ОДНОФАЗНЫЕ АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Асинхронные двигатели небольшой мощности (15...600 Вт) применяют в автоматических устройствах и электробытовых приборах для привода вентиляторов, насосов и другого оборудования, не требующего регулирования частоты вра­щения. В электробытовых приборах и автоматических уст­ройствах обычно используют однофазные микродвигатели, так как эти приборы и устройства, как правило, получают питание от однофазной сети переменного тока.

Принцип действия и устройство однофазного двигателя. Однофазный асинхронный двигатель имеет на статоре однофазную обмотку, а на роторе – обмотку в виде беличьей клетки.

Однофазный ток I ₁ статора однофазного двигателя создает пульсирующее магнитное поле, которое можно разложить на два поля, имеющих равные амплитуды и вращающиеся в противоположные стороны с одинаковой скоростью

n₁=f₁/p.

Распределение МДС и индукции в воздушном зазоре близко к синусоидальному. Поскольку по обмотке проходит переменный ток, МДС пульсирует во времени с частотой сети. Индукция в произвольной точке воздушного зазора

Таким образом, в однофазном двигателе обмотка статора создает неподвижный поток, изменяющийся во времени, а не круговой вращающийся поток, как в трехфазных двигателях при симметричном питании.

Однофазный двигатель можно представить в виде двух одинаковых двигателей, роторы которых жестко связаны между собой, при встречном направлении вращения магнитных полей исоздаваемых ими моментов М _{п р} и М _обр. Поле, направление вращения которого совпадает с направлением вращения ротора, называют прямым; поле обратного направления — обратным или инверсным.

Электромагнитные моменты М_пр и М _обр, образуемые прямым и обратным полями, направлены в противополож­ные стороны, а результирующий момент однофазного дви­гателя М_рез равен алгебраической сумме моментов при одной и той же частоте вращения ротора.

На рис.9-17, а показана зависимость M=f(s) для одно­фазного двигателя. Рассматривая рис. 6.2, можно сделать следующие выводы:

а) однофазный двигатель не имеет пускового момента; он
вращается в ту сторону, в которую приводится внешней силой;

б) частота вращения однофазного двигателя при холостом ходе меньше, чем у трехфазного двигателя, из-за наличия тормозящего момента, образуемого обратным полем;

Рис. 9-17. Механические характеристики однофазного асинхронного двигателя (а, б)

в) рабочие характеристики однофазного двигателя хуже,
чем трехфазного; он имеет повышенное скольжение при номинальной нагрузке, меньший КПД, меньшую перегрузочную способность, что также объясняется наличием обратного поля;

г) мощность однофазного двигателя составляет примерно ²/₃ от мощности трехфазного двигателя того же габарита, так как в однофазном двигателе рабочая обмотка занимает только ²/₃ пазов статора. Заполнять все пазы статора нерационально, так как при этом обмоточный коэффициент получается малым, расход меди возрастает примерно в 1,5 раза, в то время как мощность увеличивается на 12%.

Пусковые устройства. Чтобы получить пусковой момент, однофазные двигатели имеют пусковую обмотку, сдвинутую на 90 эл. град, относительно основной рабочей обмотки. На период пуска пусковую обмотку присоединяют к сети через фазосдвигающие элементы — емкость или активное сопротивление. После окончания разгона двигателя пуско­вую обмотку отключают, при этом двигатель продолжает работать как однофазный. Поскольку пусковая обмотка работает лишь короткое время, ее изготовляют из прово­да меньшего сечения, чем рабочую, и укладывают в мень­шее число пазов.

На рис.9-18, а изображена схема процесса пуска при использова­нии в качестве фазосдвигающего элемента емкости С. Выбирая определенным образом емкость фазосдвигающего конден­сатора, можно получить режим работы при пуске, близкий к симметричному, т. е. получить круговое вращающееся поле. На рис. 9-18,бпоказаны зависимости M=f(s) для двигателя при включенной (кривая 1) и выключенной (кривая 2) пусковой обмотке. Пуск двигателя осуществляется на части ab характеристики 1; в точке b пусковая обмотка выключается, и в дальнейшем двигатель работает на части сО характеристики 2.

Поскольку включение второй обмотки существенно улуч­шает механическую характеристику двигателя, в некоторых случаях применяют однофазные двигатели, в которых об­мотки А и В включены все время (рис.9-19, а). Такие двигатели называют конденсаторными.

Обе обмотки конденсаторных двигателей занимают, как правило, одинаковое число пазов и имеют одинаковую мощность. При пуске конденсаторного двигателя для уве­личения пускового момента целесообразно иметь увеличен­ную емкость С_р + С _п. После разгона двигателя по характе­ристике 2 (рис.9-19, б) и уменьшения тока часть конденса­торов С _н отключают, чтобы при номинальном режиме (когда ток двигателя становится меньшим, чем при пуске) увеличить емкостное сопротивление и обеспечить работу двигателя в условиях, близких к работе при круговом вращающемся поле. При этом двигатель работает на характеристике 1.

Рис. 9-19. Схема конденса­торного асинхронного двигателя (а)

и его ме­ханическая характеристи­ка (б)

Конденсаторный двигатель имеет высокий cosφ. Не­достатками его являются сравнительно большая масса и габариты конденсатора, а также возникновение несину­соидального тока при искажениях питающего напряжения, которое в ряде случаев приводит к вредному воздействию на линии связи.

Поиск по сайту: