3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Асинхронные однофазные двигатели технические характеристики

ОДНОФАЗНЫЕ АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

В системах автоматического управления, бытовых приборах и промышленных устройствах находят применение однофазные асинхронные двигатели малой мощности. Для питания однофазных двигателей требуется однофазная сеть, имеющая два провода вместо трех проводов трехфазной сети, что дает в одних случаях экономическую выгоду, в других удобство в эксплуатации. Однофазные двигатели применяются и в установках средней мощности (несколько десятков киловатт), где их использование целесообразно экономически (два провода вместо трех) и по условиям эксплуатации, например в транспортных устройствах шахт. Среди большого разнообразия однофазных двигателей наибольшее распространение получили двигатели с короткозамкнутой обмоткой ротора: ротор и его обмотка выполнены так же, как и у трехфазных двигателей. Статор таких двигателей бывает с явновыраженными полюсами и короткозамкнутым витком (рис. 10.39, а) — его далее будем называть двигателем А и с неявновыраженными полюсами и двумя обмотками (рис. 10.39, б) его далее будем называть двигателем Б.

Двигатели имеют рабочую 1 и пусковую 2 обмотки. Рабочая обмотка двигателя А (см. рис. 10.39, а) состоит из определенного числа витков изолированного провода и включается в сеть однофазного тока. Пусковая обмотка имеет всего один виток толстой проволоки, охватывающей часть сечения полюса.

Рабочая и пусковая обмотки двигателя Б (рис. 10.39, б) расположены в пазах, как и у трехфазных двигателей. Обмотки сдвинуты в пространстве на 90°. Рабочие обмотки 1 двигателей

Рис. 10.39. Устройство однофазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым витком (а) и с пусковой обмоткой (б)

А и Б включаются в сеть однофазного тока. Ток, возникающий в обмотках 1 двигателей, создает неподвижное в пространстве пульсирующее с частотой сети магнитное поле, которое наводит в обмотке ротора ЭДС и ток. Однако легко показать, используя правила правой и левой руки, что в результате взаимодействия тока ротора с магнитным полем возникают силы (рис. 10.40, а), результирующий момент которых относительно оси вращения оказывается равным нулю. Без дополнительных устройств двигатели не развивают момента и самостоятельно разогнаться не могут. Если же ротору внешним усилием придать небольшую скорость, он начнет развивать момент и разгонится самостоятельно до установившейся скорости, определяемой моментом нагрузки. Это объясняется тем, что в обмотке ротора вследствие того, что она пересекает магнитное поле, возникают еще одна ЭДС и ток и в результате взаимодействия этого тока с полем статора создается вращающий момент. Для выяснения характера зависимости n = f(М) (механической характеристики двигателя) производят разложение пульсирующего магнитного потока на два вращающихся потока. Неподвижный в пространстве, изменяющийся во времени синусоидально магнитный поток эквивалентен двум одинаковым неизменным по значению и вращающимся в разные стороны с постоянной угловой частотой магнитным потокам (рис. 10.40, б), которые равны половине амплитудного значения неподвижного потока.

Докажем справедливость такой эквивалентности. Результирующий магнитный поток (см. рис. 10.40, б) равен герметической сумме составляющих Ф и Ф2:

Рис 10.40 К пояснению принципа действия однофазного двигателя (а) и (б), механические характеристики однофазного асинхронного двигателя (в)

Так как Ф1 = Ф2 = Фm/2, то

Разложив таким образом неподвижный в пространстве изменяющийся во времени по закону синуса магнитный поток Ф на два вращающихся в разные стороны с одинаковой угловой частотой потока, можно рассматривать однофазный двигатель как состоящий из двух трехфазных двигателей с одним валом. У одного из них поток Ф1 вращается по часовой стрелке (прямое поле), у другого поток Ф2 вращается против часовой стрелки (обратное поле). Каждый из двигателей развивает момент, действующий в сторону вращения магнитного поля, и имеет механическую характеристику, как и двигатель трехфазного тока (рис 10.40, в). Результирующий момент, создаваемый двигателем, будет равен сумме моментов:

Из рис. 10.40, в видно, что при n = 0 момент М = 0. Для создания начального момента и улучшения механической характеристики двигатель А снабжен короткозамкнутым витком 2 (см. рис. 10.39, а), а в цепь пусковой обмотки 2 двигателя Б (см. рис. 10.39, б) последовательно включается конденсатор С (рис. 10.41, а). По этой причине такие однофазные двигатели называют конденсаторными. Короткозамкнутый виток двигателя А и пусковая обмотка конденсаторного двигателя Б создают дополнительные магнитные потоки.

На рис. 10.41, б изображена векторная диаграмма для двигателя А, а на рис. 10.41, в — для конденсаторного двигателя Б.

Рис. 10.41. Схема включения однофаз- ного конденсаторного асинхронного двига- теля (а); векторные диаграммы, поясняю- щие принцип дей- ствия однофазного асинхронного двига- теля с короткозамк- нутым витком (б) и конденсаторного (в)

Часть главного магнитного потока Ф’, сцепленная с короткозамкнутым витком, наводит в нем ЭДС Ек. Эта ЭДС вызывает в витке ток Iк, отстающий по фазе от ЭДС Ек на угол φк. Ток в свою очередь создает магнитный поток Фк. Результирующий поток Ф’к, равный геометрической сумме потоков Фк и Ф’, отстает по фазе от главного потока на угол ψ.

Емкость конденсатора, включенного последовательно с пусковой обмоткой двигателя (Б), подбирают такого значения, при котором его емкостное сопротивление больше индуктивного сопротивления пусковой обмотки. В результате ток в пусковой обмотке будет опережать по фазе напряжение на угол φп , а в рабочей обмотке отставать от него на угол φр. Каждый из токов создаст магнитный поток, сдвиг по фазе между которыми составит

В двигателе А с короткозамкнутым витком дополнительный поток Фк сдвинут в пространстве на угол θ (см. рис 10.39, а) и по фазе на угол ψ (см. рис. 10.41, б). В конденсаторном двигателе Б поток Фп сдвинут в пространстве на угол 90° и по фазе на угол ψ(см. рис. 10.41, в). Основной и дополнительный магнитные потоки создают результирующий поток, который вращается, так же как в трехфазном двигателе, с постоянной частотой, но амплитуда его магнитной индукции в отличие от трехфазного двигателя не остается постоянной. В результате принцип действия однофазного двигателя можно объяснить так же, как и трехфазного двигателя.

Рис. 10.42. К пояснению образования вращающеюся магнитного поля однофазного конденсаторного двигателя (а — д) и механические характеристики однофазного двигателя (е)

Возникновение вращающегося магнитного поля покажем, например, для конденсаторного двигателя Б. Допустим, что индуктивность рабочей и пусковой обмоток и емкость конденсатора подобраны такими, что ток рабочей обмотки отстает, а ток пусковой обмотки опережает по фазе напряжение на угол 45°. График мгновенных значений токов обмоток при этом будет иметь вид, изображенный на рис. 10.42, а. Картины результирующего магнитного поля двигателя для моментов времени периода переменного тока, отмеченных точками 1—4 (рис. 10.42, а), изображены соответственно на рис. 10.42, бд. Картина магнитного поля в конце периода (точка 5) будет такой же, как и в начале периода (точка 1)

Сравнивая картины результирующего магнитного поля для различных моментов времени периода переменного тока, легко убедиться в том, что результирующее магнитное поле двухполюсного конденсаторного двигателя вращается и за один период переменного тока совершает один оборот.

Примерный вид механической характеристики однофазного конденсаторного двигателя изображен на рис. 10.42, е.

В системах автоматики применяются однофазные двигатели малой мощности (несколько единиц и десятков ватт) с повышенным сопротивлением короткозамкнутой обмотки ротора. Эти двигатели имеют две обмотки статора и устроены так же, как и конденсаторные однофазные двигатели, но отличаются тем, что их обмотка ротора имеет значительно большее сопротивление. В отличие от однофазного эти двигатели обладают тем свойством, что при включении лишь одной обмотки статоpa ротор не может разогнаться самостоятельно даже в том случае, когда ему сообщена начальная скорость.

Сопротивление обмотки ротора подбирают такой величины, при которой критическое скольжение составляет 1,5 — 2, в результате чего при одной включенной обмотке составляющие моментов М’1 и М’2 имеют вид, изображенный пунктирными линиями на рис. 10.40, в. Результирующий момент М’, равный сумме составляющих моментов, как видно из рис. 10.40, в, при любой скорости будет тормозным.

Когда же включены обе обмотки, например, по схеме, изображенной на рис. 10.43, а, двигатель работает так же, как конденсаторный, и развивает движущий момент.

Указанные двигатели хороши тем, что позволяют регулировать путем изменения амплитуды или фазы напряжения на одной из обмоток, частоту вращения ротора в значительном диапазоне. На рис. 10.43, а изображена одна из возможных схем включения, а на рис. 10.43, б — механические характеристики такого двигателя. Обмотка возбуждения ОВ через конденсатор С подключена к сети с напряжением U1, обмотка управления ОУ через потенциометр rп — к сети с напряжением U2. Напряжения могут быть одинаковыми или различными по значению. Регулирование частоты вращения осуществляется изменением напряжения на обмотке ОУ с помощью потенциометра rп .

Остановимся кратко на двигателях с полым ротором (рис. 10.44). Они могут быть однофазными, двухфазными и трехфазными. Статор и обмотка статора таких двигателей выполняются соответственно как в трехфазных или однофазных двигателях, ротор же представляет собой полый цилиндр, изготовленный из латуни, меди или алюминия и расположен в зазоре сердечника статора. Двигатель состоит из корпуса 1, внешнего 2 и внутреннего 3 сердечников статора, между которыми расположен полый ротор 4, обмотки статора 5, подшипниковых щитов 6, вала 7 и подшипников 8. Принцип действия и характеристики подобных двигателей аналогичны принципам действия и характеристикам двигателей с короткозамкнутым ротором. Главное их отличие — малая инерционность ротора, что очень важно в системах, быстро реагирующих на вводимый сигнал.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

ДВУХФАЗНЫЕ И ОДНОФАЗНЫЕ АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Если снабдить статор двигателя только одной однофазной обмоткой (рис. .14.33), то переменный ток в ней будет возбуждать в машине, пока ее ротор неподвижен, переменное магнитное поле, ось которого тоже неподвижна. Это поле будет индук­тировать в обмотке ротора ЭДС, под действием которой в ней возникнут токи. Взаимо­действие токов ротора с магнитным полем статора соз­даст электромагнитные силы f, противоположно направленные в правой и левой половинах ротора. Вследствие этого результирующий момент, действующий на ротор, окажется равен нулю. Следовательно, при на­личии одной обмотки начальный пусковой момент од­нофазного двигателя равен нулю, т. е. такой двига­тель сам с места тронуться не может.

Читать еще:  Газель троит двигатель 100

Применяются два способа создания в двигателях, подключаемых к одной фазе сети, начального пуско­вого момента, в соответствии с чем эти двигатели де­лятся на двухфазные и однофазные.

Двухфазные асинхронные двигатели. Двухфазные двигатели помимо обмотки, включаемой непосредст­венно на напряжение сети, снабжаются второй об­моткой, соединяемой последовательно с тем или дру­гим фазосмещающим устройством (конденсатором, ка­тушкой индуктивности). Наиболее выгодным из них яв­ляется конденсатор (рис. 14.34), а соответствующие двигатели именуются конденсаторными. В пазах стато­ра подобных двигателей размещаются две фазные обмотки, каждая из которых за­нимает половину всех пазов. Таким путем осуществляется условие получения вра­щающего момента посредством индукционного механизма (см. § 12.9): наличие двух переменных магнитных потоков, смещенных в пространстве и сдвинутых по фазе относительно друг друга.

Наиболее выгодным является круговое вращающееся магнитное поле. Оно может быть осуществлено в двухфазном двигателе. При этом, однако, приходится выбирать условия, при которых предпочтительнее получить круговое поле, а сле­довательно, и наибольший вращающий момент — при спуске двигателя или при но­минальной нагрузке.

Действительно, если токи в обмотках статора 1 и 2 имеют равные действующие значения и сдвинуты относительно друг друга по фазе на угол /2, то возбуждаемое ими магнитное поле имеет составляющие Вх и Ву, определяемые выражениями (14.2) и (14.3). Результирующее магнитное поле в этом случае представляет собой круговое вращающееся поле.

Если емкость конденсатора подобрана так, что круговое магнитно.: поле созда­ется при пуске двигателя, то при номинальной нагрузке изменение тока второй обмотки вызовет изменение падения напряжения на конденсаторе, а следовательно, и напря­жения на второй обмотке по значению и фазе. В результате вращающееся магнит­ное поле станет эллиптическим (при вращении поток будет пульсировать), что обусло­вит уменьшение вращающего момента.

Ценой усложнения установки — посредством отключения части конденсаторов при переходе от пусковых условий к рабочим (штрихпунктирные соединения на рис. 14.34) можно этот недостаток устранить. Это уменьшение емкости конденсаторов может выполняться автоматически центробежным выключателем,- срабатывающим, когда частота вращения двигателя достигает 75—80 % номинальной, или воздействием реле времени.

Двухфазные двигатели применяются в автоматиче­ских устройствах также в качестве управляемых двигате­лей: их частота вращения или вращающий момент регули­руется изменением действующего значения или фазы на­пряжения на одной из обмоток. Такие двигатели вместо обычного ротора с короткозамкнутой обмоткой снабжают­ся ротором в виде полого тонкостенного алюминиевого ци­линдра («стаканчика»), вращающегося в узком воздушном зазоре между статором и неподвижным центральным сер­дечником из листовой стали (внутренним статором). Это двигатели с полым ротором обладают ничтожной инер­цией, что практически очень важно при регулировании некоторых производственных процессов. На рис. 14.35 показан график зависимости частоты вращения такого двигателя от напряжения на управляющей обмотке.

Однофазные асинхронные двигатели не развивают начального пускового момента. Но если ротор однофазного двигателя раскрутить в любую сторону при помощи внеш­ней силы, то в дальнейшем этот ротор будет вращаться самостоятельно и может развивать значительный вращающий момент.

Сходные условия создаются у трехфазно­го двигателя при перегорании предохраните­ля в одной из фаз. В таких условиях од­нофазного питания трехфазный двигатель будет продолжать работать. Только во из­бежание перегрева двух обмоток, остающих­ся включенными, необходимо, чтобы на­грузка двигателя не превышала 50—60 % номинальной.

Работу однофазного двигателя можно объяснить на основании того, что перемен­ное магнитное поле можно рассматривать как результат наложения двух магнитных по­лей, вращающихся в противоположные стороны с постоянной угловой ско­ростью /р. Амплитудные значения магнитных потоков этих полей Ф и ФIIm оди­наковы и равны половине амплитуды магнитного потока переменного поля машины:

Простое графическое построение (рис. 14.36) показывает, как в результате сло­жения двух одинаковых магнитных потоков Ф1m и ФIIт, вращающихся в противо­положные стороны, получается магнитный поток, изменяющийся по синусоидаль­ному закону: Ф = Фт sin t.

В однофазном двигателе это положение справедливо, только пока ротор не­подвижен. Рассматривая в этих условиях переменное поле как складывающееся из двух вращающихся полей, можно заключить, что под действием обоих этих полей в обмотке ротора будут одинаковые токи. Токи ротора, взаимодействуя с вращающи­мися полями, создтют два одинаковых вращающихся момента, направленных в про­тивоположные стороны и уравновешивающих друг друга.

Это равенство двух моментов нарушается, если привести ротор во вращение в любом направлении. В этих условиях вращающий момент, создаваемый прямо вращающимся полем (короче, прямым полем), т. е. полем, вращающимся в ту же сто­рону, что и ротор, становится значительно больше момента, развиваемого обратно вращающимся полем (короче, обратным полем), благодаря чему ротор может не только самостоятельно вращаться, но и приводить во вращение какой-либо механизм.

Ослабление противодействующего момента при вращении ротора вызывается ослаблением обратного поля. Относительно этого поля, вращающегося против направления вращения ротора, скольжение ротора равно:

sII= = = 2-s1

где sI — скольжение ротора по отношению к прямому полю.

Выражение (14.36) показывает, что частота токов, индуктируемых в роторе обратным полем, относительно высока — близка к удвоенной частоте сети. Для токов такой повышенной частоты индуктивное сопротивление ротора во много раз больше его активного сопротивления, вследствие чего токи, индуктируемые обратным полем, становятся почти чисто реактивными. Согласно рис. 14.21 поле этих токов оказы­вает сильное размагничивающее действие на поле, их ин актирующее, следовательно, на обратное поле двигателя. Благодаря этому при малых скольжениях sl результи­рующее магнитное поле машины становится почти круговым вращающимся полем, а противодействующий момент обратного поля в этих условиях мал.

Рис. 14.36.

Для каждого из полей мы можем применить известные нам кривые зависимости момента от скольжения обычного трехфазного асинхронного двигателя и определить результирующий момент М как разность прямого MI и обратного MII моментов (рис. 14.37). Существенной особенностью однофазного двигателя является наличие небольшого отрицательного момента М при синхронной частоте вращения ротора по отношению к прямому полю.

Возрастание скольжения sI, при увеличении нагрузки вызывает у однофазного двигателя не только увеличение тока I1 индуктируемого прямым полем, но и уве­личение тормозного момента обратного поля, вследствие чего работа однофазного дви­гателя значительно менее устойчива, чем трех­
фазного, а его максимальный момент сущест­венно меньше. Вследствие ряда дополните­льных потерь КПД однофазного двигателязначительно ниже, чем трехфазного.

Задача пуска в ход однофазного двига­теля решается посредством применения того или другого пускового устройства. Чаще всего это дополнительная обмотка, подоб­ная второй обмотке двухфазного двигателя, но отключаемая по окончании пуска, так как она рассчитывается лишь на кратковре­менную нагрузку током. Последовательно с этой обмоткой включается то или иное фазосмещающее устройство.

Асинхронные двигатели с расщепленны­ми полюсами. Пусковое устройство в одно­фазном асинхронном двигателе может оста­ваться включенным и при нормальной ра­боте двигателя. Это имеет место в асинхронных двигателях с расщепленными по­люсами. Такие двигатели можно рассматривать как промежуточные между однофаз­ными и двухфазными асинхронными двигателями (рис. 14.38). Этот двигатель снабжен короткозамкнутой обмоткой шк, которая охватывает часть явновыраженного полюса, на котором размещена главная (первичная) обмотка 1. Ток I1 в обмотке 1, подключенной к сети, возбуждает магнитный поток Ф1. Часть последнего, пронизы­вая обмотку wK, индуктирует в ней ток I2, значительно отстающий по фазе от I1. Этот ток возбуждает второй магнитный поток двигателя. Таким образом, в двигателе создается система двух переменных магнитных потоков, не совмещенных простран­ственно и сдвинутых по фазе, т. е. создаются условия, подобные условиям в индук­ционных электроизмерительных приборах (см. рис. 12.23), следовательно, возникает вращающееся магнитное поле, которое, воздействуя на короткозамкнутый ротор 2, создает соответствующий вращающий момент. Эти двигатели изготовляются миниа­тюрными (мощностью 0,5—30 Вт) и широко применяются для самых различных целей — главным образом, в качестве привода исполнительных механизмов.

Асинхронные однофазные двигатели технические характеристики

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.

Читать еще:  Lifan x50 какой двигатель

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.

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.

Онлайн журнал электрика

Статьи по электроремонту и электромонтажу

  • Справочник электрика
    • Бытовые электроприборы
    • Библиотека электрика
    • Инструмент электрика
    • Квалификационные характеристики
    • Книги электрика
    • Полезные советы электрику
    • Электричество для чайников
  • Справочник электромонтажника
    • КИП и А
    • Полезная информация
    • Полезные советы
    • Пусконаладочные работы
  • Основы электротехники
    • Провода и кабели
    • Программа профессионального обучения
    • Ремонт в доме
    • Экономия электроэнергии
    • Учёт электроэнергии
    • Электрика на производстве
  • Ремонт электрооборудования
    • Трансформаторы и электрические машины
    • Уроки электротехники
    • Электрические аппараты
    • Эксплуатация электрооборудования
  • Электромонтажные работы
    • Электрические схемы
    • Электрические измерения
    • Электрическое освещение
    • Электробезопасность
    • Электроснабжение
    • Электротехнические материалы
    • Электротехнические устройства
    • Электротехнологические установки

Однофазные и двухфазные асинхронные двигатели

Предназначение, устройство и принцип деяния однофазовых асинхронных движков

Однофазовые асинхронные движки — машины маленький мощности, которые по конструктивному выполнению напоминают подобные трехфазные электродвигатели с короткозамкнутым ротором.

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

Читать еще:  Датчик температуры двигателя 42130н

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

Рис. 1. Схема включения однофазового асинхронного мотора с короткозамкнутым ротором.

Это поле можно представить 2-мя составляющими — схожими радиальными магнитными полями прямой и оборотной последовательностей, вращающимися с магнитными индукциями, вращающимися в обратные стороны с одной и той же скоростью. Но при подготовительном разгоне ротора в нужном направлении он при включенной рабочей фазе продолжает крутиться в том же направлении.

По этой причине запуск однофазового мотора начинают с разгона ротора методом нажатия пусковой кнопки, вызывающего возбуждение токов в обеих фазах обмотки статора, которые смещены по фазе на величину, зависящую от характеристик фазосдвигающего устройства Z, выполненного в виде резистора, индуктивной катушки либо конденсатора, и частей электронных цепей, в которые входят рабочая и пусковая фазы обмотки статора. Эти токи побуждают в машине крутящееся магнитное поле с магнитной индукцией в воздушном зазоре, которая временами и однообразно меняется в границах наибольшего и малого значений, а конец ее вектора обрисовывает эллипс.

Это. эллиптическое крутящееся магнитное поле находит в проводниках короткозамкнутой обмотки ротора ЭДС и токи, которые, взаимодействуя с этим полем, обеспечивают разгон ротора однофазового мотора в направлении вращения поля, и он в.течение нескольких секунд добивается практически номинальной скорости.

Отпускание пусковой кнопки переводит электродвигатель с двухфазного режима на однофазовый, поддерживаемый в предстоящем соответственной составляющей переменного магнитного поля, которая при собственном вращении несколько опережает крутящийся ротор из-за скольжения.

Своевременное отключение пусковой фазы обмотки статора однофазового асинхронного мотора от питающей сети нужно в связи с ее конструктивным исполнением, предусматривающим краткосрочный режим работы — обычно до 3 с, что исключает долгое пребывание ее под нагрузкой в связи с недопустимым перегревом, сгоранием изоляции и выходом из строя.

Увеличение надежности эксплуатации однофазовых асинхронных движков обеспечивают встраиванием в корпус машин центробежного выключателя с размыкающими контактами, присоединенными к зажимам с обозначениями ВЦ и В2, и термического реле с подобными контактами, имеющими выводы с обозначениями РТ и С1 (рис. 2, в, г).

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

Перемена направления вращения ротора достигается конфигурацией направления тока в одной из фаз обмотки статора при пуске методом переключения пусковой кнопки и перестановки железной пластинки на зажимах электродвигателя (рис. 2, а, б) либо только перестановкой 2-ух подобных пластинок (рис. 2, в, г).

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

Сопоставление технических черт однофазовых и трехфазных асинхронных движков

Однофазовые асинхронные движки отличаются от подобных по номинальной мощности трехфазных машин пониженной кратностью исходного пускового момента k п = M п / M ном и завышенной кратностью пускового тока ki = Mi / M ном которые для однофазовых электродвигателей с пусковой фазой обмотки статора, имеющей завышенное сопротивление неизменному току и. наименьшую индуктивность, чем рабочая фаза, имеют значения k п — 1,0 — 1,5 и ki = 5 — 9.

Пусковые свойства однофазовых асинхронных движков ужаснее подобных черт трехфазных асинхронных движков в связи с тем, что возбуждаемое при пуске однофазовых машин с пусковой фазой обмотки статора эллиптическое крутящееся магнитное поле, эквивалентное двум неодинаковым радиальным вращающимся магнитным полям — прямому и оборотному, вызывает возникновение тормозного эффекта.

Подбором характеристик частей электронных цепей рабочей и пусковой фаз обмотки статора можно обеспечить при пуске возбуждение радиального вращающегося магнитного поля, что может быть при фазосдвигающем элементе, выполненном в виде конденсатора соответственной емкости.

Потому что разгон ротора вызывает изменение характеристик цепей машины, крутящееся магнитное поле из радиального перебегает в эллиптическое, ухудшая этим пусковые свойства мотора. Потому при скорости около 0,8 номинальной пусковую фазу обмотки статора электродвигателя отключают вручную либо автоматом, в итоге чего движок перебегает на однофазовый режим работы.

Однофазовые асинхронные движки с пусковым конденсатором имеют кратность исходного пускового момента kп = 1,7 — 2,4 и кратность исходного пускового тока ki = 3 — 5.

Двухфазные асинхронные движки

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

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

C р = I1 sinφ1 / 2πfUn 2

где I1 и φ1 — соответственно ток и сдвиг фаз меж напряжением и током цепи фазы обмотки статора без конденсатора при радиальном вращающемся магнитном поле, I и U — соответственно частота переменного тока и напряжение питающей сети, n — коэффициент трансформации — отношение действенных 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 соответственных фаз обмотки статора с числом витков w 2 и w1.

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

Переход к нагрузке мотора, хорошей от номинальной, сопровождается конфигурацией вращающегося магнитного поля, которое заместо радиального становится эллиптическим. Это усугубляет рабочие характеристики мотора, а при пуске понижает исходный пусковой момент до Мп M ном, ограничивая этим применение движков с повсевременно включенным конденсатором исключительно в установках с легкими критериями запуска.

Для увеличения исходного пускового момента параллельно рабочему конденсатору Ср включают пусковой конденсатор Сп (рис. 3, б), емкость которого намного больше емкости рабочего конденсатора и находится в зависимости от кратности исходного пускового момента, которая может быть доведена до 2-ух и поболее.

Рис. 3. Схемы включения двухфазных асинхронных движков 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 радиального вращающегося магнитного поля в эллиптическое, ухудшающее рабочие свойства мотора.

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

Конденсаторные движки отличаются наилучшими энергетическими показателями, чем однофазовые движки с пусковой фатой обмотки статора, я коэффициент мощности их, благодаря применению конденсаторов, выше, чем у трехфазных движков схожей мощности.

Универсальные асинхронные движки

В установках автоматического управления используют универсальные асинхронные движки — трехфазные машины малой мощности, которые присоединяют к трехфазной либо однофазовой сети. При питании от однофазовой сети пусковое и рабочие свойства движков несколько ужаснее, чем при использовании их в трехфазном режиме.

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

Однофазовые асинхронные движки с расщепленными либо экранированными полюсами

В однофазовых асинхронных движках с расщепленными либо экранированными полюсами, каждый полюс расщеплен глубочайшим пазом па две неравные части и несет на для себя однофазовую обмотку, охватывающую весь магнитопровод полюса, и короткозамкнутые витки, расположенные на его наименьшей части.

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

Под воздействием токов короткозамкнутых витков соответственная им м. д. с, возбуждает магнитное поле, препятствующее усилению и ослаблению основного магнитного поля в экранированных нередких полюсов. Магнитные поля экранированных и неэкранированных частей полюсов не совпадают по фазе во времени и, будучи смещенными в пространстве, образуют результирующее эллиптическое крутящееся 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 возникновение исходного пускового момента Мп = (0,2 — 0,6) Мном и разгон ротора до номинальной скорости, если тормозной момент приложенный к валу мотора, не превосходит исходный пусковой момент.

С целью роста исходного пускового и наибольшего моментов однофазовых асинхронных движках с расщепленными либо экранированными полюсами меж их полюсами располагают магнитные шунты из листовой стали, что приближает крутящееся магнитное поле к радиальному.

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

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector