Silniki prądu przemiennego są szeroko stosowane w nowoczesnych urządzeniach przemysłowych i sprzęcie AGD. Wśród nich najpopularniejsze są silniki prądu przemiennego jednofazowe i trójfazowe. Różnią się znacznie strukturą, zasadą działania i metodami rozruchu, zwłaszcza pod względem zasad uruchamiania. Zrozumienie tych różnic jest niezbędne przy wyborze, konserwacji i zastosowaniu silnika.
Zasada rozruchu jednofazowego silnika prądu przemiennego
Silniki jednofazowe prądu przemiennego zasilane są prądem przemiennym jednofazowym. Jednofazowy zasilacz wytwarza prąd przemienny tylko w jednym kierunku, tworząc pulsujące pole magnetyczne, a nie wirujące. Podczas postoju to pulsujące pole nie może generować momentu rozruchowego.
Aby pokonać to ograniczenie, silniki jednofazowe wymagają środków pomocniczych w celu wygenerowania wirującego pola magnetycznego lub wytworzenia różnicy faz. Typowe metody uruchamiania obejmują:
- Rozruch dwufazowy: Wykorzystuje uzwojenie główne i uzwojenie pomocnicze z rezystancją szeregową lub reaktorem. Prąd uzwojenia pomocniczego jest opóźniony w stosunku do prądu uzwojenia głównego, generując różnicę faz i wytwarzając początkowe wirujące pole magnetyczne. Uzwojenie pomocnicze rozłącza się, gdy silnik osiągnie określoną prędkość.
- Rozruch kondensatora: Kondensator połączony szeregowo z uzwojeniem pomocniczym zwiększa opóźnienie fazowe, zapewniając wyższy moment rozruchowy, odpowiedni do zastosowań przy dużym obciążeniu.
- Praca kondensatora: Uzwojenie pomocnicze kontynuuje pracę podczas pracy, tworząc ciągłe wirujące pole magnetyczne, poprawiając wydajność pracy i współczynnik mocy.
Silniki jednofazowe mają zazwyczaj niższy moment rozruchowy, wymagają skomplikowanych układów pomocniczych, a na ich wydajność rozruchową duży wpływ ma konstrukcja uzwojenia i kondensatora.
Zasada rozruchu trójfazowego silnika prądu przemiennego
Trójfazowe silniki prądu przemiennego wykorzystują trójfazowe zasilanie o prądach różniących się o 120 stopni. W naturalny sposób wytwarza to wirujące pole magnetyczne wewnątrz silnika, generując moment obrotowy podczas postoju. Dlatego też są to trójfazowe silniki indukcyjne samoczynne uruchomienie .
Typowe metody uruchamiania obejmują:
- Rozpoczęcie bezpośrednie: Łączy silnik bezpośrednio z zasilaniem, natychmiast generując pełny moment rozruchowy.
- Start przy obniżonym napięciu: Wykorzystuje metody gwiazda-trójkąt, rezystancję szeregową lub autotransformator w celu zmniejszenia prądu rozruchowego i naprężeń mechanicznych.
Silniki trójfazowe mają prostszą konstrukcję, charakteryzują się płynnym i wysokim momentem rozruchowym i nadają się do zastosowań przemysłowych i pracy ciągłej z dużą mocą.
Podstawowe różnice w zasadach początkowych
- Generowanie wirującego pola magnetycznego: Silniki jednofazowe wykorzystują uzwojenie pomocnicze lub kondensatory, aby wytworzyć różnicę faz. Silniki trójfazowe w naturalny sposób wytwarzają pole wirujące z zasilania trójfazowego.
- Możliwość samodzielnego uruchamiania: Silniki jednofazowe nie mogą uruchomić się samodzielnie i wymagają środków zewnętrznych. Silniki trójfazowe uruchamiają się automatycznie bezpośrednio z zasilacza.
- Początkowy moment obrotowy i charakterystyka prądu: Silniki jednofazowe mają niższy moment rozruchowy i wyższy prąd rozruchowy, na co wpływa konstrukcja uzwojenia i kondensatora. Silniki trójfazowe charakteryzują się wyższym i stabilnym momentem rozruchowym przy sterowanym prądzie.
- Scenariusze zastosowań: Silniki jednofazowe nadają się do urządzeń gospodarstwa domowego i małych maszyn. Silniki trójfazowe nadają się do urządzeń przemysłowych i zastosowań o dużym obciążeniu.
Wydajność i niezawodność uruchamiania
Podczas rozruchu silniki jednofazowe ponoszą dodatkowe straty na skutek uzwojeń pomocniczych i kondensatorów, obniżając wydajność. Starzenie się kondensatorów lub awarie styczników mogą mieć wpływ na niezawodność. Silniki trójfazowe charakteryzują się minimalnymi wahaniami rozruchu, niskimi naprężeniami mechanicznymi i wyższą niezawodnością działania.
