Ηλεκτρικοί Κινητήρες μικρής ισχύος, δομή και έλεγχος Ενότητα 2:Ασύγχρονοι κινητήρες μονοφασικής τροφοδοσίας Επαμεινώνδας Μητρονίκας Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Τεχνολογίας Υπολογιστών
Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Μη Εμπορική Χρήση Παρόμοια Διανομή 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο πουδεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο πουδεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου καιαδειοδόχοέμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχοξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί. 2
Διατήρηση Σημειωμάτων Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ή διασκευή του υλικού θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει: το Σημείωμα Αναφοράς το Σημείωμα Αδειοδότησης τη δήλωση Διατήρησης Σημειωμάτων το Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (εφόσον υπάρχει) μαζί με τους συνοδευόμενους υπερσυνδέσμους. 3
Άδειες χρησης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης CreativeCommons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 4
Περιεχόμενα 1. Εισαγωγή στους κινητήρες μικρής ισχύος 2. Ασύγχρονοι κινητήρες μονοφασικής τροφοδοσίας 3. Ασύγχρονοι κινητήρες µε ιδιόμορφους πόλους 4. Σύγχρονοι κινητήρες 5. Βηματικοίκινητήρες 6. Κινητήρες τύπου Universal 5
Σκοποί ενότητας Κατανόηση των χαρακτηριστικών των ασύγχρονων κινητήρων μονοφασικής τροφοδοσίας 6
Ρευματικό στρώμα (1/3) Για μια μηχανή που τροφοδοτείται με εναλλασσό-μενη τάση, το ρεύμα που διαρρέει κάθε φάση είναι της μορφής: i= 2Isin ( ω t+ ψ ) t Θεωρώντας ότι το τύλιγμα καλύπτει όλη την περίμετρο της μηχανής, το ρευματικό στρώμα έχει τη μορφή: 7
Ρευματικό στρώμα (2/3) Αν θεωρήσουμε άπειρο αριθμό τυλιγμάτων, η πρώτη αρμονική του το ρευματικού στρώματος μπορεί να δοθεί από τη σχέση: A a ( t) 2 2mwI = cos πd m ο αριθμός των φάσεων ( ωt+ ϕ+ ψ ) w ο αριθμός των σπειρών μιας φάσης D η εσωτερική διάμετρος του στάτη t 8
Ρευματικό στρώμα (3/3) Ένα εναλλασσόμενο στάσιμο ρευματικό στρώμα μπορεί ν αναλυθεί σε δύο στρεφόμενα ρευματικά στρώματα ίσου πλάτους, και τα οποία στρέφονται σε αντίθετες κατευθύνσεις. Για μια μηχανή m φάσεων ισχύει: A m i i ( α, t) = sin[ ( pa+ ωt+ ϕ) + ( pψ + ψ )] + [( pa ωt ϕ) + ( pψ ψ )] i= 1 A 2 Σε περίπτωση που η μηχανή αποτελείται από m συμμετρικά μονοφασικά τυλίγματα που διαρρέονται από ρεύματα ίδιας ενεργού τιμής και με διαφορά φάσης ψ 2 και τα τυλίγματα σχηματίζουν μεταξύ τους γωνία ψ t =pψ s,τότεηπαραπάνωσχέσηγίνεται: A m A = i 2 2 m i i ( α, t) A sin( pa ωt ϕ) + { sin[ ( pa+ ωt+ ϕ) + 2ψ ]} = sin( pa ωt ϕ) i= 1 t A 2 t ma 2 t 9
10 Ισοδύναμο κύκλωμα τριφασικής ασύγχρονης μηχανής ( ) ( ) ( ) s r r j s r r jr s jx U I R R R + + = σ r r ( ) ( ) ( ) 2 2 2 1 2 R R R e r s r s r r s r X U m M + + Ω = σ σ
Ισοδύναμο κύκλωμα μονοφασικής ασύγχρονης μηχανής 11
Χαρακτηριστική ροπής στροφών της μονοφασικής ασύγχρονης μηχανής 12
Εκκίνηση μονοφασικής ασύγχρονης μηχανής με σύνδεση εξωτερικής ωμικής αντίστασης στο βοηθητικό τύλιγμα 13
Εκκίνηση μονοφασικής ασύγχρονης μηχανής με σύνδεση εξωτερικής ωμικής αντίστασης στο βοηθητικό τύλιγμα χαρακτηριστική ροπής - στροφών 14
Εκκίνηση μονοφασικής ασύγχρονης μηχανής με σύνδεση εξωτερικών πυκνωτών εκκίνησης και λειτουργίας στο βοηθητικό τύλιγμα 15
Εκκίνηση μονοφασικής ασύγχρονης μηχανής με σύνδεση εξωτερικού πυκνωτή εκκίνησης στο βοηθητικό τύλιγμα 16
Εκκίνηση μονοφασικής ασύγχρονης μηχανής με σύνδεση εξωτερικού πυκνωτή λειτουργίας στο βοηθητικό τύλιγμα 17
Εκκίνηση μονοφασικής ασύγχρονης μηχανής με σύνδεση εξωτερικού πυκνωτή εκκίνησης και λειτουργίας στο βοηθητικό τύλιγμα χαρακτηριστική ροπής - στροφών 18
Χαρακτηριστικά λειτουργίας μιας ασύγχρονης μηχανής δύο τυλιγμάτων με μονοφασική τροφοδοσία 19
Τριφασική ασύγχρονη μηχανή σε μονοφασική συνδεσμολογία με πυκνωτή λειτουργίας 20
Τυπικές εφαρμογές ασύγχρονων μονοφασικών κινητήρων σε οικιακές εφαρμογές Εφαρμογή Ισχύς (W) Ψυγεια-καταψύκτες 75-150 Στεγνωτήρια ρούχων 150-250 Πλυντήρια πιάτων 125-230 Μίξερ 190-900 Αντλίες κεντρικής θέρμανσης 15-75 Εξαεριστήρες 17-40 21
Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στoπλαίσιο του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Πατρών» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 22
Σημείωμα Ιστορικού ΕκδόσεωνΈργου Το παρόν έργο αποτελεί την έκδοση 1.00. 23
Σημείωμα Αναφοράς CopyrightΠανεπιστήμιο Πατρών, Επαμεινώνδας Μητρονίκας2014. Επαμεινώνδας Μητρονίκας. «Ηλεκτρικοί Κινητήρες μικρής ισχύος, δομή και έλεγχος». Έκδοση: 1.0. Πάτρα 2014. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: https://eclass.upatras.gr/courses/ee711/. 24
Βιβλιογραφία [1].Helmut Moczala, JurgenDraeger, Hermann Krauss, Helmut chock, iegfried Tillner: mall Electric Motors, The Institution of Electrical Engineers, 1998. 25