på 2024-08-09 430

Enfaset induktionsmotorer

Enfaset induktionsmotorer spiller en stor rolle i moderne elektriske systemer, fordi de er lette at bruge, pålidelige og omkostningseffektive.De kører på enfaset vekselstrøm (AC) og er vidt brugt i husholdnings- og kommercielle apparater som fans, vaskemaskiner og støvsugere.Disse motorer ændrer elektrisk energi til mekanisk energi gennem elektromagnetisk induktion.Selvom deres design er enkelt, står de over for udfordringer som manglende evne til at starte på egen hånd, som løses ved hjælp af mekanismer som kondensatorer og hjælpevindinger.Denne artikel ser på konstruktion, arbejdsprincipper, fordele, ulemper og anvendelser af enfaset induktionsmotorer, hvilket giver en fuld forståelse af deres drift og betydning.

Katalog

Figur 1: Enfaset induktionsmotoroversigt

Hvad er enfaset induktionsmotorer

En enfaset induktionsmotor er en elektrisk motor, der kører på enfaset vekselstrøm (AC).Disse motorer omdanner elektrisk energi til mekanisk energi ved hjælp af elektromagnetiske interaktioner.De er almindelige i husholdningsapparater som fans, vaskemaskiner, støvsugere og mere, fordi de er enkle at bygge og lette at vedligeholde.

En enfaset induktionsmotor fungerer på et enkeltfaset strømforsyningssystem, som er mere almindeligt i hjem og virksomheder end trefasesystemer.Disse systemer er mere overkommelige og imødekommer de lavere effektbehov, der er typiske i huse, butikker og kontorer.Designet af enfaset induktionsmotorer er ligetil, hvilket gør dem omkostningseffektive, pålidelige og let at vedligeholde.På grund af disse fordele er de vidt brugt i apparater såsom støvsugere, ventilatorer og vaskemaskiner såvel som i enheder som centrifugalpumper og blæsere.

Når du starter en enfaset induktionsmotor, er den forbundet til en enkeltfaset strømforsyning.Da enfasemotorer ikke kan starte på egen hånd, har de brug for en startmekanisme, som en kondensator eller hjælpevinding.Denne mekanisme skaber et faseskift, hvilket gør et roterende magnetfelt, der inducerer strømmen i rotoren.Når motoren starter, er startmekanismen, ofte en kondensator eller hjælpevinding, normalt koblet af en centrifugalafbryder eller elektronisk relæ.Motoren kører derefter kun på hovedviklingen.Under drift følger rotoren det roterende magnetfelt, der er skabt af statoren, hvilket får motoren til at dreje.

Figur 2: Enfaset induktionsmotordiagram

Konstruktion af enfaset induktionsmotorer

Konstruktionen af ​​en enfaset induktionsmotor inkluderer to hoveddele: statoren og rotoren.Hver del spiller en nøglerolle i motorens funktionalitet.

Stator

Statoren er den ikke-bevægende del af motoren og har spoler, der modtager AC-strømforsyningen.Statoren for en enfaset induktionsmotor er lavet af tynde stålplader for at reducere energitab.Disse ark har slots, der holder statoren eller hovedspolen.Siliciumstål bruges normalt til disse ark til at reducere energitab på grund af magnetisme.

Statoren har to spoler: hovedspolen og hjælpespolen.Den vigtigste spole skaber det magnetiske felt, der inducerer strøm i rotoren, mens hjælpespolen hjælper med at skabe et faseskift i magnetfeltet, hvilket hjælper med at starte motoren.Denne spole anbringes i en 90-graders vinkel på hovedspolen.

Rotor

Rotoren er den del af motoren, der drejer og bevæger den mekaniske belastning gennem skaftet.I enfaset induktionsmotorer er rotoren normalt af egernens burtype.Denne type har aluminium eller kobberstænger placeret i en rund kerne.Disse søjler er forbundet i begge ender ved slutringe og danner en løkke, hvorfor det kaldes et "egernbur."Rotoren er bygget med disse søjler, der fungerer som ledere, og slutningen ringer forbinder dem i begge ender.Slotterne, der holder stængerne, er skråt for lavere støj og forhindrer magnetisk låsning.

Figur 3: Squirrel Cage Rotor Design

Arbejdsprincip for enfaset induktionsmotorer

Enfaset induktionsmotorer fungerer gennem elektromagnetisk induktion.Når den er tilsluttet en enkeltfaset AC-strømforsyning, skaber statorviklingen et skiftende magnetfelt.Dette felt inducerer en strøm i rotoren, der derefter danner sit eget magnetfelt.Interaktionen mellem disse magnetiske felter producerer den kraft, der er nødvendig for at rotere rotoren.

Det vekslende magnetfelt i statoren, drevet af AC -forsyningen, inducerer en elektromotorisk kraft (EMF) i rotorlederne baseret på Faradays lov om elektromagnetisk induktion.Dette inducerede EMF genererer strømme i rotorstængerne, typisk lavet af aluminium eller kobber.Disse strømme skaber et sekundært magnetfelt omkring rotorstængerne.Interaktionen mellem statorens og rotorens magnetiske felter genererer en kraft, kendt som Lorentz Force, der producerer drejningsmomentet til at dreje rotoren.

Motoren når en stabil tilstand, hvor rotorhastigheden er lidt mindre end den synkrone hastighed på statorens magnetfelt.Denne hastighedsforskel, kaldet slip, er nødvendig for kontinuerlig induktion af strøm i rotoren, hvilket holder motoren i gang.Så længe AC -strømforsyningen er til stede, fortsætter denne proces og driver motorens rotation.

For at starte motoren bruges mekanismer såsom kondensatorer eller hjælpeviklinger til at skabe et indledende faseskift, hvilket genererer et roterende magnetfelt for at starte rotoren.Når rotoren får tilstrækkelig hastighed, er disse starthjælpemidler normalt koblet, hvilket giver motoren mulighed for at køre på hovedviklingen.Regelmæssig vedligeholdelse, herunder kontrol af belastningen og sikre korrekt ventilation, hjælper med at forhindre problemer som overophedning og mekanisk slid, hvilket sikrer god ydelse og lang levetid.

Figur 4: Elektromagnetisk induktion i enfaset induktionsmotorer

Hvorfor enfaset induktionsmotorer ikke er selvstartende

I modsætning til trefasede motorer kan enfaset induktionsmotorer ikke starte af sig selv.Dette skyldes, at den enkeltfasede vekselstrøm skaber et rystende magnetfelt i stedet for et spinding.Dette rysterfelt fungerer som to magnetiske felter, der drejer i modsatte retninger med lige styrke.Når motoren prøver at starte, annullerer disse felter hinanden, hvilket får ingen kraft til at dreje rotoren.

I henhold til den dobbelte felt, der drejer sig om en vekslende strøm, kan opdeles i to dele.Hver del har halvdelen af ​​styrken af ​​den oprindelige strøm, og de roterer i modsatte retninger.For eksempel kan en magnetisk flux, φ, opdeles i to dele: den ene bevæger sig fremad og den anden bevæger sig bagud.Når de starter, er disse dele ens i styrke, men bevæger sig i modsatte retninger, annullerer hinanden og skaber ingen kraft til at dreje rotoren.

Bygning af en to-fase motor til at løse enfaset problemer

For at løse problemet med enfaset er en god måde at fremstille en to-faset motor, der kan skabe to-fase strøm fra en enkeltfaset forsyning.Dette betyder at designe en motor med to spoler, der er placeret 90 grader fra hinanden elektrisk.Disse spoler får derefter to faser af strøm, der også forskydes med 90 grader i tiden.

Denne type motor kaldes en permanent split kondensatormotor.Nøglen til dets arbejde er brugen af ​​en kondensator, der skaber det nødvendige faseskift mellem strømme i de to spoler.Ved at foretage denne faseskift kan motoren producere et roterende magnetfelt, svarende til hvad der ville blive foretaget af en ægte tofaset strømforsyning.

Resultatet er en motor, der kan starte og køre godt på en enkeltfaseforsyning, mens du kopierer ydelsen af ​​en to-faset motor.Denne metode løser problemerne med enfasemotorer, som ofte har problemer med startkraft og glat drift.Den permanente opdelte kondensatormotor blander enkelheden og tilgængeligheden af ​​enfaset effekt med den bedre ydelse af et to-faset motorsystem.

Permanent-split kondensatormotorer

Figur 5: Permanent-split kondensatormotorer

Permanent-split kondensatormotorer bruger en kondensator, der altid er forbundet i serie med hjælpevindingen.Denne opsætning skaber et faseskift til både start og kørsel, så motoren kan starte og køre effektivt.Disse motorer er enklere og mere pålidelige, fordi de ikke har en switch.De har to viklinger (hoved- og hjælpeprogram), der er 90 grader fra hinanden.Kondensatoren leverer det nødvendige faseskift for at skabe et roterende magnetfelt.

Imidlertid øgede denne type motoriske oplevelser øget strøm og bagudtidsskift, da den fremskynder, hvilket forårsager drejningsmomentpulsationer i fuld hastighed.For at løse dette holdes kondensatoren lille for at minimere tab.Tabene er mindre end de af en skraveret polmotor, og denne konfiguration fungerer godt op til 1/4 hestekræfter (200 watt).Motorens retning vendes let ved at skifte kondensator i serie med den anden vikling.Disse motorer bruges i loftsventilatorer, blæserfans og kontormaskiner.

Startmetoder til enfaset induktionsmotorer

For at løse problemet med selvstart i motorer bruges forskellige teknikker til at skabe et indledende roterende magnetfelt.Disse metoder inkluderer opdelte fase-induktionsmotorer, kondensator-start-induktionsmotorer, kondensator-start-kondensator-drevne induktionsmotorer, permanente-split kondensatormotorer og skyggefulde-polede motorer.

Splitfase-induktionsmotorer

Splitfase-induktionsmotorer bruger to viklinger: en hovedvikling og en hjælpevinding, placeret 90 grader fra hinanden.Hjælpens vikling har højere modstand og lavere induktiv reaktans, hvilket forårsager et faseskift mellem strømme i de to viklinger.Dette faseskift skaber et roterende magnetfelt, der giver motoren mulighed for at starte.

Under drift er begge viklinger aktiveret til at starte motoren.Når motoren når ca. 70-80% af sin fulde hastighed, afbryder en centrifugalkontakt hjælpestoffet.Motoren fortsætter derefter med at køre på hovedviklingen.Disse motorer bruges i fans, blæsere og små maskinværktøjer.

Kondensator-start induktionsmotorer

I kondensator-startmotorer er en kondensator forbundet i serie med hjælpevindingen.Denne kondensator forbedrer faseskiftet mellem strømme i hoved- og hjælpeviklinger, hvilket giver højere startmoment.En centrifugalafbryder kobler tilslutningen af ​​hjælpevindingen, når motoren når en bestemt hastighed.Disse motorer bruges i applikationer, der kræver et betydeligt indledende drejningsmoment, såsom luftkompressorer, pumper og køleskabe.

Kondensator-start kondensator-drevne induktionsmotorer

Kondensator-start-kondensatordrevne motorer bruger to kondensatorer: en startkondensator til højt startmoment og en løbskondensator til forbedret ydeevne.Startkondensatoren giver høj startmoment, mens den kørende kondensator forbliver i kredsløbet for at forbedre løbende effektivitet.Startkondensatoren kobles fra en centrifugalkontakt, når motoren når den ønskede hastighed.Disse motorer bruges i køleskabe, klimaanlæg og tunge pumper.

Skyggefulde-polet motorer

Skyggefulde-polet motorer bruger kobberringe (skyggestole) omkring en del af stængerstykket.Disse skyggestole skaber et forsinket magnetfelt, der producerer en roterende effekt, der hjælper med at starte motoren.Disse motorer er enkle og billige, men tilbyder lavt startmoment og effektivitet.Skyggefulde-polede motorer bruges i små enheder som fans, hårtørrer og små pumper.

Sammenligning mellem enfaset og trefaset induktionsmotorer

Figur 6: Enfaset og trefaset induktionsmotorer

Enfaset induktionsmotorer er meget forskellige fra trefasede induktionsmotorer med hensyn til bygning, ydeevne og effektivitet.Enfasemotorer har et enklere design med færre viklinger.Dette gør dem mindre og billigere, men de fungerer ikke så godt og er mindre effektive.Enfasemotorer har en lavere effektfaktor, fordi de ikke har et kontinuerligt roterende magnetfelt.Dette betyder, at de trækker mere aktuelle for at producere den samme effekt sammenlignet med trefasede motorer.I modsætning hertil bruger trefasemotorer alle tre viklinger kontinuerligt, hvilket forbedrer effektfaktoren og reducerer det aktuelle træk for den samme effekt.

For samme størrelse kan en trefaset motor producere mere strøm, fordi den bruger alle tre viklinger på én gang, mens en enfaset motor kun bruger en vikling ad gangen.Denne konstante anvendelse af alle viklinger i trefasede motorer muliggør en bedre omdannelse af elektrisk effekt til mekanisk effekt.Tre-fase-motorer genererer højere startmoment på grund af det kontinuerlige roterende magnetfelt, der er skabt af trefasforsyningen.Enfasemotorer har brug for ekstra dele, som kondensatorer eller hjælpevindinger, for at skabe nok startmoment.Disse startdele skaber et indledende faseskift for at producere et roterende magnetfelt, der er nødvendigt for at starte rotorens bevægelse.

Tre-fase motorer er mere effektive, fordi de deler den elektriske belastning på tværs af tre viklinger.Denne deling reducerer den aktuelle pr. Vikling, sænker elektriske tab og varmeopbygning.Enfasemotorer har højere tab på grund af det pulserende magnetfelt, hvilket fører til mere elektrisk modstand og varme i viklingerne.Praktisk set er trefasede motorer bedre til industriel og kommerciel anvendelse, hvor der er behov for høj effekt og effektivitet.De løber mere glat, har højere startmoment og fungerer generelt bedre.Enfasemotorer er gode til mindre anvendelser med lav effekt, men har brug for omhyggelig opmærksomhed på startmetoder og belastningsstyring for at køre pålideligt.Regelmæssig vedligeholdelse er nødvendig for at minimere de højere tab og forhindre overophedningsproblemer, der følger med enfasemotorer.

Ækvivalent kredsløb af enfaset induktionsmotorer

Den ækvivalente kredsløb for en enfaset induktionsmotor oprettes ved hjælp af den dobbeltfelt-drejende teori eller tværgående feltteori.Disse teorier hjælper os med at forstå, hvordan motoren fungerer under forskellige forhold.

Double-Field Revolving Theory

Denne teori siger, at enhver vekslende mængde kan opdeles i to dele, der roterer i modsatte retninger.I en enfaset induktionsmotor kan det vigtigste magnetfelt opdeles i to komponenter, der bevæger sig i modsatte retninger.Disse komponenter interagerer med rotoren for at fremstille det krævede drejningsmoment.De ækvivalente kredsløbsparametre inkluderer modstanden for hovedviklingen (R1M), lækage -reaktansen af ​​hovedviklingen (x1m), magnetiseringsreaktansen (XM), den stilstandsrotormodstand henviste til hovedviklingen (R2 ') og stilstandenRotorlækagereaktans henviste til hovedviklingen (x2 ').

Tværgående feltteori

Tværfeltteori ser på, hvordan rotorens bevægelse påvirker statorens magnetfelt, hvilket er vigtigt for at forstå motorisk opførsel.Ved at studere denne interaktion kan vi finde ud af de ækvivalente kredsløbsparametre til at analysere og forudsige motorisk ydeevne.Det tilsvarende kredsløb inkluderer statorresistens (R1), statorreaktans (X1), rotorresistens (R2 ') henvist til statorsiden, rotorreaktans (x2') henvist til statorsiden og magnetiseringsreaktans (XM).

Dette kredsløb gør det lettere at analysere strøm, spænding, effektfaktor, effektivitet og drejningsmoment.Det hjælper os med at forstå, hvordan motoren starter og kører.Ingeniører bruger det ækvivalente kredsløb til at forbedre design, diagnosticere fejl og udvikle kontrolstrategier for hastighed og drejningsmomentregulering.At forstå dette kredsløb er vigtigt for at designe, betjene og vedligeholde enfasede induktionsmotorer, hvilket forbedrer deres ydeevne i forskellige applikationer.

Anvendelser, fordele og ulemper ved enfaset induktionsmotorer

Enfasede induktionsmotorer er meget populære i hjem og virksomheder, fordi de er enkle, pålidelige og ikke for dyre.At vide, hvor de bruges, deres gode punkter og deres dårlige punkter kan hjælpe dig med at vælge den rigtige motor til det, du har brug for.

Anvendelser af enfaset induktionsmotorer

Enfaset induktionsmotorer bruges i mange ting, fordi de er enkle og pålidelige.De findes i husholdningsapparater som fans, vaskemaskiner, støvsugere og køleskabe.I pumper bruges de i vandpumper og sumpepumper.Kompressorer bruger disse motorer i luftkompressorer og kølekompressorer.Blæsere drevet af disse motorer bruges i HVAC -systemer.Foodprocessorer såsom mixere, slibemaskiner og blendere bruger også enfasede induktionsmotorer.Disse motorer er valgt til disse applikationer, fordi de fungerer godt og varer i lang tid.

Figur 7: Almindelige anvendelser af enfaset induktionsmotorer

Fordele ved enfaset induktionsmotorer

Enfaset induktionsmotorer kan lide af mange grunde.De er bygget ganske enkelt, hvilket gør dem lette at tage sig af og billigere at fremstille og købe, hvilket sparer penge.Disse motorer findes i forskellige størrelser og effektniveauer, hvilket gør dem nyttige til mange job.De er bygget til at vare lang tid og arbejde pålideligt, hvilket betyder, at de ikke går i stykker ofte.Fordi de er overkommelige, lette at finde og stærke, vælger mange mennesker enfaset induktionsmotorer til forskellige anvendelser.

Ulemper ved enfaset induktionsmotorer

Enfaset induktionsmotorer har nogle ulemper.De bruger mere energi sammenlignet med trefasede motorer til at gøre det samme job, hvilket gør dem mindre effektive.De kæmper også med opgaver, der har brug for høj startkraft, medmindre der tilføjes ekstra dele.For højeffektbehov er de ikke det bedste valg, fordi de ikke kan håndtere så meget strøm som trefasemotorer.

Konklusion

Enfase-induktionsmotorer er vidt brugt i hjem og virksomheder, fordi de har et simpelt design og fungerer godt.De er overkommelige og lette at passe på, hvilket gør dem gode til små opgaver.Selvom de har brug for ekstra hjælp til at starte på egen hånd, har forbedringer som permanente splittede kondensatorer gjort dem bedre.Når du sammenligner dem med trefasede motorer, kan du se deres specifikke anvendelser og grænser.Brug af ækvivalente kredsløbsmodeller hjælper med at forbedre, hvordan de fungerer og finder problemer.Efterhånden som teknologien vokser, vil disse motorer arbejde mere med smarte systemer og Internet of Things (IoT), hvilket gør dem mere nyttige og pålidelige.At vide om enfaset induktionsmotorer hjælper med at vælge den rigtige motor til specifikke opgaver og sørge for, at de løber glat.

Ofte stillede spørgsmål [FAQ]

1. Hvad er egenskaberne ved en enfaset motor?

Enfasemotorer bruges ofte i hjem og små virksomheder, fordi de er enkle, lette at bruge og ikke for dyre.De har mindre strøm sammenlignet med trefasede motorer, hvilket gør dem gode til lette opgaver som at køre fans, køleskabe og vaskemaskiner.Disse motorer har brug for en startenhed, fordi de ikke kan starte af sig selv.De er pålidelige og kan vare længe, ​​når de bruges korrekt.

2. Hvad er den grundlæggende metode til at starte en enfaset induktionsmotor?

For at starte en enfaset induktionsmotor forbinder du den til en enkeltfaset strømkilde.Da den ikke kan starte på egen hånd, bruges en startenhed som en kondensator eller ekstra vikling.Denne enhed skaber et faseskift, hvilket gør et roterende magnetfelt, der får rotoren til at bevæge sig.Når motoren når en bestemt hastighed, slukkes startenheden med en switch eller relæ, og motoren kører på hovedviklingen.

3. Hvad er arbejdsprincippet for en induktionsmotor?

En induktionsmotor fungerer gennem elektromagnetisk induktion.Når AC -strøm påføres statorviklingen, skaber den et skiftende magnetfelt.Dette felt inducerer en elektromotorisk kraft (EMF) i rotoren, hvilket får strømme til at strømme i rotorstængerne.Interaktionen mellem statorens magnetfelt og strømme i rotoren skaber en kraft, der får rotoren til at dreje.Rotoren følger fortsat det roterende magnetfelt lavet af statoren.

4. Hvad er den største forskel mellem trefasemotorer og enfasemotorer?

Den største forskel er i deres strømforsyning og brug.Tre-fase motorer bruger en trefaset strømforsyning, der giver mere strøm og effektivitet, hvilket gør dem velegnede til tunge industrielle opgaver som at køre transportbånd og store maskiner.Enfasemotorer bruger en enkeltfaset strømforsyning og bruges til lettere opgaver i hjem og små virksomheder, som at drive husholdningsapparater.Tre-fase motorer kan starte af sig selv, mens enfaset motorer har brug for en ekstra startmetode.

5. Hvad er forholdsreglerne for enfaset induktionsmotorer?

Når du bruger enfaset induktionsmotorer, skal du sørge for, at de er installeret korrekt med sikre elektriske forbindelser og korrekt jordforbindelse.Kontroller regelmæssigt startenheden for at sikre, at den fungerer pålideligt.Undgå overbelastning af motoren for at forhindre overophedning og skade.Sørg for, at motoren har nok ventilation til at forblive kølig, og gør regelmæssig vedligeholdelse til at kontrollere for slid.Tilslut altid motoren til den korrekte spænding og hyppighed som specificeret af producenten for at undgå elektriske problemer.Disse trin hjælper motoren med at køre sikkert og effektivt, hvilket får den til at vare længere.