JEDNOFAZNI ASINKRONI MOTOR

Jednofazni asinkroni motor je konstrukcijski i fizikalno vrlo sličan kaveznom asinkronom trofaznom motoru i premda je veći, skuplji i lošijih karakteristika od trofaznog iste snage ipak je vrlo često zastupljen kao pogonski stroj u kućanstvu, poljoprivredi i zanatskim radionicama. To je prije svega zbog pretežno jednofazne električne instalacije u takvim objektima. Proizvode se kao jedinice manjih snaga, do 2,5 kW i s različitim brojem polova od 2 do 16 što znači uz uobičajeno klizanje brzine vrtnje od 360 do 2900 o/min. Postoje izvedbe i s dvije brzine, odnosno dva namota s različitim brojem polova (perilica rublja) Izvedba kućišta može biti standardna, odnosno opće namjene ili specifično namijenjena radnom mehanizmu (perilice rublja, ventilatori, pumpe, kompresori i sl.).

Unutrašnjost jednofaznog ASM Jednofazni ASM

Statorski namot je usipni, izrađen je od lakom izolirane bakrene žice presjeka odgovarajućeg nazivnoj struji i smješten je u utore statorskog paketa sastavljenog od dinamo limova i učvršćenog za unutrašnjost kućišta. Rotorski namot je kavezni, što znači da se sastoji od bakrenih, aluminijskih ili siluminskih štapova uloženih ili ubrizganih u rotorski paket koji je također izrađen od dinamo limova i navučen na osovinu motora. Štapovi namota su s obje strane međusobno spojeni kratkospojnim prstenima.

Stator Rotor Rotorski namot

Da bi se stvorilo okretno magnetsko polje moraju kroz prostorno pomaknute namote teći vremenski pomaknute struje. Kod trofaznog asinkronog motora postoje tri fazna namota koji su u statoru simetrično raspoređeni tako da su međusobno pomaknuti za 120O el. i kroz njih teku struje trofaznog sustava koje su međusobno vremenski pomaknute za 1/3 periode (120O). Jednofazni motor ima samo jedan namot kroz koji teče jedna izmjenična sinusna struja pa se stvara pulsirajuće magnetsko polje. Njega možemo prikazati kao sumu dva okretna polja istih amplituda koji rotiraju u suprotnim smjerovima – direktnog i inverznog.

Shematski prikaz motora i vektorski dijagram protjecanja (magnetskog polja)

Svako od polja stvara svoj zakretni moment, a rezultanta koja djeluje na rotor je njihova razlika. U točki kratkog spoja (trenutku pokretanja, kad je s=1) ta rezultanta je jednaka nuli pa nema poteznog momenta i rotor se ne može pokrenuti. Ako bismo ga nekako pokrenuli (npr. vanjskom mehaničkom silom) rotor bi se nastavio vrtjeti zbog vlastitog momenta motora jer rezultanta inverznog i direktnog momenta više ne bi bila jednaka nuli.

Momentna karakteristika jednofaznog motora

U praksi se samostalni zalet motora omogućuje ugradnjom još jednog, pomoćnog namota pri čemu glavni namot (glavna faza) zauzima 2/3 utora a pomoćni namot (pomoćna faza) 1/3 utora tako da su prostorno pomaknuti za 90O el. Da bi se postigao fazni pomak između struja, pomoćnom namotu se u seriju spaja kondenzator o čijem kapacitetu ovisi koliki će on biti.

Shematski prikaz i vektorski dijagram struja motora s pomoćnom fazom i kondenzatorom

Pri tome su moguće tri varijante:

• Motor s pomoćnom fazom i kondenzatorom za zalet koji se isključuju nakon zaleta

• Kondenzatorski motor – pomoćna faza i kondenzator su trajno uključeni • Motori s povećanim poteznim momentom – pomoćna faza i kondenzator su

trajno uključeni, a tijekom zaleta uključen je još jedan (start) kondenzator

U prvom slučaju pomoćna faza i s njom u seriju spojen kondenzator spojeni su u strujni krug preko isklopnog uređaja koji će ih isključiti nakon što motor dostigne oko 75% nazivne brzine. Ova varijanta je pogodna za motore koji se pokreću u praznom hodu ili s malim početnim teretom.

Jednofazni motor s pomoćnom fazom za zalet

Kondenzatori za pokretanje (start kondenzatori) su aluminijski, elektrolitski nepolarizirani kondenzatori smješteni u plastično kućište valjkastog oblika tipičnih dimenzija 40 x 70 mm (promjer x visina). Imaju relativno velik kapacitet u odnosu na dimenzije (do 1000 μF). Radni napon im je 240 ili 330V. Smiju biti samo kratkotrajno uključeni (nekoliko sekundi) dok traje zalet motora.

Start kondenzatori

Mehanizam za isključivanje pomoćne faze i start kondenzatora je najčešće centrifugalna sklopka. To je mehanička sklopka smještena na osovini motora čiji se kontakti otvore zbog centrifugalne sile kad motor dostigne određenu brzinu vrtnje (75% nazivne)

Centrifugalna sklopka

Drugi način isključivanja pomoćne faze i start kondenzatora je pomoću strujnog releja tzv klixona. Zavojnica releja spojena je serijski s radnim namotom i dimenzionirana za struju pokretanja koja je 3 do 7 puta veća od nazivne. Tako velika struja aktivira elektromagnet releja i zatvori njegove kontakte preko kojih je spojena pomoćna faza i start kondenzator. Ubrzavanjem motora slabi struja kroz radni namot i zavojnicu releja i kad se približi nazivnoj vrijednosti elektromagnetna sila oslabi pa se pod utjecajem opruge kontakti otvore i isključe pomoćnu fazu i start kondenzator.

Startni relej – klixon

Postoje i elektroničke izvedbe isključivanja pomoćne faze nakon zaleta bazirane na PTC otporniku ili elektroničkom tajmeru.

Elektronička izvedba bazirana na IC NE555 tajmeru

Kod kondenzatorskih motora pomoćna faza i kondenzator su trajno uključeni, pa moraju biti i dimenzionirani za trajni rad. Pravilnim izborom pomoćne faze, kondenzatora i oblika utora mogu se postići različite karakteristike motora. Što je kapacitet kondenzatora veći, bit će veći i moment motora, ali to povećava cijenu i dimenzije kondenzatora. Primjenjuje se kod motora koji se pokreću pod opterećenjem (npr pogonski motor perilice rubljla)

Kondenzatorski motor

Radni kondenzatori su polipropilenski, uljni, smješteni u metalno kućište valjkastog oblika dimenzija 50 x 100 mm (ovisno o kapacitetu), radnog napona 450 V. Imaju relativno mali kapacitet prema dimenzijama (do 100 μF). Kapacitet kondenzatora navodi proizvođač na natpisnoj pločici motora, a primarno je ovisan o nazivnoj struji motora.

Radni kondenzatori

Tamo gdje je potreban pojačani potezni moment, odnosno kad se motor pokreće pod velikim teretom kondenzatorskom motoru se dodaje start kondenzator koji se isključi na neki od spomenutih načina nakon zaleta. Pomoćna faza i radni kondenzator ostaju trajno uključeni.

Promjena smjera vrtnje (reverziranje) izvodi se promjenom priključka pomoćne faze. Ako su glavna i pomoćna faza namotane jednako (kao kod spore brzine motora perilice rublja), reverziranje je jednostavnije jer se kondenzator samo prespoji na drugi namot. Pri tome kondenzator mora biti radni (trajno uključen).

Reverziranje zamjenom priključaka pomoćne faze

Reverziranje motora s jednakim namotima radne i pomoćne faze

Izvedbe kućišta općenito asinkronih motora, pa tako i jednofaznih mogu biti standardna, za opću namjenu, protueksplozijska ili specijalna, prilagođena radnom mehanizmu.

Izvedbe kućišta motora

Kod standardne izvedbe kućišta motor ima i standardno priključište sa 6 priključnih vijaka.

Priključna pločica motora

Krajevi namota radne i pomoćne faze označavaju se prema standardu: • Radni namot : U1 – U2 • Pomoćni namot: Z1 – Z2

Sheme spajanja motora sa standardnim priključištem prema Katalogu jednofaznih motora Končar. Smjer vrtnje se mijenja prespajanjem kratkospojnih pločica

SMJER VRTNJE

LIJEVI DESNI

IZVEDBA S TRAJNO SPOJENIM KONDEZATOROM

Mph – glavna (radna) faza Aph – pomoćna faza Cr – radni kondenzator

PRIKLJUČAK NA MREŽU

IZVEDBA S TRAJNO SPOJENIM I ZALETNIM

KONDENZATOROM

Mph – glavna (radna) faza Aph – pomoćna faza CFS – centrifugalna sklopka Cs – start kondenzator Cr – radni kondenzator

PRIKLJUČAK NA MREŽU

Pogonski motor perilice rublja, također jednofazni asinkroni, konstrukcijski je potpuno prilagođen upravo za tu namjenu. To je dvobrzinski motor koji se tijekom programa pranja vrti sporije ( oko 480 o/min) i pri tome mijenja smjer vrtnje, a tijekom programa centrifugiranja vrti se brže (oko 2800 o/min) i ne mijenja smjer. Motor je kondenzatorski, dakle pomoćna faza i kondenzator su trajno uključeni. Za svaku brzinu ugrađen je zaseban namot s radnom i pomoćnom fazom. Za sporu brzinu vrtnje namoti radne i

pomoćne faze su isti, a za veću brzinu različiti ( otpor radne faze je otprilike dvostruko manji od otpora pomoćne faze). Krajevi namota izvedeni su na poseban konektor, a kućište je prilagođeno ugradnji motora u perilicu.

Pogonski motor perilice rublja Priključni konektor motora

Motorom u smislu preklapanja sa jedne u drugu brzinu, promjene smjera u tijeku pranja te uključivanja i isključivanja motora upravlja programator prema vremenskom programu.

Shematski prikaz pogonskog motora perilice rublja

Manja brzina Veća brzina

Spojevi za pojedine režime rada motora

Treba napomenuti da perilice nove generacije imaju istosmjerni pogonski motor s kontinuiranom regulacijom brzine i upravljan PLC-om na temelju informacija koje mu daju razni senzori.

Dijelovi standardnog jednofaznog asinkronog motora