2 Двофазні асинхронні двигуни

Рисунок 4 – Схеми включення двофазних асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором: а) із постійно приэднаним конденсатором, б) із робочим і пусковим конденсатором

У двофазних асинхронних дви­гунах обидві фази обмотки ста­тора з фазними зонами по 90 еле­ктричних градусів є робочими. Вони розташовані в пазах магнітопроводу статора так, що їхні магнітні осі зсунуті одна віднос­но одної на 90 електричних гра­дусів. Ці фази обмотки статора відрізняються не тільки числом витків, але й номінальними на­пругами і струмами, хоча при но­мінальному режимі двигуна повні потужності їх однакові. В одній з фаз обмотки статора постійно знаходиться конденсатор Ср (рис. 4, а), що в умовах номінального режиму двигуна забезпечує збудження кругового обертового магнітного поля. Ємність цього конденсатора визначають за формулою:

,

де І1 і φ1 — відповідно струм і зсув фаз між напругою і струмом кола фази обмотки статора без конденсатора при круговому обертовому магнітному полі; f і U - відповідно частота змінного струму і напруга живильної мережі; n - коефіцієнт трансформації - відношення ефективних чи­сел витків фаз обмотки статора відповідно з конденсатором і без нього, що визначається за фор­мулою:

,

де коб2 і коб1 - обмотувальні коефіцієнти відповідних фаз обмотки статора з числом витків w2 і w1.

Напруга на затискачах конденсатора UC, включеного послідовно з фазою обмотки статора, при круговому обертовому магнітному полі є вище напруги мережі U і визначається так:

.

Перехід до навантаження двигуна, відмінного від номінального, супроводжується зміною обе­ртового магнітного поля, яке замість кругового стає еліптичним. Це погіршує робочі власти­вості машини, а при пуску знижує початковий пусковий момент до Мп < 0,З Мном, обмежуючи цим застосування двигунів з постійно включеним конденсатором тільки в установках із легкими умовами пуску. Для підвищення початкового пускового моменту паралельно робочому конден­сатору Ср включають пусковий конденсатор Сп (рис. 11.40, б), ємність якого набагато більше ємності робочого конденсатора і залежить від кратності пускового моменту, що може бути дове­дена до двох і більше. Після розгону ротора до кутової швидкості, рівної 0,6 ... 0,7 номінальної, пусковий конденсатор відключають, щоб уникнути переходу кругового обертового магнітного поля в еліптичне, що погіршує робочі характеристики двигуна. Пусковий режим таких конденса­торних двигунів характеризується такими показниками кп = 1,7 ... 2,4 і кІ = 4 ... 6.

Конденсаторні двигуни відрізняються кращими енергетичними показниками, ніж однофазні двигуни з пусковою фазою обмотки статора, а коефіцієнт потужності їх, завдяки застосуванню конденсаторів, вище, ніж у трифазних двигунів однакової потужності.

Однофазні асинхронні двигуни єдиної серії АОЛ виготовляють двох- і чотириполюсними з пу­сковою фазою обмотки, статора з фазозсуваючим резистором (АОЛБ), що відключається, з пу­сковим конденсатором (АОЛГ), конденсаторні з робочим і пусковим конденсаторами (АОЛД) номінальною потужністю від 18 до 600 Вт, котрі працюють від мережі змінної напруги частоти 50 Гц із ККД ηном= 0,22... 0,75.

В установках автоматичного керування застосовують універсальні асинхронні двигуни - трифазні машини малої потужності, що приєднують до трифазної чи однофазної мережі (рис. 5, а, б, в). При живленні від однофазної мережі пускові і робочі характеристики цих двигунів трохи гірше, ніж при використанні їх у трифазному режимі.

Рисунок 5 – Схеми включення універсальних асинхронних двигунів із короткозамкненим ротором у мережу: а) трифазну; б,в) однофазну

Універсальні асинхронні двигуни серії УАД виготовляють двох- і чотириполюсними, що при трифазному режимі мають номінальну потужність від 1,5 до 70 Вт, а при однофазному режимі - від 1 до 55 Вт і працюють від мережі змінної напруги частоти 50 Гц із ККД ηном = 0,09 ... 0,65.

Рисунок 6- Однофазний асинхронний двигун з екранованими полюсами: а) будова; б) умовне графічне позначення.

В однофазних асинхронних двигунах із розщепле­ними, або екранованими, полюсами (рис. 6, а, б), кожен полюс розщеплений глибоким пазом на дві нерівні частини і несе на собі однофазну обмотку, що охоплює весь магнітогіровід полюса, і коротко- замкнені витки, розташовані на його меншій части­ні. Ротор у цих двигунів має короткозамкнену об­мотку.

Включення обмотки статора на синусоїдальну напругу супроводжується встановленням у ній стру­му і зрушенням змінного магнітного поля з нерухо­мою віссю симетрії, що наводить у короткозамкнених витках відповідні ЕРС і струми. Під впливом стру­мів короткозамкнених витків відповідна їм MPC збуджує магнітне поле, що перешкоджає посиленню й ослабленню основного магнітного поля в екранованих частинах полюсів. Магнітні поля екранованих і неекранованих частин полюсів не збігаються за фазою в часі і, будучи зміщеними в просторі, утворюють результуюче еліптичне обертове магнітне поле, що зміщається в напрямку від магнітної осі неекранованої частини по­люса до магнітної осі його екранованої частини. Взаємодія цього поля зі струмами, індуковани­ми в обмотці ротора, викликає появу початкового пускового моменту Мп = (0,2 ... 0,6) Мном і розгін ротора до номінальної кутової швидкості, якщо гальмовий момент, прикладений до вала двигуна, не перевищує початковий пусковий момент. Для збільшення початкового пускового й максимального моментів цих двигунів між їхніми полюсами розташовують магнітні шунти з листової сталі, що сприяє наближенню обертового магнітного поля до кругового.

Двигуни з розщепленими полюсами є нереверсивними пристроями, що допускають часті пуски, раптову зупинку і можуть тривалий час перебувати в загальмованому стані. їх виготовляють двох- і чотириполюсними номінальною потужністю від 0,5 до 30 Вт, а при удосконаленій конструк­ції до 300 Вт для роботи від мережі змінної напруги частотою 50 Гц із ККД ηном = 0,20 ... 0,40.