Jakautunut vaihe induktiomotori

Split Phase -motori, joka myös kutsutaan vastusaloitettuksi moottoriksi, on varustettu yksikäyttöisen rätin kanssa. Sen statorissa on kaksi erillistä kiertokulmaa: pääkiertokulma ja aloituskierrokset. Nämä kaksi kiertokulmaa sijaitsevat 90 asteen kulmassa toisiinsa nähden, mikä on olennainen osa moottorin toimintaa.

Pääkiertokulma on tunnistettavissa hyvin alhaisella vastuksella ja korkealla induktiivisella reaktanssilla, kun taas aloituskierrokset näyttävät päinvastaiset ominaisuudet, korkealla vastuksella ja alhaisella induktiivisella reaktanssilla. Tämä ero sähköisissä ominaisuuksissa kahden kiertokulman välillä on avainasemassa tarvittavan aloitusmomentin luomisessa. Moottorin kytkentäkaavio esitetään alla, osoittaen, miten nämä komponentit vuorovaikuttelevat sähkökäytännössä:

Vastus on kytketty sarjakytkennässä apukiertokulman (aloituskierrosten) kanssa. Tämän asettelun seurauksena virtaat, jotka kulkevat kahdella kiertokulmalla, poikkeavat toisistaan. Tämän seurauksena syntyvä pyörimagneettinen kenttä on epätasainen, mikä johtaa suhteellisen pieniin aloitusmomenttiin. Yleensä tämä aloitusmomentti on noin 1,5-2 kertaa määritellystä ajomomentista. Aloituksen hetkellä sekä pää- että aloituskierrokset ovat kytketty rinnakkaiskytkennässä virtalähdelle.

Kun moottori kiihtyy noin 70-80 prosenttiin synkroninopeudesta, aloituskierrokset irrotetaan automaattisesti virtalähteestä. Noin 100 wattia tai enemmän tehoisia moottoreita varten on yleistä käyttää sentrifugaalisovitinta tämän irrottamiseen. Vastaavasti alhaisempien tehon moottoreiden tapauksessa relaysivaltainen laite hoitaa aloituskierrosten irrottamisen.

Relay on kytketty sarjakytkennässä pääkiertokulman kanssa. Aloitusvaiheessa suuri virta virtaa piirin läpi, mikä saa relayn yhteydet sulkeutumaan. Tämä toimenpide kytkkee aloituskierrokset piiriin. Kun moottori lähestyy määriteltyä toimintanopeutta, virta, joka kulkee relayn läpi, alkaa laskea. Lopulta relay avautuu, katkaisee apukiertokulman yhteyden virtalähteeseen. Tässä vaiheessa moottori jatkaa toimintaansa pelkästään pääkiertokulman voimalla.

Split Phase Induction Motorin fasorikaavio, joka selventää sähköisiä suhteita ja vaihe-eroja moottorissa, on esitetty alla:

Pääkiertokulman virta, merkitty IM, jää suunnilleen 90 astetta takana virtalähteen V. Toisaalta, apukiertokulman virta, IA, on likimain samassa vaiheessa linjavirtaan. Tämä ero vaihesuhteissa kahden kiertokulman välillä aiheuttaa ajoeran heidän virtojensa välille. Vaikka ajoerä ϕ ei ole täysi 90 astetta, yleensä noin 30 astetta, se on riittävä pyörimagneettisen kentän luomiseksi. Tämä pyörimagneettinen kenttä on ratkaiseva aloittamaan moottorin kierron ja sen toiminnan.

Split Phase -moottorin momentinopeusominaisuus, joka havainnollistaa, kuinka moottorin momenttivoima vaihtelee sen kiertymisnopeuden mukaan, on esitetty alla. Tämä ominaisuuskäyrä tarjoaa arvokasta tietoa moottorin suorituskyvystä eri toimintatilanteissa ja on olennainen ymmärtääksemme sen käyttäytymistä ja sen optimointia eri sovelluksissa.

Split Phase -moottorin momentinopeusominaisuudessa n0 merkitsee kiertymisnopeutta, jolla sentrifugaalisovitin aktivoituu. Vastusaloitettujen moottorien aloitusmomentti on tyypillisesti noin 1,5 kertaa täysin kuormitetun momentin. Noin 75 prosentin synkroninopeuden kohdalla moottori voi saavuttaa maksimimomentin, joka on noin 2,5 kertaa täysin kuormitetun momentin. On kuitenkin tärkeää huomioida, että aloituksen aikana moottori houkuttelee huomattavan suuren virran, noin 7-8 kertaa täysin kuormitetun arvon verran.

Vastusaloitettujen moottorien suuntaa kääntäminen on suoraviivainen prosessi. Se voidaan toteuttaa vain kääntämällä joko pää- tai aloituskierrosten linjayhteyttä. On tärkeää korostaa, että tämä käännös voidaan suorittaa vain, kun moottori on liikkeettä; sen kääntäminen liikkeessä voi johtaa mekaaniseen ja sähköiseen vaurioitumiseen.

Split Phase Induction Motorin sovellukset

Split Phase Induction Motorit ovat tunnettu edullisistaan hinnastaan. Ne sopivat hyvin sovelluksiin, joissa kuormitukset ovat helposti aloitettavia, erityisesti, kun aloitusoperaatioiden taajuus on suhteellisen alhainen. Rajoitetun aloitusmomentin vuoksi nämä moottorit eivät ole ideaaleja yli 1 KW:n tehon vaativille ajoille. Kuitenkin ne löytyvät laajalti käytettävänä monista yleisistä koti- ja teollisuuslaitteista:

• Kotiapparateissa: Ne toimittavat voiman komponenteille, kuten pesukoneille ja ilmastointifaneille, mahdollistaen näiden välttämättömien laitteiden sujuvan toiminnan.

• Keittiö- ja siivouslaitteissa: Keittiössä ne ajavat sekoitusmyllyjä, kun taas siivoussovelluksissa ne ovat käytössä lattiapolijoissa, tekemässä arkipäivän töitä helpommaksi.

• Nesteiden käsittelyssä ja ilmanvaihdossa: Tuuletin- ja sentrifugaalipumpujen, jotka ovat välttämättömiä ilmanvaihdolle ja nesteen kuljetukselle eri järjestelmissä, usein perustuvat Split Phase Induction Motoriin niiden toiminnalle.

• Mekaanisissa työkaluissa: Nämä moottorit ovat myös osa poraus- ja torniympyräkoneita, edistäen koneistamisprosessien tarkkuutta ja tehokkuutta.

Yhteenvetona voidaan todeta, että Split Phase Induction Motor, sen erityispiirteillä ja käytännön sovelluksilla, pysyy arvokkaana komponenttina sähkötekniikan maailmassa.