micromotors แบบอะซิงโครนัส

โดยทั่วไปแล้วมอเตอร์ไฟฟ้าจะถูกแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม: ขนาดใหญ่ขนาดกลางและพลังงานต่ำ สำหรับเครื่องยนต์ที่ใช้พลังงานต่ำ (เราจะเรียกพวกมันว่า micromotors) ไม่ได้ตั้งค่าขีด จำกัด สูงสุดของกำลังไฟฟ้าซึ่งโดยปกติจะใช้กำลังไฟไม่กี่ร้อยวัตต์ Micromotors ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องใช้ในครัวเรือนและอุปกรณ์ (ตอนนี้ทุกครอบครัวมี micromotors หลายอย่าง - ในตู้เย็นเครื่องดูดฝุ่นเครื่องบันทึกเทปเครื่องเล่น ฯลฯ ) เครื่องมือวัดระบบควบคุมอัตโนมัติเทคโนโลยีการบินและอวกาศและกิจกรรมด้านมนุษย์อื่น ๆ

มอเตอร์กระแสตรงตัวแรกที่ปรากฏในยุค 30 ของศตวรรษที่ XIX ขั้นตอนใหญ่ในการพัฒนามอเตอร์ไฟฟ้าเกิดขึ้นจากการประดิษฐ์ในปี 1856 โดยวิศวกรชาวเยอรมันซีเมนส์ของทรานสดิวเซอร์สองแขนและการค้นพบหลักการไดนาโมอิเล็กทริกในปี 1866 ในปี 1883 เทสลาและในปี 1885 เฟอร์รารี่คิดค้นมอเตอร์ AC แบบอะซิงโครนัสอย่างอิสระ ในปี 1884 ซีเมนส์ได้สร้างมอเตอร์สับเปลี่ยนด้วยกระแสสลับด้วยการกระตุ้นแบบอนุกรม ในปี 1887 Hazelwander และ Dolivo-Dobrovolsky ได้เสนอการออกแบบใบพัดแบบกระรอกในกรงซึ่งทำให้การออกแบบเครื่องยนต์ง่ายขึ้นอย่างมาก ในปี 1890 ไคตินและเลบลังใช้ตัวเก็บประจุแบบเปลี่ยนเฟสเป็นครั้งแรก

ในเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนมอเตอร์ไฟฟ้าถูกนำมาใช้ในปี 1887 - ในแฟน ๆ ในปี 1889 - ในจักรเย็บผ้าในปี 1895 - ในการฝึกซ้อมตั้งแต่ปี 1901 - ในเครื่องดูดฝุ่น อย่างไรก็ตามถึงวันที่ความต้องการของ micromotors นั้นยอดเยี่ยมมาก (มีถึง 6 micromotors ในกล้องวิดีโอที่ทันสมัย) ซึ่ง บริษัท และองค์กรพิเศษสำหรับการพัฒนาและการผลิตของพวกเขาได้เกิดขึ้นแล้ว

micromotors แบบอะซิงโครนัสเฟสเดียวเป็นชนิดที่พบบ่อยที่สุดและตอบสนองความต้องการของไดรฟ์ไฟฟ้าส่วนใหญ่ของอุปกรณ์และอุปกรณ์โดดเด่นด้วยต้นทุนที่ต่ำและระดับเสียงรบกวนความน่าเชื่อถือสูงไม่ต้องการการบำรุงรักษาและไม่มีการสัมผัสหน้าสัมผัส

รวม micromotor แบบอะซิงโครนัสสามารถอยู่กับหนึ่งสองหรือสามขดลวด มอเตอร์แบบขดลวดเดี่ยวไม่มีแรงบิดเริ่มต้นและต้องสตาร์ทเช่นใช้สตาร์ทมอเตอร์ ในมอเตอร์สองขดลวดหนึ่งในขดลวดที่เรียกว่าแกนหลักเชื่อมต่อโดยตรงกับแหล่งจ่ายไฟหลัก (รูปที่ 1) ในการสร้างช่วงเวลาเริ่มต้นในการพันขดลวดเสริมอื่นกระแสจะต้องถูกแทนที่ในเฟสที่สัมพันธ์กับกระแสในขดลวดหลัก สำหรับเรื่องนี้ตัวต้านทานเพิ่มเติมจะรวมอยู่ในชุดที่มีขดลวดเสริมซึ่งสามารถใช้งานอุปนัยหรือ capacitive ในธรรมชาติ

บ่อยครั้งที่ตัวเก็บประจุถูกรวมอยู่ในวงจรการจ่ายขดลวดเสริมในขณะที่รับมุมเฟสที่เหมาะสมของกระแสในขดลวดเท่ากับ 90 ° (รูปที่ 1.6) ตัวเก็บประจุที่รวมอยู่ในวงจรกำลังไฟของขดลวดเสริมอย่างต่อเนื่องเรียกว่าวงจรไฟฟ้า หากสตาร์ทเครื่องยนต์จำเป็นต้องให้แรงบิดสตาร์ทเพิ่มขึ้นควบคู่กับคาปาซิเตอร์สำหรับการทำงาน S คาปาซิเตอร์เริ่มต้นคาปาซิเตอร์จะเริ่มทำงานเมื่อเริ่มสตาร์ท (รูปที่ 1, c) หลังจากเครื่องยนต์เร่งความเร็วรอบการหมุนแล้วตัวเก็บประจุเริ่มต้นจะถูกปิดโดยใช้รีเลย์หรือสวิตช์แรงเหวี่ยง ในทางปฏิบัติพวกเขามักใช้เวอร์ชัน 1.6

เอฟเฟกต์การเลื่อนเฟสสามารถทำได้โดยการเพิ่มความต้านทานของขดลวดเสริม สิ่งนี้สามารถทำได้โดยการเปิดตัวต้านทานเพิ่มเติมหรือโดยการผลิตขดลวดเสริมจากลวดความต้านทานสูง เนื่องจากความร้อนที่เพิ่มขึ้นของขดลวดเสริมจึงปิดตัวลงหลังจากสตาร์ทเครื่องยนต์มอเตอร์ดังกล่าวมีราคาถูกกว่าและเชื่อถือได้มากกว่าตัวเก็บประจุถึงแม้ว่ามันจะไม่ได้ให้การเปลี่ยนเฟสของกระแสขดลวดที่ 90 °

ในการกลับทิศทางการหมุนของเพลามอเตอร์ควรมีการพันขดลวดเสริมในวงจรไฟฟ้า เหนี่ยวนำ หรือตัวเหนี่ยวนำซึ่งเป็นผลมาจากกระแสในขดลวดหลักจะแซงกระแสในขดลวดเสริม ในทางปฏิบัติวิธีการนี้ไม่ค่อยได้ใช้เนื่องจากการเปลี่ยนเฟสนั้นไม่มีนัยสำคัญเนื่องจากลักษณะอุปนัยของความต้านทานของขดลวดเสริม

ส่วนใหญ่มักจะใช้วิธีการเปลี่ยนเฟสระหว่างขดลวดหลักและขดลวดเสริมซึ่งประกอบด้วยการปิดขดลวดเสริม ขดลวดหลักมีการเชื่อมต่อแม่เหล็กกับตัวเสริมดังนั้นเมื่อขดลวดหลักเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ EMF จะถูกเหนี่ยวนำในส่วนเสริมและกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะล่าช้าเฟสจากกระแสของขดลวดหลัก มอเตอร์ใบพัดเริ่มหมุนในทิศทางจากหลักไปยังขดลวดเสริม

มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสสามเฟสที่คดเคี้ยวสามารถใช้ในโหมดพลังงานเฟสเดียว รูปที่ 2 แสดงการรวมของมอเตอร์สามขดลวดตามรูปแบบ "ดาว" และ "สามเหลี่ยม" ในโหมดการทำงานแบบเฟสเดียว (โครงร่าง Steinmets) สองในสามของขดลวดเชื่อมต่อโดยตรงกับเครือข่ายอุปทานและที่สามเชื่อมต่อกับแรงดันไฟฟ้าผ่านตัวเก็บประจุเริ่มต้น ในการสร้างแรงบิดเริ่มต้นที่จำเป็นตัวต้านทานจะต้องเชื่อมต่อเป็นชุดกับตัวเก็บประจุความต้านทานซึ่งขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ของขดลวดมอเตอร์

รูปที่ 2

ม้วน ซึ่งแตกต่างจากมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสสามขดซึ่งมีการจัดเรียงเชิงพื้นที่แบบสมมาตรและพารามิเตอร์เดียวกันของขดลวดบนสเตเตอร์ในมอเตอร์ที่มีแหล่งจ่ายไฟเฟสเดียวขดลวดหลักและเสริมมีพารามิเตอร์ที่แตกต่างกัน สำหรับขดลวดสมมาตรจำนวนของร่องต่อขั้วและเฟสสามารถกำหนดได้จากนิพจน์: q = N / 2pm โดยที่ N คือจำนวนของร่องสเตเตอร์ m คือจำนวนขดลวด (เฟส); p คือจำนวนของเสา ในขดลวดอสมมาตรจำนวนร่องที่ถูกยึดโดยขดลวดแต่ละขดลวดจะเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นขดลวดหลักและเสริมมีจำนวนรอบที่แตกต่างกัน ตัวอย่างทั่วไปคือขดลวด 2 / 3-1 / 3 (รูปที่ 3) ซึ่งใน 2/3 ของสล็อตสเตเตอร์จะถูกครอบครองโดยหลักและ 1/3 คือขดลวดเสริม

รูปที่ 3

ออกแบบ รูปที่ 4 แสดงภาพตัดขวางของมอเตอร์ที่มีขดลวดความเข้มข้นหรือขดลวดสองอันตั้งอยู่ที่ขั้วของสเตเตอร์ ขดลวดแต่ละอัน (ตัวหลัก 1 และตัวเสริม 2) เกิดขึ้นจากสองขดลวดที่ตั้งอยู่ที่ขั้วตรงข้าม ขดลวดจะถูกวางบนเสาและเสียบเข้าไปในแอกของเครื่องซึ่งในกรณีนี้มีรูปทรงสี่เหลี่ยม จากด้านข้างของช่องว่างอากาศทำงานขดลวดจะถูกยึดโดยส่วนที่ยื่นออกมาพิเศษซึ่งทำหน้าที่เป็นรองเท้าขั้วโลก 3 ขอบคุณพวกเขาเส้นโค้งการกระจายตัวของการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กในช่องว่างอากาศทำงานเข้าใกล้ไซนัส หากไม่มีส่วนที่ยื่นออกมาเหล่านี้รูปร่างของส่วนโค้งที่ระบุนั้นจะเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าเกือบ ในฐานะองค์ประกอบการเลื่อนเฟสของเครื่องยนต์คุณสามารถใช้ทั้งตัวเก็บประจุและตัวต้านทาน คุณสามารถลัดวงจรขดลวดเสริม ในกรณีนี้มอเตอร์จะถูกแปลงเป็นเครื่องอะซิงโครนัสที่มีเสาแยก

รูปที่ 4, 5

มอเตอร์แบบแยกส่วนใช้กันมากที่สุดเนื่องจากโครงสร้างที่เรียบง่ายมีความน่าเชื่อถือสูงและต้นทุนต่ำ เครื่องยนต์ดังกล่าวมีขดลวดสองเส้นบนสเตเตอร์ (รูปที่ 5) ขดลวดหลัก 3 ทำในรูปแบบของขดลวดและเชื่อมต่อโดยตรงกับเครือข่ายอุปทาน ขดลวดเสริม 1 นั้นมีการลัดวงจรและมีหนึ่งถึงสามรอบต่อขั้ว ครอบคลุมส่วนหนึ่งของเสาซึ่งอธิบายชื่อของเครื่องยนต์ ขดลวดเสริมทำจากลวดทองแดงรูปทรงกลมหรือแบนพร้อมส่วนตัดของหลายตารางมิลลิเมตรซึ่งโค้งเป็นรูปร่างที่สอดคล้องกัน จากนั้นปลายของขดลวดจะถูกเชื่อมต่อด้วยการเชื่อมใบพัดของเครื่องยนต์ทำกระแสไฟฟ้าลัดวงจรและครีบระบายความร้อนติดตั้งที่ปลายซึ่งช่วยปรับปรุงการระบายความร้อนออกจากขดลวดสเตเตอร์

ตัวเลือกการออกแบบสำหรับมอเตอร์เสาแยกจะแสดงในรูปที่ 6 และ 7 โดยหลักการแล้วขดลวดหลักสามารถอยู่ในตำแหน่งสมมาตรหรือไม่สมมาตรเมื่อเทียบกับใบพัด รูปที่ 6 แสดงการออกแบบมอเตอร์ที่มีขดลวดหลักแบบอสมมาตร 5 (1 - รูสำหรับติดตั้ง 2 - ระบบปัดแม่เหล็ก 3 - ขดลวดลัดวงจร 4 - รูติดตั้งและปรับแนว 6 - ขดลวด 7 - แอก เครื่องยนต์ดังกล่าวมีการกระเจิงของฟลักซ์แม่เหล็กที่สำคัญในวงจรแม่เหล็กภายนอกดังนั้นประสิทธิภาพของมันจึงไม่เกิน 10-15% และผลิตขึ้นเพื่อกำลังไฟไม่เกิน 5-10 วัตต์

จากมุมมองของความสามารถในการผลิตมอเตอร์ที่มีขดลวดหลักแบบสมมาตรจะซับซ้อนกว่า ในเครื่องยนต์ที่มีกำลัง 10-50 W จะใช้คอมโพสิตสเตเตอร์ (รูปที่ 7 ที่: 1 - แอกแหวน; 2 - วงแหวนลัดวงจร; 3 - ขั้ว; 4 -; ใบพัดโรเตอร์กรงกระรอก 5) เนื่องจากความจริงที่ว่าเสามอเตอร์นั้นถูกหุ้มด้วยแอกและขดลวดนั้นอยู่ในระบบแม่เหล็กทำให้ฟลักซ์แม่เหล็กของการกระเจิงนั้นน้อยกว่าการออกแบบในรูปที่ 6 ประสิทธิภาพเครื่องยนต์ 15-25%

รูปที่ 6, 7

รูปที่ 8

ในการเปลี่ยนความเร็วของเครื่องยนต์ด้วยเสาแยกให้ใช้วงจรไขว้ (รูปที่ 8) ในนั้นการเปลี่ยนจำนวนของคู่ของขดลวดสเตเตอร์นั้นค่อนข้างง่ายสำหรับการเปลี่ยนแปลงซึ่งมันก็เพียงพอที่จะเปิดขดลวดรวมตามสายรวม ในมอเตอร์ที่มีขั้วแยกจะใช้หลักการควบคุมความเร็วซึ่งประกอบด้วยการสลับขดลวดจากอนุกรมเป็นอนุกรม

Pryadko A. D.

อ่านเพิ่มเติม:มอเตอร์แม่เหล็กของ Minato: พลังงานแม่เหล็กมีความอุดมสมบูรณ์หรือไม่?