Micromotoare asincrone

De obicei, motoarele electrice sunt împărțite în trei grupe: putere mare, medie și mică. Pentru motoarele cu putere mică (le vom numi micromotoare), limita superioară a puterii nu este setată, de obicei câteva sute de wați. Micromotoarele sunt utilizate pe scară largă în aparatele și dispozitivele de uz casnic (acum fiecare familie are mai multe micromotoare - în frigidere, aspiratoare, magnetofoane, playere etc.), echipamente de măsurare, sisteme de control automat, tehnologia aviației și spațiului și alte domenii de activitate umană.

Primele motoare cu curent continuu au apărut în anii 30 ai secolului XIX. Un mare pas în dezvoltarea motoarelor electrice a fost făcut ca urmare a invenției, în 1856, de un inginer german Siemens a unui traductor cu două brațe și descoperirea principiului dinamoelectric în 1866. În 1883, Tesla, și în 1885, Ferrari a inventat independent un motor AC asincron. În 1884, Siemens a creat un motor de comutator cu curent alternativ cu o înfășurare de excitație în serie. În 1887, Hazelwander și Dolivo-Dobrovolsky au propus un proiect de rotor tip cușcă de veveriță, ceea ce simplifica foarte mult designul motorului. În 1890, Chitin și Leblanc au folosit pentru prima dată un condensator cu schimbare de faze.

În aparatele electrice de uz casnic, motoarele electrice au început să fie utilizate în 1887 - în ventilatoare, în 1889 - în mașini de cusut, în 1895 - în burghie, din 1901 - în aspiratoare. Cu toate acestea, până în prezent, nevoia de micromotoare a fost atât de mare (până la șase micromotoare sunt utilizate într-o cameră video modernă) încât au apărut firme și întreprinderi specializate pentru dezvoltarea și producția lor.

Micromotoarele asincrone monofazate sunt tipul cel mai obișnuit, îndeplinesc cerințele celor mai multe acționări electrice ale dispozitivelor și aparatelor, caracterizat prin nivel scăzut de costuri și zgomot, fiabilitate ridicată, nu necesită întreținere și nu conțin contacte în mișcare.

Incluziune. Un micromotor asincron poate fi cu unul, două sau trei înfășurări. Un motor cu o singură înfășurare nu are un cuplu de pornire inițial, iar pentru a porni trebuie să utilizați, de exemplu, un motor de pornire. Într-un motor cu două înfășurări, unul dintre înfășurări, numit principal, este conectat direct la sursa de alimentare (Fig. 1). Pentru a crea un moment de pornire într-o altă înfășurare auxiliară, un curent trebuie să fie deplasat în față în raport cu curentul din înfășurarea principală. Pentru aceasta, este inclus în serie o rezistență suplimentară cu înfășurarea auxiliară, care poate fi activă, inductivă sau capacitivă.

Cel mai adesea, un condensator este inclus în circuitul de alimentare a înfășurării auxiliare, obținând în același timp unghiul de fază optim al curenților în înfășurări egale cu 90 ° (Fig. 1.6). Un condensator care este inclus constant în circuitul de alimentare al înfășurării auxiliare este numit muncitor. Dacă la pornirea motorului este necesar să se asigure un cuplu de pornire crescut, atunci în paralel cu condensatorul de lucru S, condensatorul de pornire Ca este pornit la momentul pornirii (Fig. 1, c). După ce motorul accelerează până la o viteză de rotație, condensatorul de pornire este oprit folosind un releu sau un comutator centrifugal. În practică, deseori folosesc versiunea din Fig. 1.6.

Efectul de schimbare de fază poate fi obținut prin creșterea artificială a rezistenței active a înfășurării auxiliare. Acest lucru se realizează fie prin pornirea unui rezistor suplimentar, fie prin fabricarea unei înfășurări auxiliare dintr-un fir de înaltă rezistență. Datorită încălzirii crescute a înfășurării auxiliare, aceasta din urmă este oprită după pornirea motorului.Astfel de motoare sunt mai ieftine și mai fiabile decât cele condensatoare, deși nu oferă o schimbare de fază a curenților de înfășurare de 90 °.

Pentru a inversa direcția de rotație a arborelui motor, înfășurarea auxiliară trebuie inclusă în circuitul de alimentare inductor sau inductor, în urma căruia curentul înfășurării principale va depăși curentul în înfășurarea auxiliară. În practică, această metodă este rar folosită, deoarece deplasarea de fază este nesemnificativă datorită naturii inductive a rezistenței înfășurării auxiliare.

Cel mai adesea, o metodă de schimbare de fază este folosită între înfășurările principale și cele auxiliare, care constă în închiderea înfășurării auxiliare. Înfășurarea principală are o legătură magnetică cu auxiliarul, astfel încât atunci când înfășurarea principală este conectată la rețeaua de alimentare, EMF este indus în auxiliar și apare un curent care rămâne faza de curentul înfășurării principale. Rotorul motorului începe să se rotească în direcția de la înfășurarea principală la cea auxiliară.

Motorul asincron trifazat trifazat poate fi utilizat în modul de alimentare monofazat. Figura 2 arată includerea unui motor cu trei înfășurări conform schemelor „stea” și „triunghi” într-un mod de funcționare monofazat (schema Steinmets). Două dintre cele trei înfășurări sunt conectate direct la rețeaua de alimentare, iar a treia este conectată la tensiunea de alimentare prin condensatorul de pornire. Pentru a crea cuplul de pornire necesar, un rezistor trebuie conectat în serie cu condensatorul, a cărui rezistență depinde de parametrii înfășurărilor motorului.

Figura 2

Winding. Spre deosebire de motoarele asincrone cu trei înfășurări, care sunt caracterizate printr-un aranjament spațial simetric și aceiași parametri ai înfășurărilor de pe stator, la motoarele cu alimentare monofazată, înfășurările principale și auxiliare au parametri diferiți. Pentru înfășurări simetrice, numărul de canale pe pol și fază poate fi determinat din expresia: q = N / 2 pm, unde N este numărul de canale stator; m este numărul de înfășurări (faze); p este numărul de poli. În înfășurările asimetrice, numărul de canale ocupate de fiecare înfășurare se modifică semnificativ. Prin urmare, înfășurările principale și auxiliare au un număr diferit de viraje. Un exemplu tipic este înfășurarea 2 / 3-1 / 3 (Fig. 3), în care 2/3 din sloturile statorului sunt ocupate de principal și 1/3 sunt înfășurarea auxiliară.

Figura 3

Design. Fig. 4 prezintă o secțiune transversală a unui motor cu două înfășurări concentrate sau cu bobină amplasate la stâlpii statorului. Fiecare înfășurare (principal 1 și auxiliar 2) este format din două bobine situate la poli opusi. Bobinele sunt puse pe stâlpi și introduse în jugul mașinii, care în acest caz are o formă pătrată. Din partea decalajului de aer de lucru, bobinele sunt deținute de proeminențe speciale care acționează ca pantofi polii 3. Datorită acestora, curba de distribuție a inducției câmpului magnetic în golul de aer se apropie de un sinusoid. Fără aceste proeminențe, forma curbei specificate este aproape dreptunghiulară. Ca element de schimbare a fazelor pentru un astfel de motor, puteți utiliza atât un condensator cât și un rezistor. De asemenea, puteți scurtcircuita înfășurarea auxiliară. În acest caz, motorul este convertit într-o mașină asincronă cu poli divizați.

Figurile 4, 5

Motoarele cu poli despicat sunt utilizate cel mai frecvent datorită simplității structurale, fiabilității ridicate și costurilor reduse Un astfel de motor are și două înfășurări pe stator (Fig. 5). Înfășurarea principală 3 este realizată sub formă de bobină și este conectată direct la rețeaua de alimentare. Înfășurarea auxiliară 1 este scurtcircuitată și conține de la unu la trei rotiri pe pol. Acopera o parte din stalp, ceea ce explica numele motorului. Înfășurarea auxiliară este realizată din sârmă de cupru de formă rotundă sau plată cu o secțiune transversală de câțiva milimetri pătrați, care se îndoaie în viraje de forma corespunzătoare. Apoi capetele înfășurărilor sunt conectate prin sudare.Rotorul motorului este făcut cu scurtcircuit, iar aripioarele de răcire sunt montate la capetele sale, care îmbunătățesc disiparea căldurii de înfășurările statorului.

Opțiunile de proiectare pentru motoarele cu poli despicate sunt prezentate în figurile 6 și 7. În principiu, înfășurarea principală poate fi amplasată simetric sau asimetric în raport cu rotorul. Fig. 6 prezintă proiectarea motorului cu o înfășurare principală asimetrică 5 (1 - orificiu de montare; 2 - manevră magnetică; 3 - înfășurare de scurtcircuit; 4 - găuri de montaj și aliniere; 6 - cadru de înfășurare; 7 - jug). Un astfel de motor are o împrăștiere semnificativă a fluxului magnetic în circuitul magnetic extern, prin urmare, eficiența sa nu depășește 10-15% și este fabricat pentru o putere de cel mult 5-10 wați.

Din punct de vedere al manevrabilității, un motor cu o înfășurare principală amplasată simetric este mai complex. La motoarele cu o putere de 10-50 W, se folosește un stator compozit (fig. 7, unde: 1 - inel cu jug; 2 - inel scurtcircuitat; 3 - poli; rotor cu cuptor cu 4 veverițe; 5 - șunt magnetic). Datorită faptului că poli ai motorului sunt acoperiți de jug și înfășurările sunt situate în interiorul sistemului magnetic, fluxurile magnetice de împrăștiere sunt mult mai mici decât în ​​proiectarea din Fig. 6. Eficiența motorului 15-25%.

Figurile 6, 7

Figura 8

Pentru a schimba turația motorului cu poli divizați, utilizați un circuit cu poli transversali (Fig. 8). În ea, comutarea numărului de perechi de poli ai înfășurărilor statorului este destul de simplă, pentru a schimba care este suficient să porniți înfășurările incluse în funcție de înfășurările incluse. La motoarele cu poli divizați se folosește și principiul controlului vitezei, care constă în comutarea bobinelor de înfășurare din serie în paralel.

Pryadko A. D.

Citește și:Motorul magnetic al lui Minato: există o cornucopie de energie magnetică?