מהו מנוע חילוף פאזה עם קוטב מוצל?

המנוע החילופין עם קוטב מוצל הוא מנוע חילופין חד-פאזה. למנוע יש מאפיינים כמו מבנה פשוט ומחיר נמוך, והוא בשימוש נרחב במכשירים חשמליים קטנים.

עקרון המבנה

מבנה הסטטור

לגרעין הסטטור בדרך כלל יש מבנה קוטבי בולט ויש בו מספר קטבים מגנטיים. על חלק מהקטבים המגנטיים יהיה טבעת קצר-מעגל. הטבעת הקצר-מעגל הזו היא כמו "כיסוי" של חלק מהקוטב המגנטי, ולכן מכנים אותה קוטב מוצל.

לדוגמה, במנוע קוטב מוצל דו-קוטבי, יש שני קטבים בולטים, ועל חלק מכל קוטב בולט יהיה טבעת קצר-מעגל. הטבעת הקצר-מעגל בדרך כלל עשויה מנחושת והיא מתפעלת עם החלק העיקרי של השדה המגנטי של הקוטב.

עקרון פעולה

כאשר מתחבר מקור חילופין לסליל הסטטור, נוצר שדה מגנטי חילופי בקטבים המגנטיים. בשל הימצאותו של הטבעת הקצר-מעגל, השטף המגנטי העובר דרך הטבעת הקצר-מעגל נאחר בזמן מהשטף המגנטי העיקרי.

זוהי כי לפי חוק פאראדיי של האלקטרומגנטיות, השטף המגנטי העיקרי החילופי יเหนץ כוח חשמלי בנטייה בטבעת הקצר-מעגל, ולאחר מכן יניב זרם מושרה. הזרם המושרה הזה יניב בתורו שדה מגנטי. לפי חוק לנץ, השדה המגנטי הזה יצור מכשילה לשינוי השטף המגנטי העיקרי, מה שהופך את השטף המגנטי העובר דרך הטבעת הקצר-מעגל לנחות אחורה בזמן.

לדוגמה, כאשר השטף המגנטי העיקרי מגיע לערכו המרבי, השטף המגנטי בטבעת הקצר-מעגל עדיין befindה בתהליך עלייה. הפרש הפאזה של השטף המגנטי ייצור אפקט דומה לשדה מגנטי סובב על פני הקוטב המגנטי, כך שהרוטור של המנוע יקבל מומנט והופך לסובב.

מאפייני ביצועים

מאפייני התחלה

למנוע קוטב מוצל יש יכולת להתחיל באופן עצמאי. בשל השדה המגנטי הניחות שנוצר על ידי טבעת הקצר-מעגל, המנוע יכול להתחיל לסובב באופן אוטומטי לאחר התקנת החשמל.

עם זאת, מומנט ההתחלה שלו הוא קטן יחסית. זה כי התפלגות השדה המגנטי והדרך בה נוצר השדה המגנטי הסובב של מנוע קוטב מוצל קובעים שמומנט ההתחלה שלו מוגבל, והוא מתאים בדרך כלל לאירועים בהם עומס ההתחלה קטן.

לדוגמה, בסניפר קטן, התנגדות ההתחלה של להבי הסניפר קטנה, ומנוע קוטב מוצל יכול בקלות להתחיל ולהניע את הסניפר לסובב.

מאפייני פעולה

במהלך פעולת המנוע, מהירותו היא בערך יציבה. מהירותו תשתנה בהתאם לתדירות החשמל ולמספר זוגות הקטבים המגנטיים. בדרך כלל, המהירות היא נמוכה יחסית.

לדוגמה, תחתספק חשמל של 50Hz, המהירות הסינכרונית של מנוע קוטב מוצל דו-קוטבי היא 3000 סיבובים לדקה, אך המהירות הממשית תהיה מעט נמוכה מהמהירות הסינכרונית, והנדנוד במהירות קטן, מה שיכול לספק פלט כוח יחסית יציב.

יעילות ומגזר הכוח

יעילות מנוע קוטב מוצל היא נמוכה. זה כי דרך יצירת השדה המגנטי והמאפיינים המבניים שלו גורמים לאובדן אנרגיה מסוים בתהליך המרת האנרגיה, כולל אובדן נחושת, אובדן ברזל ועוד.

במקביל, מגזר הכוח גם הוא נמוך יחסית. מאחר והוא מנוע חד-פאזה, ודרך יצירתו והתפלגותו של השדה המגנטי הם מורכבות יחסית, היחס בין הכוח האפקטיבי לכוח הנראה במהלך פעולת המנוע הוא קטן.

תרחישים שימושיים

덕ך המבנה הפשוט, המחיר הנמוך והיכולת להתחיל באופן עצמאי, מנועי קוטב מוצל משמשים בעיקר באירועים בהם דרישות הביצועים של המנוע אינן גבוהות והטען קטן.

נפוצים הם מערקיות חשמליות קטנות, مجפים, דגמים חשמליים ועוד. במכשירים אלה, מנוע קוטב מוצל יכול לעמוד בדרישות הכוח הבסיסיות, והמחיר הנמוך שלו גם עומד בדרישות הכלכליות של המוצר.