Однофазный асинхронный двигатель

ОДНОФАЗНЫЙ АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ И ДВУХФАЗНЫЙ  

Однофазный асинхронный двигательДва переменных тока одинаковой амплитуды, одинаковой частоты, сдвинутые по фазе на 1/4 периода, называются системой двухфазного ток а. Будучи пропущен по двум обмоткам, сдвинутым на 90 эл. град в пространстве, двухфазный ток образует вращающийся магнитный поток, так же как и трехфазный.

а) Двухфазный асинхронный двигатель получил большое распространение в схемах автоматики. Он имеет две обмотки на статоре и короткозамкнутый ротор (рис. 10-31).

Схема включения двигателя показана на рис. 10-32. Сдвиг фаз между токами I1 и I2достигается включением в одну из фаз конденсатора. Изменение направления вращения получается при изменении направления тока в одной из фаз, а регулирование скорости ротора — повышением или понижением одного из напряжений.

Рис. 10-31. Принцип устройства двухфазного асинхронного двигателя. 

Схема пуска двухфазного двигателяб) Однофазный асинхронный двигатель получил распространение, по преимуществу, при мощности менее 0,5 квтОн имеет (рис. 10-33) однофазную рабочую обмотку статора 1, подобную двум фазам трехфазной обмотки, соединенной в звезду, и короткозамкнутый ротор 3. Переменный ток I1 проходящий по обмотке статора 1, вызывает пульсирующий магнитный поток, который не создает пускового момента.

Рис. 10-32. Схема пуска двухфазного двигателя. 

Для получения этого момента в статоре помещают вспомогательную обмотку 2, расположенную со сдвигом на 90° относительно рабочей обмотки. В обмотку 2 пропускают ток I2, сдвинутый при помощи конденсатора на 1/4 периода относительно тока. Вращающийся магнитный поток приводит ротор во вращение, после чего вспомогательная обмотка отключается, а ротор продолжает вращаться в пульсирующем потоке обмотки 1. Если обмотка, включенная через конденсатор, не отключается во время работы, то двигатель носит название конденсаторного.

Такое явление наблюдается в трехфазном асинхронном двигателе. При перегорании предохранителя в одной из фаз работающего двигателя фаза отключится, а ротор будет продолжать вращаться в пульсирующем магнитном поле, если его нагрузка не превышает 50—55% номинальной. Однако пуск трехфазного двигателя при обрыве одной фазы невозможен.

Схема однофазного  асинхронного двигателя

Рис. 10-33. Схема однофазного  асинхронного двигателя.

Причина этого в следующем. На рис. 10-34, а представлены векторы двух равных н. с. F1 и F2. Они вращаются в разные стороны с равной скоростью п1 и за один период делают один оборот. В положении, показанном на рис. 10-34, а, сумма мгновенных значений н. с. равна F1 + F2 = 2F1 Ось суммарной н. с. совпадает с осью этих двух н. с. Через 1/6 периода (рис. 10-34, б) н. с. повернутся на 60°, и, суммируясь, дадут результирующую н. с. F = F1 +» F2.Через периода (рис. 10-34, в) сумма их равна нулю и т.д. Однако ось пульсирующей н. с. остается неподвижной. Отсюда следует, что две вращающиеся н. с. дают суммарную н, с, пульсирующую с частотой тока по неподвижной оси и достигающую положительного и отрицательного максимумов, равных арифметической сумме двух вращающихся н. с.

Рис. 10-34. Разложение пульсирующей н. с. на две вращающиеся.

Таким образом, если пускается однофазный двигатель без пусковой обмотки или трехфазный с отключенной фазой, то пульсирующий магнитный поток Фп, созданный пульсирующей н. с. Fп статора, можно считать состоящим из двух равных потоков, вращающихся в разные стороны с равной скоростью и созданных каждый своей н. с. Потоки наводят в обмотке ротора две э. д. с. и два тока и создают с этими токами два равных вращающих момента, действующих в разные стороны. Естественно, что ротор вращаться не может.

Разложение пульсирующей н. с. на две вращающиесяРис. 10-35. Диаграмма компенсации обратно-вращающейся н. с.

Однако, если каким-либо способом привести ротор во вращение в любую сторону, то он будет подхвачен тем вращающимся потоком статора, который вращается согласно с ротором. Этот поток и создающую его н. с. называют прямыми (Фпр и Fпp). Поток создает в роторе, вращающемся со скоростью п2, э. д. с. Е2пр и ток I2пр, а в результате — вращающий момент Mпр, как в трехфазном двигателе. При этом скольжение sпp = (n1n2)/n1 ≈ 0.

Вторая н. с. вращается встречно ротору и созданный ею вращающийся поток и она сама называется обратными (Fобp и Фобp). Они вращаются по отношению к ротору со скоростью п1 + п2  2п1 т. е. при скольжении s = (nn2)/n1 2. Частота Еобp и Iобp, наведенных обратным потоком статора в роторе, приблизительно равна 2f1. При этом реактивное сопротивление ротора х2об = f2Lтак велико, что ток I2обp отстает от э. д. с. почти на 90°. ,

Диаграмма компенсации обратно-вращающейся н. с.Все это показано на рис. 10-35, где Fобp и Фобp — обратная н. с. статора и совпадающий с ней обратный поток, а Е2обp и I2обp отстающая от потока на 90° э. д. с. ротора и отстающий от э. д. с. почти на 90° ток.

Естественно, что I2обp создает свою н. с. ротора F2обp Она в фазе с I2обp и почти в противофазе с н. с, статора

Fобp. Обе эти н. с. практически компенсируют друг друга (Fрез≈0) и обратный поток ничтожно мал. Поэтому создаваемый током I2обр обратный вращающий момент Мобр очень мал, а результирующий вращающий момент двигателя

М = Мпр — Мобр ≈Мпр

Однофазный двигатель с экранированными полюсами

Рис. 10-36. Однофазный двигатель с экранированными полюсами.

в) Однофазный асинхронный двигатель с экранированными полюсами, выполняемый на мощности 0,5—30 вт, очень прост по конструкции и получил широкое распространение там, где не требуется большой пусковой момент. На рис. 10-36 показан статор с выступающими полюсами 1, на которых помещена однофазная обмотка, состоящая из двух катушек 2Эта обмотка создает пульсирующий поток. Полюсные наконечники имеют с одной стороны пазы, в которые помещены короткозамкнутые кольца 3играющие роль вторичной обмотки трансформатора. В них наводятся токи, сдвинутые по фазе относительно тока в обмотке полюсов, и вследствие пространственного сдвига обмоток в воздушном зазоре получается слабый бегущий поток. Коротко-замкнутый ротор 4 приходит во вращение со скоростью n2, меньшей п1Для улучшения рабочих характеристик двигателя между полюсами накладываются магнитные шунты 5 из стальных пластинок.

 

Статья на тему Однофазный асинхронный двигатель