Asynchronní mikromotory

Obvykle jsou elektrické motory rozděleny do tří skupin: velký, střední a nízký výkon. U motorů s nízkým výkonem (nazýváme je mikromotory) není horní hranice výkonu nastavena, obvykle několik set wattů. Mikromotory jsou široce používány v domácích spotřebičích a zařízeních (nyní má každá rodina několik mikromotorů - v chladničkách, vysavačích, magnetofonech, přehrávačích atd.), Měřících zařízeních, automatických řídicích systémech, letecké a kosmické technologii a dalších oblastech lidské činnosti.

První stejnosměrné motory se objevily ve 30. letech XIX. Století. Velký krok ve vývoji elektrických motorů byl proveden v důsledku vynálezu v roce 1856 německým inženýrem Siemensem dvouramenného převodníku a objevem dynamoelektrického principu v roce 1866. V 1883, Tesla, av 1885, Ferrari nezávisle vynalezl asynchronní střídavý motor. V roce 1884 Siemens vytvořil komutátorový motor se střídavým proudem se sériovým budicím vinutím. V roce 1887 Hazelwander a Dolivo-Dobrovolsky navrhli konstrukci rotoru klecového typu, která výrazně zjednodušila konstrukci motoru. V roce 1890 Chitin a Leblanc poprvé použili kondenzátor fázového posunu.

U domácích elektrických spotřebičů se elektrické motory začaly používat v roce 1887 - v ventilátorech, v roce 1889 - v šicích strojích, v roce 1895 - ve vrtačkách, od roku 1901 - ve vysavačích. Doposud se však ukázalo, že potřeba mikromotorů je tak velká (až šest mikromotorů se používá v moderní videokameře), že vznikly specializované firmy a podniky pro jejich vývoj a výrobu.

Nejběžnějším typem jsou jednofázové asynchronní mikromotory, které splňují požadavky většiny elektrických pohonů zařízení a přístrojů, vyznačující se nízkou úrovní nákladů a hlučnosti, vysokou spolehlivostí, nevyžadují údržbu a neobsahují pohyblivé kontakty.

Začlenění. Asynchronní mikromotor může být s jedním, dvěma nebo třemi vinutími. Motor s jedním vinutím nemá počáteční točivý moment a pro jeho spuštění musíte použít například startovací motor. U dvouvinutého motoru je jedno z vinutí, které se nazývá hlavní, přímo připojeno k napájení ze sítě (obr. 1). K vytvoření počátečního momentu v jiném pomocném vinutí musí být proud přemístěn ve fázi vzhledem k proudu v hlavním vinutí. K tomu je do série zařazen přídavný odpor s pomocným vinutím, které může být aktivní, induktivní nebo kapacitní.

Nejčastěji je kondenzátor součástí pomocného vinutí výkonového obvodu, zatímco je získán optimální fázový úhel proudů ve vinutích rovný 90 ° (obr. 1.6). Kondenzátor, který je neustále součástí výkonového obvodu pomocného vinutí, se nazývá funkční. Pokud je při startování motoru nutné zajistit zvýšený točivý moment, pak se paralelně s pracovním kondenzátorem S zapne startovací kondenzátor Ca po dobu startu (obr. 1, c). Poté, co motor zrychlí na otáčky, se startovací kondenzátor vypne pomocí relé nebo odstředivého spínače. V praxi často používají verzi obr. 1.6.

Efekt fázového posunu lze dosáhnout umělým zvýšením aktivního odporu pomocného vinutí. Toho je dosaženo buď zapnutím přídavného odporu, nebo výrobou pomocného vinutí z vysoce odporového drátu. Z důvodu zvýšeného zahřívání pomocného vinutí se pomocné vinutí po nastartování motoru vypne.Takové motory jsou levnější a spolehlivější než kondenzátorové, ačkoli neposkytují fázový posun vinutých proudů o 90 °.

Pro obrácení směru otáčení hřídele motoru by pomocné vinutí mělo být součástí výkonového obvodu induktor nebo induktor, v důsledku čehož proud v hlavním vinutí překoná proud v pomocném vinutí. V praxi se tato metoda používá jen zřídka, protože fázový posun je zanedbatelný kvůli induktivní povaze odporu pomocného vinutí.

Nejčastěji se používá metoda fázového posunu mezi hlavním a pomocným vinutím, která spočívá v uzavření pomocného vinutí. Hlavní vinutí má magnetické spojení s pomocným, takže když je hlavní vinutí připojeno k síťovému napájení, je indukován EMF v pomocném a vzniká proud, který zpožďuje fázi od proudu hlavního vinutí. Rotor motoru se začne otáčet ve směru od hlavního k pomocnému vinutí.

Třífázový třífázový asynchronní motor lze použít v jednofázovém výkonovém režimu. Obrázek 2 ukazuje začlenění třívinutého motoru podle schémat "hvězd" a "trojúhelníku" do jednofázového provozního režimu (Steinmetsova schéma). Dvě ze tří vinutí jsou přímo připojena k napájecí síti a třetí je připojeno k napájecímu napětí prostřednictvím spouštěcího kondenzátoru. K vytvoření potřebného spouštěcího momentu musí být rezistor zapojen sériově s kondenzátorem, jehož odpor závisí na parametrech vinutí motoru.

Obrázek 2

Vinutí. Na rozdíl od třívinutých asynchronních motorů, které se vyznačují symetrickým prostorovým uspořádáním a stejnými parametry vinutí na statoru, mají hlavní a pomocná vinutí odlišné parametry. Pro symetrická vinutí lze počet drážek na pól a fázi stanovit z výrazu: q = N / 2pm, kde N je počet drážek statoru; m je počet vinutí (fází); p je počet pólů. V asymetrických vinutích se počet drážek obsazených každým vinutím významně mění. Proto hlavní a pomocná vinutí mají různý počet závitů. Typickým příkladem je vinutí 2 / 3-1 / 3 (obr. 3), ve kterém jsou 2/3 štěrbin statoru obsazeny hlavním a 1/3 pomocným vinutím.

Obrázek 3

Konstrukce. Obr. 4 ukazuje průřez motorem se dvěma koncentrovanými nebo vinutými vinutími umístěnými u pólů statoru. Každé vinutí (hlavní 1 a pomocné 2) je tvořeno dvěma cívkami umístěnými na opačných pólech. Cívky se nasadí na sloupy a vloží se do třmenu stroje, který má v tomto případě čtvercový tvar. Ze strany pracovní vzduchové mezery jsou cívky drženy speciálními výstupky, které působí jako pólové patky 3. Díky nim se křivka distribuce indukce magnetického pole v pracovní vzduchové mezeře blíží sinusoidům. Bez těchto výstupků je tvar zadané křivky téměř obdélníkový. Jako prvek fázového posunu pro takový motor můžete použít kondenzátor i rezistor. Můžete také zkratovat pomocné vinutí. V tomto případě je motor převeden na asynchronní stroj s dělenými póly.

Obrázky 4, 5

Motory s dělenými póly se nejčastěji používají kvůli jejich strukturální jednoduchosti, vysoké spolehlivosti a nízkým nákladům. Takový motor má také dvě vinutí na statoru (obr. 5). Hlavní vinutí 3 je vytvořeno ve formě cívky a je připojeno přímo k napájecí síti. Pomocné vinutí 1 je zkratováno a obsahuje od jedné do tří otáček na pól. Pokrývá část sloupu, která vysvětluje název motoru. Pomocné vinutí je vyrobeno z měděného drátu kulatého nebo plochého tvaru s průřezem několika čtverečních milimetrů, který se ohýbá do zatáček odpovídajícího tvaru. Potom jsou konce vinutí spojeny svařováním.Rotor motoru je zkratován a na jeho koncích jsou namontována chladicí žebra, která zlepšují odvod tepla z vinutí statoru.

Konstrukční možnosti pro motory s dělenými póly jsou znázorněny na obr. 6 a 7. Hlavní vinutí může být v zásadě umístěno symetricky nebo asymetricky vzhledem k rotoru. Obr. 6 ukazuje konstrukci motoru s asymetrickým hlavním vinutím 5 (1 - montážní otvor; 2 - magnetický zkrat; 3 - zkratované vinutí; 4 - montážní a vyrovnávací otvory; 6 - rám vinutí; 7 - třmen). Takový motor má významné rozptyl magnetického toku ve vnějším magnetickém obvodu, proto jeho účinnost nepřesahuje 10 až 15% a je vyráběn pro výkon nepřesahující 5 až 10 wattů.

Z hlediska zpracovatelnosti je motor se symetricky umístěným hlavním vinutím složitější. U motorů s výkonem 10–50 W se používá složený stator (obr. 7, kde: 1 - třmenový kroužek; 2 - zkratovaný kroužek; 3 - pól; 4 - rotor s klecovou klecí; 5 - magnetický zkrat). Vzhledem k tomu, že póly motoru jsou zakryty jhoem a vinutí jsou umístěna uvnitř magnetického systému, jsou magnetické toky rozptylu mnohem menší než v provedení na obr. 6. Účinnost motoru 15-25%.

Obrázky 6, 7

Obrázek 8

Chcete-li změnit otáčky motoru pomocí rozdělených pólů, použijte křížový pól (obr. 8). V něm je poměrně jednoduché přepnout počet párů pólů vinutí statoru, pro změnu, které stačí zapnout zahrnutá vinutí podle zahrnutých vinutí. U motorů s dělenými póly se také používá princip regulace otáček, který spočívá v přepínání vinutí cívek ze série na paralelní.

Pryadko A. D.

Přečtěte si také:Minatoův magnetický motor: existuje hojnost magnetické energie?