Двигатель с экранированными полюсами
Двигатель с экранированными полюсами — это оригинальный тип двигателя переменного тока однофазного , появившийся как минимум в 1890 году. [1] Двигатель с затененными полюсами — это двигатель, в котором вспомогательная обмотка состоит из медного кольца или стержня, окружающего часть каждого полюса и создающего слабо вращающееся магнитное поле . [2] Когда к обмотке статора подается однофазный переменный ток, из-за затенения полюсов генерируется вращающееся магнитное поле. Эта вспомогательная одновитковая обмотка называется экранирующей катушкой . Токи, индуцированные в этой катушке магнитным полем, создают вторую электрическую фазу, задерживая фазу изменения магнитного потока для этого полюса ( заштрихованный полюс ), достаточную для создания двухфазного вращающегося магнитного поля . Направление вращения – от незатененной стороны к затененной (кольцевой) стороне стойки. [2] Поскольку фазовый угол между заштрихованной и незаштрихованной частями невелик, двигатели с заштрихованными полюсами создают лишь небольшой пусковой момент по сравнению с крутящим моментом на полной скорости. Двигатели с заштрихованными полюсами показанного асимметричного типа реверсируются только путем разборки и переворачивания статора, хотя некоторые двигатели аналогичного вида имеют небольшие вспомогательные обмотки из тонкой проволоки, которые можно закорачивать, вместо толстых медных стержней, и могут реверсировать электрически. Другой метод электрического реверсирования предполагает использование четырех катушек (двух пар одинаковых катушек). [3]
Обычная асимметричная форма этих двигателей (на фото) имеет только одну обмотку, без конденсатора или пусковых обмоток/пускового выключателя, что делает их экономичными и надежными. Более крупные и современные типы могут иметь несколько физических обмоток, хотя электрически только одну, и может использоваться конденсатор. Поскольку их пусковой момент низкий, они лучше всего подходят для привода вентиляторов или других легкозапускаемых нагрузок. Они могут иметь несколько отводов возле одного электрического конца обмотки, что обеспечивает переменную скорость и мощность за счет выбора одного отвода за раз, как в потолочных вентиляторах. Более того, они совместимы с регуляторами переменной скорости на основе триака , которые часто используются с вентиляторами. Они изготавливаются с мощностью примерно до Выходная мощность 1 ⁄ лошадиных сил (190 Вт). Выше 1 ⁄ лошадиных сил (250 Вт), они не распространены, а для моторов большей мощности другие конструкции предлагают лучшие характеристики. Основным недостатком является их низкий КПД около 26%. [4] Основным преимуществом является то, что ток останова двигателя лишь немного превышает рабочий ток, поэтому существует низкий риск серьезного перегрева или срабатывания защиты цепи, если двигатель по какой-либо причине заглохнет.
Типы
[ редактировать ]- Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором: наиболее распространенный тип двигателя с экранированными полюсами, использующий дробную мощность, имеет ротор с короткозамкнутым ротором , который состоит из ламинированного стального цилиндра с проводящими медными или алюминиевыми стержнями, встроенными вдоль его поверхности и соединенными на концах.
- Синхронный двигатель с постоянным намагничиванием использует намагниченный ротор, например, постоянный магнит . Этот ротор вращается синхронно с вращающимся магнитным полем: если ротор начинает отставать от вращающегося поля, крутящий момент увеличивается, а скорость ротора немного увеличивается до тех пор, пока положение ротора внутри вращающегося поля не станет точкой, где крутящий момент = сопротивление; аналогично, если вращение поля замедлится, ротор будет продвигаться вперед относительно поля, крутящий момент уменьшится или даже станет отрицательным, замедляя скорость ротора до тех пор, пока он снова не достигнет положения относительно поля, где крутящий момент = сопротивление.
По этой причине эти двигатели часто используются для привода электрических часов, а иногда и проигрывателей фонографов . В этих приложениях скорость двигателя так же точна, как частота питающей сети , подаваемой на двигатель. Эти двигатели также используются в электробритвах . Часто ротор и связанная с ним понижающая передача заключены в алюминиевый , медный или пластиковый корпус; Закрытый ротор приводится в движение через корпус с помощью магнита. Такие мотор-редукторы обычно доступны с конечным выходным валом или шестерней, вращающимися со скоростью от 600 об/мин до 1/168 оборота в час (1 оборот в неделю!).
- Синхронная короткозамкнутая клетка объединяет эти два фактора: намагниченный ротор снабжен короткозамкнутым ротором , так что двигатель запускается как асинхронный двигатель: как только ротор приводится в синхронизм со своим магнитом, в короткозамкнутом роторе не возникает индуцируемого тока. и поэтому не играет дальнейшей роли в операции.
Проблемы с запуском и ограничения крутящего момента
[ редактировать ]Даже по стандартам двигателей с экранированными полюсами выходная мощность этих двигателей обычно очень низкая. Поскольку часто отсутствует явный пусковой механизм, ротор двигателя, работающего от сети постоянной частоты, должен быть очень легким, чтобы он мог достигать рабочей скорости в пределах одного цикла частоты сети.Дальнейшая разработка вообще обходится без затеняющих колец. Приложение мощности придает намагниченному ротору достаточное «движение», чтобы он мог двигаться достаточно быстро и установить синхронизм. Механические средства предотвращают запуск ротора в неправильном направлении. Эта конструкция будет работать удовлетворительно только в том случае, если нагрузка покоя близка к нулю и имеет очень небольшую инерцию. Это похоже на двигатель, используемый в механических часах с кварцевым таймером.В последнее время использование регуляторов переменной частоты позволяет синхронным двигателям запускаться медленно и развивать больший крутящий момент.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Институт инженеров по электротехнике и электронике , « Анализ и контроль субсинхронного резонанса: представлено на зимнем собрании Общества инженеров энергетики IEEE 1976 года и симпозиуме Теслы ». Пискатауэй, Нью-Джерси, IEEE, 1976 г. 76CH1066-O-PWR. LCCN 77153757 //r842
Ссылки
[ редактировать ]- ^ США 428650 , Томсон, Элиху, «Магнитное устройство переменного тока», опубликовано 8 августа 1888 г., выдано 27 мая 1890 г.
- ^ Jump up to: а б Вильди, Теодор (2006). Электрические машины, приводы и энергетические системы . Река Аппер-Сэддл, Нью-Джерси: Пирсон Прентис Холл. ISBN 0-13-177691-6 .
- ^ US 4017776 , Фигель, Йозеф, «Реверсивный двигатель с экранированными полюсами и устройство управления для него», опубликован 11 декабря 1975 г., выдан 12 апреля 1977 г.
- ^ РАСЧЕТЫ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЯ С ЗАТРИЧЕННЫМ ПОЛЮСОМ [ пустой URL PDF ]
См. также
[ редактировать ]
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
