Δεδομένου ότι οι απαιτήσεις ισχύος των συστημάτων ενός φορτίου είναι συνήθως μικρές, σε όλα τα σπίτια και στα γραφεία μας παρέχεται μόνο μονοφασική τροφοδοσία A.C. Για να έχετε τις κατάλληλες συνθήκες εργασίας χρησιμοποιώντας αυτή τη μονοφασική τροφοδοσία, πρέπει να χρησιμοποιήσετε συμβατούς κινητήρες. Εκτός από το ότι είναι συμβατό, οι κινητήρες πρέπει να είναι οικονομικά, αξιόπιστα και εύκολα στην επισκευή. Μπορεί κανείς να βρει όλα αυτά τα χαρακτηριστικά σε μονοφασικό μοτέρ επαγωγής εύκολα. Παρόμοια με τους τριφασικούς κινητήρες, αλλά με ορισμένες τροποποιήσεις, οι μονοφασικοί επαγωγικοί κινητήρες είναι μια εξαιρετική επιλογή για οικιακές συσκευές. Ο απλός σχεδιασμός και το χαμηλό κόστος τους έχουν προσελκύσει πολλές εφαρμογές.
Ορισμός μονοφασικού επαγωγικού κινητήρα
Μονοφασικοί επαγωγικοί κινητήρες είναι οι απλοί κινητήρες που λειτουργούν σε μονοφασικό A.C. και στους οποίους παράγεται ροπή λόγω επαγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που προκαλείται από τα εναλλασσόμενα μαγνητικά πεδία. Μονοφασικοί επαγωγικοί κινητήρες είναι διαφορετικών τύπων βάσει των αρχικών τους συνθηκών και διαφόρων παραγόντων. Αυτοί είναι-
1). Κινητήρες χωριστής φάσης.
- Κινητήρες εκκίνησης αντίστασης.
- Κινητήρες εκκίνησης χωρητικότητας.
- Μόνιμος κινητήρας χωρισμένου πυκνωτή.
- Κινητήρας πυκνωτών δύο τιμών.
2). Κινητήρες επαγωγής σκιασμένου πόλου.
3). Κινητήρας επαγωγής απροθυμίας-εκκίνησης.
4). Απώλεια - κινητήρας επαγωγής έναρξης.
Μονοφασική επαγωγική κατασκευή κινητήρα
Τα κύρια μέρη ενός μονοφασικού επαγωγικού κινητήρα είναι το Stator, Rotor, Τύλιγμα . Ο στάτορας είναι το σταθερό μέρος του κινητήρα στον οποίο παρέχεται το A.C. Ο στάτορας περιέχει δύο τύπους περιελίξεων. Το ένα είναι το κύριο τύλιγμα και το άλλο είναι το βοηθητικό τύλιγμα. Αυτές οι περιελίξεις τοποθετούνται κάθετες μεταξύ τους. Ένας πυκνωτής συνδέεται παράλληλα με τη βοηθητική περιέλιξη.
Οπως και Προμήθεια A.C. χρησιμοποιείται για την εργασία μονοφασικού επαγωγικού κινητήρα, ορισμένες απώλειες θα πρέπει να προσέχουν όπως - Απώλεια ρεύματος Eddy, απώλεια υστέρησης. Για την απομάκρυνση της απώλειας ρεύματος από φούσκωμα, ο στάτορας διαθέτει ελασματοποιημένη σφράγιση. Για να μειωθούν οι απώλειες υστέρησης, αυτές οι σφραγίδες κατασκευάζονται συνήθως με χάλυβα πυριτίου.
Ο ρότορας είναι το περιστρεφόμενο μέρος του κινητήρα. Εδώ ο ρότορας είναι παρόμοιος με τον ρότορα κλουβιού σκίουρου. Εκτός του ότι είναι κυλινδρικός, ο ρότορας έχει σχισμές σε όλη την επιφάνειά του. Για να γίνει ομαλή, αρκετά καλή λειτουργία του κινητήρα, αποτρέποντας το μαγνητικό κλείδωμα του στάτη και του ρότορα, οι εγκοπές είναι λοξές αντί να είναι παράλληλες.
Οι αγωγοί ρότορα είναι οι ράβδοι αλουμινίου ή χαλκού, τοποθετούνται στις εγκοπές του ρότορα. Οι ακραίοι δακτύλιοι που αποτελούνται από αλουμίνιο ή χαλκό κλείνουν ηλεκτρικά τους αγωγούς ρότορα. Σε αυτό το μονοφασικό επαγωγικό δακτύλιο ολίσθησης κινητήρα και μεταγωγείς δεν χρησιμοποιούνται, επομένως η κατασκευή τους γίνεται πολύ απλή και εύκολη.
Ισοδύναμο κύκλωμα μονοφασικής επαγωγικής μηχανής
Με βάση τη θεωρία διπλού περιστρεφόμενου πεδίου μπορεί να σχεδιαστεί το ισοδύναμο κύκλωμα του μονοφασικού επαγωγικού κινητήρα. Το κύκλωμα σχεδιάζεται σε δύο θέσεις - κατάσταση περιστροφής ρότορα κατάσταση φραγής ρότορα.
Ο κινητήρας με κατάσταση φραγής ρότορα λειτουργεί ως ένας μετασχηματιστής με το δευτερεύον τύλιγμα βραχυκυκλωμένο.
ισοδύναμο κύκλωμα μονοφασικού επαγωγικού κινητήρα
Σε κατάσταση ακινητοποίησης ρότορα, δύο περιστρεφόμενα μαγνητικά πεδία είναι αντίθετης κατεύθυνσης με εξίσου διαιρεμένα μεγέθη και εμφανίζονται ως συνδεδεμένα σε σειρά μεταξύ τους.
μονοφασικό επαγωγικό κύκλωμα κινητήρα σε κατάσταση ακινητοποίησης ρότορα
Αρχή λειτουργίας μονοφασικού επαγωγικού κινητήρα
Οι μονοφασικοί επαγωγικοί κινητήρες τυλίγονται με μονοφασικό ρεύμα A.C. Αυτό παράγει κυμαινόμενη μαγνητική ροή γύρω από τον ρότορα. Αυτό σημαίνει καθώς αλλάζει η κατεύθυνση του ρεύματος A.C., αλλάζει η κατεύθυνση του παραγόμενου μαγνητικού πεδίου. Αυτό δεν αρκεί για να προκαλέσει περιστροφή του ρότορα. Εδώ εφαρμόζεται η αρχή της θεωρίας διπλού περιστρεφόμενου πεδίου.
Σύμφωνα με τη θεωρία διπλού περιστρεφόμενου πεδίου, ένα μόνο εναλλάξιμο φάκελο οφείλεται στο συνδυασμό δύο πεδίων ίσου μεγέθους αλλά περιστρέφεται στην αντίθετη κατεύθυνση. Το μέγεθος αυτών των δύο πεδίων είναι ίσο με το ήμισυ του μεγέθους του εναλλασσόμενου πεδίου. Αυτό σημαίνει ότι όταν εφαρμόζεται το A.C., παράγονται δύο πεδία μισού μεγέθους με ίσο μέγεθος αλλά περιστρέφονται σε αντίθετες κατευθύνσεις.
Έτσι, τώρα υπάρχει ένα ρεύμα που ρέει στο στάτορα και το μαγνητικό πεδίο που περιστρέφεται στον ρότορα, έτσι Ο νόμος του Faraday ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής ενεργεί στον ρότορα. Σύμφωνα με αυτόν τον νόμο, τα περιστρεφόμενα μαγνητικά πεδία παράγουν ηλεκτρισμό στον ρότορα που παράγει δύναμη «F» που μπορεί να περιστρέψει τον ρότορα.
Γιατί η μονοφασική επαγωγική μηχανή δεν ξεκινά μόνη της;
Όταν στις μέρες μας εφαρμόζεται ο νόμος περί ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, ο ηλεκτρισμός προκαλείται και παράγεται δύναμη στις ράβδους του ρότορα. Ωστόσο, σύμφωνα με τη θεωρία Double Revolving Field, υπάρχουν δύο μαγνητικά πεδία με το ίδιο μέγεθος αλλά περιστρέφονται στην αντίθετη κατεύθυνση. Έτσι, παράγονται δύο διανύσματα δύναμης με ίσο μέγεθος αλλά αντίθετα προς την κατεύθυνση.
Έτσι, αυτά τα διανύσματα δύναμης, καθώς έχουν το ίδιο μέγεθος αλλά αντίθετα προς την κατεύθυνση, δεν προκαλούν την περιστροφή του ρότορα. Έτσι, οι μονοφασικοί επαγωγικοί κινητήρες δεν ξεκινούν αυτόματα. Ο κινητήρας απλώς ακούγεται σε αυτήν την κατάσταση. Για να αποφευχθεί αυτή η κατάσταση και να περιστραφεί ο ρότορας, η δύναμη εκκίνησης πρέπει να εφαρμοστεί για έναν μονοφασικό κινητήρα. Καθώς η δύναμη σε μια κατεύθυνση, γίνεται μεγαλύτερη από τη δύναμη στην άλλη κατεύθυνση, ο ρότορας αρχίζει να περιστρέφεται. Σε μονοφασικούς επαγωγικούς κινητήρες, χρησιμοποιούνται βοηθητικές περιελίξεις για το σκοπό αυτό.
Αρχικές μέθοδοι μονοφασικής επαγωγικής μηχανής
Ο μονοφασικός επαγωγικός κινητήρας δεν έχει ροπή εκκίνησης, επομένως απαιτείται εξωτερικό κύκλωμα για την παροχή αυτής της ροπής εκκίνησης. Ο στάτορας αυτών των κινητήρων περιέχει βοηθητική περιέλιξη για το σκοπό αυτό. Η βοηθητική περιέλιξη συνδέεται παράλληλα με έναν πυκνωτή. Πότε ο πυκνωτής είναι ενεργοποιημένη, παρόμοια με την κύρια περιέλιξη, περιστρεφόμενα δύο μαγνητικά πεδία του ίδιου μεγέθους αλλά αντίθετη κατεύθυνση παρατηρούνται στην βοηθητική περιέλιξη.
Από αυτά τα δύο μαγνητικά πεδία της βοηθητικής περιέλιξης, το ένα ακυρώνει ένα από τα μαγνητικά πεδία της κύριας περιέλιξης, ενώ το άλλο προστίθεται με ένα άλλο μαγνητικό πεδίο της κύριας περιέλιξης. Έτσι, με αποτέλεσμα ένα μόνο περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο με μεγάλο μέγεθος. Αυτό παράγει δύναμη σε μία κατεύθυνση, περιστρέφοντας έτσι τον ρότορα. Μόλις ο ρότορας αρχίσει να περιστρέφεται, περιστρέφεται ακόμη και αν ο πυκνωτής είναι απενεργοποιημένος.
Υπάρχουν διαφορετικές μέθοδοι δηλώσεων μονοφασικών επαγωγικών κινητήρων. Συνήθως, αυτοί οι κινητήρες επιλέγονται με βάση τις μεθόδους εκκίνησής τους. Αυτές οι μέθοδοι μπορούν να ταξινομηθούν ως
- Έναρξη χωριστής φάσης.
- Έναρξη σκιασμένου πόλου.
- Έναρξη κινητήρα απώθησης
- Έναρξη απροθυμίας.
Κατά την εκκίνηση του split-phase, ο στάτης έχει δύο τύπους περιελίξεων - κύρια περιέλιξη και βοηθητική περιέλιξη, συνδεδεμένες παράλληλα. Οι κινητήρες με αυτόν τον τύπο μεθόδων εκκίνησης είναι
- Κινητήρες χωριστής φάσης αντίστασης.
- Κινητήρες χωριστής φάσης πυκνωτή.
- Οι πυκνωτές ξεκινούν και λειτουργούν κινητήρες.
- Κινητήρας με πυκνωτή.
Μονοφασικός κινητήρας επαγωγής πυκνωτή-εκκίνησης
Αυτό ονομάζεται επίσης κινητήρας χωριστής φάσης πυκνωτή. Εδώ ο αριθμός στροφών της βοηθητικής περιέλιξης είναι ίσος με τον αριθμό των κύριων περιελίξεων. Ο πυκνωτής συνδέεται εν σειρά με βοηθητική περιέλιξη. Η βοηθητική περιέλιξη αποσυνδέεται χρησιμοποιώντας έναν φυγοκεντρικό διακόπτη όταν ο ρότορας επιτυγχάνει το 75% της σύγχρονης ταχύτητας. Ο κινητήρας συνεχίζει να επιταχύνει μέχρι να φτάσει στην κανονική ταχύτητα.
Οι βαθμολογίες ισχύος των κινητήρων εκκίνησης πυκνωτή κυμαίνονται μεταξύ 120W και 750W. Αυτοί οι κινητήρες συνήθως επιλέγουν εφαρμογές όπως Ψυγεία, Κλιματιστικά κ.λπ. λόγω της υψηλής ροπής εκκίνησης.
Εφαρμογές μονοφασικού επαγωγικού κινητήρα
Αυτοί οι κινητήρες χρησιμοποιούν σε ανεμιστήρες, ψυγεία, κλιματιστικά, ηλεκτρικές σκούπες, πλυντήρια ρούχων, φυγοκεντρικές αντλίες, εργαλεία, μικρές γεωργικές συσκευές, φυσητήρες κ.λπ.… Χρησιμοποιούνται κυρίως για συσκευές χαμηλής ισχύος αλλά σταθερής ταχύτητας, όπως γεωργικά εργαλεία και μηχανήματα όπου η τριφασική παροχή δεν είναι διαθέσιμη. Οι κινητήρες 1/400 kW έως 1/25 kW χρησιμοποιούνται σε παιχνίδια, στεγνωτήρες μαλλιών κ.λπ…
Έτσι, βασικά, χρησιμοποιούμε μονοφασικό κινητήρες επαγωγής στην καθημερινή μας ζωή συχνά. Αυτοί οι κινητήρες είναι εύκολο να επισκευαστούν. Ωστόσο, υπάρχουν μερικά μειονεκτήματα σε αυτούς τους κινητήρες. Ποιο από τα μειονεκτήματα αυτών των κινητήρων έχετε συναντήσει; Μπορείτε να αναφέρετε μερικά από αυτά;
Πηγή εικόνας: Μονοφασικά κυκλώματα επαγωγής
