Механические характеристики асинхронного двигателя привключении в однофазную сеть

Как видно из приведенных графиков механических характеристик, при несимметрии напряжений сети нарушается нормальная работа асинхронного двигателя: отсутствует пусковой момент, снижается момент, развиваемый двигателем, поэтому нагрузка должна быть существенно уменьшена, появление токов обратной последовательности в роторе с частотой (2-S)f₁ вызывают дополнительные потери и нагрев машины.

Рис. 5.33. Схема несимметричного отключения пусковых

сопротивлений в цепи ротора асинхронного двигателя при пуске

Как уже отмечалось выше, несимметрия сопротивлений во вторичной цепи возникает в результате неисправностей в цепи ротора или в специальных схемах пуска асинхронных двигателей. Так, если пусковой реостат имеет одну ступень трёхфазного пускового реостата, то при одновременном включении двигатель имеет две ступени пуска. При последовательном шунтировании каждой фазы пускового реостата будем иметь 1+1·3=4 ступени пуска. Для двух ступеней реостатов имеем 1+2·3=7 ступеней пуска. В этом случае симметричное напряжение на обмотке статора создает вращающееся поле, которое наводит в роторе ЭДС и ток.

Вследствие неравенства сопротивлений в роторе ток будет несимметричным. Разложив его на ток прямой и обратной последовательности, получим соответствующие моменты М_пр и М_обр, значения которых определяются выражением (5.46). Примерный вид механической характеристики асинхронного двигателя при несимметрии сопротивлений в цепи ротора представлен на рис. 5.34. Характеристика М_е будет при равенстве сопротивлений в цепи ротора; М_пр - момент, создаваемый током прямой; М_обр - обратной последовательности.

Рис. 5.34. Механические характеристики асинхронного двигателя

при несимметричном сопротивлении ротора

5.15. Однофазные двигатели

Однофазные асинхронные двигатели применяют в тех случаях, когда их установленная мощность невелика и экономически нецелесообразно применение четырехпроводной трехфазной сети. Однофазные асинхронные двигатели нашли широкое применение в быту: электропривод стиральных машин, холодильников, вентиляторов и т. д., торгового и медицинского оборудования. В сельскохозяйственном производстве однофазные двигатели могут применяться для привода рабочих машин, например, в летнее время крупный рогатый скот переводят на летние пастбища, значительно удаленные от источников электроснабжения. В этих случаях для электропривода насосов, доильных агрегатов достаточно провести двухпроводную линию и установить однофазные двигатели. Однофазные регулируемые по скорости двигатели широко применяют в системах автоматики для привода исполнительных механизмов.

Однофазный асинхронный двигатель имеет на статоре одну обмотку, а на роторе - обмотку в виде беличьей клетки, как и у трехфазного короткозамкнутого двигателя. Обмотка статора создает пульсирующее поле, которое можно разложить, как и при несимметрии напряжений на поле прямой и обратной последовательности, которые создают моменты прямой и обратной последовательностей (рис. 5.35).

Результирующий момент М_рез = М_п-М₀. Особенностью работы такого двигателя является отсутствие пускового момента, следовательно, двигатель самостоятельно не сможет запуститься. Существуют несколько вариантов создания пускового момента у однофазных асинхронных двигателей. Наиболее распространенный способ - это применение дополнительной пусковой обмотки, занимающей 1/3 часть пазов статора. Пусковая обмотка создает поток, который сдвинут во времени относительно потока рабочей обмотки. Результирующий поток обмотки статора, уже не пульсирующей, вращается и имеет эллиптическую форму. В качестве фазосдвигающих элементов используются активные, индуктивные и емкостные сопротивления. Лучшие пусковые условия создает включение в пусковую обмотку емкости. Однако необходимое значение емкости довольно велико. На практике применяется пуск с помощью активного сопротивления, а пусковую обмотку выполняют с повышенным активным сопротивлением (уменьшают сечение обмоток провода). Пуск с помощью индуктивного сопротивления в настоящее время не используется.

Пусковая обмотка после достижения рабочей скорости отключается, и двигатель работает только с рабочей обмоткой (рис. 5.36).

Необходимо отметить, что энергетические показатели однофазного асинхронного двигателя хуже, чем трехфазного. При одинаковых габаритах номинальная мощность однофазного двигателя на 40-50% меньше, чем у трехфазного двигателя.

Значительно лучше энергетические показатели у конденсаторных асинхронных двигателей, где обе обмотки рабочие. Эти обмотки имеют равные фазные зоны и сдвинуты друг относительно друга в пространстве на 90 электрических градусов.

Рис. 5.35. Механические характеристики однофазного