double arrow

Однофазный асинхронный двигатель

На статоре однофазного АД располагается одна обмотка. Ротор имеет короткозамкнутую обмотку. Протекающий по обмотке статора переменный ток создает пульсирующий магнитный поток, изменяющий свое направление с частотой напряжения сети. Этот поток все время направлен по осевой линии полюсов, и его значение во времени изменяется по синусоидальному закону.

Принцип действия. Пульсирующий магнитный поток можно представить как результат сложения двух вращающихся с одинаковой частотой в противоположном направлении потоков, значения которых равны.

Если пульсирующий поток изменяется по закону Ф = Ф махcosω t, то при t =0 поток Ф = Ф мах. Вращающиеся потоки Ф1 и Ф 11 равны 0,5 Ф мах и при t =0 совпадают по направлению. Сумма вращающихся потоков равна пульсирующему потоку при t =0.

Через некоторое время при t = Т /8 пульсирующий поток Ф = Ф махcos(π/4) = 0,707 Ф мах. За это время поток Ф1, вращающийся по часовой стрелке с частотой n 1 повернется на угол π/4. на такой же угол, но в противоположном направлении, повернется вращающийся поток Ф 11, частота вращения которого n 11. Частоты вращения равны между собой: n 1 = n 11 = 60 f / p. При t = Т /8 имеем Ф1 + Ф 11 = Ф.

Из рисунка следует, что для каждого момента времени векторная сумма вращающихся потоков равна пульсирующему магнитному потоку. Это позволяет рассматривать однофазный АД при условии существования двух вращающихся магнитных потоков Ф1 и Ф 11.

При неподвижном роторе эти потоки создают вращающиеся моменты, направления которых совпадают с направлением вращения магнитных потоков, а значения.пропорциональны их значениям. Следовательно, потоки Ф1 и Ф 11 создают равные, но противоположные по направлению вращающие моменты, в результате чего ротор не может тронуться с места. Пусковой момент двигателя равен нулю.

Если ротор вращать в направлении вращения потока Ф1, то поток Ф1 будет прямым, а поток Ф 11- обратным. При этом скольжение ротора по отношению к потокам Ф1 и Ф 11.становиться различным.

Скольжение по отношению к прямому потоку s 1 = (n 1n 2)/ n 1, а скольжение по отношению к обратному потоку, определяемое также как в режиме электромагнитного тормоза, s 11 = (n 11 + n 2)/ n 11 = (n 1n 2)/ n 1 = [ n 1 + n 1(1 - s 1) ] = 2 - s 1.

При пуске двигателя s 1 = 1 и s 11 = 1. Если s 1 = 0, то и s 11 = 2, а если

s 1 = 2, то и s 11 = 0.

Каждый из вращающихся потоков создает вращающий момент зависимости от скольжения которых имеет такой же вид, как для трехфазных асинхронных двигателей.

М 1 = (с 'м R '2/ s 1)/ [(с 'м R '2/ s 1)2 + Х к2], М 11 = (с 'м R '2/ s 11)/ [(с 'м R '2/ s 11)2 + Х к2]

С учетом связи между s 1 и s 11 и того, что моменты М 1 и М 11противоположны по направлению строят зависимость М 1 (s 1), М 11 (s 11), и суммарного момента М (s).

Проанализируем зависимость М (s). При s 1 = s 11 = 1 вращающий момент М = М п = 0. При уменьшении скольжения s 1 двигатель развивает вращающий момент, направленный в сторону вращения потока Ф 1; при уменьшении скольжения s 11 (s 11 < 1)- в сторону вращения потока Ф 11. Таким образом, если каким либо способом привести ротор во вращение, то возникает момент М > 0, направленный в сторону вращения ротора. Вращающий момент имеет максимальное значение М мах, которое меньше максимального значения М 1.

Однофазный асинхронный двигатель с пусковой обмоткой. Для пуска вход однофазного АД применяют специальную пусковую обмотку (ПО), располагаемую на статоре под углом 90° к рабочей (РО).

Последовательно с пусковой обмоткой включают конденсатор С, благодаря которому ток I п в этой обмотке опережает по фазе напряжение сети U 1 на некоторый угол. Применение пусковой обмотки обеспечивает выполнение двух необходимых условий получения вращающегося магнитного потока (сдвиг обмоток статора в пространстве и сдвиг токов в обмотках по фазе на некоторый угол).

Пусковая обмотка включается только при пуске. Благодаря ей в двигателе образуется вращающийся магнитный поток и появляется вращающий момент М ', причем пусковой момент М 'п > 0.

Двигатель трогается с места и разгоняется в соответствии с зависимостью М '(s). Разгон двигателя заканчивается в точек 1', когда вращающий момент становится равным тормозному (М ' = М т). После этого пусковую обмотку отключают. Теперь магнитный поток создается только рабочей обмоткой. В этом режиме имеется вращающий момент М. При отключении пусковой обмотки благодаря инерции массы частота вращения ротора не изменится, скольжение останется равным s'1, а рабочей точкой становится точка 2 на кривой М (s). Так как тормозной момент М т останется неизменным, то точки 2 имеем М< М т.. Двигатель начинает тормозиться, скольжение s увеличивается, вращающий момент увеличивается, и в точке 1 кривой М (s) наступает равенство моментов (М = М т). Получаем установившийся режим работы двигателя при несколько большем скольжении s 1.

При постоянно включенной пусковой обмотке с конденсатором двигатель называется конденсаторным. В этом случае для получения наибольшего пускового момента и лучших характеристик в рабочем режиме параллельно с рабочей ёмкостью С р включают пусковую обмотку Сп, которую отключают после окончания пуска. Коэффициент мощности конденсаторного двигателя.выше, чем однофазного, и достигает значений 0,8…0,95, а КПД – 0,5- 0,7.

Преимуществом однофазного двигателя является то, что для его питания не требуется источник трехфазного напряжения. Но он имеет существенные недостатки, среди которых – отсутствие пускового момента, низкий cos φ и КПД, меньшая перегрузочная способность, нерегулируемая частота вращения. Однофазные двигатели с пусковой обмоткой выпускаются на мощность до 600 Вт.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: