษณะของมอเตอร์เหนี่ยวนำเฟสเดียว

มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสเฟสเดียวถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านเทคโนโลยีและชีวิตประจำวัน การผลิตมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสเฟสเดียวตั้งแต่เศษเสี้ยวของวัตต์ไปจนถึงหลายร้อยวัตต์นั้นมากกว่าครึ่งหนึ่งของการผลิตเครื่องจักรที่ใช้พลังงานต่ำทั้งหมด และกำลังของพวกมันก็เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง

โดยทั่วไปมอเตอร์เฟสเดียวแบ่งออกเป็นสองประเภท:

• มอเตอร์เอนกประสงค์ « ซึ่งรวมถึงมอเตอร์ไฟฟ้าที่ใช้ในอุตสาหกรรมและในครัวเรือน

• มอเตอร์ของอุปกรณ์อัตโนมัติ — มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับแบบควบคุมและไม่มีการควบคุมและเครื่องจักรไฟฟ้ากำลังต่ำเฉพาะ (เครื่องกำเนิดความเร็วรอบ, หม้อแปลงไฟฟ้าแบบหมุน, เซลซิน ฯลฯ )

สัดส่วนที่สำคัญของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสคือมอเตอร์สำหรับใช้งานทั่วไปที่ออกแบบมาเพื่อทำงานบนเครือข่ายไฟฟ้ากระแสสลับเฟสเดียว อย่างไรก็ตาม มีกลุ่มมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสสากลจำนวนมากพอสมควรที่ออกแบบมาเพื่อทำงานในเครือข่ายทั้งเฟสเดียวและสามเฟส

การออกแบบเครื่องยนต์สากลนั้นไม่แตกต่างจาก การออกแบบแบบดั้งเดิมของเครื่องอะซิงโครนัสสามเฟส… เมื่อทำงานบนเครือข่ายสามเฟส มอเตอร์เหล่านี้มีลักษณะคล้ายคลึงกับมอเตอร์สามเฟส

มอเตอร์เฟสเดียวมีโรเตอร์แบบกรงกระรอก และขดลวดสเตเตอร์สามารถผลิตได้หลายรุ่น ส่วนใหญ่แล้วขดลวดที่ทำงานจะเติมสองในสามของช่องและขดลวดเริ่มต้นที่เติมช่องที่เหลืออีกสามช่องจะถูกวางไว้บนสเตเตอร์ คอยล์วิ่งคำนวณสำหรับการทำงานต่อเนื่องและคอยล์สตาร์ทคำนวณเฉพาะช่วงสตาร์ทเท่านั้น ดังนั้นจึงทำจากลวดที่มีหน้าตัดเล็กและมีรอบจำนวนมาก เพื่อสร้างแรงบิดเริ่มต้น ขดลวดเริ่มต้นประกอบด้วยองค์ประกอบเปลี่ยนเฟส - ตัวต้านทานหรือตัวเก็บประจุ

มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่ใช้พลังงานต่ำสามารถเป็นแบบสองเฟสได้เมื่อขดลวดทำงานที่วางอยู่บนสเตเตอร์มีสองเฟสผสมกันในอวกาศ 90 ° ในเฟสใดเฟสหนึ่งจะมีการรวมองค์ประกอบการเปลี่ยนเฟสไว้ตลอดเวลา — ตัวเก็บประจุหรือตัวต้านทาน ด้านบน ซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนเฟสระหว่างกระแสของขดลวด

โดยปกติจะเรียกว่ามอเตอร์ที่มีตัวเก็บประจุเชื่อมต่ออย่างถาวรกับเฟสใดเฟสหนึ่ง ตัวเก็บประจุ… ความจุของตัวเก็บประจุแบบเปลี่ยนเฟสอาจคงที่ แต่ในบางกรณี ค่าความจุอาจแตกต่างกันสำหรับการเริ่มทำงานและสำหรับโหมดการทำงาน

คุณลักษณะเฉพาะของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสเฟสเดียวคือความสามารถในการหมุนโรเตอร์ในทิศทางต่างๆ ทิศทางการหมุนถูกกำหนดโดยทิศทางของแรงบิดเริ่มต้น

ที่ความต้านทานของโรเตอร์ต่ำ (Ccr < 1) ดังนั้น มอเตอร์แบบเฟสเดียวจึงไม่สามารถทำงานในโหมดย้อนกลับได้ โหมดเครื่องยนต์สอดคล้องกับการหมุนของโรเตอร์ 0 <n <nc ที่ความเร็วสูงขึ้น โหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะเกิดขึ้น

ลักษณะของมอเตอร์เฟสเดียวคือแรงบิดสูงสุดขึ้นอยู่กับความต้านทานของโรเตอร์ เมื่อความต้านทานของโรเตอร์เพิ่มขึ้น แรงบิดสูงสุดจะลดลงและค่าความต้านทานสูง Skr > 1 จะกลายเป็นค่าลบ

เมื่อเลือกประเภทของมอเตอร์ไฟฟ้าเพื่อขับเคลื่อนอุปกรณ์หรือกลไกจำเป็นต้องทราบลักษณะของมัน ลักษณะหลัก ได้แก่ แรงบิดเริ่มต้น (แรงบิดเริ่มต้น, แรงบิดสูงสุด, แรงบิดต่ำสุด), ความถี่ในการหมุน, ลักษณะการสั่นสะเทือน ในบางกรณีจำเป็นต้องมีคุณลักษณะด้านพลังงานและน้ำหนักด้วย

ตัวอย่างเช่น คุณสมบัติของมอเตอร์เฟสเดียวคำนวณโดยใช้พารามิเตอร์ต่อไปนี้:

• จำนวนเฟส — 1;

• ความถี่ไฟหลัก — 50 Hz;

• แรงดันไฟหลัก — 220 V;

• ความต้านทานที่ใช้งานของขดลวดสเตเตอร์ — 5 โอห์ม

• ความต้านทานการเหนี่ยวนำของสเตเตอร์ที่คดเคี้ยว — 9.42 โอห์ม;

• ความต้านทานการเหนี่ยวนำของขดลวดโรเตอร์ — 5.6 โอห์ม;

• ความยาวแกนของเครื่อง — 0.1 ม.

• จำนวนรอบในสเตเตอร์ที่คดเคี้ยว -320;

• รัศมีรูสเตเตอร์ — 0.0382 ม.

• จำนวนช่อง — 48;

• ช่องลม — 1.0 x 103 ม.

• ปัจจัยการเหนี่ยวนำของโรเตอร์ 1.036

ขดลวดเฟสเดียวเติมช่องสเตเตอร์สองในสาม

ในรูป 1 แสดงการพึ่งพาของกระแสของมอเตอร์ไฟฟ้าเฟสเดียวและแรงบิดสลิปแม่เหล็กไฟฟ้า ในโหมดเดินเบาในอุดมคติ กระแสมอเตอร์ที่เครือข่ายใช้เพื่อสร้างสนามแม่เหล็กเป็นหลัก มีค่าค่อนข้างมาก

สำหรับมอเตอร์จำลอง ขนาดของกระแสแม่เหล็กมีค่าประมาณ 30% ของกระแสเริ่มต้น สำหรับมอเตอร์สามเฟสที่มีกำลังเท่ากัน - 10-15%โมเมนต์แม่เหล็กไฟฟ้าในโหมดเดินเบาในอุดมคติมีค่าเป็นลบ ซึ่งเพิ่มขึ้นเมื่อความต้านทานของวงจรโรเตอร์เพิ่มขึ้น ที่ ลื่นไถล C= 1 โมเมนต์แม่เหล็กไฟฟ้าเป็นศูนย์ ซึ่งยืนยันการทำงานที่ถูกต้องของแบบจำลอง

รูปที่. 1. ซองจดหมายของเวกเตอร์ศักย์และการเหนี่ยวนำแม่เหล็กในช่องว่างของมอเตอร์ระหว่างการเลื่อน s = 1

ข้าว. 2. การพึ่งพากระแสและแรงบิดทางแม่เหล็กไฟฟ้าของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสเฟสเดียวบนสลิป

การพึ่งพาพลังงานที่มีประโยชน์และสิ้นเปลืองบนสลิป (รูปที่ 3) มีลักษณะดั้งเดิม ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ในโหมดเดินเบาในอุดมคติมีเครื่องหมายลบซึ่งสอดคล้องกับแรงบิดเชิงลบ และตัวประกอบกำลังในโหมดนี้ต่ำมาก (0.125 สำหรับเครื่องยนต์จำลอง)

ค่าที่ต่ำกว่าของตัวประกอบกำลังเมื่อเทียบกับมอเตอร์สามเฟสนั้นอธิบายได้จากขนาดของกระแสแม่เหล็กที่สูง เมื่อโหลดเพิ่มขึ้น ค่าของตัวประกอบกำลังจะเพิ่มขึ้นและเทียบได้กับมอเตอร์สามเฟส (รูปที่ 4)

ข้าว. 3. การพึ่งพาพลังงานที่มีประโยชน์และสิ้นเปลืองของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสเฟสเดียวบนสลิป

ข้าว. 4. การพึ่งพาค่าสัมประสิทธิ์ของการกระทำที่มีประโยชน์และกำลังของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสเฟสเดียวบนสลิป

เมื่อความต้านทานแบบแอกทีฟของโรเตอร์เพิ่มขึ้น ขนาดของโมเมนต์แม่เหล็กไฟฟ้าจะลดลง และเมื่อค่าวิกฤตเคลื่อนตัวเหนือเอกภาพ โมเมนต์จะกลายเป็นค่าลบ

ในรูป 5 แสดงการพึ่งพาโมเมนต์แม่เหล็กไฟฟ้าของมอเตอร์สลิปเฟสเดียวสำหรับค่าการนำไฟฟ้าที่แตกต่างกันของสื่อทุติยภูมิของมอเตอร์

ข้าว. 5.การพึ่งพาโมเมนต์แม่เหล็กไฟฟ้าของมอเตอร์สลิปเฟสเดียวที่ความต้านทานโรเตอร์ต่างกัน (1 — 17 x 106 ซม. / ม., 2 — 1.7 x 106 ซม. / ม.)

มอเตอร์คาปาซิเตอร์มีขดลวดสองเส้นที่เชื่อมต่อกับกริดอย่างถาวร หนึ่งในนั้นเชื่อมต่อโดยตรงกับเครือข่ายส่วนที่สองเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับตัวเก็บประจุที่ให้การเปลี่ยนเฟสที่จำเป็น

ขดลวดทั้งสองใช้จำนวนช่องเท่ากันบนสเตเตอร์และจำนวนรอบและความจุของตัวเก็บประจุจะถูกคำนวณในลักษณะที่มีสนามแม่เหล็กหมุนเป็นวงกลม ส่วนใหญ่มักจะยอมรับสลิปเล็กน้อยเช่นนี้ อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้ แรงบิดเริ่มต้นจะน้อยกว่าค่าเล็กน้อยมาก

สนามแม่เหล็กในโหมดเริ่มต้นเป็นวงรี อิทธิพลของส่วนประกอบที่เคลื่อนที่สวนทางกันของสนามแม่เหล็กได้รับผลกระทบอย่างมากหากความจุของตัวเก็บประจุเพิ่มขึ้นโดยการเลือกจากเงื่อนไขของการได้รับสนามวงกลมเมื่อเริ่มต้นแสดงว่าแรงบิดและ a ตัวบ่งชี้พลังงานลดลงที่สลิปเล็กน้อย

ตัวแปรที่สามก็เป็นไปได้เช่นกัน เมื่อฟิลด์วงกลมสอดคล้องกับใบที่มีขนาดมากกว่าในโหมดระบุ แต่เส้นทางนี้ก็ไม่เหมาะสมเช่นกัน เนื่องจากแรงบิดที่เพิ่มขึ้นมาพร้อมกับการสูญเสียที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก การเพิ่มแรงบิดเริ่มต้นของมอเตอร์ตัวเก็บประจุสามารถทำได้โดยการเพิ่มความต้านทานที่ใช้งานของโรเตอร์ วิธีนี้นำไปสู่การสูญเสียที่เพิ่มขึ้นในแต่ละสลิปอันเป็นผลมาจากประสิทธิภาพของมอเตอร์ลดลง

ข้าว. 6.การพึ่งพาของกระแสมอเตอร์ตัวเก็บประจุสลิป (Azp.o — กระแสคอยล์ทำงาน, Azk.o — กระแสคอยล์ตัวเก็บประจุ, E — กระแสมอเตอร์)

ข้าว. 7. การพึ่งพา P1 ที่ใช้ไปและพลังงานสลิป P2 ที่เป็นประโยชน์ของตัวเก็บประจุ

ข้าว. 8. การพึ่งพาค่าสัมประสิทธิ์ของการกระทำและพลังงานที่มีประโยชน์และโมเมนต์แม่เหล็กไฟฟ้าของมอเตอร์สลิปคาปาซิเตอร์

มอเตอร์คาปาซิเตอร์มีประสิทธิภาพด้านพลังงานที่ค่อนข้างน่าพอใจ ตัวประกอบกำลังสูง ค่าที่เกินตัวประกอบกำลังของมอเตอร์สามเฟส และด้วยความต้านทานของโรเตอร์ที่เพิ่มขึ้นและความจุที่สำคัญ แรงบิดเริ่มต้นสูง ในขณะเดียวกันเครื่องยนต์มีค่าประสิทธิภาพลดลงตามที่กล่าวข้างต้น

ข้าว. 9. แผนภาพเวกเตอร์ของมอเตอร์ตัวเก็บประจุที่สลิป s = 0.1

แผนภาพเวกเตอร์ (รูปที่ 9) แสดงให้เห็นว่าค่าที่เลือกของความจุของตัวเก็บประจุนั้นกระแสของขดลวดของตัวเก็บประจุจะนำไปสู่ความสัมพันธ์กับแรงดันไฟฟ้าของเครือข่ายและกระแสของขดลวดทำงานจะล้าหลัง แผนภาพยังแสดงให้เห็นว่าเมื่อเลื่อนเข้าใกล้ค่าเล็กน้อย สนามแม่เหล็กของมอเตอร์จะเป็นรูปวงรี เพื่อให้ได้สนามวงกลม ค่าความจุของตัวเก็บประจุจะต้องลดลงเพื่อให้กระแสในขดลวดทั้งสองมีขนาดเท่ากัน

ดูเพิ่มเติมในหัวข้อนี้:มอเตอร์คาปาซิเตอร์เฟสเดียวความเร็วหลายระดับ