Motoare electrice monofazate 220V

Principiul de funcționare

Toți dintre noi în lecțiile de școală de fizică au demonstrat experimente cu un cadru de sârmă plasat în câmpul unui magnet permanent. Dacă curentul trece prin cadru, atunci forțele de amperi care creează cuplul vor acționa asupra conductorilor de pe partea dreaptă și stângă a cadrului și cadrul actual se va roti până când ocupă o poziție în care forțele de acțiune se echilibrează.

Dacă forțați câmpul să se rotească, caseta curentă se va roti cu ea. Acest principiu se bazează pe funcționarea unui motor electric sincron. Un cadru cu magneți este un analog al unui motor electric. Rama rotativă cu rotorul curent. Magneții fixați sunt un stator.

Motor sincronic trifazat

Acum trebuie să facem ca statorul staționar să creeze un câmp magnetic rotativ.

În primul rând, înlocuiți magneții permanenți cu bobine de curent cu înfășurări ale statorului. O bobină cu un curent creează același câmp magnetic ca un magnet. Vom plasa pe stator nu un magnet coil, ci trei, rotindu-i 120 de grade unul fata de celalalt. Aplicăm curent alternativ la aceste înfășurări cu o deplasare de fază de 120 de grade. Astfel se schimbă fazele din rețeaua trifazată.

Câmpul magnetic rezultat este rezultatul adăugării vectorilor de trei câmpuri. Vectorul total al inducției magnetice se va roti cu frecvența curentului alternativ. Într-o perioadă, câmpul magnetic produs de statorul unui motor trifazat face o revoluție completă. Rotorul, care este similar cu o bobină cu curent, se rotește împreună cu câmpul magnetic al statorului la aceeași viteză. Astfel, rotorul motorului sincron este rotit de frecvența alimentării cu curent alternativ.

Motoarele sincrone au cele mai bune caracteristici, dezvoltă putere maximă și asigură o eficiență ridicată. Cu toate acestea, există un rotor greu cu înfășurări, care este dificil de echilibrat. La înfășurările rotorului trebuie furnizat curent și acest lucru necesită utilizarea unui ansamblu de perii extrem de nesigur. În general, un motor sincron este bun, dar dificil, scump și nu foarte fiabil.

Motor asincron trifazat

Vom scurta scurtele capetele cadrului. Obținem o bobină scurtcircuitată. Statorul nostru trifazic creează un câmp magnetic rotativ. Lăsați acest câmp să creeze un curent într-un rotor scurtcircuitat.

Când câmpul statorului se rotește în raport cu cadrul fix, acesta creează un flux magnetic alternativ în circuitul său. Conform legii inducției electromagnetice câmpul alternativ induce un curent electric în cadru. Curentul generează un cuplu, iar cadrul se rotește după câmpul magnetic, ca și în motorul sincron.

Dar există o diferență fundamentală. În motorul sincron, rotorul se rotește simultan, adică în mod sincron cu câmpul statorului. Rotorul este staționar în raport cu câmpul statorului.

Într-un motor asincron rotorul încearcă să ajungă la câmpul rotativ, dar întotdeauna se întinde puțin în spate, ca și când ar fi alunecat. Dacă brusc viteza de rotație a rotorului este exact egală cu viteza câmpului, atunci curentul de inducție va înceta să fie indus în rotor.

Diferența dintre frecvențele de rotație ale câmpului magnetic și rotorul unui motor de inducție se numește alunecare. Oferă prezența curentului în rotor.

Motoarele asincrone sunt inferioare tuturor motoarelor sincrone, dar mult mai simplu, mai ușor, mai fiabil și mai ieftin. Practic toate motoarele electrice folosite astăzi în industrie sunt motoare asincrone trifazate.

Caracteristică mecanică

Caracteristica mecanică a motorului este dependența cuplului de arbore de viteza de rotație.

Așa cum am menționat deja, viteza rotorului într-un motor asincron diferă întotdeauna de viteza de rotație a câmpului stator cu cantitatea de alunecare.

Slip S = (n1 - n2) / n1, unde n1 este viteza de rotație a câmpului și n2 este viteza rotorului.

Caracteristica arată că motorul poate funcționa în cinci moduri:

1. Ralanti.
2. Start.
3. Modul motor.
4. Modul de regenerare.
5. Modul generator.

În modul inactiv, alunecarea S este 0. Rotorul se rotește sincron cu câmpul magnetic, ca și în cazul unui motor sincron, iar cuplul este 0. Modul de ralanti este pur ipotetic și nu este pus în practică în practică.

În momentul pornirii rotorul este încă staționar și S =1. Cuplul la S = 1 se numește cuplul de pornire.

După pornire, rotorul intră în modul motor și începe să se deconecteze, atingând treptat cu câmpul magnetic. În modul motor 1 > S > 0.

Dacă rotorul depășește brusc terenul, atunci va apărea regimul de recuperare. Astfel, motorul dă energie rețelei. În modul regenerativ S < 0>

S > 1 corespunde modului generator. În modul generator, rotorul se deplasează spre flux și generează un curent electric.

S = Sn corespunde modului nominal. Valoarea nominală a alunecării este de obicei 2-8%.

Motorul asincron monofazat

Puteți întreba totuși motorul trifazat asincron.

Să lăsăm o singură bobină pe stator și să dăm acolo un curent electric monofazat. Avem un motor asincron monofazat. În acest motor, câmpul statorului este staționar - aceasta este diferența fundamentală dintre un motor monofazat și un motor multifazic. Cu toate acestea, acest motor funcționează.

Un motor monofazat nu poate porni independent. Nimic special în privința asta. Obișnuite pentru noi motorul cu combustie internă, de asemenea, trebuie să fie mai întâi necurățate. În mașină folosim un motor electric suplimentar - un demaror, iar în lanț ne facem manual, trăgând cablul de pornire.

Dacă un motor monofazat este împins și în ambele direcții, acesta va accelera și va menține rotația în direcția dată.

Dacă rotim rotorul într-o anumită direcție, acesta se va deplasa împreună cu un câmp și se va întâlni cu celălalt.

Motorul poate fi reprezentat ca două motoare trifazate, montate pe un arbore, dar incluse în direcția opusă. La început, arborele este staționar, iar motoarele se echilibrează reciproc.

Dacă arborele este deșurubat de o forță exterioară într-o anumită direcție, atunci un motor care rulează în direcția opusă va fi în modul de propulsie, iar celălalt în generator. Caracteristica mecanică arată asta cuplul în modul motor este mai mare decât în ​​generatorul, prin urmare, motorul care trece trece.

start

Pentru a porni un motor electric monofazat, o înfășurare suplimentară perpendiculară pe înfășurarea principală este înfășurată pe stator și un curent este introdus în el cu un schimb de fază. Pentru o schimbare de fază, un element de schimbare a fazei este inclus în serie cu înfășurarea. Un element de schimbare a fazei poate fi un rezistor, un inductor sau un condensator. În orice caz, rezistența complexă totală din circuitul principal și circuitul de pornire va fi diferită, iar curenții vor primi o schimbare de fază.

Cel mai adesea, un condensator este utilizat pentru schimbarea de fază.

Viteza de rotație

În rețelele companiilor noastre de alimentare cu energie electrică, este utilizată tensiunea AC 220/380 cu o frecvență de 50 Hz. Și frecvența curentului alternativ de 50 Hz este menținută cu o precizie de 2 procente. După cum știm deja, rotorul motorului sincron electric se rotește cu frecvența curentului alternativ. Adică, la o frecvență a rețelei de alimentare de 50 Hz, rotorul face 50 de rotații pe secundă sau 3000 de rotații pe minut. Bobina statorului poate fi împărțită în secțiuni și face motorul multipolar. Într-un motor multipolar, viteza scade odată cu creșterea numărului de poli și, în general, este egală cu 3000 / p de turații, unde p este numărul de poli.

Astfel, viteza de rotație a unui motor electric de rețea în țara noastră nu poate depăși 3000 rpm. În țările în care frecvența rețelei este de 60 Hz, de exemplu în SUA, motoarele electrice se rotesc la o viteză maximă de 3600 rpm. Și aici suntem din nou în urmă din America.

Într-un motor sincron, rotațiile nu depind de sarcină. Când crește sarcina, rotorul mașinii sincronizate se află în spatele câmpului cu un unghi mai mare, dar viteza de rotație nu se schimbă.

În modul asincron, cantitatea de alunecare depinde de sarcină. Astfel, pe măsură ce crește sarcina, viteza motorului asincron scade.

Diagrame conexiuni

Înfășurarea de pornire, inclusă cu o deplasare de fază, transformă câmpul magnetic și transformă un motor electric monofazat într-un motor cu două faze pentru timpul de pornire.

Înfășurarea suplimentară nu este proiectată pentru funcționare pe termen lung și trebuie dezactivată după ieșirea în modul de funcționare. Oprirea se face fie manual, cu un buton, fie cu un întrerupător centrifugal, fie cu un releu termic pentru încălzirea bobinei de pornire.

Într-un motor monofazat în modul de funcționare, câmpul magnetic al statorului este staționar. În acest, principala sa diferență de la multifazat.

Uneori se numește în mod greșit motoare electrice monofazate, a căror înfășurare adițională este conectată permanent prin condensator.

O rețea monofazată poate fi conectată la un motor trifazat dacă una dintre faze de fază este conectată printr-un condensator. Deci, dacă ai avut dintr-o dată un motor electric trifazat industrial, îl poți folosi într-o rețea de domiciliu monofazată, deși cu o pierdere de putere și o eficiență mai mică.

Compararea motoarelor

sincronic

1. Există o înfășurare pe rotor, în care este furnizat curentul.
2. Frecvența de rotație a arborelui este aceeași sau mai mare decât frecvența rețelei.
3. Viteza este stabilă și nu se schimbă sub sarcină.

asincron

1. Rotorul nu este conectat la sursa de alimentare.
2. Frecvența de rotație a arborelui este mai mică decât frecvența rețelei prin cantitatea de alunecare.
3. Viteza scade cu creșterea încărcării.

Monofazat asincron

1. Singura înfășurare pe stator.
2. Rotiți în orice direcție.
3. Nu pornește de la sine.