Vienfazių indukcinių variklių charakteristikos

Vienfaziai asinchroniniai varikliai plačiai naudojami technikoje ir kasdieniame gyvenime. Vienfazių asinchroninių elektros variklių gamyba nuo vatos dalies iki šimtų vatų sudaro daugiau nei pusę visų mažos galios mašinų gamybos, o jų galia nuolat didėja.

Vienfaziai varikliai paprastai skirstomi į dvi kategorijas:

• bendrosios paskirties varikliai, įskaitant pramoninius ir buitinius elektros variklius;

• automatinių įrenginių varikliai — valdomi ir nevaldomi kintamosios srovės varikliai bei specializuotos mažos galios elektros mašinos (tachogeneratoriai, rotaciniai transformatoriai, selsinai ir kt.).

Didelė dalis asinchroninių elektros variklių yra bendrosios paskirties varikliai, skirti veikti vienfaziame kintamosios srovės tinkle. Tačiau yra gana plati universalių asinchroninių elektros variklių grupė, skirta dirbti tiek vienfaziuose, tiek trifaziuose tinkluose.

Universalių variklių konstrukcija praktiškai nesiskiria nuo tradicinė trifazių asinchroninių mašinų konstrukcija… Veikiant trifaziame tinkle, šių variklių charakteristikos yra panašios į trifazių variklių charakteristikas.

Vienfaziai varikliai turi voverės narvelio rotorių, o statoriaus apvija gali būti gaminama įvairių versijų. Dažniausiai ant statoriaus dedama darbinė apvija, užpildanti du trečdalius plyšių, ir pradinė apvija, užpildanti likusį trečdalį plyšių. Veikimo ritė skaičiuojama nuolatiniam darbui, o paleidimo ritė skaičiuojama tik paleidimo laikotarpiui. Todėl jis pagamintas iš mažo skerspjūvio vielos ir turi daug posūkių. Norėdami sukurti pradinį sukimo momentą, paleidimo apvijoje yra fazių poslinkio elementai - rezistoriai arba kondensatoriai.

Mažos galios asinchroniniai varikliai gali būti dvifaziai, kai ant statoriaus sumontuota darbinė apvija turi dvi fazes, sumaišytas erdvėje 90 ° kampu. Vienoje iš fazių nuolat yra fazių poslinkio elementas - kondensatorius arba rezistorius Top, užtikrinantis tam tikrą fazės poslinkį tarp ritės srovių.

Paprastai jis vadinamas varikliu su kondensatoriumi, nuolat prijungtu prie vienos iš fazių kondensatorius… Fazių poslinkio kondensatoriaus talpa gali būti pastovi, tačiau kai kuriais atvejais talpos vertė gali skirtis paleidimo ir veikimo režimu.

Būdingas vienfazių asinchroninių variklių bruožas yra galimybė sukti rotorių įvairiomis kryptimis. Sukimosi kryptis nustatoma pagal pradinio sukimo momento kryptį.

Esant mažam rotoriaus pasipriešinimui (Ccr < 1), vienfazis variklis negali veikti atvirkštiniu režimu. Variklio režimas atitinka rotoriaus apsisukimus 0 <n <nc esant didesniam greičiui generatoriaus režimas.

Vienfazių variklių charakteristika yra ta, kad jo didžiausias sukimo momentas priklauso nuo rotoriaus varžos. Didėjant aktyviajam rotoriaus pasipriešinimui, didžiausias sukimo momentas mažėja, o esant didelėms varžos vertėms Skr > 1, jis tampa neigiamas.

Renkantis elektros variklio tipą įrenginiui ar mechanizmui valdyti, būtina žinoti jo charakteristikas.Pagrindinės yra sukimo momento charakteristikos (pradinis paleidimo momentas, maksimalus sukimo momentas, mažiausias sukimo momentas), sukimosi dažnis, vibroakustinės charakteristikos. Kai kuriais atvejais taip pat reikalingos energijos ir svorio charakteristikos.

Pavyzdžiui, vienfazio variklio charakteristikos apskaičiuojamos naudojant šiuos parametrus:

• fazių skaičius – 1;

• tinklo dažnis — 50 Hz;

• tinklo įtampa — 220 V;

• statoriaus apvijos aktyvioji varža - 5 omai;

• statoriaus apvijos indukcinė varža — 9,42 omo;

• rotoriaus apvijos indukcinė varža - 5,6 omo;

• ašinis mašinos ilgis - 0,1 m;

• statoriaus apvijos apsisukimų skaičius -320;

• statoriaus angos spindulys — 0,0382 m;

• kanalų skaičius – 48;

• oro tarpas — 1,0 x 103 m.

• rotoriaus induktyvumo koeficientas 1,036.

Vienfazė apvija užpildo du trečdalius statoriaus lizdų.

Fig. 1 parodytos vienfazio elektros variklio srovės ir elektromagnetinio slydimo momento priklausomybės. Idealiu tuščiosios eigos režimu variklio srovė, kurią sunaudoja tinklas, daugiausia magnetiniam laukui sukurti, turi gana didelę vertę.

Imituojamo variklio įmagnetinimo srovės dydis yra apie 30% pradinės srovės, trifaziams varikliams su tokia pačia galia - 10-15%.Idealiu tuščiosios eigos režimu elektromagnetinis momentas turi neigiamą reikšmę, kuri didėja didėjant rotoriaus grandinės varžai. At slysta C= 1, elektromagnetinis momentas lygus nuliui, kas patvirtina teisingą modelio veikimą.

Fig. 1. Vektorinio potencialo ir magnetinės indukcijos gaubtinės variklio tarpelyje slystant s = 1

Ryžiai. 2. Vienfazio asinchroninio variklio srovės ir elektromagnetinio sukimo momento priklausomybė nuo slydimo

Naudingos ir sunaudotos galios priklausomybės nuo slydimo (3 pav.) turi tradicinį pobūdį. Variklio naudingumo koeficientas idealiu tuščiosios eigos režimu turi neigiamą ženklą, atitinkantį neigiamą sukimo momentą, o galios koeficientas šiuo režimu yra labai mažas (0,125 modeliuojamam varikliui).

Mažesnė galios koeficiento vertė, palyginti su trifaziais varikliais, paaiškinama dideliu įmagnetinimo srovės dydžiu. Didėjant apkrovai, galios koeficiento reikšmė didėja ir tampa panaši į trifazių variklių (4 pav.).

Ryžiai. 3. Vienfazio asinchroninio variklio naudingosios ir sunaudotos galios priklausomybė nuo slydimo

Ryžiai. 4. Vienfazio asinchroninio variklio naudingojo veikimo koeficiento ir galios priklausomybė nuo slydimo

Didėjant aktyviajai rotoriaus varžai, elektromagnetinio momento dydis mažėja, o esant kritiniams slydimams virš vieneto, tampa neigiamas.

Fig. 5 parodyta vienfazio slydimo variklio elektromagnetinio momento priklausomybė nuo skirtingų antrinės variklio terpės elektros laidumo verčių.

Ryžiai. 5.Vienfazio slydimo variklio elektromagnetinio momento priklausomybė esant skirtingoms rotoriaus varžoms (1–17 x 106 cm/m, 2–1,7 x 106 cm/m)

Kondensatorių varikliai turi dvi apvijas, nuolat prijungtas prie tinklo. Vienas iš jų yra tiesiogiai prijungtas prie tinklo, antrasis yra sujungtas nuosekliai su kondensatoriumi, kuris užtikrina reikiamą fazės poslinkį.

Abi apvijos užima tiek pat statoriaus plyšių, o jų apsisukimų skaičius ir kondensatoriaus talpa apskaičiuojama taip, kad su tam tikru slydimu būtų sukurtas apskritas besisukantis magnetinis laukas. Dažniausiai vardinis slydimas priimamas kaip toks. Tačiau tokiu atveju pradinis sukimo momentas yra daug mažesnis nei vardinis.

Magnetinis laukas pradiniame režime yra elipsinis; labai nukenčia priešingai judančių magnetinio lauko komponentų įtaka.Jeigu kondensatoriaus talpa padidinama pasirinkus ją iš apskritimo lauko gavimo sąlygos paleidžiant, tai sumažėja sukimo momentas ir a. energijos rodiklių sumažėjimas esant vardiniam slydimui.

Galimas ir trečias variantas, kai apskritas laukas atitinka didesnio dydžio slydimą nei vardiniame režime. Tačiau šis kelias taip pat nėra optimalus, nes padidėjus sukimo momentui, labai padidėja nuostoliai. Kondensatoriaus variklio paleidimo sukimo momento padidėjimas gali būti pasiektas padidinus aktyviąją rotoriaus varžą. Šis metodas padidina nuostolius su kiekvienu slydimu, dėl kurio sumažėja variklio efektyvumas.

Ryžiai. 6.Slydimo kondensatoriaus variklio srovių priklausomybė (Azp.o – darbinė ritės srovė, Azk.o – kondensatoriaus ritės srovė, E – variklio srovė)

Ryžiai. 7. Priklausomybė nuo sunaudotos kondensatoriaus P1 ir naudingosios P2 slydimo galios

Ryžiai. 8. Slydimo kondensatoriaus variklio naudingojo veikimo ir galios koeficiento bei elektromagnetinio momento priklausomybė

Kondensatoriaus variklis turi gana patenkinamą energetinį efektyvumą, aukštą galios koeficientą, kurio vertė viršija trifazio variklio galios koeficientą, o su padidinta rotoriaus varža ir didele talpa, dideliu paleidimo momentu. Tuo pačiu metu, kaip minėta aukščiau, variklio naudingumo vertė yra sumažinta.

Ryžiai. 9. Kondensatoriaus variklio vektorinė diagrama, kai slydimas s = 0,1

Vektorinė diagrama (9 pav.) rodo, kad esant pasirinktai kondensatoriaus talpos vertei, kondensatoriaus ritės srovė yra pirmaujanti tinklo įtampos atžvilgiu, o darbinė ritės srovė atsilieka. Diagrama taip pat rodo, kad slystant arti vardinės, variklio magnetinis laukas yra elipsės formos. Norint gauti apskritą lauką, kondensatoriaus talpos vertė turi būti sumažinta taip, kad srovės dviejose ritėse būtų vienodos.

Taip pat žiūrėkite šia tema:Kelių greičių vienfazių kondensatorių varikliai