Принцип действия и пуск однофазного асинхронного

двигателя

По своему устройству однофазный асинхронный двигатель аналогичен трехфазному и состоит из ста­тора, в пазах которого уложена однофазная обмотка, и короткозамкнутого ротора. Особен­ность работы однофазного асинхронного двигателя заключается в том, что при включении однофазной обмотки статора С1 – С2 в сеть (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Схема включения однофазного

Асинхронного двигателя

МДС ста­тора создает не вращающийся, а пульсирующий маг­нитный поток с амплитудой Ф_mах, изме­няющейся от + Ф_mах до – Ф_mах При этом ось магнитного потока остается неподвижной в про­странстве.

Для объяснения принципа действия однофаз­ного двигателя пульсирующий поток Ф_mах разло­жим на два вращающихся в противоположные стороны потока Ф_пр и Ф_обр (рис. 3.2), каждый из которых равен 0, 5Ф_max и вращается с частотой:

, об/мин.

Рис. 3.2. Разложение пульсирующего магнитного потока

на два вра­щающихся

 

Условимся считать поток Ф_пр вращающийся в на­правлении вращения ротора, прямым, а поток Ф_о6р – обратным. Допустим, что ротор двигателя вращает­ся против часовой стрелки, т. е. в направлении пото­ка Ф_пр.

Частота вращения ротора n₂ меньше частоты вращения магнитного поля статора n₁, поэтому скольжение ротора относительно вращающегося по­тока Ф_пр будет равно:

.

Обратный поток Ф_обр вращается противополож­но ротору, поэтому частота вращения ротора n₂ от­носительно Ф_обр – отрицательная. В этом случае скольжение ротора относительно Ф_обр определится выражением:

.

Прямое поле наводит в обмотке ротора ЭДС Е_2пр, а обратное по­ле – ЭДС Е_2обр. Эти ЭДС создают в обмотке ротора токи I^/_2пр и I^/_2обр. Известно, что частота тока в роторе пропор­циональна скольжению (f₂ = s·f₁). Так как s_np < s_обр, то частота тока I^/_2обр намного больше частоты тока I^/_2пр. Так, для однофазного двигателя с n₁ = 1500 об/мин, n₂ = 1450 об/мин и f₁ = 50 Гц получим:

;

 Гц;

;

 Гц.

Индуктивное сопротивление обмотки ротора току I^/_2обр во много раз больше ее активного сопротивления (потому что f_2обр > > f_2пр). Ток I^/_2о6р являет­ся почти чисто индуктивным, оказывающим силь­ное размагничивающее действие на обратное поле Ф_обр. В результате обратное поле и обусловленный им момент М_обр оказываются зна­чительно ослабленными и ротор однофазного двигателя вращается и направлении прямого поля под действием момента:

,

где М_пр – электромагнитный момент, обусловленный прямым полем.

На рис. 3.3 представлен график зависимости вращающего момента М в функции скольжения s = s_пр. Этот график получен путем наложения графиков М_пр = f(s_np) и М_о6р = f(s_обр). При малых значениях скольжения s, что соответствует работе двигателя в пределах номинальной нагрузки, вращающий момент М создается главным образом моментом М_пр.

 

Рис. 3.3. Механические характеристики однофазного

Асинхронного двигателя

 

При s_пр = s_обр = 1 моменты М_пр и М_о6р равны, а поэтому пуско­вой момент однофазного двигателя равен нулю. Следовательно, однофазный асинхронный двигатель не может самостоятельно прийти во вращение при подключении его к сети, а нуждается в первоначальном толчке, так как лишь при s ≠ 1 на ротор двигателя действует вращающий момент М = М_пр – М_обр.

Приведенные на рис. 3.3 зависимости моментов показывают, что однофазный асинхронный двигатель не создает пускового мо­мента. Чтобы этот момент появился, необходимо во время пуска двигателя создать в нем вращающееся магнитное поле. С этой целью на статоре двигателя помимо рабочей обмотки Априменяют еще одну обмотку – пусковую В. Эти обмотки располагают на статоре обычно так, чтобы их оси были смещены относительно друг друга на 90 эл. град. Кроме того, токи в обмот­ках статора  и  должны быть сдвинуты по фазе относительно друг друга. Для этого в цепь пусковой обмотки включают фазосмещающий элемент (ФЭ), в качестве которого могут быть применены активное сопротивление, индуктивность или емкость (рис. 3.4). По достижении частотой вращения значения близкого к номинальному, пусковую обмотку Вотключают с по мощью реле. Таким образом, во время пуска двигатель является двухфазным, а во время работы – однофазным.

 

Рис. 3.4. Схема однофазного асинхронного двигателя

С пусковой обмоткой

 

Для получения вращающегося магнитного поля посредством двух обмоток на статоре, смещенных относительно друг друга на 90 эл. град, необходимо соблюдать следующие условия (рис. 3.5):

а) МДС рабочей и пусковой обмоток  и  должны быть и равны и сдвинуты в пространстве относительно друг друга на 90 эл. град;

б) токи в обмотках статора  и  должны быть сдвинуты по фазе относительно друг друга на 90°.

При строгом соблюдении указанных условий вращающееся поле статора является круговым, что соответствует наибольшему вращающему моменту. При частичном нарушении какого-либо из условий поле статора становится эллиптическим, содержащим об­ратную составляющую (см. рис. 3.5, б). Обратная составляющая поля создает тормоз­ной момент и ухудшает пусковые свой­ства двигателя.

 

Рис. 3.5. Получение вращающегося магнитного

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться: