Однофазные асинхронные двигатели

Однофазные АД находят широкое применение в автоматических устройствах и бытовых приборах Они имеют разные исполнения: с экранированным ротором, с расщепленной фазой, конденсаторные. Основными достоинствами однофазных асинхронных двигателей является возможность питания от одной фазы трехфазной цепи, а также их небольшие размеры. Недостаток – низкий КПД.

Однофазный АД имеет одну обмотку, которая занимает 2/3 общего числа пазов статора. Ротор такого двигателя обычный короткозамкнутый.

При подключении обмотки статора к однофазной цепи возникает не вращающийся (как в трехфазных двигателях), а пульсирующий магнитный поток с амплитудой Ф. Этот поток может быть искусственно разложен на два вращающихся потока Ф_I и Ф_II, каждый из которых равен Ф/2 (рис.41).

Рис. 41. Разложение пульсирующего магнитного поля на два вращающихся

Назовем Ф_I прямым потоком, а Ф_II – обратным. Частота вращения каждого потока n _I = n _II= n _I. Предположим, что ротор уже вращается в направлении прямого потока. Тогда скольжение двигателя относительнопрямого потока равно

(88)

а относительно обратного потока:

(89)

Потоки и наводят в обмотке ротора ЭДС и , которые создают токи и . Известно, что частота тока в роторе пропорциональна скольжению Так как то ток, наведеный обратным полем, имеет частоту намного большую частоты, наведенной в обмотке ротора прямым полем .

Поскольку индуктивное сопротивление прямо пропорционально частоте тока, то токи будут обратно пропорциональны частоте, а значит можно записать

Возникают электромагнитные вращающиеся моменты (прямой и обратный), пропорциональные магнитным потокам статора и токам в обмотке ротора. Исходя из значений токов , и учитывая, что можно записать для моментов: Следовательно, если ротор уже вращается в сторону прямого потока, то он будет продолжать вращаться в том же направлении. Тормозящее действие момента не будет оказывать заметного влияния на работу двигателя.

Такие же рассуждения можно провести, если предположить, что первоначально ротор вращался в сторону обратного потока. Приходим к аналогичному выводу – ротор будет продолжать устойчиво вращаться в сторону обратного поля.

Рис. 42. Механическая характеристика однофазного двигателя

Из механической характеристики однофазного двигателя (рис. 42) видно, что при пуске () пусковой момент =0. Двигатель при включении в сеть сам вращаться не будет. Необходимо обеспечить первоначальный сдвиг ротора в ту или иную сторону. Если сдвинуть точку влево от , то момент будет положительным, если вправо – отрицательным. Другими словами, направление устойчивого вращения ротора двигателя будет зависеть от направления первоначального импульса.

Из проведенного анализа видно, что однофазный двигатель нуждается в принудительном пуске. Рассмотрим один из способов пуска однофазного двигателя. Для создания необходимого пускового момента однофазный двигатель снабжается дополнительной пусковой обмоткой, которая размещается в оставшихся незаполненными 1/3 пазах статора. Однофазный двигатель таким образом превращается в двухфазный. Двухфазный двигатель возбуждает вращающееся магнитное поле при соблюдении двух условий:

· между пусковой и рабочей обмоткой необходимо создать пространственный сдвиг на 90 электрических градусов. Такое условие реализуется на заводе-изготовителе.

· между током пусковой обмотки и током рабочей обмотки необходимо создать фазовый сдвиг на 90⁰. Это условие выполняется включением в пусковую обмотку фазосдвигающего элемента, например, конденсатора (рис. 43).

Рис. 43. Схема включения однофазного двигателя: РО – рабочая обмотка; ПО – пусковая обмотка; С – конденсатор; Q – выключатель

После того, как ротор придет во вращение, пусковую обмотку отключают с помощью выключателя Q. В бытовой технике отключение пусковой обмотки производится автоматически по ходу разгона двигателя.

Дата добавления: 2015-07-15