Поля двухфазной системой токов

 

Из векторных диа­грамм, приведенных на рис. 3.6, видно, что активное сопротивле­ние и индуктивность в качестве ФЭ не обес­печивают получения фазового сдвига между токами в 90°. Лишь только емкость С в качестве ФЭ обеспе­чивает фазовый сдвиг ψ = 90°. Значение этой емкости выбирают та­ким, чтобы ток пусковой обмотки  в мо­мент пуска (s = 1) опережал по фазе напря­жение , на угол φ _в, дополняющий угол φ _А до 90°.

 

 

Рис. 3.6. Сравнение свойств фазосмещающих элементов

а – активное сопротивление, б – индуктивность, в – емкость, г – механиче­ские характеристики двигателя при различных фазосмещающих

элементах; 1 – активное сопротивление; 2 – емкость

 

Если при этом обе обмотки создают одинаковые по значению МДС, то в начальный период пуска вращающееся поле окажется круговым и двигатель будет развивать значительный начальный пусковой момент. Однако применение емкости в качестве ФЭ часто ограничивается значительными габаритами конденсаторов, тем более что для получения кругового поля требуются конденсаторы значительной емкости. Например, для однофазного двигателя мощностью 200 Вт необходима емкость 30 мкФ при рабочем на­пряжении 300 – 500 В.

Получили распространение однофазные двигатели с активным сопротивлением в качестве ФЭ. При этом повышенное активное сопротивление пусковой обмотки достигается тем, что она выполняется проводом уменьшенного сечения (по сравнению с проводом рабочей обмотки). Так как эта обмотка включена на непро­должительное время (обычно несколько секунд), то такая ее кон­струкция вполне допустима. Пусковой момент таких двигателей обычно не превышает номинального, но это вполне приемлемо при пуске двигателей при небольшой нагрузке на валу.

Применение емкости в качестве ФЭ позволяет получить пус­ковой момент М_п= (1, 6 ÷ 2, 0)·М_ном. На рис. 3.6, г приведены меха­нические характеристики однофазного асинхронного двигателя при различных ФЭ. Для большей наглядности значения момента даны в относительных единицах.

Асинхронные конденсаторные двигатели

Асинхронный конденсаторный двигатель имеет на статоре две обмотки, занимающие одинаковое число пазов и сдвинутые в про­странстве относительно друг друга на 90 эл. град. Одну из обмоток – главную – включают непосредственно в однофазную сеть, а дру­гую – вспомогательную – включают в эту же сеть, но через ра­бочий конденсатор С_ра6 (рис. 3.7, а).

В отличие от рассмотренного ранее однофазного асинхронно­го двигателя в конденсаторном двигателе вспомогательная обмот­ка после пуска не отключается и остается включенной в течение всего периода работы, при этом емкость С_раб создает фазовый сдвиг между токами  и .

Таким образом, если однофазный асинхронный двигатель по окончании процесса пуска работает с пульсирующей МДС стато­ра, то конденсаторный двигатель – с вращающейся. Поэтому конденсаторные двигатели по своим свойствам приближаются к трехфазным двигателям.

Необходимая для получения кругового вращающегося поля емкость будет определена следующим образом:

, мкФ.

 

 

Рис. 3.7. Конденсаторный двигатель

а – с рабочей емкостью, б – с рабочей и пусковой емкостями, в – механические характеристики; 1 – при рабочей емкости, 2 – при ра­бочей и пусковой емкостях

 

В этом отношение напряжения на главной U_А и на вспомога­тельной U_Bобмотках должно быть:

,

где φ _A – угол сдвига фаз между током  и напряжением  при круговом поле;

 – коэффициент трансформации, представляющий собой отношение эффективных чисел витков вспомогательной и главной обмоток;

k_A и k_B – обмоточные коэффициенты обмоток статора.

Анализ зависимости  показывает, что при заданных коэффициенте трансформации k и отношении напряжений U_A/U_B емкость С_раб обеспечивает получение кругового вращающегося поля лишь при одном, вполне определенном режиме работы двигателя. Если же и изменится режим (нагрузка), то изменятся и ток I_A и фазовый угол φ _A, а следовательно, и С_раб, соответствующая круговому полю. Таким образом, если нагрузка двигателя отличается от расчетной, то вращающееся поле двигателя становится эллиптическим и рабочие свойства двигателя ухудшаются. Обычно расчет С_раб ведут для номинальной нагрузки или близкой к ней.

Обладая сравнительно высокими КПД и коэффициентом мощности (соs φ ₁ = 0, 80 ÷ 0, 95), конденсаторные двигатели имеют неудовлетворительные пусковые свойства, так как емкость С_раб обеспечивает круговое поле лишь при расчетной нагрузке, а при пуске двигателя поле статора эллиптическое. При этом пусковой момент обычно не превышает 0, 5·М_НОМ.

Для повышения пускового момента параллельно емкости С_раб включают емкость С_пуск, называемую пусковой(рис. 3.7, б). Величину С_пуск выбирают, исходя из условия получения кругового поля статора при пуске двигателя, т.е. получения наибольшего пускового момента. По окончании пуска емкость С_пуск следует отключать, так как при небольших скольжениях в цепи обмотки статора, содержащей емкость Си индуктивность L, возможен резонанс напряжений, из-за чего напряжение на обмотке и на конденсаторе может в два-три раза превысить напряжение сети.

При выборе типа конденсатора следует помнить, что его рабо­чее напряжение определяется амплитудным значением синусои­дального напряжения, приложенного к конденсатору U_c. При кру­говом вращающемся поле это напряжение превышает напряжение сети U₁и определяется выражением:

, В.

Конденсаторные двигатели иногда называют двухфаз­ными, так как об­мотка статора этого двигателя содержит две фазы. Двухфаз­ные двигатели могут работать и без кон­денсатора или дру­гого ФЭ, если к фа­зам обмотки статора подвести двухфаз­ную систему напря­жений (два напря­жения, одинаковые по значению и час­тоте, но сдвинутые по фазе относительно друг друга на 90°). Для получения двухфаз­ной системы напряжений можно воспользоваться трехфазной ли­нией с нулевым проводом, включив обмотки статора так, как по­казано на рис. 3.8, а: одну обмотку – на линейное напряжение U_AB, а другую – на фазное напряжение Uc через автотрансфор­матор AT (для выравнивания значения напряжений на фазных об­мотках двигателя). Возможно включение двигателя и без нулевого провода (рис. 3.8, б), но в этом случае напряжения на обмотках двигателя будут сдвинуты по фазе на 120°, что приведет к некото­рому ухудшению рабочих свойств двигателя.

 

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться: