Jednofázové elektromotory 220V

Princip činnosti

Všichni ve škole ve fyzice dokázali experimenty s drátěným rámem umístěným v poli permanentního magnetu. Pokud proud prochází rámem, působí síly Ampérů vytvářející točivý moment na vodičích na pravé a levé straně rámu a současný rám se bude otáčet, dokud nezachycuje polohu, ve které se působící síly navzájem vyrovnávají.

Pokud vynutíte pole k otočení, aktuální pole se bude otáčet. Tento princip je založen na provozu synchronního elektromotoru. Rám s magnety je analog elektrického motoru. Rotační rám s proudovým rotorem. Pevné magnety jsou stator.

Třífázový synchronní motor

Teď musíme stacionární stator vytvořit rotující magnetické pole.

Nejprve vyměníme permanentní magnety za proudové vinutí se statorovými vinutími. Cívka s proudem vytváří stejné magnetické pole jako magnet. Na stator neumíme jeden cívkový magnet, ale tři, otáčející se o 120 stupňů vůči sobě. Na tyto vinutí používáme střídavý proud s fázovým posunem o 120 stupňů. Takto se posunují fáze třífázové sítě.

Výsledné magnetické pole je výsledkem vektorového přidání tří polí. Celkový vektor magnetická indukce se bude otáčet s frekvencí střídavého proudu. V jednom období působí magnetické pole vytvářené statorem třífázového motoru úplnou otáčku. Rotor, který je podobný cívce s proudem, se otáčí společně s magnetickým polem statoru se stejnou rychlostí. Proto se rotor synchronního motoru otáčí frekvencí střídavého napájení.

Synchronní motory mají nejlepší vlastnosti, mají maximální výkon a poskytují vysokou účinnost. Existuje však těžký rotor s vinutími, což je obtížné vyvážit. K vinutím rotoru musí být dodáván proud, což vyžaduje použití extrémně nespolehlivé sestavy kartáče. Obecně platí, že synchronní motor je dobrý, ale obtížný, nákladný a není příliš spolehlivý.

Třífázový asynchronní motor

Stručně zkrátíme konce rámu. Získáme jednu zkratovanou cívku. Náš trojfázový stator vytváří rotační magnetické pole. Nechte toto pole vytvořit proud v zkratovaném rotoru.

Když se pole statoru otáčí vzhledem k pevnému rámu, vytvoří ve svém obvodu střídavý magnetický tok. Podle zákona o elektromagnetické indukci střídavé pole indukuje elektrický proud v rámu. Proud vytváří točivý moment a rám se otáčí po magnetickém poli, jako u synchronního motoru.

Existuje však jeden zásadní rozdíl. V synchronním motoru se rotor otáčí současně, to znamená synchronně se statorovým polem. Rotor je stacionární vzhledem k poli statoru.

V asynchronním motoru se rotor pokouší zachytit rotující pole, ale vždy zaostává mírně za sebou, jako by se k němu posunul. Pokud se náhle rotační rychlost rotoru přesně rovná rychlosti pole, přeruší indukční proud v rotoru.

Rozdíl v kmitočtech rotace magnetického pole a rotoru indukčního motoru se nazývá sklouznutí. Zajišťuje přítomnost proudu v rotoru.

Asynchronní elektromotory jsou nižší než všechny synchronní motory, ale mnohem jednodušší, jednodušší, spolehlivější a levnější. Prakticky všechny elektromotory používané dnes v průmyslu jsou asynchronní třífázové motory.

Mechanická charakteristika

Mechanickou charakteristikou motoru je závislost točivého momentu na hřídeli na rychlosti otáčení.

Jak již bylo uvedeno, rychlost rotoru v asynchronním motoru se vždy liší od rychlosti rotace pole statoru o množství skluzu.

Slip S = (n1 - n2) / n1, kde n1 je rychlost otáčení pole a n2 je rychlost rotoru.

Charakteristiky ukazují, že motor může pracovat v pěti režimech:

1. Nečinnost.
2. Začněte.
3. Režim motoru.
4. Regenerační režim.
5. Režim generátoru.

V klidovém režimu je klouzání S 0. 0. Rotor se synchronně otáčí s magnetickým polem, stejně jako u synchronního motoru a točivý moment je 0. Režim volnoběhu je čistě hypotetický a v praxi se nikdy nepoužívá.

V okamžiku startu je rotor stále a S =1. Moment u S = 1 se nazývá počáteční točivý moment.

Po spuštění rotoru vstoupí do režimu motoru a začne se uvolňovat a postupně přitahuje magnetické pole. V režimu motoru 1 > S > 0.

Pokud rotor náhle nějak předčí pole, pak přijde rekuperační režim. Tím motor dodává energii do sítě. V regeneračním režimu S < 0>

S > 1 odpovídá režimu generátoru. V generátorovém režimu se rotor pohybuje směrem k průtoku a generuje elektrický proud.

S = Sn odpovídá jmenovitému režimu. Jmenovitá hodnota skluzu je obvykle 2 až 8%.

Jednofázový asynchronní motor

Stále můžete požádat o třífázový asynchronní motor.

Ponecháme na statoru pouze jedno vinutí a dáme tam jednofázový elektrický proud. Máme jednofázový asynchronní motor. V tomto motoru je pole statoru nehybné - to je základní rozdíl mezi jednofázovým motorem a vícefázovým motorem. Nicméně takový motor funguje.

Jednofázový motor nelze spustit samostatně. Nic zvláštního. Obvyklé u nás také motor s vnitřním spalováním musí být nejdříve natažený. V autě používáme dodatečný elektromotor - startér a v řetězové pilové jednotce to děláme ručně a vytáhněte startovací šňůru.

Je-li jednofázový motor zatlačen a v obou směrech, urychlí a udrží rotaci v daném směru.

Pokud otočíme rotor v určitém směru, bude se pohybovat společně s jedním polem a setká se s druhým.

Motor může být znázorněn jako dva třífázové motory, namontované na jednom hřídeli, avšak v opačném směru. Na začátku je hřídel stacionární a motory se navzájem vyváží.

Pokud se hřídel vyšroubuje vnější silou v určitém směru, pak jeden motor, který běží v opačném směru, bude v pohonném režimu a druhý v generátoru. Mechanická charakteristika to ukazuje točivý moment v režimu motoru je větší než u generátoru, proto táhne motor projíždějící.

Začněte

Pro spuštění jednofázového elektromotoru je na jeho statoru navinuta přídavná spouštěcí vinutí kolmá na hlavní vinutí a proud se do něj přivádí fázovým posuvem. Pro fázový posun je fázově posunutý prvek v sérii s vinutím. Fázově posunutý prvek může být odpor, tlumivka nebo kondenzátor. V každém případě bude celkový komplexní odpor v obvodech hlavního a spouštěcího obvodu odlišný a proudy budou mít fázový posun.

Nejčastěji se pro fázový posun používá kondenzátor.

Rychlost otáčení

V sítích našich energetických společností se používá střídavé napětí 220/380 s frekvencí 50 Hz. A frekvence střídavého proudu 50 Hz je udržována s přesností 2%. Jak již víme, rotor synchronního elektromotoru se otáčí frekvencí střídavého proudu. To znamená, že při frekvenci napájecí sítě 50 Hz činí rotor 50 otáček za sekundu nebo 3000 otáček za minutu. Statorové vinutí může být rozděleno do sekcí a motor je vícepolární. V multipolárním motoru se rychlost s rostoucím počtem pólů snižuje a obecně se rovná 3000 / p otáček, kde p je počet pólů.

Rychlost otáčení síťového elektromotoru v naší zemi tedy nesmí překročit 3000 ot./min. V zemích, kde je frekvence sítě 60 Hz, například v USA, se elektromotory otáčejí maximální rychlostí 3600 ot / min. A tady zaostáváme znovu za Amerikou.

U synchronního motoru otáčky nezávisí na zatížení. Když se zatížení zvyšuje, synchronní rotor stroje zaostává za pole o větší úhel, ale rychlost otáčení se nezmění.

V asynchronním režimu závisí množství skluzu na zátěži. Takže se zvyšuje zatížení, rychlost asynchronního elektromotoru klesá.

Schémata připojení

Spouštěcí vinutí, které je součástí fázového posunu, přepne magnetické pole a otočí jednofázový elektromotor do dvoufázového motoru pro počáteční čas.

Přídavné vinutí není určeno pro dlouhodobý provoz a musí být vypnuto po výstupu do provozního režimu. Vypnutí se provádí buď ručně tlačítkem nebo odstředivým spínačem, nebo s tepelným relé pro zahřívání startovací cívky.

V jednomfázovém motoru v provozním režimu je statorové magnetické pole stojící. V tomto, jeho hlavní rozdíl od vícefázové.

Někdy se mylně nazývají jednofázové elektromotory, jejichž přídavné vinutí je trvale spojeno kondenzátorem.

Jednofázová síť může být také připojena k třífázovému motoru, pokud je jedno fázové vinutí připojeno přes kondenzátor. Takže pokud jste náhle měli k dispozici průmyslový třífázový elektromotor, můžete jej použít v jednofázové domácí síti, i když se ztrátou výkonu a nižší účinností.

Srovnání motorů

Synchronní

1. Na rotoru je vinutí, do kterého je dodáván proud.
2. Frekvence otáčení hřídele je stejná nebo násobek frekvence sítě.
3. Rychlost je stabilní a pod zatížením se nemění.

Asynchronní

1. Rotor není připojen k napájecímu zdroji.
2. Frekvence otáčení hřídele je nižší než frekvence sítě o množství klouzání.
3. Rychlost se s rostoucí zátěží snižuje.

Jednofázové asynchronní

1. Jediné vinutí na statoru.
2. Otočí v libovolném směru.
3. Nezačíná sama.