Wielobiegowe jednofazowe silniki kondensatorowe

Jednofazowe silniki indukcyjne są dostępne do pracy bez regulacji prędkości. W przypadkach, w których konieczna jest zmiana prędkości, najczęściej stosuje się silniki ze zmianą liczby par biegunów.

Ogólnie rzecz biorąc, można zastosować 3 różne metody zmiany prędkości silnika jednofazowego. Jednym z nich jest to, że stojan zawiera 2 kompletne zestawy uzwojeń, każdy dla innej liczby biegunów. Następnie, zgodnie z równaniem 2, uzyskuje się różne prędkości przy tej samej częstotliwości sieci. Pozostałe 2 metody to zmiana napięcia na zaciskach silnika lub zmiana liczby zwojów uzwojenia głównego poprzez odgałęzienie od niego.

Metoda oparta na wykorzystaniu 2 kompletów uzwojeń stosowana jest głównie w silnikach z dzieloną fazą i silnikach z rozruchem kondensatorowym. Metody oparte na zmianach napięcia lub wykorzystaniu uzwojeń gwintowanych są stosowane głównie w silnikach kondensatorowych z trwale przełączaną pojemnością.

Obecnie są szeroko stosowane do napędzania różnych mechanizmów wielobiegowe asynchroniczne silniki kondensatorowe (silniki elektryczne o jednej stałej mocy)… Ten typ silników elektrycznych nie wymaga dodatkowych elementów potrzebnych do podłączenia do sieci, a także umożliwia prostą zmianę kierunku obrotów wału. Aby to zrobić, wystarczy zmienić końce uzwojenia głównego lub pomocniczego w obwodzie.

V silniki kondensatorowe podstawowe obwody do włączania cewek pokazane na ryc. 1. Najbardziej rozpowszechniony jest tzw Równoległe połączenie uzwojeń (ryc. 1, a). Jak widać na rysunku, uzwojenia stojana są połączone równolegle z zasilaniem. Kondensator przesuwający fazę C jest połączony szeregowo z uzwojeniem pomocniczym.

Wartość pojemności kondensatora jest wybierana z warunków zapewnienia wymaganego charakterystyki silników elektrycznych… Zasadniczo w silnikach kondensatorowych pojemność dobiera się tak, aby przesunięcie fazowe prądów w uzwojeniu głównym i pomocniczym w trybie nominalnym było bliskie 90 °. W tym przypadku silnik ma najlepszą sprawność energetyczną w punkcie pracy, ale rozruchy pogarszają się.

Ryż. 1. Schematy łączenia uzwojeń silników asynchronicznych

Najczęściej przeprowadza się zmianę częstotliwości obrotów silników kondensatorowych poprzez zmianę liczby par biegunów… W tym celu na stojanie umieszcza się albo dwa zestawy uzwojeń o różnej liczbie biegunów, albo jeden zestaw ze zmianą liczby biegunów.

W przypadkach, w których nie jest wymagany znaczny zakres regulacji prędkości, stosowana jest najprostsza metoda — zmiana liczby zwojów cewki roboczej… W tym przypadku, gdy napięcie sieci pozostaje niezmienione, zmienia się wielkość strumienia magnetycznego silnika elektrycznego, a zatem moment elektromagnetyczny i prędkość wirnika.

Silniki dwubiegowe z uzwojeniami gwintowanymi

Wcześniej stwierdzono, że prędkość obrotową silnika jednofazowego można zmienić albo poprzez zmianę napięcia na jego zaciskach, albo przez zmianę liczby zwojów jego uzwojenia wtórnego.Pierwszy sposób wymaga zastosowania autotransformatora i jest stosowany głównie do silniki kondensatorowe ze stale włączonym skraplaczem, z wentylatorem wałowym.

Za pomocą autotransformatora można uzyskać więcej niż 2 prędkości. Zmianę liczby zwojów uzwojenia głównego uzyskuje się przez odgałęzienie od niego. Wtedy stojan ma 3 uzwojenia: pierwotne, pośrednie i pomocnicze. Pierwsze 2 cewki mają tę samą oś magnetyczną, tj. uzwojenie pośrednie jest nawinięte w tych samych szczelinach co uzwojenie główne (powyżej).

Praktyczna implementacja tej metody jest następująca. W rowkach stojana oprócz przewodów uzwojenia roboczego (RO) i kondensatora (KO) ułożone są przewody uzwojenia dodatkowego (DO). W wyniku połączenia różnych obwodów przełączania uzwojeń (rys. 2) możliwe będzie uzyskanie różnych charakterystyk mechanicznych silnika elektrycznego przy stałym napięciu zasilania.

Ryż. 2. Schematy połączeń uzwojeń stojana wielobiegowego silnika kondensatorowego przy minimalnej (a), zwiększonej (b) i maksymalnej prędkości (c)

W procesie regulacji prędkości obrotowej w wielobiegowych kondensatorowych silnikach elektrycznych zachodzą procesy przejściowe związane ze zmianą obwodów przełączania uzwojeń stojana.Procesy te zachodzą z reguły w ciągłych polach magnetycznych i mogą powodować znaczne prądy rozruchowe oraz przepięcia w uzwojeniach silnika i kondensatorze przesuwającym fazę.

Silniki o dwóch prędkościach z 2 zestawami cewek

Umieszczenie 2 zestawów cewek, tj. 2 cewki główne i 2 cewki pomocnicze, wymaga znacznego zwiększenia rozmiaru. Aby zmniejszyć te wymiary, często stosuje się połączenie uzwojenia pomocniczego lub wolnoobrotowego, w którym liczba uzwojeń jest mniejsza niż liczba biegunów.

na ryc. 3 pokazuje schemat połączeń uzwojeń dla 4 i 6 biegunów (około 1435 i 950 obr./min przy 50 Hz). Uzwojenie zewnętrzne — 4-biegunowe uzwojenie główne. Dalej jest 6-biegunowe uzwojenie pierwotne. Trzecie to 4-biegunowe uzwojenie pomocnicze z tylko 2 grupami uzwojeń. Cewka wewnętrzna to 6-biegunowa cewka pomocnicza z tylko 2 grupami cewek.

Ryż. 3. Schemat elektryczny silnika 2-biegowego (4 i 6 biegunów).

na ryc. 3, a oba uzwojenia pomocnicze mają zmniejszoną liczbę grup uzwojeń. Możesz również wykonać cewkę główną tego samego typu.

Spójrzmy na 2 przykłady. Uzwojenie stojana dla 4 i 8 biegunów może mieć normalne 4-biegunowe uzwojenie główne i 3 inne uzwojenia o zmniejszonej liczbie grup uzwojeń, tj. 8-biegunowe uzwojenie główne z 4 grupami uzwojeń, 4-biegunowe uzwojenie pomocnicze z 2 grupami uzwojeń i 8-biegunowe uzwojenie pomocnicze z 4 grupami uzwojeń.

Uzwojenie stojana dla 6 i 8 biegunów może mieć normalne 6-biegunowe uzwojenie główne, dwa uzwojenia 8-biegunowe o zmniejszonej liczbie grup, tj. 8-biegunowe uzwojenie główne i 8-biegunowe uzwojenie pomocnicze z 4-biegunowymi grupami każda oraz 6-biegunowe uzwojenie pomocnicze z 2 grupami uzwojeń. 6-biegunowe uzwojenie pomocnicze może być również wykonane jako uzwojenie normalne, tj.z 6 grupami cewek.

na ryc. 4 przedstawia schemat 2-stopniowego silnika dwufazowego z 2 uzwojeniami i pokazuje również podłączenie do sieci. Połączenia są wykonane w taki sposób, że wymagany jest tylko 1 przełącznik startowy. Ten przełącznik rozruchowy powinien otwierać się przy 75 do 80% prędkości synchronicznej cewki niskiej prędkości.

Ryż. 4. Schemat dwubiegowego silnika dwufazowego

Jeśli schemat pokazany na ryc. 4, jest używany do kondensatorowego rozruchu silnika, wtedy albo 1 kondensator połączony szeregowo z wyłącznikiem startowym, albo 2 kondensatory, z których 1 jest połączony szeregowo z zaciskiem P2, a drugi z zaciskiem P21.

Jeśli silnik można zawsze uruchomić z połączeniem pasującym do tej samej prędkości, to jedno z uzwojeń pomocniczych można pominąć. W takim przypadku uruchomienie jest częściowo lub całkowicie zautomatyzowane.

Wielobiegowe asynchroniczne jednofazowe silniki elektryczne DASM

Aby osiągnąć wysokie prędkości w urządzeniach gospodarstwa domowego, często wymagane są silniki elektryczne o wysokim współczynniku prędkości obrotowej wirnika. Do tych celów stosuje się jednofazowe silniki asynchroniczne kondensatorowe o liczbie biegunów 2/12; 14.02; 2/16; 18.02; 2/24, a nawet więcej.

Produkcja silników o dużej liczbie biegunów jest jednak trudna technologicznie, dlatego stosuje się różnego rodzaju mechaniczne przetwornice prędkości, a także półprzewodnikowe przetwornice częstotliwości napięcia zasilania. 

Najprościej mówiąc, prędkość obrotowa w małych granicach dla tych silników jest regulowana poprzez zmianę napięcia zasilania; w tym celu dodatkowe rezystory lub dławiki są połączone szeregowo z cewką.

Jeszcze w ZSRR opracowano dwubiegowe silniki kondensatorowe typu DASM-2 i DASM-4 o biegunach 16/2 do napędzania domowych pralek automatycznych.

Silnik DASM-2 przeznaczony jest do napędu pralek automatycznych o pojemności 4 — 5 kg suchej bielizny. Pierwotnie został zaprojektowany dla mocy 75/400 W przy 390/2750 obr./min.

Ryż. 5. Dwubiegowy kondensatorowy asynchroniczny silnik elektryczny typu DASM-2

na ryc. 5 przedstawia schematy podłączenia silników DASM-2 i DASM-4 do sieci energetycznej. Jak widać na rysunku, silnik DASM-2 ma cztery uzwojenia stojana. Uzwojenia pierwotne i pomocnicze są połączone równolegle.

Silnik DASM-4 przy niskiej prędkości jest wykonany z trójfazowym połączeniem w gwiazdę, a przy dużej prędkości - z równoległym połączeniem uzwojeń stojana. Przekaźnik temperaturowy RK-1-00 jest przymocowany do stojana silnika w celu ochrony uzwojeń w trybach przeciążenia i zwarcia. Normalnie zwarte styki przekaźnika są podłączone do wspólnego zacisku stojana silnika.

Ryż. 5. Schematy podłączenia dwubiegowych silników elektrycznych do sieci zasilającej: a- silnik elektryczny DASM-2; b — silnik elektryczny DASM-4. IDĘ. — uzwojenie główne; V.O, — cewka pomocnicza; 1 — wspólne wyjście cewek małej i dużej prędkości; 2 — koniec szybkiego uzwojenia pomocniczego; 3 — początek uzwojenia głównego przy dużej prędkości; 4 — początek uzwojenia pomocniczego małej prędkości; 5 — początek uzwojenia głównego przy niskiej prędkości; Cp — kondensator roboczy; Cn — kondensator rozruchowy; RT-przekaźnik zabezpieczenia termicznego typu RK-1-00; przekaźnik rozruchowy RP typu RTK-1-11; P1, P2 — styki sterownika.