มอเตอร์อะซิงโครนัสเฟสเดียว: ทำงานอย่างไร

ชื่อของอุปกรณ์ไฟฟ้านี้บ่งบอกว่าพลังงานไฟฟ้าที่จ่ายให้กับมันถูกเปลี่ยนเป็นการเคลื่อนที่แบบหมุนของโรเตอร์ ยิ่งไปกว่านั้นคำคุณศัพท์ "อะซิงโครนัส" ยังแสดงลักษณะไม่ตรงกันความล่าช้าของความเร็วในการหมุนของกระดองจากสนามแม่เหล็กของสเตเตอร์

คำว่า "เฟสเดียว" ทำให้เกิดคำจำกัดความที่ไม่ชัดเจน นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่า คำว่า "เฟส" ในการไฟฟ้ากำหนดปรากฏการณ์หลายประการ:

• กะความแตกต่างของมุมระหว่างปริมาณเวกเตอร์

• ตัวนำไฟฟ้าที่มีศักยภาพของวงจรไฟฟ้ากระแสสลับสองสามหรือสี่สาย

• หนึ่งในขดลวดสเตเตอร์หรือโรเตอร์ของมอเตอร์สามเฟสหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ดังนั้นเราจึงชี้แจงโดยทันทีว่าเป็นเรื่องปกติที่จะเรียกมอเตอร์ไฟฟ้าเฟสเดียวที่ทำงานจากเครือข่ายกระแสสลับสองสายซึ่งแสดงด้วยเฟสและศักย์ศูนย์ จำนวนขดลวดที่ติดตั้งในรูปแบบต่าง ๆ ของสเตเตอร์จะไม่ส่งผลกระทบต่อคำจำกัดความนี้

การออกแบบมอเตอร์

ตามอุปกรณ์ทางเทคนิคมอเตอร์เหนี่ยวนำประกอบด้วย:

1. สเตเตอร์ - ส่วนคงคงทำโดยอยู่อาศัยด้วยองค์ประกอบไฟฟ้าต่าง ๆ อยู่

2. โรเตอร์หมุนโดยแรงของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าของสเตเตอร์

การเชื่อมต่อทางกลของทั้งสองส่วนนี้ทำโดยตลับลูกปืนหมุนวงแหวนด้านในซึ่งติดตั้งบนซ็อกเก็ตที่พอดีของเพลาโรเตอร์และวงแหวนรอบนอกจะติดตั้งในฝาครอบป้องกันที่จับจ้องไปที่สเตเตอร์

ปีกหมุนของเฮลิคอปเตอร์

อุปกรณ์สำหรับรุ่นเหล่านี้เหมือนกับมอเตอร์เหนี่ยวนำทั้งหมด: แกนแม่เหล็กจากแผ่นโลหะที่มีภาระซึ่งใช้โลหะผสมเหล็กอ่อนติดตั้งอยู่บนเพลาเหล็ก บนพื้นผิวด้านนอกของร่องจะถูกสร้างขึ้นเพื่อติดตั้งกับแท่งอลูมิเนียมหรือทองแดงที่คดเคี้ยวซึ่งจะถูกตัดให้สั้นที่สุดที่ปลายของวงแหวนปิด

กระแสไฟฟ้าถูกเหนี่ยวนำให้เกิดขึ้นในขดลวดของโรเตอร์ซึ่งถูกเหนี่ยวนำโดยสนามแม่เหล็กของสเตเตอร์และวงจรแม่เหล็กทำหน้าที่ให้เส้นทางที่ดีของฟลักซ์แม่เหล็กที่สร้างขึ้นที่นี่

การออกแบบโรเตอร์แยกสำหรับมอเตอร์เฟสเดียวสามารถทำจากวัสดุที่ไม่เป็นแม่เหล็กหรือ ferromagnetic ในรูปแบบของทรงกระบอก

สเตเตอร์

การออกแบบสเตเตอร์ยังนำเสนอ:

• ที่อยู่อาศัย

• วงจรแม่เหล็ก

• ม้วน

วัตถุประสงค์หลักคือการสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าคงที่หรือหมุน

ขดลวดสเตเตอร์มักประกอบด้วยสองวงจร:

1. คนงาน;

2. ตัวเรียกใช้

ในการออกแบบที่ง่ายที่สุดที่ออกแบบมาสำหรับการหมุนด้วยมือของสมอสามารถม้วนได้เพียงขดลวดเดียว

หลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าเฟสเดียวแบบอะซิงโครนัส

เพื่อให้การนำเสนอวัสดุง่ายขึ้นขอให้เราจินตนาการว่าขดลวดสเตเตอร์ทำขึ้นด้วยลูปลูปเพียงวงเดียว สายไฟภายในสเตเตอร์กระจายเป็นวงกลมที่ 180 องศาเชิงมุม กระแสสลับที่ไหลผ่านนั้นมีคลื่นครึ่งบวกและลบ มันไม่ได้สร้างการหมุน แต่เป็นสนามแม่เหล็กที่เร้าใจ

สนามแม่เหล็กเกิดขึ้นได้อย่างไร

ขอให้เราวิเคราะห์กระบวนการนี้โดยใช้ตัวอย่างของการไหลของกระแสบวกครึ่งหนึ่ง ณ เวลาที่กำหนด inst1 t1, t2, t3

มันผ่านไปตามส่วนบนของเส้นทางปัจจุบันสู่เราและตามส่วนล่าง - จากเรา ในระนาบตั้งฉากที่แสดงโดยวงจรแม่เหล็กฟลักซ์แม่เหล็กปรากฏขึ้นรอบตัวนำ

กระแสต่าง ๆ ในแอมพลิจูด ณ ช่วงเวลาที่พิจารณาสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้า F1, F2 และ F3 ที่มีขนาดต่างกัน เนื่องจากกระแสในครึ่งบนและล่างเหมือนกัน แต่ขดลวดงอฟลักซ์แม่เหล็กของแต่ละส่วนจะถูกนำไปในทิศทางตรงกันข้ามและทำลายการกระทำของกันและกันสิ่งนี้สามารถตัดสินได้โดยกฎของมือขวาหรือมือขวา

อย่างที่คุณเห็นด้วยคลื่นครึ่งบวกการหมุนของสนามแม่เหล็กจะไม่ถูกสังเกต แต่มีเพียงระลอกคลื่นที่เกิดขึ้นในส่วนบนและส่วนล่างของเส้นลวดซึ่งยังมีความสมดุลซึ่งกันและกันในวงจรแม่เหล็ก กระบวนการเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับส่วนลบของไซน์ซอยด์เมื่อกระแสกลับทิศทาง

เนื่องจากไม่มีสนามแม่เหล็กที่หมุนได้ใบพัดจึงยังคงอยู่กับที่เนื่องจากไม่มีแรงที่ใช้ในการเริ่มหมุน

วิธีการหมุนของโรเตอร์ในฟิลด์ที่เร้าใจ

หากคุณหมุนโรเตอร์แม้มือของคุณมันก็จะดำเนินการต่อไป เพื่ออธิบายปรากฏการณ์นี้เราแสดงให้เห็นว่าฟลักซ์แม่เหล็กรวมแตกต่างกันไปตามความถี่ของไซน์ออยด์ปัจจุบันจากศูนย์ถึงค่าสูงสุดในแต่ละครึ่งรอบ (โดยมีการเปลี่ยนแปลงทิศทาง) และประกอบด้วยสองส่วนที่เกิดขึ้นในกิ่งบนและล่างดังแสดงในรูป

สนามแม่เหล็กการเต้นของสเตเตอร์ประกอบด้วยวงกลมสองวงพร้อมแอมพลิจูด Fmax / 2 และเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้ามด้วยความถี่เดียวกัน

npr = nbr = f60 / p = 1

ในสูตรนี้มีการระบุ:

• npr และ nobr ความถี่การหมุนของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์ในทิศทางไปข้างหน้าและย้อนกลับ;

• n1 คือความเร็วของฟลักซ์แม่เหล็กหมุน (r / min);

• p คือจำนวนขั้วคู่

• f คือความถี่ของกระแสไฟฟ้าในขดลวดสเตเตอร์

ขณะนี้ด้วยมือของเราเราจะให้การหมุนมอเตอร์ในทิศทางเดียวและมันจะรับการเคลื่อนไหวทันทีเนื่องจากการเกิดแรงบิดที่เกิดจากการเลื่อนของใบพัดเมื่อเทียบกับฟลักซ์แม่เหล็กที่แตกต่างกันของทิศทางไปข้างหน้าและย้อนกลับ

เราคิดว่าฟลักซ์แม่เหล็กของทิศทางไปข้างหน้าสอดคล้องกับการหมุนของโรเตอร์และด้านหลังตามลำดับจะเป็นตรงกันข้าม ถ้า n2 เป็นความถี่การหมุนสมอในรอบต่อนาทีเราสามารถเขียนนิพจน์ n2

ในกรณีนี้เราแสดงว่า Spr = (n1-n2) / n1 = S

ที่นี่ดัชนี S และ Spr แสดงการลื่นของมอเตอร์เหนี่ยวนำและโรเตอร์ของฟลักซ์แม่เหล็กสัมพัทธ์ของทิศทางไปข้างหน้า

ในการไหลย้อนกลับสลิป Sobr จะแสดงโดยสูตรที่คล้ายกัน แต่ด้วยการเปลี่ยนเครื่องหมาย n2

Sobr = (n1 - (-n2)) / n1 = 2-Sbr

ตามกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าภายใต้อิทธิพลของฟลักซ์แม่เหล็กโดยตรงและแบบย้อนกลับแรงเคลื่อนไฟฟ้าจะทำหน้าที่ในขดลวดของโรเตอร์ซึ่งจะสร้างกระแสในทิศทางเดียวกัน I2pr และ I2obr

ความถี่ของพวกเขา (เป็นเฮิร์ตซ์) จะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับขนาดของสลิป

f2pr = f1 ∙ Spr;

f2sample = f1 ∙ S

ยิ่งไปกว่านั้นความถี่ f2obr ที่เกิดขึ้นจาก I2obr ปัจจุบันที่เกิดขึ้นจะมีค่ามากกว่าความถี่ f2pr อย่างมีนัยสำคัญ

ตัวอย่างเช่นมอเตอร์ไฟฟ้าทำงานบนเครือข่าย 50 เฮิร์ตด้วย n1 = 1500 และ n2 = 1440 รอบต่อนาที โรเตอร์มีสลิปสัมพันธ์กับฟลักซ์แม่เหล็กของทิศทางไปข้างหน้า Spr = 0.04 และความถี่ปัจจุบัน f2pr = 2 Hz reverse slip Sobr = 1.96 และความถี่ปัจจุบัน f2obr = 98 Hz

ตามกฎหมายของแอมแปร์เมื่อ I2pr ปัจจุบันและสนามแม่เหล็กinteractпрโต้ตอบแรงบิดМпрจะปรากฏขึ้น

Mpr = cM ∙ Fpr ∙ I2pr ∙cosφ2pr

ที่นี่ค่าสัมประสิทธิ์คงที่ SM ขึ้นอยู่กับการออกแบบของเครื่องยนต์

ในกรณีนี้ฟลักซ์แม่เหล็กกลับสลับยังทำหน้าที่ซึ่งคำนวณโดยนิพจน์:

Mobr = cM ∙ Phobr ∙ I2obr ∙cosφ2obr

เนื่องจากการโต้ตอบของสตรีมทั้งสองนี้ผลลัพธ์ที่ได้จะปรากฏขึ้น:

M = Mpr-Mobr

คำเตือน! เมื่อใบพัดหมุนกระแสของความถี่ต่าง ๆ จะถูกเหนี่ยวนำให้เกิดขึ้นซึ่งจะสร้างช่วงเวลาของแรงในทิศทางที่แตกต่างกัน ดังนั้นยานยนต์กระดองจะหมุนภายใต้การกระทำของสนามแม่เหล็กเร้าใจในทิศทางที่มันเริ่มหมุน

ในระหว่างการเอาชนะโหลดที่รับการจัดอันดับโดยมอเตอร์เฟสเดียวจะเกิดการลื่นเล็กน้อยด้วยส่วนแบ่งหลักของแรงบิดโดยตรง Mpr การตอบโต้ของการยับยั้ง, สนามแม่เหล็กย้อนกลับของ Mobr ส่งผลกระทบน้อยมากเนื่องจากความแตกต่างในความถี่ของกระแสของทิศทางไปข้างหน้าและทิศทางย้อนกลับ

f2obr ของกระแสย้อนกลับอย่างมีนัยสำคัญเกิน f2pr และเหนี่ยวนำ X2obr เหนี่ยวนำเกินกว่าองค์ประกอบที่ใช้งานอยู่อย่างมากและให้ผลกระทบการล้างอำนาจแม่เหล็กขนาดใหญ่ของฟลักซ์แม่เหล็กกลับ Fobr ซึ่งลดลงในที่สุด

เนื่องจากตัวประกอบกำลังของเครื่องยนต์ที่มีภาระมีขนาดเล็กฟลักซ์แม่เหล็กแบบย้อนกลับจึงไม่สามารถส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อโรเตอร์หมุน

เมื่อเฟสหนึ่งของเครือข่ายถูกนำไปใช้กับมอเตอร์ที่มีโรเตอร์คงที่ (n2 = 0) จากนั้นสลิปทั้งไปข้างหน้าและย้อนกลับเท่ากับความสามัคคีและสนามแม่เหล็กและแรงของกระแสไปข้างหน้าและย้อนกลับจะสมดุลกันและไม่เกิดการหมุน ดังนั้นจากการจ่ายหนึ่งเฟสจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะป้องกันการหมุนของมอเตอร์

วิธีกำหนดความเร็วรอบเครื่องยนต์อย่างรวดเร็ว:

วิธีการสร้างการหมุนของโรเตอร์ในมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสเฟสเดียว

ในประวัติศาสตร์ทั้งหมดของการทำงานของอุปกรณ์ดังกล่าวโซลูชั่นการออกแบบต่อไปนี้ได้รับการพัฒนา:

1. คู่มือคลี่คลายของเพลาด้วยมือหรือสายไฟ

2. การใช้ขดลวดเพิ่มเติมที่เชื่อมต่อในระหว่างการเริ่มต้นเนื่องจากความต้านทานโอห์มมิก, capacitive หรืออุปนัย;

3. แยกโดยขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าลัดวงจรของวงจรแม่เหล็กสเตเตอร์

วิธีแรกถูกใช้ในการพัฒนาเริ่มต้นและไม่ได้เริ่มใช้ในอนาคตเนื่องจากความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นจากการบาดเจ็บเมื่อเริ่มต้นถึงแม้ว่ามันจะไม่จำเป็นต้องใช้โซ่เพิ่มเติม

แอพลิเคชันของเฟสขยับขดลวดในสเตเตอร์

เพื่อให้การหมุนเริ่มต้นของโรเตอร์กับขดลวดสเตเตอร์ในขณะที่สตาร์ทเครื่องจะมีตัวช่วยเสริมเพิ่มเติมเชื่อมต่อ แต่ขยับ 90 องศาในมุม มันทำด้วยลวดที่หนากว่าเพื่อผ่านกระแสมากกว่าไหลในสายงาน

แผนภาพการเชื่อมต่อของเครื่องยนต์ดังกล่าวจะแสดงในรูปทางด้านขวา

ที่นี่ปุ่มชนิด PNVS ถูกใช้เพื่อเปิดซึ่งสร้างขึ้นเป็นพิเศษสำหรับเครื่องยนต์ดังกล่าวและถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในการทำงานของเครื่องซักผ้าที่ผลิตในสหภาพโซเวียต ปุ่มนี้จะเปิดใช้งานผู้ติดต่อ 3 คนทันทีในลักษณะที่ทั้งสองคนสุดโต่งหลังจากกดและปล่อยออกมาจะยังคงอยู่ในสถานะเปิดและที่ตรงกลางจะปิดลงชั่วครู่แล้วกลับสู่ตำแหน่งเดิมภายใต้การกระทำของฤดูใบไม้ผลิ

ผู้ติดต่อที่ปิดมากสามารถยกเลิกการเชื่อมต่อได้โดยกดปุ่ม Stop ที่อยู่ติดกัน

นอกเหนือจากสวิตช์ปุ่มกดแล้วสิ่งต่อไปนี้จะถูกใช้ในโหมดอัตโนมัติเพื่อปิดการไขลานเพิ่มเติม:

1. สวิทช์แรงเหวี่ยง;

2. ส่วนต่างหรือรีเลย์ปัจจุบัน

3. จับเวลาเครื่องกล.

เพื่อปรับปรุงเครื่องยนต์ที่เริ่มต้นภายใต้โหลดองค์ประกอบเพิ่มเติมจะถูกใช้ในการพันคอยล์แบบเปลี่ยนเฟส

การเชื่อมต่อของมอเตอร์เฟสเดียวที่มีความต้านทานเริ่มต้น

ในวงจรดังกล่าวความต้านทานโอห์มมิกจะถูกติดตั้งตามลำดับกับขดลวดสเตเตอร์เพิ่มเติม ในกรณีนี้ขดลวดของการหมุนจะดำเนินการในลักษณะที่พิถีพิถันให้ค่าสัมประสิทธิ์ของการเหนี่ยวนำตัวเองของขดลวดใกล้กับศูนย์

เนื่องจากการใช้งานของทั้งสองวิธีเมื่อกระแสไหลผ่านขดลวดที่แตกต่างกันการเปลี่ยนเฟสประมาณ 30 องศาเกิดขึ้นระหว่างพวกเขาซึ่งค่อนข้างเพียงพอ ความแตกต่างในมุมถูกสร้างขึ้นโดยการเปลี่ยนความต้านทานที่ซับซ้อนในแต่ละวงจร

ด้วยวิธีนี้การขดลวดเริ่มต้นด้วยการเหนี่ยวนำต่ำและความต้านทานที่เพิ่มขึ้นยังคงสามารถพบได้ สำหรับเรื่องนี้จะใช้ขดลวดที่มีจำนวนรอบของการตัดลวดที่ต่ำลง

การเชื่อมต่อมอเตอร์เฟสเดียวกับตัวเก็บประจุเริ่มต้น

การเปลี่ยนแปลงกระแสเฟสตัวเก็บประจุช่วยให้คุณสร้างการเชื่อมต่อระยะสั้นของขดลวดกับตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม โซ่นี้จะทำงานเมื่อเครื่องยนต์เข้าสู่โหมดแล้วปิด

ตัวเก็บประจุเริ่มต้นสร้างแรงบิดที่ยิ่งใหญ่ที่สุดและปัจจัยพลังงานที่สูงกว่าด้วยวิธีการเริ่มต้นต้านทานหรืออุปนัย สามารถเข้าถึงค่า 45 ÷ 50% ของค่าเล็กน้อย

ในวงจรที่แยกต่างหากตัวเก็บประจุจะถูกเพิ่มเข้าไปในสายโซ่ที่ใช้งานซึ่งอยู่ตลอดเวลา ด้วยเหตุนี้การเบี่ยงเบนของกระแสในขดลวดตามมุมของลำดับ of / 2 จึงสำเร็จ ในเวลาเดียวกันการเปลี่ยนแอมพลิจูดสูงสุดสามารถสังเกตเห็นได้อย่างชัดเจนในสเตเตอร์ซึ่งให้แรงบิดที่ดีบนเพลา

ด้วยเทคนิคนี้เครื่องยนต์จึงสามารถสร้างพลังงานได้มากขึ้นเมื่อเริ่มต้นขึ้น อย่างไรก็ตามวิธีนี้ใช้กับไดรฟ์เริ่มต้นขนาดใหญ่เท่านั้นตัวอย่างเช่นสำหรับการปั่นกลองของเครื่องซักผ้าที่เต็มไปด้วยผ้าลินินด้วยน้ำ

ทริกเกอร์ตัวเก็บประจุช่วยให้คุณเปลี่ยนทิศทางของการหมุนของกระดอง เมื่อต้องการทำเช่นนี้เพียงแค่เปลี่ยนขั้วของการเชื่อมต่อของการเริ่มต้นหรือการทำงานที่คดเคี้ยว

การเชื่อมต่อมอเตอร์แบบแยกขั้ว 1 เฟส

มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่มีกำลังไฟเพียงเล็กน้อยประมาณ 100 W ใช้การแยกฟลักซ์แม่เหล็กสเตเตอร์เนื่องจากการรวมขดลวดทองแดงลัดวงจรในขั้วของวงจรแม่เหล็ก

ตัดออกเป็นสองส่วนเสาดังกล่าวสร้างสนามแม่เหล็กเพิ่มเติมซึ่งเปลี่ยนเป็นมุมจากแกนหลักและทำให้มันอ่อนลงในสถานที่ที่ปกคลุมด้วยขดลวด ด้วยเหตุนี้สนามหมุนรูปไข่จึงถูกสร้างขึ้นทำให้เกิดการหมุนของทิศทางคงที่

ในการออกแบบดังกล่าวเราสามารถพบชิ้นส่วนแม่เหล็กที่ทำจากแผ่นเหล็กที่ปิดขอบของปลายเสาสเตเตอร์

เครื่องยนต์ของการออกแบบที่คล้ายกันสามารถพบได้ในอุปกรณ์ระบายอากาศสำหรับเป่าลม พวกเขาไม่มีความสามารถในการย้อนกลับ