🎓 Однофазный асинхронный двигатель — презентация на Slide-Share.ru

1

Первый слайд презентации: Однофазный асинхронный двигатель

Изображение слайда

2

Слайд 2

Однофазные асинхронные двигатели выпускают от 5 Вт до 10 кВт. Данные двигатели используются: в приводе стиральных машин, холодильников, центрифуг, заточных и небольших обрабатывающих станков и т.д. По своему устройству однофазный АД аналогичен трехфазному и состоит из статора, в пазах которого уложена однофазная обмотка и короткозамкнутого ротора.

Изображение слайда

3

Слайд 3: Конструкция однофазного АД

Изображение слайда

4

Слайд 4: Сравнение однофазных и трехфазных АД

Однофазные АД по сравнению с трехфазными двигателями обычно имеют несколько худшие технические характеристики. Мощность однофазного АД составляет не более 70% от мощности трехфазного АД в том же габарите. Однофазные АД, кроме того, имеют более низкую перегрузочную способность

Изображение слайда

5

Слайд 5: Схема включения однофазного АД

Изображение слайда

6

Слайд 6: Принцип работы однофазного АД

Особенность работы однофазного АД заключается в том, что при включении однофазной обмотки статора в сеть МДС статора создает не вращающийся, а пульсирующий магнитный поток с амплитудой Ф мах, изменяющейся от + Ф мах до – Ф мах. При этом ось магнитного потока остается неподвижной в пространстве.

Изображение слайда

7

Слайд 7: Принцип работы однофазного АД

Двигатель имеет на статоре две обмотки – основную (рабочую) и пусковую, которая используется для пуска АД. Ротор АД выполнен короткозамкнутым в виде беличьей клетки. Однофазный ток I1 этой обмотки создает пульсирующие магнитное поле, которое можно разложить на два поля Фа и Фв, имеющие равные амплитуды и вращающиеся в противоположные стороны с одинаковой скоростью. n пр =n обр =f 1 60/ p=n 1

Изображение слайда

8

Слайд 8

Условимся считать поток Фа, вращающийся в направлении вращения ротора, прямым, а поток Фв — обратным. Частота вращения ротора n 2 меньше частоты вращения статора n 1, поэтому скольжение ротора относительно вращающегося потока Ф а будет S пр =( n 1 — n 2 )/ n 1 = s Обратный поток вращается противоположно ротору с той же скоростью, поэтому частота вращения ротора относительно магнитного потока Фв — отрицательная. Скольжение в этом случае определяется выражением: S обр = 2 — s

Изображение слайда

9

Слайд 9

При неподвижном роторе магнитные поля Фа и Фв создают одинаковые по величине, но противоположные по знаку крутящиеся моменты М1 и М2. Поэтому при пуске результирующий момент ( Мn=M1-M2 ) равен нулю, и двигатель не может прийти во вращение даже без нагрузки на вале. В связи с этим для пуска однофазного АД и используется дополнительная пусковая обмотка, которая позволяет получить  вращающееся магнитное поле, за счет которого обеспечивается начальный пусковой момент, определяющий и направление вращения вала.

Изображение слайда

10

Слайд 10

Для получения вращающего магнитного поля на статоре двигателя должны быть расположены как минимум две обмотки, смещенные в пространстве на определенный угол и обтекаемые переменными токами. В соответствии с этим пусковая обмотка укладывается на статоре двигателя со смещением ее оси на 90 o по отношению к оси рабочей обмотки, а сдвиг токов обеспечивается включением в ее цепь дополнительного фазосдвигающего элемента, в качестве которого могут быть использованы: активный резистор, катушка индуктивности или конденсатор.

Либо пусковая обмотка мотается с небольшим количеством витков в обратную сторону (бифиляр).

Изображение слайда

11

Слайд 11

Дальше электродвигатель может работать только на рабочей обмотке, этот принцип применяется в холодильниках, где для запуска устанавливается пусковое реле, после запуска пусковая обмотка отключается

Изображение слайда

12

Слайд 12

Существуют схемы подключения, в которых пусковая обмотка остается в работе и после пуска, такой принцип применялся в стиральных машинках российского производства, и, кроме того, есть возможность работы — реверс, т.е. вращение в другую сторону. К однофазным электродвигателям относятся и электроинструмент и бытовые электроприборы: дрели, шлифмашинки, пылесосы, триммеры (газонокосилки) и т. д., для которых необходимо вращение более 3000 об/мин, а максимальное вращение электродвигателя при частоте 50 Гц ограничено примерно 3000 об/мин.

Изображение слайда

13

Последний слайд презентации: Однофазный асинхронный двигатель

Для эффективной работы вышеперечисленных агрегатов таких оборотов недостаточно. Поэтому были изобретены однофазные коллекторные электродвигатели с количеством оборотов в минуту более 3000.

Изображение слайда

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором схема включения 220в

Новые статьи

Содержание

1. Подключение однофазного асинхронного двигателя и принцип его работы
2. Однофазный асинхронный двигатель: принцип работы
3. Подключение однофазного асинхронного двигателя
4. Однофазный двигатель с расщепленной фазой и экранированными полюсами
5. Однофазный двигатель с ассиметричным магнитопроводом статора
6. Еще материалы по теме:
7. Однофазный асинхронный двигатель, схема подключения и запуска
8. Отличие от трехфазных двигателей
9. Как это работает
10. Основные схемы подключения
11. Другие способы
12. С экранированными полюсами и расщепленной фазой
13. С асимметричным магнитопроводом статора
14. Подбор конденсатора

Подключение однофазного асинхронного двигателя и принцип его работы

Используемые в настоящее время бытовые приборы в своем подавляющем большинстве работают при помощи однофазного асинхронного двигателя. Максимальная мощность такого двигателя не превышает 500 Вт.

Однофазный асинхронный двигатель: принцип работы

Однофазный двигатель работает за счет вращающегося магнитного поля, которое возникает при смещении в пространстве двух обмоток статора, соединенных параллельно, относительно друг друга. Важным условием работы однофазного двигателя является сдвиг по фазе токов обмоток. Для этого в конструкции двигателя предусмотрен фазосмещающий элемент (как правило, это конденсатор), он подключен последовательно одной из статорных обмоток. Роль фазосмещающего сетевого элемента может выполнять активное сопротивление или индуктивность.

В том случае если при работе двигателя цепь обмотки разрывается, прекращается движение магнитного потока (Ф) статора. Происходит инерционное вращение ротора, поэтому, поток остается вращающимся по отношению к обмотке ротора и наводит ЭДС, силу тока (I) и собственный магнитный поток (Ф), при этом движение магнитного потока (Ф) ротора совпадает со статорным магнитным потоком.

Магнитный поток ротора изменяется. Данное действие основывается на синусоидальном законе согласно которому, изменяя направление на противоположное, ротор остается в состоянии вращения. В связи с этим запуск мотора возможен в том случае если наличествует внешний фактор, который способен осуществить возвратное вращательное движение ротора в первоначальное направление.

Так как при запуске однофазного двигателя применяется пусковая катушка с применением фазосмещающего элемента. Сопротивление активного типа используется в этом роде очень часто, в связи с дешевизной.

После запуска двигателя возникает отключение обмотки действующей для запуска. Обмотка пуска работает в кратковременном режиме, и для ее изготовления применяется более тонкий провод, чем идет на изготовление рабочей обмотки.

Подключение однофазного асинхронного двигателя

Рис. №1.Схемы подключения асинхронного двигателя к однофазной сети

Для подключения однофазного асинхронного двигателя к однофазной сети прибегают к помощи резистора, используемого для запуска, и присоединенного к пусковой катушке (обмотке) последовательным методом, таким образом, между токами, которые присутствуют в обмотке двигателя, наблюдается сдвиг фаз на 30 о. этого хватает для запуска асинхронной машины в работу. В конструкции двигателя, в котором присутствует сопротивление пуска, наличие фазового угла объясняется неодинаковым комплексным сопротивлением в электрических цепях двигателя.

Рис. №2. Схема включения асинхронного однофазного двигателя с распределенной статорной обмоткой, используемой в качестве привода активатора стиральных машин бытового назначения.

Кроме, использования сопротивления пуска применяется подключение однофазного двигателя к однофазной цепи с конденсаторным пуском. Двигатель, выполняющий эту операцию, будет использовать расщепленную фазу. Особенность этого способа в том, что вспомогательная катушка, в которую встроен конденсатор используется в момент времени запуска. Чтобы достигнуть максимально возможного эффекта сдвиг токов относительно обмоток должен достигать максимально высокого значения угла – 90 о .

Среди разнообразия элементов, используемых для сдвига фаз, только использование конденсатора дает возможность получения максимально лучшего пускового эффекта однофазного асинхронного двигателя .

Однофазный двигатель с расщепленной фазой и экранированными полюсами

При рассмотрении однофазных электродвигателей нельзя забыть о моделях двигателей в конструкции, которых применяются экранированные полюса, в такой машине присутствует расщепленная фаза и короткозамкнутая вспомогательная обмотка. Статор такого двигателя имеет явно выраженные полюса, каждый из которых разделен аксиальным пазом на две неодинаковые части, на меньшей части находится короткозамкнутый виток.

При присоединении статора двигателя в электрическую сеть, магнитный поток, для которого характерно пульсирующее действие и созданный в магнитопроводе машины, делится на 2 части. Движение одной из них идет по части полюса без экрана, вторая следует по части полюса покрытой экраном. Индуктивность витка приводит к отставанию тока по фазе от наведенной магнитным потоком ЭДС. Магнитный поток короткозамкнутой обмотки создает результирующий поток, который движется в экранированной части полюса. В разноименных частях полюсов наблюдается сдвиг разных магнитных потоков на определенное значение угла, а также на разницу во времени.

Недостаток этих моделей заключается в значительных электрических потерях, которые присутствуют в витках обмотки замкнутой накоротко.

Используется в конструкции тепловентиляторов и вентиляторов.

Однофазный двигатель с ассиметричным магнитопроводом статора

Особенность конструкции заключается в наличии явно выраженных полюсов, расположенных на несимметричном сердечнике, изготовленным шихтованным способом. Конструкция ротора короткозамкнутая, тип обмотки – «беличья клетка». В конструкции такого двигателя характерно отсутствие элементов для сдвига по фазе. Улучшение пусковой характеристики достигается добавление в конструкцию магнитных шунтов.

Рис. №3. Чертеж асимметричного статора асинхронной машины.

Недостатки этих машин.

1. Малый КПД.
2. Невозможность реверсирования.
3. Невысокий пусковой момент.
4. Сложность операций по изготовлению магнитных шунтов.

Несмотря на наличие недостатков, однофазные асинхронные машины широко используются для конструирования бытовой техники, причина в невысокой мощности бытовой электрической сети, которой соответствует мощность однофазных асинхронных двигателей.

Еще материалы по теме:

Самостоятельное проектирование и изготовление вертикального ветряка на основе асинхронного двигателя Экономитель воды – аэратор: примеры использования и принцип работы Вольтметр. Устройство, принцип работы, виды и характеристики Все условия параллельной работы трансформаторов

Однофазный асинхронный двигатель, схема подключения и запуска

Работа асинхронных электрических двигателей основывается на создании вращающегося магнитного поля, приводящего в движение вал. Ключевым моментом является пространственное и временное смещение обмоток статора по отношению друг к другу. В однофазных асинхронных электродвигателях для создания необходимого сдвига по фазе используется последовательное включение в цепь фазозамещающего элемента, такого как, например, конденсатор.

Отличие от трехфазных двигателей

Использование асинхронных электродвигателей в чистом виде при стандартном подключении возможно только в трехфазных сетях с напряжением в 380 вольт, которые используются, как правило, в промышленности, производственных цехах и других помещениях с мощным оборудованием и большим энергопотреблением. В конструкции таких машин питающие фазы создают на каждой обмотке магнитные поля со смещением по времени и расположению (120˚ относительно друг друга), в результате чего возникает результирующее магнитное поле. Его вращение приводит в движение ротор.

Однако нередко возникает необходимость подключения асинхронного двигателя в однофазную бытовую сеть с напряжением в 220 вольт (например в стиральных машинах). Если для подключения асинхронного двигателя будет использована не трехфазная сеть, а бытовая однофазная (то есть запитать через одну обмотку), он не заработает. Причиной тому переменный синусоидальный ток, протекающий через цепь. Он создает на обмотке пульсирующее поле, которое никак не может вращаться и, соответственно, двигать ротор. Для того, чтобы включить однофазный асинхронный двигатель необходимо:

1. добавить на статор еще одну обмотку, расположив ее под 90˚ углом от той, к которой подключена фаза.
2. для фазового смещения включить в цепь дополнительной обмотки фазосдвигающий элемент, которым чаще всего служит конденсатор.

Редко для сдвига по фазе создается бифилярная катушка. Для этого несколько витков пусковой обмотки мотаются в обратную сторону. Это лишь один из вариантов бифиляров, которые имеют несколько другую сферу применения, поэтому, чтобы изучить их принцип действия, следует обратиться к отдельной статье.

После подключения двух обмоток такой двигатель с конструкционной точки зрения является двухфазным, однако его принято называть однофазным из-за того что в качестве рабочей выступает лишь одна из них.

Схема подключения коллекторного электродвигателя в 220В

Схема подключения однофазного асинхронного двигателя (схема звезда)

Как это работает

Пуск двигателя с двумя расположенными подобным образом обмотками приведет к созданию токов на короткозамкнутом роторе и кругового магнитного поля в пространстве двигателя. В результате их взаимодействия между собой ротор приводится в движение. Контроль показателей пускового тока в таких двигателях осуществляется частотным преобразователем.

Несмотря на то, что функцию фаз определяет схема присоединения двигателя к сети, дополнительную обмотку нередко называют пусковой. Это обусловлено особенностью, на которой основывается действие однофазных асинхронных машин – крутящийся вал, имеющий вращающее магнитное поле, находясь во взаимодействии с пульсирующим магнитным полем может работать от одной рабочей фазы. Проще говоря, при некоторых условиях, не подсоединяя вторую фазу через конденсатор, мы могли бы запустить двигатель, раскрутив ротор вручную и поместив в статор. В реальных условиях для этого необходимо запустить двигатель с помощью пусковой обмотки (для смещения по фазе), а потом разорвать цепь, идущую через конденсатор. Несмотря на то, что поле на рабочей фазе пульсирующее, оно движется относительно ротора и, следовательно, наводит электродвижущую силу, свой магнитный поток и силу тока.

Основные схемы подключения

В качестве фазозамещающего элемента для подключения однофазного асинхронного двигателя можно использовать разные электромеханические элементы (катушка индуктивности, активный резистор и др. ), однако конденсатор обеспечивает наилучший пусковой эффект, благодаря чему и применяется для этого чаще всего.

однофазный асинхронный двигатель и конденсатор

Различают три основные способа запуска однофазного асинхронного двигателя через:

• рабочий;
• пусковой;
• рабочий и пусковой конденсатор.

В большинстве случаев применяется схема с пусковым конденсатором. Это связано с тем, что она используется как пускатель и работает только во время включения двигателя. Дальнейшее вращение ротора обеспечивается за счет пульсирующего магнитного поля рабочей фазы, как уже было описано в предыдущем абзаце. Для замыкания цепи пусковой цепи зачастую используют реле или кнопку.

Поскольку обмотка пусковой фазы используется кратковременно, она не рассчитана на большие нагрузки, и изготавливается из более тонкой проволоки. Для предотвращения выхода её из строя в конструкцию двигателей включают термореле (размыкает цепь после нагрева до установленной температуры) или центробежный выключатель (отключает пусковую обмотку после разгона вала двигателя).

Таким путем достигаются отличные пусковые характеристики. Однако данная схема обладает одним существенным недостатком – магнитное поле внутри двигателя, подключенного к однофазной сети, имеет не круговую, а эллиптическую форму. Это увеличивает потери при преобразовании электрической энергии в механическую и, как следствие, снижает КПД.

Схема с рабочим конденсатором не предусматривает отключение дополнительной обмотки после запуска и разгона двигателя. В данном случае конденсатор позволяет компенсировать потери энергии, что приводит к закономерному увеличению КПД. Однако в пользу эффективности проходится жертвовать пусковыми характеристиками.

Для работы схемы необходимо подбирать элемент с определенной ёмкостью, рассчитанной с учетом тока нагрузки. Неподходящий по емкости конденсатор приведет к тому, что вращающееся магнитное поле будет принимать эллиптическую форму.

Своеобразной «золотой серединой» является схема подключения с использованием обоих конденсаторов – и пускового, и рабочего. При подключении двигателя таким способом его пусковые и рабочие характеристики принимают средние значения относительно описанных выше схем.

На практике для приборов, требующих создания сильного пускового момента используется первая схема с соответствующим конденсатором, а в обратной ситуации – вторая, с рабочим.

Другие способы

При рассмотрении методов подключения однофазных асинхронных двигателей нельзя обойти внимание два способа, конструктивно отличающихся от схем для подключения через конденсатор.

С экранированными полюсами и расщепленной фазой

В конструкции такого двигателя используется короткозамкнутая дополнительная обмотка, а на статоре присутствуют два полюса. Аксиальный паз делит каждый из них на две несимметричные половины, на меньшей из которых располагается короткозамкнутый виток.

После включения двигателя в электрическую сеть пульсирующий магнитный поток разделяется на 2 части. Одна из них движется через экранированную часть полюса. В результате получается два разнонаправленных потока с отличной от основного поля скоростью вращения. Благодаря индуктивности появляется электродвижущая сила и сдвиг магнитных потоков по фазе и времени.

Витки короткозамкнутой обмотки приводят к существенным потерям энергии, что и является главным недостатком схемы, однако она относительно часто используется в климатических и нагревательных приборах с вентилятором.

С асимметричным магнитопроводом статора

Особенностью двигателей с данной конструкцией заключается в несимметричной форме сердечника, из-за чего появляются явно выраженные полюса. Для работы схемы необходим короткозамкнутый ротор и обмотка в виде беличьей клетки. Характерным отличием этой конструкции является отсутствие необходимости в фазовом смещении. Улучшенный пуск двигателя осуществляется благодаря оснащению его магнитными шунтами.

Среди недостатков этих моделей асинхронных электродвигателей выделяют низкий КПД, слабый пусковой момент, отсутствие реверса и сложность обслуживания магнитных шунтов. Но, несмотря на это, они имеют широкое применение в производстве бытовой техники.

Подбор конденсатора

Перед тем как подключить однофазный электродвигатель, необходимо произвести расчет необходимой ёмкости конденсатора. Это можно сделать самостоятельно или воспользоваться онлайн-калькуляторами. Как правило, для рабочего конденсатора на 1 кВт мощности должно приходиться примерно 0,7-0,8 мкФ емкости, и около 1,7-2 мкФ – для пускового. Стоит отметить, что напряжение последнего должно составлять не менее 400 В. Эта необходимость обусловлена возникновением 300-600 вольтного всплеска напряжения при старте и останове двигателя.

Керамический и электролитический конденсатор

Ввиду своих функциональных особенностей однофазные электродвигатели находят широкое применение в бытовой технике: пылесосах, холодильниках, газонокосилках и других приборов, для работы которых достаточно частоты вращения двигателя до 3000 об/мин. Большей скорости, при подключении к стандартной сети с частотой тока в 50 Гц, невозможно. Для развития большей скорости используют коллекторные однофазные двигатели.

Подключение однофазного асинхронного двигателя и принцип его работы | ENARGYS.RU

Используемые в настоящее время бытовые приборы в своем подавляющем большинстве работают при помощи однофазного асинхронного двигателя. Максимальная мощность такого двигателя не превышает 500 Вт.

Однофазный асинхронный двигатель: принцип работы

Однофазный двигатель работает за счет вращающегося магнитного поля, которое возникает при смещении в пространстве двух обмоток статора, соединенных параллельно, относительно друг друга. Важным условием работы однофазного двигателя является сдвиг по фазе токов обмоток. Для этого в конструкции двигателя предусмотрен фазосмещающий элемент (как правило, это конденсатор), он подключен последовательно одной из статорных обмоток. Роль фазосмещающего сетевого элемента может выполнять активное сопротивление или индуктивность.

В том случае если при работе двигателя цепь обмотки разрывается, прекращается движение магнитного потока (Ф) статора. Происходит инерционное вращение ротора, поэтому, поток остается вращающимся по отношению к обмотке ротора и наводит ЭДС, силу тока (I) и собственный магнитный поток (Ф), при этом движение магнитного потока (Ф) ротора совпадает со статорным магнитным потоком.

Магнитный поток ротора изменяется. Данное действие основывается на синусоидальном законе согласно которому, изменяя направление на противоположное, ротор остается в состоянии вращения. В связи с этим запуск мотора возможен в том случае если наличествует внешний фактор, который способен осуществить возвратное вращательное движение ротора в первоначальное направление.

Так как при запуске однофазного двигателя применяется пусковая катушка с применением фазосмещающего элемента. Сопротивление активного типа используется в этом роде очень часто, в связи с дешевизной.

После запуска двигателя возникает отключение обмотки действующей для запуска. Обмотка пуска работает в кратковременном режиме, и для ее изготовления применяется более тонкий провод, чем идет на изготовление рабочей обмотки.

Подключение однофазного асинхронного двигателя

Рис. №1.Схемы подключения асинхронного двигателя к однофазной сети

Для подключения однофазного асинхронного двигателя к однофазной сети прибегают к помощи резистора, используемого для запуска, и присоединенного к пусковой катушке (обмотке) последовательным методом, таким образом, между токами, которые присутствуют в обмотке двигателя, наблюдается сдвиг фаз на 30^о, этого хватает для запуска асинхронной машины в работу. В конструкции двигателя, в котором присутствует сопротивление пуска, наличие фазового угла объясняется неодинаковым комплексным сопротивлением в электрических цепях двигателя.

Рис. №2. Схема включения асинхронного однофазного двигателя с распределенной статорной обмоткой, используемой в качестве привода активатора стиральных машин бытового назначения.

Кроме, использования сопротивления пуска применяется подключение однофазного двигателя к однофазной цепи с конденсаторным пуском. Двигатель, выполняющий эту операцию, будет использовать расщепленную фазу. Особенность этого способа в том, что вспомогательная катушка, в которую встроен конденсатор используется в момент времени запуска. Чтобы достигнуть максимально возможного эффекта сдвиг токов относительно обмоток должен достигать максимально высокого значения угла – 90^о.

Среди разнообразия элементов, используемых для сдвига фаз, только использование конденсатора дает возможность получения максимально лучшего пускового эффекта однофазного асинхронного двигателя.

Однофазный двигатель с расщепленной фазой и экранированными полюсами

При рассмотрении однофазных электродвигателей нельзя забыть о моделях двигателей в конструкции, которых применяются экранированные полюса, в такой машине присутствует расщепленная фаза и короткозамкнутая вспомогательная обмотка. Статор такого двигателя имеет явно выраженные полюса, каждый из которых разделен аксиальным пазом на две неодинаковые части, на меньшей части находится короткозамкнутый виток.

При присоединении статора двигателя в электрическую сеть, магнитный поток, для которого характерно пульсирующее действие и созданный в магнитопроводе машины, делится на 2 части. Движение одной из них идет по части полюса без экрана, вторая следует по части полюса покрытой экраном. Индуктивность витка приводит к отставанию тока по фазе от наведенной магнитным потоком ЭДС. Магнитный поток короткозамкнутой обмотки создает результирующий поток, который движется в экранированной части полюса. В разноименных частях полюсов наблюдается сдвиг разных магнитных потоков на определенное значение угла, а также на разницу во времени.

Недостаток этих моделей заключается в значительных электрических потерях, которые присутствуют в витках обмотки замкнутой накоротко.

Используется в конструкции тепловентиляторов и вентиляторов.

Однофазный двигатель с ассиметричным магнитопроводом статора

Особенность конструкции заключается в наличии явно выраженных полюсов, расположенных на несимметричном сердечнике, изготовленным шихтованным способом. Конструкция ротора короткозамкнутая, тип обмотки – «беличья клетка». В конструкции такого двигателя характерно отсутствие элементов для сдвига по фазе. Улучшение пусковой характеристики достигается добавление в конструкцию магнитных шунтов.

Рис. №3. Чертеж асимметричного статора асинхронной машины.

Недостатки этих машин:

1. Малый КПД.
2. Невозможность реверсирования.
3. Невысокий пусковой момент.
4. Сложность операций по изготовлению магнитных шунтов.

Несмотря на наличие недостатков, однофазные асинхронные машины широко используются для конструирования бытовой техники, причина в невысокой мощности бытовой электрической сети, которой соответствует мощность однофазных асинхронных двигателей.

Однофазный асинхронный двигатель. Принцип работы и конструкция

Однофазные двигатели наиболее известны среди полностью электрических двигателей, поскольку они широко используются в бытовой технике, магазинах, офисах и т. д.

Действительно, однофазные двигатели менее эффективная замена трехфазным двигателям, но трехфазное питание обычно недоступно, за исключением крупных коммерческих и промышленных предприятий.

Содержание

В отличие от трехфазных асинхронных двигателей, однофазные асинхронные двигатели не запускаются самостоятельно. Причина этого очень интересна.

Почему однофазный асинхронный двигатель не запускается самостоятельно?

Однофазный асинхронный двигатель имеет распределенную обмотку статора и короткозамкнутый ротор .

При питании от однофазной сети его обмотка статора создает поток (или поле), который является только переменным, т.е. переменным только вдоль одной пространственной оси.

Это не синхронно вращающийся (или вращающийся) поток, как в случае двух- или трехфазной обмотки статора, питаемой от двух- или трехфазного источника питания.

Теперь переменный или пульсирующий поток, действующий на стационарный короткозамкнутый ротор, не может производить вращение (вращаться может только вращающийся поток). Вот почему однофазный двигатель не запускается самостоятельно.

Однако, если дать ротору такой машины начальный пуск рукой (или небольшим двигателем) или иным способом в любом направлении, то сразу же возникает крутящий момент, и двигатель разгоняется до конечной скорости ( если приложенный крутящий момент не слишком высок).

Это своеобразное поведение двигателя было объяснено с помощью двух приведенных ниже теорий

1. Теория вращения двух полей или двух полей  
2. Теория перекрестного поля .

Кратко будет обсуждаться только теория вращения двойного поля.

Теория вращения двойного поля

В этой теории используется идея о том, что переменная одноосная величина может быть представлена ​​двумя противоположно вращающимися векторами половинной величины.

Итак, переменный синусоидальный поток можно представить двумя вращающимися потоками, каждый из которых равен половине значения переменного потока и каждый вращается синхронно в противоположных направлениях.

Теория вращения двойного поля

Как показано на рис. (а), пусть переменный поток имеет максимальное значение φ _м . Потоки его компонентов A и B будут равны φ _м / 2 при вращении против часовой стрелки и по часовой стрелке соответственно.

Через некоторое время, когда A и B повернутся на углы +θ и –θ, как показано на рис. (b), результирующий поток будет 

Результирующий поток = 2×(φ _м /2) sin (2θ/2) = φ _м sin θ

После четверти цикла вращения потоки A и B будут направлены в противоположные стороны, как показано на рис. Рис(с) так, чтобы результирующий поток был равен нулю.

После половины цикла потоки A и B будут иметь результирующую –2×(φ _м /2) = –φ _м .

После трех четвертей цикла результирующая снова равна нулю, как показано на рис. (e) и т. д.

Если мы нанесем значения результирующего потока в зависимости от θ между пределами θ=0° до θ=360°, то получится кривая, подобная показанной на рисунке.

Переменный поток

Вот почему переменный поток можно рассматривать как состоящий из двух вращающихся потоков, каждый из которых имеет половину значения и вращается синхронно в противоположных направлениях.

Можно отметить, что если скольжение ротора составляет с по отношению к потоку прямого вращения (т. с).

Крутящий момент против скольжения

Каждый из двухкомпонентных потоков при вращении вокруг статора разрезает ротор, индуцирует ЭДС и, таким образом, создает свой собственный крутящий момент.

Очевидно, что два крутящих момента (называемые прямым и обратным крутящими моментами) направлены в противоположные стороны, так что чистый или результирующий крутящий момент равен их разнице.

Следовательно, T _f и T _b численно равны, но будучи противоположно направленными, не создают результирующего крутящего момента. Это объясняет отсутствие пускового момента в однофазном двигателе .

Однако, если ротор каким-либо образом запустить, скажем, по часовой стрелке, крутящий момент по часовой стрелке начинает увеличиваться, и в то же время крутящий момент против часовой стрелки начинает уменьшаться.

Следовательно, существует определенный чистый крутящий момент в направлении по часовой стрелке, который разгоняет двигатель до полной скорости.

Как сделать однофазный асинхронный двигатель самозапускающимся?

Как обсуждалось выше, однофазные асинхронные двигатели не запускаются самостоятельно, поскольку однофазное питание не может создавать вращающееся магнитное поле. Нам требуется двухфазное или трехфазное питание для создания вращающегося магнитного поля.

Но мы можем создать вращающееся магнитное поле с помощью двухфазной конструкции.

Таким образом, мы можем просто сказать, что для того, чтобы однофазный асинхронный двигатель запустился самостоятельно, мы должны временно преобразовать его в двухфазный двигатель во время его запуска.

Для этой цели статор однофазного асинхронного двигателя снабжен дополнительной обмоткой, известной как Пусковая или вспомогательная обмотка , в дополнение к основной или рабочей обмотке .

Две обмотки электрически смещены на 90 градусов и подключены параллельно к однофазной сети.

Так устроено, что разность фаз между токами в двух обмотках статора (основной и рабочей обмотках) очень велика (идеальное значение 90 градусов). Следовательно, двигатель ведет себя как двухфазный двигатель .

Эти два тока создают вращающийся поток и, следовательно, вызывают самозапуск двигателя.

Разность фаз между токами в основной обмотке и рабочей обмотке можно получить различными способами. Сдвиг фаз можно получить, подключив сопротивление, индуктивность или емкость последовательно с пусковой обмоткой.

Как создается фазовый сдвиг?

Разность между токами в пусковой обмотке и рабочей обмотке в разных однофазных двигателях создается разными методами.

В этом разделе мы рассмотрим, как фазовый сдвиг создается в каждом однофазном двигателе.

Асинхронный двигатель с расщепленной фазой

В асинхронном двигателе с расщепленной фазой разность фаз создается за счет использования обмоток с различным сопротивлением и реактивным сопротивлением в основной и вспомогательной обмотках.

Основная обмотка (рабочая обмотка): низкое сопротивление, но высокое реактивное сопротивление

Вспомогательная обмотка (пусковая обмотка): высокое сопротивление и низкое реактивное сопротивление

Асинхронные двигатели с конденсаторным пуском

создать разность фаз между основной и вспомогательной обмотками.

Обычно для этой функции используется конденсатор электролитического типа.

Однофазный асинхронный двигатель

Дмитрий Левкин

• Двигатель асинхронный однофазный с пусковой (вспомогательной) обмоткой
  • Конструкция однофазного асинхронного двигателя
  • Принцип работы однофазного асинхронного двигателя
  • Пуск однофазного асинхронного двигателя
  • Подключение однофазного двигателя

• Асинхронный двигатель с экранированными полюсами
• Однофазный асинхронный двигатель с асимметричным статором

Двухфазный двигатель — однофазный асинхронный двигатель, имеющий вспомогательную (пусковую) обмотку на статоре, смещенную от основной, и короткозамкнутый ротор [2].

Конструкция однофазного асинхронного двигателя со вспомогательной или пусковой обмоткой

Основными компонентами любого электродвигателя являются ротор и статор. Ротор — вращающаяся часть электродвигателя, статор — неподвижная часть электродвигателя, с помощью которой создается магнитное поле для вращения ротора.

Основные части однофазного асинхронного двигателя: ротор и статор

Статор имеет две обмотки, расположенные под углом 90° друг к другу. Основная (рабочая) обмотка обычно занимает 2/3 пазов сердечника статора, другая обмотка называется вспомогательной (пусковой) и обычно занимает 1/3 пазов статора.

Двигатель фактически двухфазный, но так как после пуска работает только одна обмотка, то электродвигатель называется однофазным.

Ротор обычно представляет собой короткозамкнутую обмотку, называемую также «беличьей клеткой» из-за сходства. У которых медные или алюминиевые стержни закрыты кольцами на концах, а пространство между стержнями часто заполнено алюминиевым сплавом. Ротор однофазного двигателя также может быть выполнен в виде полого немагнитного или полого ферромагнитного цилиндра.

Двигатель асинхронный однофазный со вспомогательной обмоткой имеет две обмотки, расположенные перпендикулярно друг относительно друга

Принцип работы однофазного асинхронного двигателя

Чтобы лучше понять работу однофазного асинхронного двигателя, рассмотрим его только с одним витком в основной и вспомогательной обмотках.

Анализ случая с двумя обмотками, имеющими один виток

Рассмотрим случай, когда ток во вспомогательной обмотке отсутствует. При включении основной обмотки статора переменный ток, проходя по обмотке, создает пульсирующее магнитное поле, стационарное в пространстве, но изменяющееся от +Ф _макс до -Ф _макс .

Останов

Пульсирующее магнитное поле

Если вы поместите короткозамкнутый ротор с начальным вращением в флуктуирующее магнитное поле, он будет продолжать вращаться в том же направлении.

Чтобы понять принцип работы однофазного асинхронного двигателя, разделим флуктуирующее магнитное поле на два одинаковых вращающихся поля, имеющих амплитуду, равную Ф _max /2 и вращающихся в противоположных направлениях с одинаковой частотой:

,

• где n _f — скорость вращения магнитного поля в прямом направлении, об/мин,
• n _r — скорость вращения магнитного поля в обратном направлении, об/мин,
• f ₁ – частота тока статора, Гц,
• p — количество пар полюсов,
• n ₁ — частота вращения магнитного потока, об/мин

Останов

Разложение пульсирующего магнитного потока на два вращающихся

Действие пульсирующего поля на вращающийся ротор

Рассмотрим случай, когда ротор в пульсирующем магнитном потоке имеет начальное вращение. Например, мы вручную раскрутили вал однофазного двигателя, одна обмотка которого подключена к сети переменного тока. В этом случае при определенных условиях двигатель будет продолжать развивать крутящий момент, так как ротор проскальзывает относительно прямого и обратного магнитных потоков будут неодинаковы.

Предположим, что прямой магнитный поток Ф _f , вращается в направлении вращения ротора, а обратный магнитный поток Ф _r в противоположном направлении. Так как скорость вращения ротора n ₂ меньше скорости вращения магнитного потока n ₁ , то скольжение ротора относительно потока Ф _f составит:

,

• где с _f — проскальзывание ротора относительно прямого магнитного потока,
• n ₂ – частота вращения ротора, об/мин,
• s — скольжение асинхронного двигателя

Прямой и обратный вращающийся магнитный поток вместо пульсирующего магнитного потока

Магнитный поток Ф _r вращается против вращения ротора, скорость вращения ротора n ₂ относительно этого потока отрицательна, а скольжение ротор относительно Ф _r

,

• где s _r — проскальзывание ротора относительно обратного магнитного потока

Пуск

Останов

Вращающееся магнитное поле, пронизывающее ротор

Ток, индуцируемый в роторе переменным магнитным полем

Согласно закону электромагнитной индукции, прямой Ф _f и обратный Ф _{2 магнитный поток 906 создаваемые обмоткой статора наводят ЭДС в обмотке ротора, которые, соответственно, в короткозамкнутом роторе генерируют токи I 2ф и я 2р . Частота тока в роторе пропорциональна скольжению, поэтому:}

,

• где f _2f — частота тока I _2f , индуцированного прямым магнитным потоком, Гц

,

• где f _2r – частота тока I _2r , индуцированного обратным магнитным потоком, Гц

Таким образом, при вращении ротора электрический ток I _2r , индуцированный обратным магнитным полем в обмотке ротора, имеет частоту f _2r , значительно превышающую частоту f _2f тока ротора I _2f , индуцированного прямым полем.

Пример: для однофазного асинхронного двигателя, работающего от сети с частотой f ₁ = 50 Гц при n ₁ = 1500 и n ₂ = 1440 об/мин,

относительное скольжение ротора к прямому магнитному потоку s _f = 0,04;
частота тока, индуцированного прямым магнитным потоком f _2f = 2 Гц;
скольжение ротора относительно обратного магнитного потока а s _r = 1,96;
частота тока, индуцированного обратным магнитным потоком f _2r = 98 Гц

Согласно закону Ампера, в результате взаимодействия электрического тока I _2f с магнитным полем F _f

,

• где М _f – магнитный момент, создаваемый прямым магнитным потоком, Н∙м,
• с _М постоянный коэффициент, определяемый конструкцией двигателя

Электрический ток I _2r , взаимодействуя с магнитным полем Ф _r , создает тормозной момент M _r , направленный против вращения ротора, то есть противоположный моменту M _f :

,

• где М _r — магнитный момент, создаваемый обратным магнитным потоком, Н∙м

Результирующий крутящий момент, действующий на ротор однофазного асинхронного двигателя,

,

Примечание: В связи с тем, что во вращающемся роторе прямое и обратное магнитное поле будут индуцировать ток разной частоты, крутящие моменты действующие на ротор в разных направлениях, не будут одинаковыми. Следовательно, ротор будет продолжать вращаться в флуктуирующем магнитном поле в том направлении, в котором он имел первоначальное вращение.

Тормозной эффект обратного поля

При работе однофазного двигателя в пределах номинальной нагрузки, то есть при малых значениях скольжения s = s _f ​, момент создается в основном за счет момента М _ф . Тормозное действие крутящего момента реверсивного поля M _r незначительно. Это связано с тем, что частота f _2r значительно выше частоты f _2f , поэтому индуктивное сопротивление обмотки ротора а х _2r = х ₂ с _r к току I _2r намного больше его активного сопротивления. Поэтому ток I _2r , имеющий большую индуктивную составляющую, оказывает сильное размагничивающее действие на обратный магнитный поток Ф _r , значительно ослабляя его.

,

• где r ₂ — сопротивление стержней ротора, Ом,
• x _2r — реактивное сопротивление стержней ротора, Ом.

Если учесть, что коэффициент мощности мал, то станет понятно, почему М _r под нагрузкой двигателя не оказывает существенного тормозного действия на ротор однофазного двигателя.

При одной фазе ротор не может быть запущен.

Ротор, имеющий начальное вращение, будет продолжать вращаться в поле, создаваемом однофазным статором

Действие флуктуирующего поля на неподвижный ротор

При неподвижном роторе (n ₂ = 0) скольжение s _f = s _r = 1 и M _f = M _r , поэтому начальный пусковой момент однофазного асинхронного двигателя M _f = 0. Для создания пускового крутящего момента необходимо привести ротор во вращение в ту или иную сторону. Тогда s ≠ 1, равенство моментов М _f и М _r нарушается и результирующий электромагнитный момент приобретает некоторое значение M = M _f — M _r ≠ 0.

Пуск однофазного асинхронного двигателя.

Как создать начальную ротацию?

Одним из способов создания пускового момента в однофазном асинхронном двигателе является расположение вспомогательной (пусковой) обмотки В, смещенной в пространстве относительно основной (рабочей) обмотки А на угол 90 электрических градусов. Для того чтобы обмотки статора создавали вращающееся магнитное поле, токи I _А и I _В в обмотках должны быть противофазны друг относительно друга. Для получения фазового сдвига между токами I _А и И _Б вспомогательная (пусковая) обмотка В подключается к фазосдвигающему элементу, представляющему собой сопротивление (резистор), индуктивность (дроссель) или емкость (конденсатор) [1].

После разгона ротора двигателя до скорости вращения, близкой к установившейся, пусковая обмотка В отключается. Вспомогательная обмотка отключается либо автоматически с помощью центробежного выключателя, реле задержки времени, токового или дифференциального реле, либо вручную с помощью кнопки.

Таким образом, однофазный асинхронный двигатель при пуске работает как двухфазный, а после пуска — как однофазный.

Подключение однофазного асинхронного двигателя

Асинхронный двигатель с пусковым сопротивлением

Пусковое сопротивление асинхронного двигателя представляет собой двухфазный двигатель, в котором цепь вспомогательной обмотки отличается повышенным сопротивлением.

Омический фазовый сдвиг, бифилярная пусковая обмотка

Различное сопротивление и индуктивность обмоток

Для пуска однофазного асинхронного двигателя можно использовать пусковой резистор, который включается последовательно с пусковой обмоткой. В этом случае удается добиться сдвига фаз 30° между токами основной и вспомогательной обмоток, что вполне достаточно для пуска двигателя. В двигателе с пусковым сопротивлением разность фаз объясняется разным комплексным сопротивлением цепей.

Также фазовый сдвиг можно создать, используя пусковую обмотку с меньшей индуктивностью и большим сопротивлением. Для этого пусковую обмотку делают с меньшим числом витков и с использованием более тонкого провода, чем в основной обмотке.

Асинхронный двигатель с конденсаторным пуском

Асинхронный двигатель с конденсаторным пуском представляет собой двухфазный двигатель, в котором цепь вспомогательной обмотки с конденсатором включается только на время пуска.

Емкостный фазовращатель с пусковым конденсатором

Для достижения максимального пускового момента требуется создать круговое вращающееся магнитное поле, для этого необходимо, чтобы токи в основной и вспомогательной обмотках были смещены относительно друг друга на 90°. Использование резистора или дросселя в качестве фазосдвигающего элемента не позволяет получить требуемый фазовый сдвиг. Только включение конденсатора определенной емкости позволяет получить фазовый сдвиг на 90°.

Среди фазосдвигающих элементов только конденсатор позволяет добиться наилучших пусковых свойств однофазного асинхронного электродвигателя.

Двигатели, в цепи которых постоянно включен конденсатор, используют для работы две фазы и называются конденсаторными. Принцип работы этих двигателей основан на использовании вращающегося магнитного поля.

Асинхронный двигатель с экранированными полюсами представляет собой двигатель с расщепленной фазой, в котором вспомогательная обмотка короткозамкнута.

Статор однофазного асинхронного двигателя с экранированными полюсами обычно имеет явно выраженные полюса. Каждый полюс статора разделен осевой канавкой на две неравные секции. Меньший участок полюса имеет короткозамкнутый виток. ротор однофазного двигателя с расщепленными полюсами закорочен в виде короткозамкнутого ротора.

При включении однофазной обмотки статора в электрическую сеть в магнитопроводе двигателя создается пульсирующий магнитный поток. Одна часть которого проходит через незатененный Ф’, а другая Ф» по заштрихованному участку полюса. Поток Ф» индуцирует ЭДС Е _к в короткозамкнутом витке, в результате чего ток I _к отстает от Е _к в фазе из-за индуктивности катушки. Текущий я _k создает магнитный поток Ф _k , направленный против Ф», создающий результирующий поток в заштрихованном участке полюса Ф _s =Ф»+Ф _k . Таким образом, в двигателе потоки экранированных и незатененных участков полюса сдвинуты во времени на определенный угол.

Пространственные и временные углы сдвига между потоками Ф _с и Ф’ создают условия для возникновения в двигателе вращающегося эллиптического магнитного поля, так как Ф _с ≠ Ф’.

Пусковые и рабочие свойства рассматриваемого двигателя низкие. КПД значительно ниже, чем у асинхронных двигателей с конденсаторным пуском той же мощности, что связано со значительными электрическими потерями в короткозамкнутой катушке.

Статор такого однофазного двигателя выполнен с явно выраженными полюсами на несимметричном пластинчатом сердечнике. Ротор имеет короткозамкнутую обмотку.

Этот двигатель для работы не требует использования фазосдвигающих элементов. Недостатком этого двигателя является низкий КПД.

Ссылки

• М.М.Кацман. Электрические машины и электропривод автоматических устройств: Учебник для электротехнических техникумов. — Москва: 1987.
.
• ГОСТ 27471-87 Машины электрические вращающиеся. Понятия и определения.

Читайте также

Основные параметры электродвигателя

Общие параметры для всех электродвигателей

• Крутящий момент двигателя
• Мощность двигателя
• Эффективность преобразования энергии
• Номинальная скорость

• Момент инерции ротора
• Номинальное напряжение
• Электрическая постоянная времени

• Трехфазный асинхронный двигатель

  Конструкция и принцип работы трехфазного двигателя переменного тока. Схемы подключения и способы управления асинхронным двигателем 20.03.2019

• Шаговый двигатель

  Конструкция, принцип действия, достоинства и недостатки шагового двигателя, способы управления 01.04.2021

• Синхронный двигатель с фазным ротором

  Конструкция, принцип действия, синхронная скорость, прямой пуск и рассинхронизация синхронного двигателя с фазным ротором 20.06.2019

• Универсальный двигатель

  Универсальный двигатель — однофазный коллекторный двигатель, работающий от сети постоянного и переменного тока 15.07.2019

Электрические машины – однофазные асинхронные двигатели

Однофазные асинхронные двигатели обычно имеют конструкцию, подобную трехфазного двигателя: на статоре размещены обмотки переменного тока, короткозамкнутые проводники помещается в цилиндрический ротор. Существенная разница, конечно, в том, что есть только однофазное питание статора.

Рассмотрим схему двигателя, показанную на рис. 1. Если к обмотке статора подключен источник переменного тока, плотность пульсирующего потока будет быть изготовлены, которые будут связывать цепи ротора. Напряжение, индуцируемое в цепях ротора, будет вызвать протекание тока, создающего плотность потока, противодействующую изменению потока статора, соединяющего схема. На приведенной выше диаграмме плотности потока как статора, так и ротора будут действовать в направлении y. то есть векторное произведение плотностей потоков будет равно нулю, двигатель не создает крутящего момента. Этот простой качественный анализ указывает на проблему, однофазные источники производят пульсирующие поля, невращающиеся поля и пульсирующие поля не создают крутящего момента. Тем не менее, однофазные двигатели могут быть изготовлены, поэтому кажется, что существует противоречие в том, что мы знаем работы, а не анализ.

Рис. 1. Иллюстрация поперечного сечения однофазного асинхронного двигателя

Двойной вращающийся полевой подход

Подход с двойным вращающимся полем разлагает пульсирующее магнитное поле на два магнитных поля, вращающихся в противоположных направлениях. Рассмотрим уравнение для пространственно синусоидально распределенной МДС с пульсирующей величиной:

\[ \mathcal{F} \left(\theta,t\right) = \hat{\mathcal{F}} \sin\left(\omega_e t\right) \sin\left(\frac{p}{2}\ тета_м\право) \]

Произведение функций косинуса и синуса можно разложить, чтобы получить:

\[ \mathcal{F}\left(\theta,t\right) = \frac{\hat{\mathcal{F}}}{2} \left(\color{red}{\cos\left(\frac{p {2}\theta_m — \omega_e t \right)} — ​​\color{blue}{\cos\left(\frac{p}{2}\theta_m + \omega_e t \right) }\right) \]

В приведенном выше уравнении красный участок \( \cos\left(\frac{p}{2}\theta_m — \omega_e t \right)\) представляет собой вращающийся вперед (против часовой стрелки) синусоидально распределенный ммф. Синяя секция \(\cos\left(\frac{p}{2}\theta_m + \omega_e t \right) \) представляет собой вращающуюся назад (по часовой стрелке) синусоидально распределенную МДС. Эта идея анимирована на рис. 2.9.0003 Рис. 2. Анимация двух векторов МДС, вращающихся в противоположных направлениях, и суммирование векторов с пульсирующим вектором МДС

. Применяя теорию двойного вращающегося поля, можно представить однофазную асинхронную машину как сумму двух меньших асинхронных машин, каждая из которых пытается вращаться в противоположных направлениях. Кривая скорости крутящего момента для однофазной асинхронной машины может быть представлена ​​как сумма двух кривых скорости крутящего момента: одна связана с движением машины в прямом направлении, а другая пытается вести машину назад. Эта идея показана на рис. 3.9.0003

Можно видеть, что если есть два равных и противоположных вращающихся поля, то чистый крутящий момент в состоянии покоя будет нулевым. Это случай, рассмотренный в качественном анализе, показанном ранее. Учитывая кривые крутящего момента, если можно запустить однофазный асинхронный двигатель, создать крутящий момент и машина будет работать как двигатель.

Рис. 3. Компоненты крутящего момента однофазного асинхронного двигателя

Начиная с

Существует ряд различных типов однофазных асинхронных машин, подходы к созданию которых несколько различаются. вращающееся поле при запуске. Большинство однофазных индукционных машин работают, подавая на двигатель двухфазные токи (две обмотки, подключенные к одному и тому же напряжению питания, с разными импедансами для создания разных фазовых углов для токов). в 4, на двигатель подается две фазы. Если питание фаз сбалансировано (одинаково на единицу mmf), с 90 ° электрического фазового угла между токами и 90 ° электрического пространственного угла между катушками, тогда в результате получается чисто вращательное поле без пульсаций. Если источники питания несбалансированы или фазовый угол не точно равен 90°, будет иметь место комбинация эффекта пульсации и вращения. Это можно увидеть на анимации на рис. 4.

Используя знания о трехфазных асинхронных машинах, мы знаем, что импеданс обмотки является функцией скольжения. Это добавляет дополнительную сложность, если два сбалансированных тока обмоток должны быть получены от однофазного источника питания — коэффициент мощности обмотки изменяется при скольжении.

В идеале мы хотим, чтобы ток во «вспомогательной обмотке» опережал ток основной обмотки, и для этого мы можем использовать конденсатор. Но емкость, необходимая для создания идеального фазового сдвига тока, будет разной для каждого значения скольжения. Мы должны выбрать значения емкости, которые либо оптимально уравновешивают магнитные поля при заданной скорости (например, при запуске или при номинальной нагрузке), либо емкость, обеспечивающую компромисс между пусковыми и рабочими характеристиками.

Рис. 4. Анимация двух фаз, способных создавать вращающееся поле

Пуск конденсатора — двигатели с пусковым конденсатором

Рис. 5. Схема цепи пускового конденсатора

. Схематическая диаграмма выше показывает основную и вспомогательную обмотки, расположенные под углом 90°. разделение вокруг ротора. Два параллельных конденсатора включены последовательно со вспомогательной обмоткой. При запуске общая емкость определяется как

\[ C_{tot}=C_{бег}+C_{старт} \ ]

Как только ротор достигнет заданной скорости, переключатель разомкнется, и будет работать только рабочая емкость. использоваться. Этот тип переключения достигается с помощью механического подпружиненного центробежного переключателя. Комбинированный крутящий момент Кривая скорости для двигателя с пусковым конденсатором показана ниже.

Рис.6 Кривая крутящий момент при работе от конденсатора при пуске с конденсатором Иллюстрация

Двигатель с запуском от конденсатора

Основным недостатком двигателя с запуском от конденсатора является стоимость. Там два конденсатора переключатель. Совокупная стоимость этих компонентов и их производства значительна по сравнению с остальной частью двигателя. Если требуется высокий пусковой крутящий момент, но приемлем режим работы с более низким КПД, можно исключить рабочий конденсатор. как показано ниже.

Рис.7. Схема цепи запуска конденсатора

. В этом случае рабочий момент отрицателен при синхронной скорости из-за обратного вращения поля. обратное поле также вызовет пульсации крутящего момента и вибрацию. Комбинированная кривая крутящий момент-скорость в установившемся режиме показана ниже.

Рис. 8 Иллюстрация кривой пусковой момент конденсатор-скорость

Двигатель с постоянным разделением конденсаторов

Если важны эффективность работы и вибрация, но пусковой момент может быть нарушен, конденсатор можно оставить в вспомогательный контур на всех скоростях. Размер конденсатора для обеспечения баланса в конкретной точке нагрузки, обратное поле можно устранить, повысив эффективность и устранив пульсации крутящего момента.

Рис.9. Схема постоянно разделяемого конденсатора

. Устранение центробежного переключателя может значительно снизить стоимость производства. Компромисс ниже, начиная крутящего момента, так как размер конденсатора рассчитан не для обеспечения баланса при пуске, а для условий работы

Рис. 10 Иллюстрация

Кривая зависимости крутящего момента от скорости конденсатора с расщепленной фазой

Двигатель с расщепленной фазой не имеет емкости во вспомогательной цепи. Сдвиг фаз по отношению к основному току равен достигается за счет использования узких проводников для достижения высокого отношения сопротивления к реактивному сопротивлению. Увеличение сопротивления означает, что вспомогательный обмотку можно использовать только во время пуска, иначе она перегреется.

Рис.11 Схема цепи с расщепленной фазой

Двигатель с расщепленной фазой имеет значительно меньший пусковой момент, чем любой из конденсаторных двигателей, из-за уменьшен фазовый угол между токами основной и вспомогательной обмотки.

Рис. 12 Иллюстрация двухфазной кривой крутящий момент-скорость

Резюме

Каждый из вышеперечисленных типов двигателей имеет разные характеристики, но по разной цене — конденсаторы требуют дополнительных расходов, как и центробежные выключатели; переключателям может потребоваться техническое обслуживание. На самом деле многие решения, в которых требуется производительность, основаны на компромиссе между эффективностью работы и капитальными затратами, если конструкция способна довести нагрузку до нужной скорости.

Двигатели с экранированными полюсами

Однофазный асинхронный двигатель одного класса, который дешевле любого из двухобмоточная (или «расщепленная фаза») конструкция представляет собой двигатель с экранированными полюсами. Как правило, эти двигатели используются в небольшие размеры, а наиболее привычным применением может быть вентилятор для ванной комнаты.

Схема простого двигателя с экранированными полюсами показана на рис. 13.

Рис. 13 Иллюстрация двигателя с экранированными полюсами

В двигателе с экранированными полюсами ротор помещен в простой с-образный сердечник. Половина каждого полюс покрыт «затеняющей» катушкой. Когда переменный ток проходит через питающую катушку, возникает пульсирующий производится флюс. При изменении потока через затеняющую катушку индуцируются напряжение и ток.