Ο μονοφασικός κινητήρας λειτουργεί με εναλλασσόμενο ρεύμα μέσω μονοφασικής σύνδεσης. Η τάση σε αυτό το δίκτυο πρέπει να είναι η τυπική τάση 220 V και η συχνότητα πρέπει να είναι 50 Hertz. Οι κινητήρες αυτοί χρησιμοποιούνται κυρίως σε οικιακές συσκευές, αντλίες, μικρούς ανεμιστήρες κ.λπ.
Η ισχύς των μονοφασικών κινητήρων είναι επίσης επαρκής για την ηλεκτροδότηση ιδιωτικών κατοικιών, γκαράζ ή εξοχικών κατοικιών. Οι συνθήκες αυτές βασίζονται σε μονοφασικό δίκτυο 220 V, το οποίο επιβάλλει ορισμένες απαιτήσεις στη διαδικασία σύνδεσης του κινητήρα. Εδώ χρησιμοποιείται ένα ειδικό κύκλωμα που ενσωματώνει ένα τύλιγμα εκκίνησης.
Περιεχόμενο
Διάγραμμα σύνδεσης για μονοφασικούς κινητήρες με πυκνωτή
Οι μονοφασικοί κινητήρες 220V συνδέονται στο δίκτυο με τη χρήση πυκνωτή. Αυτό οφείλεται στη φύση της μονάδας. Για παράδειγμα, μια περιέλιξη εναλλασσόμενου ρεύματος στο στάτη του κινητήρα παράγει ένα μαγνητικό πεδίο του οποίου οι παλμοί αντισταθμίζονται μόνο αν η πολικότητα αντιστραφεί στα 50 Hz. Παρά τον χαρακτηριστικό θόρυβο που εκπέμπει ο μονοφασικός κινητήρας, ο ρότορας δεν περιστρέφεται. Η ροπή δημιουργείται με τη χρήση πρόσθετων περιελίξεων εκκίνησης.
Για να κατανοήσουμε πώς να συνδέσουμε έναν μονοφασικό κινητήρα χρησιμοποιώντας έναν πυκνωτή, αρκεί να εξετάσουμε 3 σχήματα λειτουργίας με χρήση πυκνωτή:
- πυκνωτής εκκίνησης,
- τρέχει,
- πυκνωτής λειτουργίας και πυκνωτής αναστολής (σε συνδυασμό).
Κάθε ένα από τα αναφερόμενα διαγράμματα σύνδεσης είναι κατάλληλο για χρήση με ασύγχρονους μονοφασικούς ηλεκτροκινητήρες 220v. Ωστόσο, κάθε επιλογή έχει τα δικά της πλεονεκτήματα και αδυναμίες, γι' αυτό αξίζει να εξεταστούν λεπτομερέστερα.
Η ιδέα πίσω από τον πυκνωτή εκκίνησης είναι να συνδεθεί στο κύκλωμα μόνο όταν ο κινητήρας εκκινεί. Το κύκλωμα παρέχει ένα μπουτόν σχεδιασμένο να ανοίγει τις επαφές όταν ο ρότορας φτάσει σε ένα προκαθορισμένο επίπεδο ταχύτητας. Η περαιτέρω περιστροφή του οφείλεται στην αδρανειακή δύναμη.
Η διατήρηση της περιστροφικής κίνησης για μεγάλο χρονικό διάστημα εξασφαλίζεται από το μαγνητικό πεδίο της κύριας περιέλιξης του μονοφασικού κινητήρα με πυκνωτή. Ένα ρελέ που παρέχεται ειδικά για το σκοπό αυτό μπορεί να λειτουργήσει ως διακόπτης.
Το κύκλωμα πυκνωτή/μονοφασικού κινητήρα αποτελείται από ένα μπουτόν που ανοίγει τις επαφές όταν αυτές ανοίγουν. Αυτή η προσέγγιση επιτρέπει τη μείωση του αριθμού των χρησιμοποιούμενων καλωδίων (μπορεί να χρησιμοποιηθεί λεπτότερη περιέλιξη εκκινητή). Συνιστάται η χρήση θερμικού ρελέ για την αποφυγή βραχυκυκλωμάτων μεταξύ των πηνίων.
Όταν επιτευχθούν κρίσιμες υψηλές θερμοκρασίες, το στοιχείο αυτό απενεργοποιεί την πρόσθετη περιέλιξη. Την ίδια λειτουργία μπορεί να επιτελέσει ένας φυγοκεντρικός διακόπτης ο οποίος είναι εγκατεστημένος για να ανοίγει τις επαφές όταν υπερβαίνονται οι επιτρεπόμενες τιμές ταχύτητας.
Αναπτύσσονται κατάλληλα κυκλώματα για τον αυτόματο έλεγχο της ταχύτητας και την προστασία του κινητήρα από υπερφόρτωση, και διάφορα διορθωτικά στοιχεία ενσωματώνονται στο σχεδιασμό των μονάδων. Ο φυγοκεντρικός διακόπτης μπορεί να τοποθετηθεί απευθείας στον άξονα του ρότορα ή σε εξαρτήματα που συνδέονται με αυτόν (με απευθείας σύζευξη ή γραναζωτή σύζευξη).
Η φυγόκεντρος δύναμη που ασκείται στο φορτίο τεντώνει το ελατήριο που είναι συνδεδεμένο με την πλάκα επαφής. Εάν η ταχύτητα φθάσει μια καθορισμένη τιμή, οι επαφές κλείνουν και ο κινητήρας δεν τροφοδοτείται πλέον με ρεύμα. Ένα σήμα μπορεί να μεταδοθεί σε έναν άλλο μηχανισμό ελέγχου.
Υπάρχουν παραλλαγές κυκλωμάτων στις οποίες ένας φυγοκεντρικός διακόπτης και ένα θερμικό ρελέ περιλαμβάνονται σε ένα μόνο στοιχείο. Αυτή η λύση επιτρέπει την απενεργοποίηση του κινητήρα από το θερμικό στοιχείο (εάν επιτευχθούν κρίσιμες θερμοκρασίες) ή από το συρόμενο στοιχείο του φυγοκεντρικού διακόπτη.
Εάν ο κινητήρας είναι συνδεδεμένος μέσω πυκνωτή, οι γραμμές του μαγνητικού πεδίου στο βοηθητικό τύλιγμα συχνά παραμορφώνονται. Αυτό συνεπάγεται αύξηση των απωλειών ισχύος, γενική μείωση της απόδοσης της μονάδας. Ωστόσο, διατηρούνται οι καλές επιδόσεις εκκίνησης.
Η χρήση ενός πυκνωτή λειτουργίας στο κύκλωμα σύνδεσης ενός μονοφασικού κινητήρα με τύλιγμα εκκινητή συνεπάγεται ορισμένα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά. Για παράδειγμα, ο πυκνωτής δεν απενεργοποιείται μετά την εκκίνηση, ο δρομέας περιστρέφεται από την παλμική δράση του δευτερεύοντος τυλίγματος. Αυτό αυξάνει σημαντικά την ισχύ του κινητήρα και με την επιλογή της χωρητικότητας του πυκνωτή μπορεί να βελτιστοποιηθεί η μορφή του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου. Ωστόσο, η εκκίνηση του κινητήρα διαρκεί περισσότερο.
Η επιλογή ενός πυκνωτή κατάλληλης χωρητικότητας βασίζεται στο τρέχον φορτίο, το οποίο επιτρέπει τη βελτιστοποίηση του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου. Εάν αλλάξουν οι ονομαστικές τιμές, όλες οι άλλες παράμετροι θα διακυμανθούν. Η χρήση πολλών πυκνωτών με διαφορετικά χωρητικά χαρακτηριστικά επιτρέπει τη σταθεροποίηση του σχήματος των γραμμών του μαγνητικού πεδίου. Αυτό βελτιστοποιεί τις επιδόσεις του συστήματος, αλλά εισάγει κάποιες επιπλοκές κατά την εγκατάσταση και τη λειτουργία.
Μια συνδυασμένη σύνδεση μονοφασικού κινητήρα με περιέλιξη εκκινητή έχει σχεδιαστεί για τη χρήση δύο πυκνωτών, ενός πυκνωτή λειτουργίας και ενός πυκνωτή εκκίνησης. Αυτή είναι η βέλτιστη λύση για την επίτευξη μέσης απόδοσης.
Υπολογισμός της χωρητικότητας ενός πυκνωτή κινητήρα
Υπάρχει ένας πολύπλοκος τύπος για τον υπολογισμό της ακριβούς απαιτούμενης χωρητικότητας του πυκνωτή. Ωστόσο, η πολυετής επαγγελματική εμπειρία δείχνει ότι οι ακόλουθες συστάσεις είναι επαρκείς:
- 1 kW ισχύος κινητήρα απαιτεί 0,8 μF πυκνωτή λειτουργίας,
- Η αρχική περιέλιξη απαιτεί η τιμή αυτή να είναι 2 ή 3 φορές υψηλότερη.
Η τάση λειτουργίας τους πρέπει να είναι 1,5 φορά υψηλότερη από την τάση του δικτύου (στην περίπτωσή μας 220 V). Για να απλοποιήσετε τη διαδικασία εκκίνησης, είναι προτιμότερο να εγκαταστήσετε στο κύκλωμα εκκίνησης έναν πυκνωτή με την ένδειξη "Εκκίνηση" ή "Start". Αν και επιτρέπεται η χρήση τυπικών πυκνωτών.
Αντιστροφή της κατεύθυνσης του κινητήρα
Είναι πιθανόν οι μονοφασικοί κινητήρες, αφού συνδεθούν, να περιστρέφονται προς την αντίθετη κατεύθυνση από την επιθυμητή. Αυτό δεν είναι δύσκολο να διορθωθεί. Όταν συναρμολογήθηκε το κύκλωμα, ένα καλώδιο βγήκε ως κοινό, ενώ ένα άλλο καλώδιο οδηγήθηκε στο κουμπί. Για να αλλάξει η μαγνητική κατεύθυνση περιστροφής του ηλεκτροκινητήρα, αυτά τα 2 καλώδια πρέπει να αλλαχθούν.
Σχετικά άρθρα:
