Typy jednofázových indukčních motorů | Schéma zapojení jednofázového indukčního motoru

Jednofázové indukční motory se tradičně používají v domácích aplikacích, jako jsou stropní ventilátory, klimatizace, pračky a chladničky. Tyto motory se skládají z dělených fází, motorů se stíněnými póly a kondenzátorových motorů.

Motor na střídavý proud (AC) je elektromechanické zařízení, které převádí elektrickou energii na mechanický pohyb pomocí elektromagnetismu a změny frekvence a napětí, které vytváří energetická společnost nebo řídicí jednotka motoru.

Střídavé motory jsou základem spotřeby elektrické energie ve světě, protože toho dělají hodně a s velmi malým zásahem člověka. Střídavý motor je zdaleka nejjednodušší a nejlevnější motor používaný v průmyslu.

Obr.1: Stator a rotor motoru

Střídavý motor tvoří jen velmi málo dílů, takže pokud dodržují své provozní vlastnosti, mohou s tu a tam velmi malou údržbou pracovat i 100 let. Hlavními částmi střídavého motoru jsou rotor a stator, jak je vidět na obrázku 1.

Rotor je rotující část střídavého motoru, která je uložena v sadě ložisek umožňujících bezchybné otáčení umístěných uvnitř koncových zvonů. Ložiska jsou zalisována do sady koncových zvonů, které jsou naplněny mazivem umožňujícím plynulý pohyb.

Stator je pevná nebo nepohyblivá část motoru, v níž jsou upevněny koncové zvony a vinutí ovinuté kolem laminátových železných plechů, které při napájení cívky vytvářejí elektromagnetické točivé pole.

Motory jsou velmi univerzální elektromechanické součásti, protože mohou být dimenzovány, konfigurovány a konstruovány tak, aby vyhovovaly jakékoli situaci nebo plnily jakoukoli funkci. Velké procento motorů, které se používají v průmyslu, jsou jednofázové a třífázové motory, jak je vidět na obrázku 2.

Obr. 2: Třífázový indukční motor (Obrázek s laskavým svolením: Wikipedia)

Jednofázové indukční motory

Jednofázový indukční motor je elektrický motor, který pracuje s jedním průběhem střídavého proudu. Jednofázové indukční motory se používají v obytných aplikacích pro střídavé motorové spotřebiče v jednom, nebo více bytech. Existují tři typy jednofázových indukčních motorů, kterými jsou motory se stíněným pólem, motory s dělenou fází a kondenzátorové motory.

Motor se stíněným pólem

Motory se stíněným pólem, jak je vidět na obrázku 3, jsou jednofázové indukční motory, které se nacházejí v provozu malých chladicích ventilátorů uvnitř chladniček v počítačích. Patří do rodiny indukčních motorů s klecovým vinutím, které se používají v omezených aplikacích vyžadujících méně než 3/4 výkonu, obvykle v rozmezí 1/20 až 1/6 výkonu.

Nejtěžší zátěž, kterou může motor se stíněnými póly otáčet, je součástka, která má velmi nízkou hmotnost a je schopna se otáčet při nízké hustotě, Obvykle když se motory se stíněnými póly pokazí, vyhodí se do koše a koupí se nový.

Obr.3: Motor se stíněným pólem

Obr.4: Schéma zapojení motoru se stíněným pólem

Póly statoru jsou vybaveny přídavným vinutím v každém rohu, které se nazývá stínové vinutí, jak je znázorněno na obr. 4. Tato vinutí nemají elektrické připojení pro rozběh, ale využívají indukovaný proud k vytvoření točivého magnetického pole.

Stavba pólů stínového motoru umožňuje vyvinout točivé magnetické pole tím, že zpožďuje nárůst magnetického toku. Měděný vodič izoluje stíněnou část pólu a vytváří kolem ní úplný závit. Ve stíněné části se magnetický tok zvyšuje, ale je zpožděn proudem indukovaným v měděném stínění. Magnetic flux in the unshaded portion increases with the winding current forming a rotating field.

Split Phase Motor

A split phase induction motor is a single phase induction motor that has two windings called the run winding and a secondary start winding and a centrifugal switch as shown in figure 6. Split phase motors usually operates at 1/20 HP TO 1/3 HP.

These squirrel cage motors are a step above the shaded pole motors, because they can to a little more work with a heavier load attached to the shaft of the rotor.

Fig.5: Split Phase Motor

Obr.6: Schéma zapojení děleného motoru

Dělený motor lze nalézt v aplikacích vyžadujících 1/20 HP až 1/3 HP, což znamená, že může otáčet čímkoli od lopatek stropního ventilátoru, vany pračky, motorů dmychadel pro olejové pece a malých čerpadel.

Odstředivý spínač je normálně sepnuté ovládací zařízení, které je zapojeno do spouštěcího vinutí. Účelem této konfigurace je, aby bylo rozběhové vinutí motoru vyřazeno z obvodu, jakmile motor dosáhne 75 až 80 % svých jmenovitých otáček. Přestože je tento odstředivý spínač považován za spolehlivý motor, jedná se o pohyblivou součást, která se někdy nedokáže znovu sepnout, když se motor přestane točit.

Jak fungují motory s rozdělenou fází

• Pro spuštění motoru s rozdělenou fází musí být paralelně zapojeno spouštěcí a rozběhové vinutí
• Při 75 % plných otáček se odstředivý spínač rozepne a odpojí spouštěcí vinutí.
• Protože je rozběhové vinutí odpojeno od obvodu, motor pracuje přes rozběhové vinutí.
• Pro odpojení napájení z děleného fázového motoru při 40 % otáčkách plného zatížení se odstředivý spínač uzavře. Vypíná motor.

Kondenzátorové motory

Jednofázové kondenzátorové motory jsou dalším stupněm v rodině jednofázových indukčních motorů. Kondenzátorové motory obsahují stejné rozběhové a doběhové vinutí jako dělené fázové motory s výjimkou kondenzátoru, který dodává motoru větší točivý moment při rozběhu nebo při chodu. Účelem kondenzátoru je vrátit napětí do systému, když se nevyrábí žádné napětí a DAC sinusoida jednofázového systému.

V jednofázovém střídavém systému existuje pouze jeden tvar vlny napětí a během jednoho cyklu nemocných 60 cps, který je potřeba k výrobě napětí, se ve dvou bodech nevyrábí žádné napětí. Úkolem kondenzátoru je tuto mezeru vyplnit, takže motor stále vidí napětí, což znamená, že při chodu motoru vzniká velký točivý moment.

Tři typy kondenzátorových motorů jsou motory s kondenzátorovým rozběhem, motory s kondenzátorovým doběhem a motory s kondenzátorovým rozběhem a doběhem.

Indukční motor s kondenzátorovým rozběhem

Indukční motory s kondenzátorovým rozběhem, jak je vidět na obrázku 7, jsou jednofázové indukční motory, u nichž je kondenzátor zapojen do série s rozběhovým vinutím a odstředivým spínačem motoru. Tato konfigurace dává motoru minulý rozběhový výkon, ale aplikace nevyžaduje velký výkon dělá doběh. Během chodu hraje velkou roli v provozu motoru setrvačnost zátěže, když se vyskytne problém s motorem, je to obvykle způsobeno špatným kondenzátorem. Motor se obvykle neroztočí, pokud vnější síla neroztočí hřídel; jakmile je spuštěn, bude pracovat v pořádku, dokud nebude z motoru odebráno napájení.

Motory s kondenzátorovým rozběhem se obvykle vyskytují v klimatizačních jednotkách, velkých motorech ventilátorů a ventilátorech kondenzátorů. Kondenzátor těchto motorů je někdy zabudován do motoru nebo je umístěn vzdáleně od motoru, což usnadňuje především jeho výměnu.

Obr.7: Capacitor Start Motor

Capacitor Motor Operation

• Has a start winding, run winding, and centrifugal switch that opens at 60 to 80% full load speed, as seen in figure 8.
• The start winding and the capacitor are no longer in use once the centrifugal switch opens, as seen in figure 9.
• The capacitor is only used for high torque starting.

Fig.8: Start Capacitor

Fig.9: Centrifugal Switch

Capacitor Run Induction Motor

Capacitor run induction motors, as seen in figures 10 and 11, are much like the capacitor start induction run with the exception of the start winding and run winding stay in the circuit at all times. This type of motor requires low starting torque but needs to keep a constant torque while running. This type of motor can sometimes be found in the air-conditioning compressor. The start winding is permanently connected to the capacitor in series.

Fig.10: Capacitor Run Motor

Fig.11: Capacitor Run Motor

Capacitor Run Operation

• Uses a lower rated capacitor because the capacitor is in the circuit at full load speed at all times.
• Used for higher running torque.

Capacitor Start-Capacitor Run Induction Motor

Capacitor start capacitor run induction motors are single phase induction motors that have a capacitor in the start winding and in the run winding as shown in figure 12 and 13 (wiring diagram). This type of motor is designed to provide strong starting torque and strong running for applications such as large water pumps.

Fig.12: Capacitor Start and Capacitor Run Motor

Fig.13: Capacitor Start-Capacitor Run Motor Wiring Diagram

Capacitor Start-Capacitor Run Motor Operation

• Consist of two capacitors
• One capacitor is connected in series with the start winding; the other capacitor is connected in series with the run winding.
• Both capacitors have different values.
• Capacitor start and run motor has the same starting torque and higher running torque because there is more capacitance.
• Larger value capacitor to start, and lesser value capacitor to run.