Motor asinkron fase tunggal dan dua fase
Tujuan, perangkat, dan prinsip pengoperasian motor asinkron fase tunggal
Motor induksi satu fasa adalah mesin berdaya rendah yang desainnya mirip dengan motor sangkar tupai tiga fasa.
Motor asinkron satu fasa berbeda dengan motor tiga fasa dalam susunan stator, dimana belitan dua fasa terletak pada alur rangkaian magnet yang terdiri dari fasa utama atau fasa kerja dengan luas fasa 120 el. hujan es dan mengarah ke terminal bertanda C1 dan C2, dan fase tambahan atau awal dengan luas fase 60 el. hujan es dan mengarah ke terminal bertanda B1 dan B2 (Gbr. 1).
Sumbu magnet dari fase belitan ini diimbangi relatif satu sama lain dengan sudut 0 = 90 el. memanggil. Fase kerja yang terhubung ke jaringan tegangan bolak-balik tidak dapat menyebabkan rotor berputar, karena arusnya menggairahkan medan magnet bolak-balik dengan sumbu simetri tetap, ditandai dengan induksi magnet yang berubah secara harmonis dalam waktu.
Beras. 1. Diagram rangkaian motor induksi rotor sangkar-tupai fase tunggal.
Medan ini dapat diwakili oleh dua komponen - medan magnet melingkar identik dengan urutan langsung dan terbalik, berputar dengan induksi magnet, berputar berlawanan arah dengan kecepatan yang sama. Namun, saat rotor dipercepat ke arah yang diinginkan, rotor terus berputar ke arah yang sama saat fase kerja dihidupkan.
Untuk alasan ini, pengasutan motor satu fasa dimulai dengan mempercepat rotor dengan menekan tombol start, menyebabkan arus tereksitasi di kedua fasa belitan stator, yang digeser fasa dengan jumlah yang tergantung pada parameter dari perangkat pemindah fase Z, dibuat dalam bentuk resistor, induktor atau kapasitor, dan elemen rangkaian listrik yang mencakup fase operasi dan start dari belitan stator. Arus ini menyebabkan medan magnet yang berputar di mesin dengan induksi magnet di celah udara, yang secara berkala dan monoton berubah dalam nilai maksimum dan minimum, dan ujung vektornya menggambarkan elips.
Dia. Medan magnet putar elips mendeteksi EMF dan arus di kabel belitan rotor hubung singkat, yang, berinteraksi dengan medan ini, memastikan percepatan rotor motor fase tunggal ke arah rotasi medan, dan itu mencapai kecepatan hampir nominal dalam beberapa detik.
Melepaskan tombol start memindahkan motor listrik dari mode dua fase ke mode satu fase, yang juga didukung oleh komponen yang sesuai dari medan magnet bolak-balik, yang selama putarannya sedikit di depan rotor yang berputar karena selip.
Pemutusan tepat waktu dari fase awal belitan stator motor asinkron fase tunggal dari jaringan daya diperlukan karena desainnya, yang menyediakan mode operasi jangka pendek - biasanya hingga 3 detik, yang tidak termasuk masa tinggal yang lama di bawah beban karena panas yang tidak dapat diterima, pembakaran isolasi dan kerusakan.
Peningkatan keandalan operasi motor asinkron fase tunggal disediakan dengan menyematkan sakelar sentrifugal dengan kontak interupsi yang terhubung ke terminal bertanda VT dan B2 di dalam rumah mesin dan relai termal dengan kontak serupa yang memiliki terminal bertanda PT dan C1 (Gbr. 2, c, d).
Sakelar sentrifugal secara otomatis memutus fase awal belitan stator yang terhubung ke terminal bertanda B1 dan B2 ketika rotor mencapai kecepatan yang mendekati nilai pengenal, dan relai termal memutus kedua fase belitan stator dari listrik saat pemanasan. lebih tinggi dari yang diperbolehkan.
Pembalikan arah putaran rotor dicapai dengan mengubah arah arus di salah satu fase belitan stator saat start dengan mengganti tombol start dan mengatur ulang pelat logam pada terminal motor listrik ( Gbr. 2, a, b) atau hanya dengan menata ulang dua pelat serupa (Gbr. 2, c, d).
Beras. 2. Penandaan terminal fase belitan stator motor asinkron fase tunggal dengan rotor tupai dan hubungannya untuk putaran rotor: a, c — kanan, b, d — kiri.
Perbandingan karakteristik teknis motor asinkron fase tunggal dan tiga fase
Motor asinkron fase tunggal berbeda dari mesin tiga fase yang serupa dalam daya pengenal dengan faktor torsi awal yang dikurangi kn = МХ / Mnom dan peningkatan faktor arus awal ki = Mi / Mnom, yang untuk motor listrik satu fase dengan fase awal dari belitan stator dengan resistansi arus searah yang meningkat dan induktansi yang lebih rendah dari fase kerja adalah penting kn - 1.0 - 1.5 dan ki = 5 - 9.
Karakteristik awal motor asinkron fase tunggal lebih buruk daripada motor asinkron tiga fase karena fakta bahwa medan magnet berputar elips tereksitasi pada awal mesin fase tunggal dengan fase awal belitan stator setara dengan dua medan magnet berputar melingkar yang tidak seragam — secara langsung dan sebaliknya, menyebabkan efek pengereman.
Dengan memilih parameter elemen rangkaian listrik dari fase kerja dan awal belitan stator, dimungkinkan untuk memastikan eksitasi medan magnet berputar melingkar saat start-up, yang dimungkinkan dengan elemen pemindah fase yang dibuat berupa kapasitor dengan kapasitas yang sesuai.
Karena percepatan rotor menyebabkan perubahan parameter sirkuit mesin, medan magnet putar berubah dari lingkaran menjadi elips, sehingga menurunkan karakteristik awal motor. Oleh karena itu, pada kecepatan sekitar 0,8 nominal, fase awal belitan stator motor listrik dimatikan secara manual atau otomatis, akibatnya motor beralih ke operasi fase tunggal.
Motor asinkron fase tunggal dengan kapasitor start memiliki kelipatan torsi awal kp = 1,7 — 2,4 dan kelipatan arus start awal ki = 3 — 5.
Motor asinkron dua fase
Pada motor asinkron dua fasa, belitan stator dua fasa dengan luas fasa 90 el. salam para pekerja. Mereka terletak di alur sirkuit magnet stator, sehingga sumbu magnetnya membentuk sudut 90 el. memanggil. Fase belitan stator ini berbeda satu sama lain tidak hanya dalam jumlah belokan, tetapi juga dalam tegangan pengenal dan arus, meskipun daya totalnya sama pada mode pengenal motor.
Di salah satu fase belitan stator terdapat kapasitor permanen Cp (Gbr. 3, a), yang dalam kondisi mode nominal motor memberikan eksitasi medan magnet berputar melingkar. Kapasitas kapasitor ini ditentukan dengan rumus:
° Cp = I1sinφ1 / 2πfUn2
dimana I1 dan φ1- masing-masing pergeseran arus dan fasa antara tegangan dan arus rangkaian fasa belitan stator tanpa kapasitor dalam medan magnet berputar melingkar, I dan ti — frekuensi arus bolak-balik dan tegangan suplai jaringan, masing-masing, n- koefisien transformasi — rasio jumlah belitan efektif fase belitan stator, masing-masing dengan dan tanpa kapasitor, ditentukan oleh rumus
n = kvol2 w2 / ktom 1 w1
dimana коб2 dan коб1 — koefisien belitan dari fase belitan stator yang sesuai dengan jumlah belitan w2 dan w1.
Tegangan terminal kapasitor Uc dihubungkan secara seri dengan fasa belitan motor induksi dua fasa dengan medan magnet berputar melingkar di atas tegangan listrik U dan ditentukan sebagai berikut:
Uc = U √1 + n2
Peralihan ke beban motor selain yang nominal disertai dengan perubahan medan magnet putar, yang bukannya melingkar menjadi elips.Ini memperburuk sifat kerja mesin, dan saat dihidupkan, ini mengurangi yang awal Torsi awal ke MP <0,3Mnom, membatasi penggunaan motor kapasitor yang terhubung secara permanen hanya pada instalasi dengan kondisi awal yang ringan.
Untuk meningkatkan torsi awal, kapasitor awal Cn dihubungkan secara paralel dengan kapasitor kerja Cp (Gbr.3, b), yang kapasitasnya jauh lebih besar daripada kapasitas kapasitor kerja dan bergantung pada himpunan awal awal. torsi, yang dapat ditingkatkan menjadi dua atau lebih.
Beras. 3. Skema untuk menyalakan motor asinkron dua fase dengan rotor sangkar-tupai: a — dengan kapasitor yang terhubung secara permanen, b — dengan kapasitor yang berjalan dan mulai.
Setelah rotor berakselerasi ke kecepatan 0,6 — 0,7 dari kapasitor awal nominal, rotor dimatikan untuk menghindari transisi medan magnet berputar melingkar menjadi medan elips, yang memperburuk pengoperasian motor.
Mode awal motor kapasitor tersebut dicirikan oleh parameter berikut: kn = 1,7 — 2,4 dan ki = 4 — 6.
Motor kapasitor dibedakan oleh karakteristik energi yang lebih baik daripada motor fase tunggal dengan selubung awal pada belitan stator, dan faktor dayanya, berkat penggunaan kapasitor, lebih tinggi daripada motor tiga fase dengan daya yang sama.
Motor asinkron universal
Instalasi kontrol otomatis menggunakan motor asinkron universal-mesin tiga fase dengan daya rendah, yang terhubung ke jaringan tiga fase atau fase tunggal. Saat ditenagai dari jaringan fase tunggal, karakteristik awal dan pengoperasian motor sedikit lebih buruk daripada saat digunakan dalam mode tiga fase.
Motor asinkron universal dari seri UAD diproduksi dengan dua dan empat kutub, yang dalam mode tiga fase memiliki daya nominal 1,5 hingga 70 W, dan dalam mode fase tunggal - dari 1 hingga 55 W dan beroperasi dari bolak-balik jaringan tegangan dengan frekuensi 50 Hz dengan efisiensi η= 0.09 — 0.65.
Motor asinkron fase tunggal dengan kutub berbayang atau berbayang
Pada motor induksi satu fasa dengan kutub terbelah atau berbayang, setiap kutub dibagi oleh alur yang dalam menjadi dua bagian yang tidak sama dan membawa belitan satu fasa yang menutupi seluruh sirkuit magnet kutub dan belitan hubung singkat yang terletak di bagian yang lebih kecil.
Rotor motor ini memiliki belitan hubung singkat. Dimasukkannya belitan stator ke tegangan sinusoidal disertai dengan pembentukan arus di dalamnya dan eksitasi medan magnet bolak-balik dengan sumbu simetri tetap, yang menginduksi ggl dan arus yang sesuai dalam loop hubung singkat.
Di bawah pengaruh arus hubung singkat, m.d.s yang sesuai membangkitkan medan magnet, yang mencegah penguatan dan pelemahan medan magnet utama di kutub yang sering terlindung. Medan magnet dari bagian kutub yang terlindung dan tidak terlindung berada di luar fase dalam waktu dan, bergeser dalam ruang, membentuk medan magnet putar elips yang dihasilkan bergerak ke arah dari sumbu magnet bagian kutub yang tidak terlindung ke sumbu magnet dari bagiannya yang terlindung.
Interaksi medan ini dengan arus yang diinduksi dalam belitan rotor menyebabkan munculnya torsi awal Mn = (0,2 — 0,6) Mnom dan percepatan rotor ke kecepatan pengenal, jika torsi pengereman yang diterapkan pada poros motor seharusnya tidak melebihi torsi awal.
Untuk meningkatkan torsi awal dan torsi maksimum motor asinkron fase tunggal dengan kutub terbelah atau berbayang, shunt magnet dari lembaran baja ditempatkan di antara kutubnya, yang membawa medan magnet berputar lebih dekat ke lingkaran.
Motor kutub berarsir adalah perangkat non-reversibel yang memungkinkan start sering, berhenti mendadak, dan dapat ditunda untuk waktu yang lama. Mereka dibuat dengan daya pengenal dua dan empat kutub dari 0,5 hingga 30 W dan dengan desain yang ditingkatkan hingga 300 W untuk operasi dari jaringan tegangan bolak-balik dengan frekuensi 50 Hz dengan efisiensi ηnom = 0,20 — 0,40.
Baca juga: Selsyns: tujuan, perangkat, prinsip tindakan
