Однофазные асинхронные двигатели



На практике нередко возникает необходимость применения трехфазных двигателей в однофазных цепях. В этих случаях двигатель может работать либо как однофазный с конденсатором, либо как однофазный конденсаторный с постоянно включенной рабочей емкостью, имея меньшие значения КПД, полезной мощности и cosφ, чем в трехфазном режиме. Наилучшие эксплуатационные показатели дает второй режим, обеспечивающий получение вращающегося магнитного поля, близкого к круговому, при этом номинальная мощность достигает 76….85% от мощности , указанной на щитке двигателя.

Для двигателей, имеющих 3 вывода обмотки статора чаще всего применяются схемы включения в однофазную сеть, показанные на рис.1.

Схемы включения в однофазную сеть трехфазного АД имеющего три (а,б) или шесть ( в,г) выводов обмотки статора

Рис. 1 - Схемы включения в однофазную сеть трехфазного АД имеющего три (а,б) или шесть ( в,г) выводов обмотки статора

При таких соединениях обмоток статора двигатель должен включаться в однофазную сеть с напряжением, равным номинальному напряжению трехфазного двигателя. Для увеличения пускового момента могут включаться пусковые конденсаторы, как показано на рис.1 (а и б) пунктиром. Если пуск происходит без нагрузки, конденсатор Сп не используется. При шести выводах обмотки трехфазный двигатель имеет два номинальных напряжения, например, 127/220B.

Если напряжение однофазной сети соответствует большому напряжению двигателя (220В), лучше использовать схему, показанную на рис.1 (в). В противном случае необходимо воспользоваться схемой рис.1 (г), при этом мощность двигателя значительно уменьшается.

Таким образом, при выборе трехфазного двигателя для включения в однофазную сеть следует стремиться к тому, чтобы напряжение сети соответствовало большему номинальному напряжению двигателя.

Необходимая величина рабочей емкости рассчитывается, исходя из напряжения сети Uс и номинального тока фазы двигателя:

Необходимая величина рабочей емкости рассчитывается

Для сети с частотой 50 Гц коэффициент K = 2800 (для схем на рис.1,а и в), K  = 4800 (для схемы на рис.1,б), К = 1600 (для схемы на рис.1,г).

Для того, чтобы получить пусковой момент, близкий к номинальному, необходимо выбрать емкость пускового конденсатора в пределах:

емкость пускового конденсатора

Напряжение на конденсаторах Uк определяется схемой включения. Для схем на рис.1 (а) и (б) Uк ≥Uс, для схем на рис.1 (в) и (г) Uк ≥ 2Uс.

Поскольку после отключения двигателя от сети конденсаторы сохраняют на своих зажимах напряжение, опасное для человека, необходимо при ремонте и при наладке двигателя после каждого его отключения от сети конденсатор разрядить, для чего могут быть использованы разрядные сопротивления или последовательно соединенные лампы накаливания.


теги:


Однофазные асинхронные двигатели находят широкое применение как в промышленности, так и на судах и по устройству мало отличаются от трехфазных.

В частности, в пазах статора размещается не трехфазная, а однофазная обмотка, которая занимает обычно 2/3 τ, на каждом полюсном делении (рис. 1,а). Такую обмотку можно получить из трехфазной, если использовать только две её фазы. Ротор обычно имеет короткозамкнутую обмотку типа «беличья клетка».

Рису. 1  – Устройство(а) и моменты вращения (б) однофазного двигателя

Рису. 1  – Устройство (а) и моменты вращения (б) однофазного двигателя

Переменный ток однофазной обмотки создает пульсирующую МДС, которую можно разложить на две МДС, вращающиеся в противоположные стороны с одинаковой частотой вращения. Амплитуды этих МДС равны между собой, а каждая составляет по величине половину амплитуды пульсирующей МДС. МДС создают вращающиеся магнитные поля, одо из которых условно называют прямым, т.к. оно совпадает с направлением вращения ротора, другое — обратным, так как оно направлено против вращения ротора.

Скольжение ротора относительно прямого поля:

Скольжение ротора относительно прямого поля

а относительно обратного:

а относительно обратного

При пуске, когда s = 1 (n2 = 0), эти поля создают одинаковые, но разные по знаку моменты Мпр и Мобр, поэтому результирующий момент двигателя Мрез при пуске равен нулю (рис. 1,б). Если же ротор приведен во вращение в ту или другую сторону, то один из моментов (Мпр или Мобр), будет преобладать и при условии, что результирующий электромагнитный момент больше момента сопротивления Мс двигатель идет в ход, разгоняется и достигает определенного установившегося скольжения sн, соответствующего моменту нагрузки Мн.

Для получения пускового момента необходимо создать в зазоре однофазного двигателя вращающееся магнитное поле, которое образуется как минимум двумя пульсирующими МДС, имеющими пространственный и временной сдвиг по фазе. С этой целью на статоре, кроме основной рабочей обмотки, располагают пусковую обмотку, сдвинутую относительно основной обмотки на электрический угол 90º. Фазовый сдвиг между токами пусковой и рабочей обмоток достигается путем включения в одну из обмоток фазосдвигающего элемента, чаще всего конденсатора, подобранного таким образом, чтобы ток пусковой обмотки опережал ток рабочей обмотки на угол, близкий к π/2.

Схема включения и механическая характеристика однофазного двигателя с пусковой обмоткой показаны на рис.2

Схема включения (а) и  механическая характеристика (б)  однофазного двигателя с пусковой  обмоткой

Рис.2 - Схема включения (а) и механическая характеристика (б)  однофазного двигателя с пусковой обмоткой

Пуск двигателя происходит при включенном общем выключателе В путем нажатия на кнопку КнП (рис.2,а). По мере разгона двигателя примерно до момента, соответствующего точке А на механической характеристике (рис.2,б), пусковая обмотка отключается и двигатель переходит на естественную механическую характеристику (точка В).



radionet