Da der Strombedarf von Einzellastsystemen normalerweise gering ist, werden alle unsere Häuser und Büros nur mit einer einphasigen Wechselstromversorgung versorgt. Um mit dieser einphasigen Versorgung die richtigen Arbeitsbedingungen zu erreichen, müssen kompatible Motoren verwendet werden. Neben der Kompatibilität, die Motoren müssen wirtschaftlich, zuverlässig und leicht zu reparieren sein. Alle diese Eigenschaften kann man leicht in einem Einphasen-Induktionsmotor finden. Ähnlich wie Drehstrommotoren, jedoch mit einigen Modifikationen, sind Einphasen-Induktionsmotoren eine gute Wahl für Haushaltsgeräte. Ihr einfaches Design und ihre geringen Kosten haben viele Anwendungen angezogen.
Einphasen-Induktionsmotor Definition
Einphasen-Induktionsmotoren sind einfache Motoren, die mit einphasigem Wechselstrom betrieben werden und bei denen ein Drehmoment aufgrund der Induktion von Elektrizität erzeugt wird, die durch die magnetischen Wechselfelder verursacht wird. Einphasen-Induktionsmotoren sind von unterschiedlicher Art, basierend auf ihren Startbedingungen und verschiedenen Faktoren. Sie sind-
1). Split-Phase-Motoren.
- Widerstandsstartmotoren.
- Kapazitätsstartmotoren.
- Permanenter Split-Kondensator-Motor.
- Zweiwertiger Kondensatormotor.
2). Schattige Induktionsmotoren.
3). Induktionsmotor mit Reluktanzstart.
4). Abstoßung - Induktionsmotor starten.
Einphasen-Induktionsmotorkonstruktion
Die Hauptteile eines einphasigen Induktionsmotors sind der Stator, der Rotor, Wicklungen . Der Stator ist der feste Teil des Motors, dem Wechselstrom zugeführt wird. Der Stator enthält zwei Arten von Wicklungen. Eine ist die Hauptwicklung und die andere ist die Hilfswicklung. Diese Wicklungen sind senkrecht zueinander angeordnet. Parallel dazu ist ein Kondensator an die Hilfswicklung angeschlossen.
Wie Wechselstromversorgung Wird für den Betrieb eines einphasigen Induktionsmotors verwendet, sollten bestimmte Verluste berücksichtigt werden, z. B. Wirbelstromverlust, Hystereseverlust. Um den Wirbelstromverlust zu beseitigen, ist der Stator mit einer laminierten Prägung versehen. Um die Hystereseverluste zu verringern, werden diese Stanzteile üblicherweise aus Siliziumstahl hergestellt.
Der Rotor ist der rotierende Teil des Motors. Hier ähnelt der Rotor dem Käfigläufer. Der Rotor ist nicht nur zylindrisch, sondern hat auch Schlitze auf seiner gesamten Oberfläche. Um eine reibungslose und einwandfreie Funktion des Motors zu gewährleisten und die magnetische Verriegelung von Stator und Rotor zu verhindern, sind die Schlitze eher schief als parallel.
Rotorleiter sind die Aluminium- oder Kupferstangen, die in den Schlitzen des Rotors angeordnet sind. Endringe aus Aluminium oder Kupfer schließen die Rotorleiter elektrisch kurz. In diesem einphasigen Induktionsmotor Schleifringe und Kommutatoren werden nicht verwendet, so dass ihre Konstruktion sehr einfach und leicht wird.
Ersatzschaltung des Einphasen-Induktionsmotors
Basierend auf der Theorie des doppelten Drehfeldes kann das Ersatzschaltbild des einphasigen Induktionsmotors gezeichnet werden. Der Stromkreis wird an zwei Positionen gezogen - Stillstandsrotorzustand blockiert Rotorzustand.
Der Motor mit blockiertem Rotorzustand wirkt als ein Transformator mit seiner Sekundärwicklung kurzgeschlossen.
Ersatzschaltbild des Einphasen-Induktionsmotors
Im Stillstandsrotorzustand sind zwei rotierende Magnetfelder mit gleichverteilten Größen in entgegengesetzter Richtung und erscheinen als in Reihe miteinander verbunden.
Einphasen-Induktionsmotorschaltung im Stillstandsrotorzustand
Funktionsprinzip des Einphasen-Induktionsmotors
Die Hauptwicklung der einphasigen Induktionsmotoren wird mit einem einphasigen Wechselstrom versorgt. Dies erzeugt einen schwankenden Magnetfluss um den Rotor. Dies bedeutet, dass sich die Richtung des erzeugten Magnetfelds ändert, wenn sich die Richtung des Wechselstroms ändert. Dies ist nicht genug Bedingung, um eine Rotation des Rotors zu verursachen. Hier wird das Prinzip der doppelt drehenden Feldtheorie angewendet.
Nach der Theorie des doppelten Drehfeldes beruht ein einzelnes alternierendes Feld auf der Kombination von zwei Feldern gleicher Größe, die sich jedoch in die entgegengesetzte Richtung drehen. Die Größe dieser beiden Felder entspricht der halben Größe des Wechselfeldes. Dies bedeutet, dass beim Anlegen von Wechselstrom zwei Felder mit halber Größe mit gleichen Größen erzeugt werden, die sich jedoch in entgegengesetzte Richtungen drehen.
Jetzt fließt also ein Strom im Stator und ein Magnetfeld, das sich auf dem Rotor dreht Faradaysches Gesetz der elektromagnetischen Induktion wirkt auf den Rotor. Nach diesem Gesetz erzeugen die rotierenden Magnetfelder im Rotor Elektrizität, die eine Kraft „F“ erzeugt, die den Rotor drehen kann.
Warum startet der Einphasen-Induktionsmotor nicht selbst?
Wenn heutzutage ein elektromagnetisches Induktionsgesetz auf den Rotor angewendet wird, wird Elektrizität induziert und Kraft auf die Rotorstangen erzeugt. Nach der Theorie des doppelten Drehfeldes gibt es jedoch zwei Magnetfelder mit derselben Größe, die sich jedoch in die entgegengesetzte Richtung drehen. Somit werden zwei Kraftvektoren mit gleicher Größe, jedoch entgegengesetzter Richtung erzeugt.
Somit bewirken diese Kraftvektoren, da sie gleich groß, aber in entgegengesetzter Richtung sind, nicht, dass sich der Rotor dreht. Einphasen-Induktionsmotoren sind also nicht selbststartend. Der Motor summt in diesem Zustand einfach. Um dies zu verhindern und den Rotor zu drehen, muss die Startkraft für einen einphasigen Motor aufgebracht werden. Wenn die Kraft in einer Richtung größer wird als die Kraft in der anderen Richtung, beginnt sich der Rotor zu drehen. Bei einphasigen Induktionsmotoren werden zu diesem Zweck Hilfswicklungen verwendet.
Startmethoden des Einphasen-Induktionsmotors
Einphasiger Induktionsmotor hat kein Anlaufdrehmoment, daher sind externe Schaltkreise erforderlich, um dieses Anlaufdrehmoment bereitzustellen. Der Stator dieser Motoren enthält zu diesem Zweck eine Hilfswicklung. Die Hilfswicklung ist parallel zu einem Kondensator geschaltet. Wann der Kondensator wird eingeschaltet, ähnlich wie bei der Hauptwicklung, wobei zwei Magnetfelder gleicher Größe, aber entgegengesetzte Richtung bei der Hilfswicklung beobachtet werden.
Von diesen beiden Magnetfeldern der Hilfswicklung hebt eines eines der Magnetfelder der Hauptwicklung auf, während sich das andere mit einem anderen Magnetfeld der Hauptwicklung addiert. Dies führt zu einem einzelnen rotierenden Magnetfeld mit hoher Stärke. Dies erzeugt eine Kraft in eine Richtung, wodurch der Rotor gedreht wird. Sobald sich der Rotor zu drehen beginnt, dreht er sich auch dann, wenn der Kondensator ausgeschaltet ist.
Es gibt verschiedene Angabemethoden für Einphasen-Induktionsmotoren. Normalerweise werden diese Motoren anhand ihrer Startmethoden ausgewählt. Diese Methoden können als klassifiziert werden
- Split-Phase-Start.
- Schattenstangenstart.
- Abstoßungsmotor startet
- Widerwillen beginnt.
Bei den Starts in geteilter Phase verfügt der Stator über zwei Arten von Wicklungen - Hauptwicklung und Hilfswicklung, die parallel geschaltet sind. Motoren mit dieser Art von Startmethoden sind
- Widerstands-Split-Phase-Motoren.
- Kondensator-Split-Phase-Motoren.
- Kondensatoren starten und lassen Motoren laufen.
- Kondensatorbetriebener Motor.
Einphasen-Induktionskondensator-Startmotor
Dies wird auch als Kondensator-Split-Phase-Motor bezeichnet. Hier ist die Anzahl der Windungen der Hilfswicklung gleich der der Hauptwicklung. Der Kondensator ist in Reihe mit der Hilfswicklung geschaltet. Die Hilfswicklung wird mit einem Fliehkraftschalter getrennt, wenn der Rotor 75% der Synchrondrehzahl erreicht. Der Motor beschleunigt weiter, bis er die normale Drehzahl erreicht hat.
Die Nennleistungen von Kondensatorstartmotoren liegen zwischen 120W und 750W. Diese Motoren entscheiden sich aufgrund ihres hohen Anlaufdrehmoments normalerweise für Anwendungen wie Kühlschränke, Klimaanlagen usw.
Anwendungen von Einphasen-Induktionsmotoren
Diese Motoren finden Verwendung in Ventilatoren, Kühlschränken, Klimaanlagen, Staubsaugern, Waschmaschinen, Kreiselpumpen, Werkzeugen, kleinen landwirtschaftlichen Geräten, Gebläsen usw. Diese werden hauptsächlich für Geräte mit geringer Leistung und konstanter Geschwindigkeit wie landwirtschaftliche Werkzeuge und Maschinen verwendet Dreiphasenversorgung sind nicht verfügbar. Motoren mit 1/400 kW bis 1/25 kW werden in Spielzeug, Haartrocknern usw. verwendet.
Grundsätzlich verwenden wir also eine einzelne Phase Induktionsmotoren in unserem täglichen Leben häufig. Diese Motoren sind leicht zu reparieren. Diese Motoren weisen jedoch einige Nachteile auf. Welchen Nachteil dieser Motoren haben Sie? Können Sie einige von ihnen nennen?
Bildquelle: Einphasen-Induktionsmotorschaltungen
