Arskama.ru

Автомобильный журнал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Характеристики однофазного конденсаторного двигателя

Однофазный двигатель

Однофа́зный дви́гатель — электродвигатель, конструктивно предназначенный для подключения к однофазной сети переменного тока.

Фактически является двухфазным, но вследствие того, что рабочей является только одна обмотка, двигатель называют однофазным.

Содержание

  • 1 Однофазный асинхронный двигатель
  • 2 Принцип работы двигателя
  • 3 Многофазные двигатели в однофазной сети
  • 4 Примечания
  • 5 Ссылки

Однофазный асинхронный двигатель [ править | править код ]

Строго говоря, именно однофазным называется такой асинхронный двигатель, который имеет на статоре одну рабочую обмотку, которая подключается к сети однофазного тока. Запуск осуществляется вращающимся магнитным полем, создающимся основной обмоткой и дополнительной (меньшей) пусковой обмоткой, которая подключается через ёмкость/индуктивность к основной сети на время пуска или замыкается накоротко (в двигателях малой мощности).

Преимуществом двигателя является простота конструкции (короткозамкнутый ротор). Недостатки — малый пусковой момент (или вообще его отсутствие) и низкий КПД.

Применяются в основном в вентиляторах малой мощности (настольных, оконных, для ванных комнат и т. п.). Самым массовым советским вентилятором такого типа (и двигателем для него) был «ВН-2» мощностью 15 Ватт. Особенностью его конструкции является установка шарикового подшипника только с одной стороны вала двигателя (противоположной крыльчатке вентилятора), в результате из-за значительных изгибающих нагрузок подшипник (и двигатель) сильно шумит даже на малых оборотах.

Принцип работы двигателя [ править | править код ]

Однофазный ток статора электродвигателя создает пульсирующее магнитное поле, которое можно разложить на два поля, имеющих равные амплитуды и вращающиеся в противоположные стороны с одинаковой частотой. При неподвижном роторе эти поля создают одинаковые по величине, но разные по знаку моменты. Поэтому при пуске результирующий момент двигателя, не имеющего специальных пусковых приспособлений, равен нулю, и двигатель не может начать вращаться. Однако если ротор привести во вращение в ту или иную сторону, то один из моментов будет преобладать и вал двигателя будет продолжать вращаться в сторону начального вращения [1] .

Для создания пускового момента может использоваться пусковая обмотка, подключаемая на короткое время при запуске двигателя [2] . Для создания вращающегося магнитного поля необходимо, чтобы магнитный поток через пусковую обмотку был сдвинут по фазе относительно рабочей. Для этого может применяться конденсатор (именно для пусковой обмотки используется редко из-за значительных габаритов конденсатора), либо комбинация из индуктивности и активного сопротивления самой пусковой обмотки. Так как обмотка подключается на короткое время, потери, и следовательно, нагрев пусковой обмотки не имеет большого значения.

Другой способ создания пускового момента — использование экранированных полюсов [2] . В таком двигателе полюса расщепляются и на часть наконечников надевается короткозамкнутая обмотка — экран. Такие двигатели имеют низкий КПД и пусковой момент, потому используются только в маломощных приборах.

Многофазные двигатели в однофазной сети [ править | править код ]

Не вполне корректно однофазными двигателями также называют конструктивно двух- и трёхфазные асинхронные электродвигатели, подключаемые через схемы согласования в однофазную сеть (конденсаторные двигатели).

Двухфазный двигатель, как правило, проектируется именно в расчёте на работу в однофазной сети (как конденсаторный двигатель). Обе его обмотки (фазы двигателя) являются рабочими и включены постоянно — одна непосредственно в сеть, вторая — через фазосдвигающую цепь (как правило, конденсаторы). Он имеет лучшие эксплуатационные параметры из всех типов асинхронных двигателей при работе в однофазной сети. Широко применялся в активаторных стиральных машинах советского времени.

Трехфазный асинхронный электродвигатель также может работать в однофазной сети с потерей мощности. При этом для запуска необходима фазосдвигающая цепь, которая обычно строится или из ёмкости или из индуктивности:

  • При ёмкостном запуске на одну из обмоток подаётся напряжение (ток) через ёмкость, которая сдвигает фазу тока вперёд на 90° (без учёта потерь). После запуска напряжение с фазосдвигающей обмотки можно снять.
  • При индуктивном запуске на одну из обмоток подаётся напряжение (ток) через индуктивность, которая сдвигает фазу тока назад на 90° (без учёта потерь). После запуска напряжение с фазосдвигающей обмотки можно снять.
  • В некоторых случаях, при питании от однофазной сети, запуск осуществляется вручную проворотом ротора. После проворота ротора двигатель работает самостоятельно.

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ ОДНОФАЗНЫЕ КОНДЕНСАТОРНЫЕ СЕРИЙ АИРЕ, АДМЕ

Конденсаторные однофазные двигатели серий АИРЕ и АДМЕ предназначены для комплектации бытовых и промышленных электроприводов — различных механизмов, не требующих регулировки частоты вращения (деревообрабатывающих станков, насосов, компрессоров, бетономешалок и т.д.).

Основное (базовое) исполнение – асинхронный однофазный конденсаторный электродвигатель с двумя рабочими обмотками и малогабаритным пристроенным рабочим конденсатором, предназначенный для режима работы S1, с питанием от сети переменного тока 50 Гц напряжением 220В, климатическое исполнение и категория размещения У3; степень защиты IP54, с типовыми техническими характеристиками, соответствующими требованиям стандартов. Двигатели с обозначением АИРЕ. К2 имеют дополнительно пусковой конденсатор и отличаются повышенным пусковым моментом.

Однофазные электродвигатели с двумя обмотками (серии АИРЕ, АИРЕ. К2, АДМЕ)

Мощн.
кВт

Тип ЭД

КПД,
%

Cos φ

Iном,
А

Mном,
Н*м

N ном,
об/мин

Мп/Мн

Мmax/Mн

Iп/Iн

Сраб,
мкф

Спуск,
мкф

Uнс,
В

Масса IM1081,
кг

Синхронная частота вращения 3000 об/мин

0,12

0,18

0,25

0,37

0,55

0,75

1,1

1,5

2,2

3

4

5,5

7,5

11

Синхронная частота вращения 1500 об/мин

0,12

0,18

0,25

0,37

0,55

0,75

1,1

1,5

2,2

3

4

5,5

7,5

**масса электродвигателя указана для исполнения IM3081

Cраб, Спуск – емкость рабочего и пускового конденсатора соответственно

Uнс – напряжение рабочего/пускового конденсатора соответственно

Однофазные конденсаторные двигатели называются однофазными так как подлючаются к однофазной сети переменного тока. Но их также можно называть и двухфазными, так как статор у них содержит две обмотки – рабочую и пусковую.

Пусковая обмотка служит для создания начального вращающего момента электродвигателя, так как электродвигатель с одной обмоткой имеет нулевой вращающий момент. Пусковая обмотка обычного однофазного электродвигателя имеет такое же количество пазов и такую же мощность как и рабочая. Она уложена в статоре под углом 90° (см. рисунок 2) к рабочей обмотке и подключена к сети через фазосдвигающий элемент — рабочий конденсатор. Конденсатор и пусковая обмотка обычно включены постоянно – и в момент пуска и во время работы однофазного электродвигателя. Схема обмоток обычного однофазного электродвигателя показана на рисунке 1а.

Частота вращения однофазного двигателя на холостом ходу меньше, чем у трехфазного двигателя с той же синхронной частотой вращения магнитного поля из-за наличия тормозящего момента. По этой же причине однофазный двигатель имеет худшие рабочие характеристики: меньший пусковой момент, меньший КПД, меньшую перегрузочную способность, повышенное скольжение при номинальной нагрузке.

Для того, чтобы однофазный элеткродвигатель обладал характеристиками максимально приближенными к трехфазному электродвигателю в его статоре необходимо создать вращающееся магнитное поле максимально приближенное к круговому. Это достигается правильным подбором емкости рабочего конденсатора в зависимости от тока в обмотке. Но так как пусковой и рабочий токи существенно различаются, то один рабочий конденсатор не в состоянии обеспечить идеальное магнитное поле во всех режимах работы однофазного электродвигателя. В обычных однофазных электродвигателях конденсатор подбирается для номинального тока. Соответственно его емкости недостаточно при пуске и такой однофазный электродвигатель имеет пониженный пусковой момент.

В случае когда условия пуска требуют от однофазного двигателя более высокого пускового момента, желательно иметь дополнительную пусковую емкость. Для этого однофазные двигатели включают через дополнительный блок управления, который содержит пусковой конденсатор Сп и делает возможным автоматическое подключение этого конденсатора во время пуска, а также при перегрузках. Пусковой конденсатор позволяет обеспечить наилучшие выходные характеристики однофазного двигателя. Схема включения однофазного электродвигателя с дополнительным пусковым конденсатором показана на рисунке 1б.

Читать еще:  Амарок фольксваген тюнинг двигателя

Схема подключения обмоток и рабочего конденсатора к разъемам клеммной коробки, а также схема подключения однофазного электродвигателя к сети для «прямого» и «обратного» направления вращения приведена на рисунке 3.

Установочно-присоединительные размеры однофазных электродвигателей полностью совпадают с размерами общепромышленных электродвигателей соответствующего габарита.

Характеристики однофазного конденсаторного двигателя

Назначение, устройство и принцип действия однофазных асинхронных двигателей

Однофазные асинхронные двигатели — машины небольшой мощности, которые по конструктивному исполнению напоминают аналогичные трехфазные электродвигатели с короткозамкнутым ротором.

Однофазные асинхронные двигатели отличаются от трехфазных двигателей устройством статора, где в пазах магнитопровода находится двухфазная обмотка, состоящая из основной, или рабочей, фазы с фазной зоной 120 эл. град и выводами к зажимам с обозначениями С1 и С2, и вспомогательной, или пусковой, фазы с фазной зоной 60 эл. град и выводами к зажимам с обозначениями В1 и В2 (рис. 1).

Магнитные оси этих фаз обмотки смещены относительно друг друга па угол 0 = 90 эл. град. Одна рабочая фаза, присоединенная к питающей сети переменного напряжения, не может вызвать вращения ротора, так как ток ее возбуждает переменное магнитное поле с неподвижной осью симметрии, характеризуемое гармонически изменяющейся во времени магнитной индукцией.

Рис. 1. Схема включения однофазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Это поле можно представить двумя составляющими — одинаковыми круговыми магнитными полями прямой и обратной последовательностей, вращающимися с магнитными индукциями, вращающимися в противоположные стороны с одной и той же скоростью. Однако при предварительном разгоне ротора в необходимом направлении он при включенной рабочей фазе продолжает вращаться в том же направлении.

По этой причине пуск однофазного двигателя начинают с разгона ротора путем нажатия пусковой кнопки, вызывающего возбуждение токов в обеих фазах обмотки статора, которые сдвинуты по фазе на величину, зависящую от параметров фазосдвигающего устройства Z, выполненного в виде резистора, индуктивной катушки или конденсатора, и элементов электрических цепей, в которые входят рабочая и пусковая фазы обмотки статора. Эти токи побуждают в машине вращающееся магнитное поле с магнитной индукцией в воздушном зазоре, которая периодически и монотонно изменяется в пределах максимального и минимального значений, а конец ее вектора описывает эллипс.

Это. эллиптическое вращающееся магнитное поле находит в проводниках короткозамкнутой обмотки ротора ЭДС и токи, которые, взаимодействуя с этим полем, обеспечивают разгон ротора однофазного двигателя в направлении вращения поля, и он в.течение нескольких секунд достигает почти номинальной скорости.

Отпускание пусковой кнопки переводит электродвигатель с двухфазного режима на однофазный, поддерживаемый в дальнейшем соответствующей составляющей переменного магнитного поля, которая при своем вращении несколько опережает вращающийся ротор из-за скольжения.

Своевременное отключение пусковой фазы обмотки статора однофазного асинхронного двигателя от питающей сети необходимо в связи с ее конструктивным исполнением, предусматривающим кратковременный режим работы — обычно до 3 с, что исключает длительное пребывание ее под нагрузкой в связи с недопустимым перегревом, сгоранием изоляции и выходом из строя.

Повышение надежности эксплуатации однофазных асинхронных двигателей обеспечивают встраиванием в корпус машин центробежного выключателя с размыкающими контактами, присоединенными к зажимам с обозначениями ВЦ и В2, и теплового реле с аналогичными контактами, имеющими выводы с обозначениями РТ и С1 (рис. 2, в, г).

Центробежный выключатель автоматически отключает пусковую фазу обмотки статора, присоединенную к зажимам с обозначениями В1 и В2 при достижении ротором скорости, близкой к номинальной, а тепловое реле — обе фазы обмотки статора от питающей сети, когда нагрев их окажется выше допустимого.

Перемена направления вращения ротора достигается изменением направления тока в одной из фаз обмотки статора при пуске путем переключения пусковой кнопки и перестановки металлической пластины на зажимах электродвигателя (рис. 2, а, б) или только перестановкой двух аналогичных пластин (рис. 2, в, г).

Рис. 2. Маркировка зажимов фаз обмотки статора однофазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и их соединение для вращения ротороа: а, в — правого, б, г — левого.

Сравнение технических характеристик однофазных и трехфазных асинхронных двигателей

Однофазные асинхронные двигатели отличаются от аналогичных по номинальной мощности трехфазных машин пониженной кратностью начального пускового момента k п = M п / M ном и повышенной кратностью пускового тока ki = Mi / M ном которые для однофазных электродвигателей с пусковой фазой обмотки статора, имеющей повышенное сопротивление постоянному току и. меньшую индуктивность, чем рабочая фаза, имеют значения k п — 1,0 — 1,5 и ki = 5 — 9.

Пусковые характеристики однофазных асинхронных двигателей хуже аналогичных характеристик трехфазных асинхронных двигателей в связи с тем, что возбуждаемое при пуске однофазных машин с пусковой фазой обмотки статора эллиптическое вращающееся магнитное поле, эквивалентное двум неодинаковым круговым вращающимся магнитным полям — прямому и обратному, вызывает появление тормозного эффекта.

Подбором параметров элементов электрических цепей рабочей и пусковой фаз обмотки статора можно обеспечить при пуске возбуждение кругового вращающегося магнитного поля, что возможно при фазосдвигающем элементе, выполненном в виде конденсатора соответствующей емкости.

Так как разгон ротора вызывает изменение параметров цепей машины, вращающееся магнитное поле из кругового переходит в эллиптическое, ухудшая этим пусковые характеристики двигателя. Поэтому при скорости около 0,8 номинальной пусковую фазу обмотки статора электродвигателя отключают вручную или автоматически, в результате чего двигатель переходит на однофазный режим работы.

Однофазные асинхронные двигатели с пусковым конденсатором имеют кратность начального пускового момента kп = 1,7 — 2,4 и кратность начального пускового тока ki = 3 — 5.

Двухфазные асинхронные двигатели

В двухфазных асинхронных двигателях обе фазы обмотки статора с фазными зонами по 90 эл. град являются рабочими. Они расположены в пазах магнитопровода статора так, что их магнитные оси образуют угол 90 эл. град. Эти фазы обмотки статора отличаются друг от друга не только числом витков, но и номинальными напряжениями и токами, хотя при номинальном режиме двигателя полные мощности их одинаковы.

В одной из фаз обмотки статора постоянно находится конденсатор Ср (рис. 3, а), который в условиях номинального режима двигателя обеспечивает возбуждение кругового вращающегося магнитного поля. Емкость этого конденсатора определяют по формуле:

C р = I1 sinφ1 / 2πfUn 2

где I1 и φ1 — соответственно ток и сдвиг фаз между напряжением и током цепи фазы обмотки статора без конденсатора при круговом вращающемся магнитном поле, I и U — соответственно частота переменного тока и напряжение питающей сети, n — коэффициент трансформации — отношение эффективных чисел витков фаз обмотки статора соответственно с конденсатором и без него, определяемое по формуле

n = k об2 w 2 / k об1 w 1

где k об2 и k об1 — обмоточные коэффициенты соответствующих фаз обмотки статора с числом витков w 2 и w1.

Напряжение на зажимах конденсатора Uc, включенного последовательно с фазой обмотки статора двухфазного асинхронного двигателя, при круговом вращающемся магнитном поле выше напряжения сети U и определяется так:

Переход к нагрузке двигателя, отличной от номинальной, сопровождается изменением вращающегося магнитного поля, которое вместо кругового становится эллиптическим. Это ухудшает рабочие свойства двигателя, а при пуске снижает начальный пусковой момент до Мп M ном, ограничивая этим применение двигателей с постоянно включенным конденсатором только в установках с легкими условиями пуска.

Для повышения начального пускового момента параллельно рабочему конденсатору Ср включают пусковой конденсатор Сп (рис. 3, б), емкость которого намного больше емкости рабочего конденсатора и зависит от кратности начального пускового момента, которая может быть доведена до двух и более.

Читать еще:  Возможные неисправности двигателя хендай солярис

Рис. 3. Схемы включения двухфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором: а — спостоянно присоединенным конденсатором, б — с рабочим и пусковым конденсаторами.

После разгона ротора до скорости 0,6 — 0,7 номинальной пусковой конденсатор отключают для избежания перехода кругового вращающегося магнитного поля в эллиптическое, ухудшающее рабочие характеристики двигателя.

Пусковой режим таких конденсаторных двигателей характеризуется такими показателями: k п = 1,7 — 2,4 и k i = 4 — 6.

Конденсаторные двигатели отличаются лучшими энергетическими показателями, чем однофазные двигатели с пусковой фатой обмотки статора, я коэффициент мощности их, благодаря применению конденсаторов, выше, чем у трехфазных двигателей одинаковой мощности.

Универсальные асинхронные двигатели

В установках автоматического управления применяют универсальные асинхронные двигатели — трехфазные машины малой мощности, которые присоединяют к трехфазной или однофазной сети. При питании от однофазной сети пусковое и рабочие характеристики двигателей несколько хуже, чем при использовании их в трехфазном режиме.

Универсальные асинхронные двигатели серии УАД изготовляют двух- и четырехполюсными, которые при трехфазном режиме имеют номинальную мощность от 1,5 до 70 Вт, а при однофазном режиме — от 1 до 55 Вт и работают от сети переменного напряжения частотой 50 Гц с кпд η = 0,09 — 0.65.

Однофазные асинхронные двигатели с расщепленными или экранированными полюсами

В однофазных асинхронных двигателях с расщепленными или экранированными полюсами, каждый полюс расщеплен глубоким пазом па две неравные части и несет на себе однофазную обмотку, охватывающую весь магнитопровод полюса, и короткозамкнутые витки, расположенные на его меньшей части.

Ротор у этих двигателей имеет короткозамкнутую обмотку. Включение обмотки статора на синусоидальное напряжение сопровождается установлением в ней тока и возбуждением переменного магнитного поля с неподвижной осью симметрии, которое наводит в короткозамкнутых витках соответствующие эдс и токи.

Под влиянием токов короткозамкнутых витков соо тветствующая им м. д. с, возбуждает магнитное поле, препятствующее усилению и ослаблению основного магнитного поля в экранированных частых полюсов. Магнитные поля экранированных и неэкранированных частей полюсов не совпадают по фазе во времени и, будучи смещенными в пространстве, образуют результирующее эллиптическое вращающееся магнитное поле, перемещающее в направлении от магнитной оси неэранированной части полюса к магнитной оси его экранированной части.

Взаимодействие этого поля с токами, индуктированными в обмотке ротора, вызывает появление начального пускового момента Мп = (0,2 — 0,6) Мном и разгон ротора до номинальной скорости, если тормозной момент приложенный к валу двигателя, не превышает начальный пусковой момент.

С целью увеличения начального пускового и максимального моментов однофазных асинхронных двигателях с расщепленными или экранированными полюсами между их полюсами располагают магнитные шунты из листовой стали, что приближает вращающееся магнитное поле к круговому.

Двигатели с расщепленными полюсами являются нереверсивными устройствами, допускающими частые пуски, внезапную остановку и могут длительное время находиться в заторможенном состоянии. Их изготовляют двух- и четырехполюсными номинальной мощностью от 0,5 до 30 Вт, а при усовершенствованной конструкции до 300 Вт для работы от сети переменного напряжения частотой 50 Гц с кпд η ном = 0,20 — 0,40.

Характеристики однофазного конденсаторного двигателя

Глава тридцатая ОДНОФАЗНЫЕ АСИНХРОННЫЕ МАШИНЫ

§ 30-1. Основы теории однофазных асинхронных двигателей

Основные положения. В тех случаях, когда потребление электрической энергии невелико (жилые дома, торговые предприятия и т. д.) или когда выполнение трехфазных сетей затруднительно (например, железные дороги, электрифицируемые на переменном токе), применяются однофазные электрические сети. При этом возникает необходимость использования однофазных двигателей переменного тока. Мощности однофазных двигателей обычно относительно невелики (до 5—10 кет).

Однофазный асинхронный двигатель имеет на статоре однофазную обмотку, а на роторе — обмотку в виде беличьей клетки, как и у трехфазного короткозамк-нутого двигателя. Можно представить себе, что однофазный асинхронный двигатель получается из трехфазного путем отключения одной фазы статора (рис. 30-1, а). Оставшиеся две фазы статора с фазной зоной 60° составляют тогда вместе однофазную обмотку с фазной зоной 120°. Такая однофазная обмотка обладает тем преимуществом, что она не создает в воздушном зазоре третьей гармоники магнитного поля и имеет достаточно большой обмоточный коэффициент (см. § 21-4).

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

При неподвижном роторе (п — 0, s — 1) эти поля создают одинаковые по величине, но разные по знаку моменты Mi и Мг (рис. 30-2). Поэтому при пуске результирующий момент

двигателя, не имеющего специальных пусковых приспособлений, равен нулю и двигатель не может прийти во вращение. Если, однако, ротор приведен во вращение в ту или иную сторону, то один из моментов М.х или М% будет преобладать. Если при этом М > Мст, то двигатель достигнет определенной установившейся скорости вращения. Оба направления вращения двигателя равноценны, и тормозной режцм работы отсутствует.

По своим рабочим свойствам однофазный двигатель близок к трехфазному, работающему при сильном искажении симметрии питающих напряжений <см.

Рис 30-1. Схема (а) и диаграмма токов статора (б) однофазного асинхронного двигателя, рассматриваемого как трехфазный с отключением одной фазы

§ 2§-£). Поэтому энергетические показатели однофазного двигателя хуже, чем

Трехфазный двигатель будет работать в режиме однофазного двигателя, если произойдет обрыв одной фазы цепи статора (например, перегорание защитного плавкого предохранителя в одной фазе). При этом наступает опасный для двигателя режим работы.

Действительно, полезная мощность двигателя в трехфазном режиме

При переходе трехфазного двигателя в однофазный режим скорость вращения практически не изменится, и поэтому мощность на валу Рх « Р3. Если бы к. п. д. и cos ф не изменились, то ток в однофазном режиме /г был бы в ]Аз раза больше тока в трехфазном режиме /3. В действительности ц и cos ф уменьшаются и увеличение тока будет больше. Если двигатель нес большую нагрузку, то при переходе в однофазный режим ток будет значительно больше номинального, и если двигатель при этом не будет отключен, то в результате перегрева он выйдет из строя. Работа «на двух фазах» является нередкой причиной повреждения трехфазных двигателей при их защите плавкими предохранителями, так как ток перегорания плавкой вставки приходится выбирать равным около 2,5 /и, чтобы плавкая вставка не перегорала при пуске двигателя.

Основы теории однофазного двигателя. Режим работы однофазного двигателя целесообразно исследовать как несимметричный режим работы трехфазного двигателя.

В соответствии с рис. 30-1, а

Рис. 30-2. Кривые моментов однофазного двигателя

Вектйрная диаграмма .токов статора на основании приведенных соотношений представлена на рис. 30-1, б.

то все токи и напряжения схемы рис. 30-3 в Уъ раза больше их симметричных составляющих. Необходимо подчеркнуть, что сопротивления схемы рис. 30-3 являются сопротивлениями фазы трехфазного двигателя и сопротивления т, х’аг при проявлении эффекта вытеснения тока для верхней и нижней- частей схемы различены ввиду различия частот прямой и обратной составляющих токов ротора. Вращающий момент _ однофазного двигателя

где вторичные токи 1′л и I’S3 соответствуют схеме замещения рис. 30-3.

При постоянстве параметров двигателя для его токов существует круговая диаграмма, которая здесь не рассматривается.

§ 30-2. Разновидности однофазных асинхронных двигателей

Как было установлено выше, однофазный двигатель с одной обмоткой на статоре не развивает пускового момента и не способен прийти во вращение В связи с этим необходимы дополнительные меры для создания в двигателе пускового момента. Эти меры направлены на усиление при пуске прямого поля и ослабление обратного, чтобы прл s = 1 было

Читать еще:  Toyota датчик холодного пуска двигателя

Наилучшие условия пуска достигаются в случае, когда обратное поле при пуске полностью уничтожается и поэтому М2 = 0. Разные виды однофазных асинхронных двигателей различаются друг от друга способами создания отличного от нуля пускового момента.

Двигатели с пусковой обмоткой (рис. 30-4) являются наиболее распространенными однофазными двигателями. В них, кроме рабочей обмотки Р с фазной зоной

Рис. 30-4_Схема (а) и векторные диаграммы (б) однофазного асинхронного двигателя с пусковой обмоткой

120°, на статоре имеется также пусковая обмотка П с фазной зоной 60°, сдвинутая относительно рабочей обмотки на 90° эл. Последовательно с пусковой обмоткой включается фазосмещающий элемент (сопротивление) 2П для создания сдвига фаз -ф между токами обмоток /р и /п. Н. с. двух обмоток

в общем случае, когда Fv Ф Fn и ‘ф Ф 90° (рис. 30-5, о), составляют несимметричную двухфазную систему векторов, которую можно разложить на системы прямой (Fj) и обратной (F2) последовательности. Учитывая, что вместо оператора трех Лячной глетемы

но одно из них будет сильнее, в результате чего развивается пусковой момент М и при Мп > Мст двигатель пойдет в ход. При Zn = /ю L направление вращения будет обратным по сравнению с двумя другими случаями.

Пусковые условия будут лучшими при включении емкости в пусковую фазу. Однако необходимая величина емкости С довольно велика, вследствие чего размеры и стоимость конденсатора также велики. Поэтому конденсаторный пуск применяется сравнительно редко, лишь при необходимости большого пускового момента. Пуск с помощью индуктивного сопротивления дает наихудшие результаты и в настоящее время почти не используется. Чаще всего применяется пуск с помощью активного сопротивления. При этом обычно сама пусковая обмотка выполняется с повышенным активным сопротивлением (уменьшенное сечение обмоточного провода, а также намотка части витков катушек в бифиляр). Иногда

Рис. 30-6. Схемы включения и вид механических характеристик однофазных асинхронных двигателей с пусковой обмоткой (а, 6) н конденсаторных (в, г)

применяются также схемы пуска, когда в одну фазу включается активное, 1 а в другую — индуктивное- или емкостное сопротивление.

После того как двигатель при пуске достигнет определенной скорости вращения, пусковая обмотка отключится с помощью центробежного выключателя, реле времени, токового реле или вручную. При этом двигатель будет работать только с рабочей обмоткой, и относительно режима егр работы действительно все сказанное в | 30-1.

Типичный вид механических характеристик однофазных двигателей показан на рис. 30-6, а и б. Штриховая лин^ня в области 0

Для работы от однофазной сети могут быть использованы также трехфазные двигател-и. К числу лучших- схем включения таких двигателей относятся схемы рис. 30-7. Две нижние схемы рис. ЗО 1 ? применяются в случае, когда выведены все шесть концов обмотки. Двигатели с соединением обмоток согласно схемам рис. 30-7 практически равноценны двигателям, которые спроектированы для работы как однофазные. Номинальная мощность при этом составляет 40—50% от мощности в симметричном трехфазном режиме. После окончания пуска фаза с пусковым сопротивлением’ отключается.

Асинхронный конденсаторный двигатель (рис. 30-8) имеет на статоре две обмотки, которые обе являются рабочими, и в одну из этих обмоток включается емкость Ср, величина которой рассчитывается так, что при номинальной нагрузке существует только вращающееся поле прямой последовательности Обе обмотки

при этом имеют фазные зоны по 90° эл. и сдвинуты относительно друг друга в пространстве также на 90° эл. Мощность обеих обмоток при Р — Ря также одинакова, но их числа витков, токи и напряжения различны. Конденсаторный двигатель в сущности представляет собой двухфазный двигатель, который подключен посредством конденсатора Ср к однофазной сети и при Р = Рп имеет симметричную нагрузку фаз. При других нагрузках симметрия н. с. фаз нарушается и появляется также обратное поле, так как при различных нагрузках величины емкости; необходимые для достижения симметричной нагрузки, также различны.

Величина емкости Ср, подобранная по рабочему режиму, недостаточна для получения высокого пускового момента (рис. 30-6, в). Поэтому в необходимых случаях параллельно Ср на время пуска включается добавочная, пусковая емкость Сп (рис. 30-6, г).

Использование материалов в конденсаторном двигателе и его к. п. д. значительно выше, чем в однофазных двигателях с пусковой обмоткой, и почти такие же, как у трехфазных двигателей. Коэффициент мощности конденсаторного двигателя ввиду наличия конденсатора выше, чем у трехфазных двигателей равной мощности.

Рис. 30-7. Некоторые схемы включения трехфазных асинхронных двигателей для работы от однофазной сети

Рис. 30-8. Схема асинхронного конденсаторного двигателя (а) и его векторная диаграмма при круговом поле (б)

В СССР изготовляются однофазные двигатели единой серии с пусковым сопротивлением (АОЛБ), с пусковой емкостью (ДОЛГ) и конденсаторные с рабочей и пусковой емкостью (АОЛД) мощностью от 18 до 600 вт. Двигатели с пусковым активным сопротивлением применяются в стиральных и холодильных маши-

нах, доильных аппаратах, машинах для стрижки овец, центрифугах, для привода мелких станков и т. д. Двигатели с конденсаторным пуском используются при повышенных требованиях к пусковому моменту (установки для кондиционирования воздуха, компрессоры и др.).

Величина рабочей емкости конденсаторного двигателя определяется из следующих условий (рис. 30-8).

Коэффициентом трансформации k называется отношение числа витков конденсаторной (Ь) и неконденсаторной (а) обмоток:

Отсюда следует, что мощность конденсатора ‘должна быть равна полной мощности

двигателя при круговом поле. Таким образом, мощность конденсатора достаточно

Двигатель с экранированными полюсами (рис. 30-9, а) имеет на статоре явно-

выраженные полюсы с однофазной обмоткой О и ротор с обмоткой в виде беличьей

клетки. Часть наконечника каждого полюса охвачена (экранирована) короткозамкнутым витком К-Ток статора /а создает в неэкра-нированной и экранированной частях полюса пульсирующие потоки Ф; и Ф* (рис 30-9, б). Поток Ф» индуктирует в короткозамкнутом витке э. д. с. Ёк, которая отстает от

Рис. 30-9. Устройство (а) и векторная диаграмма потоков статора (б) однофазного асинхронного двигателя с экранированными полюсами

сдвинут по фазе относительно потока неэкранированной части полюса Ф^на некоторый угол ф. Так как потоки Ф[ и Ф9 сдвинуты также в пространстве, то возникает вращающееся поле. Это поле не круговое, а эллиптическое, т. е. содержит также составляющую обратной последовательности, так как потоки Ф< и Фэ не равны по величине, и сдвинуты в пространстве и во времени на недостаточно большие углы. Тем не менее, при пуске создается вращающий момент М„ = 10 2

Магнитное поле простейшего экранированного двигателя содержит значительную третью пространственную гармонику, которая вызывает большой провал кривой момента (см § 25-3). Для улучшения формы поля применяют следующие меры: между наконечниками соседних полюсов j станавливают магнитные гаунты Ш (рис. 30-9, а) из листовой стали, увеличивают зазор под неэкранированной частью полюса, на каждом полюсе помещают два-три короткозамкнутых витка разной ширины.

Вследствие больших потерь в короткозамкнутом витке двигатель имеет низкий к п. д. (до 25—40%) Экранированные двигатели простейшей конструкции строятся на мощности от долей ватта до 20—30 ею, а при усовершенствованной конструкции — до 300 вт Область применения этих двигателей — настольные и прочие вентиляторы, проигрыватели, магнитофоны и пр.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector