Однофазные двигатели переменного тока

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 5

Ротор однофазного асинхронного электродвигателя устроен так же, как и у трёхфазного двигателя с короткозамкнутым ротором. На статоре электродвигателя (в пазах магнитопровода) уложена однофазная рабочая обмотка, которая занимает 2/3 пазов статора. В остальной части (1/3 пазов) статора уложена пусковая обмотка, сдвинутая в пространстве относительно рабочей на угол 90°.

Пусковая обмотка включается только на период пуска и после достижения двигателем установившейся скорости вращения она отключается, а электродвигатель продолжает работать с одной рабочей обмоткой, поэтому пусковая обмотка выполняется из провода меньшего сечения, чем рабочая обмотка. Обмотки статора подключаются к однофазной сети, причём пусковая обмотка подключается через фазосмещающий элемент (как правило, конденсатор или резистор). Это
необходимо, чтобы создать в момент пуска фазовый сдвиг между токами в обмотках статора на угол 90°.

В результате того, что обмотки статора сдвинуты в пространстве на угол 90°,
а токи в обмотках статора сдвинуты по фазе на угол 90°, в однофазном электродвигателе образуется вращающееся магнитное поле. Физические явления и процессы в роторе аналогичны трёхфазному двигателю с короткозамкнутым ротором.

Механическая характеристика однофазного электродвигателя показана на рис.7.8:

ü участок 1 – работа электродвигателя с пусковой обмоткой;

ü участок 2 – работа электродвигателя без пусковой обмотки;

Серийно выпускаются однофазные асинхронные электродвигатели
мощностью от 18 Вт до 600 Вт с пусковым резистором (АОЛБ) и пусковым
конденсатором (АОЛГ), причём стоимость конденсатора выше стоимости
резистора. Двигатели АОЛБ применяются в стиральных машинах, холодильниках,
центрифугах и других установках, в которых не предъявляются требования к
высокому пусковому моменту. Двигатели АОЛГ используются при повышенных требованиях к пусковому моменту.

В качестве однофазного электродвигателя при необходимости
может быть использован трёхфазный двигатель. Обмотки статора такого электродвигателя, как правило, соединяют следующим образом. Концы двух фазных обмоток статора соединяют в общий узел, а на начала этих фаз подают фазное
напряжение. Третью обмотку статора тоже подключают на фазное напряжение,
но через фазосдвигающий элемент (например, конденсатор). Ёмкость конденсатора при частоте тока 50 Гц определяют так:

, (7.15)

где С_р – ёмкость рабочего конденсатора, мкФ;

I_н – номинальный ток электродвигателя, А.

Номинальный ток электродвигателя определяют по паспортным данным:

. (7.16)

Если пуск электродвигателя осуществляется с большой нагрузкой на валу, то параллельно рабочему конденсатору включают пусковой конденсатор (на период пуска). При ёмкости пускового конденсатора С_п = (6…8)× С_р пусковой момент электродвигателя приближается к максимальному.

При использовании трёхфазного электродвигателя в указанном выше
однофазном режиме его мощность на валу снижается до 75 % от номинальной мощности.

Вопросы для самоконтроля

1. Опишите устройство однофазного асинхронного электродвигателя.

2. Опишите принцип действия однофазного асинхронного электродвигателя.

3. Каково назначение фазосдвигающего элемента?

4. Изобразите качественно механическую характеристику
однофазного асинхронного электродвигателя.

5. Приведите схемы включения в сеть однофазного асинхронного электродвигателя.

6. Как включить в сеть однофазного тока
трёхфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором?

7. Как определить номинальное значение силы фазного тока
асинхронного электродвигателя по паспортным данным?

Трёхфазный асинхронный электродвигатель

С фазным ротором

Устройство статора асинхронного электродвигателя с фазным ротором такое же, как у асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором. Различие межу этими электродвигателями заключается в конструкции ротора. Фазный ротор имеет три фазные обмотки, соединённые между собой по схеме звезды. Концы фазных обмоток ротора подсоединяют к трём медным кольцам, которые укреплены на валу электродвигателя и изолированы друг от друга и от вала двигателя. На кольца накладываются щётки, которые размещены в щёткодержателях, укреплённых на
одной из подшипниковых крышек. Следовательно, между щётками и обмотками
ротора (через кольца) существует скользящий электрический контакт. Таким образом, основное отличие состоит в том, что у двигателя с короткозамкнутым ротором
обмотка ротора выполняется в виде замкнутого контура при изготовлении, а у
двигателя с фазным ротором обмотка ротора замыкается через щётки на добавочные резисторы. Принцип действия асинхронного электродвигателя с фазным ротором аналогичен асинхронному электродвигателю с короткозамкнутым ротором.

Физические явления и процессы, наблюдающиеся в асинхронном электродвигателе с фазным ротором при его работе, такие же, как и у асинхронного
электродвигателя с короткозамкнутым ротором. Отличием является дополнительное наличие трения между щётками и кольцами, а также наличие теплового действия электрического тока, протекающего через кольца, щётки и добавочные резисторы.

При работе асинхронного электродвигателя с фазным ротором в элементах
его конструкции наблюдаются те же потери, что и у асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором. Коэффициент полезного действия и коэффициент мощности определяются аналогично двигателю с короткозамкнутым ротором.

Подключение трёхфазного асинхронного электродвигателя с фазным ротором к питающей сети осуществляется так же, как и двигателя с короткозамкнутым ротором.

Пуск асинхронного электродвигателя с фазным ротором осуществляют, как правило, при номинальном напряжении с помощью пускового реостата, включённого в обмотки ротора через щётки и кольца. При таком способе пуска
реостат полностью вводят, увеличивая активное сопротивление обмоток ротора. В результате происходит снижение пускового тока и увеличение пускового момента. Механические характеристики электродвигателя при изменении сопротивления обмоток ротора показаны на рис.7.9.

Регулировать частоту вращения асинхронного электродвигателя с фазным ротором можно с помощью реостата, включённого в обмотки ротора, в сторону
понижения относительно номинального значения. Регулировка плавная вплоть до полной остановки двигателя. Однако к.п.д. электродвигателя снижается по причине потерь активной мощности в реостате.

Реверсирование асинхронного электродвигателя с фазным ротором выполняют так же, как и двигателя с короткозамкнутым ротором: меняют местами два любых провода из трёх, которыми к обмоткам статора подводится напряжение.

Торможение асинхронного электродвигателя с фазным ротором выполняют так же, как и двигателя с короткозамкнутым ротором.

Используют электродвигатели с фазным ротором в установках, где
необходима плавная регулировка скорости, например, в стендах обкатки двигателей внутреннего сгорания.

Вопросы для самоконтроля

1. Опишите устройство трёхфазного асинхронного электродвигателя
с фазным ротором.

2. Опишите принцип действия трёхфазного асинхронного электродвигателя
с фазным ротором.

3. Перечислите физические явления, которые наблюдаются в обмотке статора
трёхфазного асинхронного электродвигателя с фазным ротором.

4. Перечислите физические явления, которые наблюдаются в обмотке ротора
трёхфазного асинхронного электродвигателя с фазным ротором.

5. Перечислите физические явления, которые наблюдаются в магнитопроводе
трёхфазного асинхронного электродвигателя с фазным ротором.

6. Перечислите физические явления, которые наблюдаются в механической системе трёхфазного асинхронного электродвигателя с фазным ротором.

7. Составьте энергетическую диаграмму трёхфазного асинхронного
электродвигателя с фазным ротором, расшифруйте буквенные обозначения.

8. Изобразите качественно семейство механических характеристик
трёхфазного асинхронного электродвигателя с фазным ротором
и поясните их.

9. Перечислите и поясните способы регулирования скорости вращения
трёхфазного асинхронного электродвигателя с фазным ротором.

10. Составьте принципиальную электрическую схему управления
трёхфазным асинхронным электродвигателем с фазным ротором,
расшифруйте буквенные обозначения.

⇐ Предыдущая 1 2 3 45