1 Однофазні асинхронні двигуни

О

Рисунок 1- Схема включення однофазного асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором

днофазні асинхронні двигуни – машини невеликої потужності, що за конструктивним вико­нанням нагадують аналогічні трифазні машини з короткозамкненим ротором. Вони відрізняються від них будовою статора, де в пазах магнітопроводу знаходить­ся двофазна обмотка. Вона складається з основної, або робочої, фази з фазною зоною 120 електричних градусів і виводами до за­тискачів С1 і С2 і допоміжної, чи пускової, фази з фазною зоною 60 електричних градусів і виводами до затискачів В1 і В2 (рис. 1). Магнітні осі цих фаз обмотки статора зміщені відносно одна одної на 90 електричних градусів.

Одна робоча фаза, приєднана до живильної мережі змінної на­пруги, не може викликати обертання ротора, тому що струм її збу­джує змінне магнітне поле з нерухомою віссю симетрії І, що хара­ктеризується гармонійно змінюваною в часі магнітною індукцією В (рис. 2). Це поле можна представити двома складовими - однаковими круговими магнітними полями прямої і зворотної послідовностей з магнітними індукціями, що обертаються в протилежні сторони з однією і тією ж самою кутовою швидкістю |Ω1| = |Ω2|, що випливає з виразу:

,

д е Вm - амплітуда магнітної індукції, збудженої струмом робочої фази.

Я

Рисунок 2- Розкладення змінного магнітного поля з нерухомою віссю симетрії на два однакових кругових, обертових у протилежний напрямках.

кщо попередньо розігнати ротор у необхідному на­прямку, а потім ввімкнути робочу фазу під змінну на­пругу, то надалі ротор буде обертатися самостійно в тому самому напрямку. Звичайно пуск однофазного дви­гуна забезпечують натисканням пускової кнопки SB, що викликає збудження струмів в обох фазах обмотки ста­тора. Ці струми зсунуті між собою по фазі, що залежить від параметрів фазозсуваючого пристрою Z, виконаного у вигляді резистора, індуктивної котушки або конденсатора, і елементів електричних кіл, до котрих входять робоча і пускова фази обмотки статора. У результаті цього в машині виникає обертове магнітне поле з магнітною індукцією в повітряному зазорі, що періодично і монотонно змінюється в межах максимального й мінімального значень, а кінець її вектора описує еліпс. Це еліптичне обертове магнітне поле наводить у провідниках короткозамкненої обмотки ротора ЕРС і струми, що, взаємодіючи з цим полем, забезпечують розгін ротора в напрямку обертання поля, і він протягом декількох секунд досягає майже номінальної кутової швидкості. Відпускан­ня пускової кнопки переводить машину з двофазного режиму на однофазний, підтримуваний на­далі відповідною складовою змінного магнітного поля, що при своєму обертанні трохи випере­джає обертовий ротор через ковзання. Своєчасне відключення пускової фази обмотки статора від живильної мережі вкрай необхідне в зв’язку з її конструктивним виконанням, що передбачає ко­роткочасний режим роботи - звичайно до 3 с, що виключає тривале перебування її під струмом унаслідок неприпустимого перегріву, згоряння ізоляції і виходу з ладу.

Підвищення надійності експлуатації однофазних асинхронних двигунів забезпечують вбудо­вуванням у корпус машин відцентрового вимикача з контактами, що розмикають, приєднаними до затискачів із позначеннями ВЦ і В2, і теплового реле з аналогічними контактами, що мають виводи з позначеннями РТ і СІ (рис. 11.39, в, г). Відцентровий вимикач автоматично відключає пускову фазу обмотки статора, приєднану до затискачів B1 і В2 при досягненні ротором кутової швидкості, близької до номінальної, а теплове реле - обидві фази обмотки статора від живильної мережі, якщо нагрівання їх виявиться вище припустимого.

Рисунок 3- маркування затискачів фаз обмотки статора однофазного асинхронного двигуна з короткозамкненим роторомі їх з’єднання для обертання ротора: а,в) правого, б,г) лівого

Зміна напрямку обертання ротора досягається зміною напрямку струму в одній з фаз обмотки статора при пуску шляхом переключення пускової кнопки і перестановкою металевої пластини на затискачах машини (рис. 3 а, б) або тільки перестановкою двох аналогічних пластин (рис. 3, в, г).

Однофазні асинхронні двигуни відрізняються від аналогічних за номінальною потужністю три­фазних машин зниженою кратністю пускового моменту:

і підвищеною кратністю пускового струму , які для однофазних машин з пусковою фазою обмотки статора, що має підвищений опір постійному струму і меншу індуктивність, ніж робоча фаза, мають значення кп = 1,0... 1,5 і кІ = 5...9.

Пускові характеристики однофазних асинхронних двигунів є гіршими від аналогічних харак­теристик трифазних асинхронних машин у зв’язку з тим, що збуджуване при пуску однофазних машин з пусковою фазою обмотки статора еліптичне обертове магнітне поле, еквівалентне двом неоднаковим круговим обертовим магнітним полям - прямої і зворотної послідовностей, викли­кає появу гальмового ефекту. Добиранням параметрів елементів електричних кіл робочої й пус­кової фаз обмотки статора можна забезпечити при пуску збудження кругового обертового маг­нітного поля, що можливо при фазозсуваючому елементі, виконаному у вигляді конденсатора відповідної ємності. Оскільки розгін ротора викликає зміну параметрів кіл машини, магнітне поле, яке обертається, з кругового переходить в еліптичне, погіршуючи цим пускові характерис­тики двигуна. Тому при кутовій швидкості ротора близько 0,8 номінальної пускову фазу обмот­ки статора відключають вручну або автоматично, у результаті чого двигун переходить на од­нофазний режим роботи.

Однофазні асинхронні двигуни з пусковим конденсатором мають кратність пускового моменту кп = 1,7 ... 2,4 і кратність початкового пускового струму кІ = 3 ... 5.