Асинхронні конденсаторні двигуни

Асинхронний конденсаторний двигун має на статорі двохфазну обмотку. Вона являє собою дві однофазні обмотки, які займають однакову кількість пазів зсунуті в просторі відносно один одного на кут 90 ел.град. Ротор двигуна виготовляється короткозамкненим.

Якщо обмотку статора цього двигуна ввімкнути в мережу з симетричною двохфазною напругою image002, то вона створить кругове обертове поле і ротор двигуна прийде в обертання. При цьому поле статора буде круговим не тільки в період пуску в хід, але і в усьому діапазоні навантажень двигуна. Це забезпечує двигунам, що працюють від двохфазної мережі, хороші експлуатаційні властивості. Але для отримання симетричної двохфазної системи напруг, що являють систему двох напруг однакової величини і частоти, необхідний спеціальний пристрій — перетворювач кількості фаз. Наявність в схемі двигуна такого пристрою понижує економічні показники в цілому, робить схему більш складною.

Більш широке розповсюдження отримали асинхронні конденсаторні двигуни, що працюють від однофазної мережі змінного струму. В цьому двигуні одна з обмоток статора, яка називається головною, вмикається безпосередньо в ту ж мережу, але через робочий конденсатор Сроб.

На відміну від розгляненого однофазного асинхронного двигуна в конденсаторному двигуні допоміжна обмотка після пуску двигуна не відключається, а залишається ввімкненою на протязі всього процесу роботи. Ємність Сроб в колі допоміжної обмотки створює зсув фаз між струмами image004.

Таким чином, якщо однофазний асинхронний двигун по закінченні процесу пуска працює з пульсуючим магнітним полем статора, то конденсаторний двигун працює з обертовим магнітним полем, близьким до кругового. Тому однофазні конденсаторні двигуни за своїми властивостями наближаються до трифазних асинхронних двигунів.

Кругове обертове поле в конденсаторному двигуні може бути отримане одним з трьох способів.

1. Правильним вибором коефіцієнта трансформації k і ємності конденсатора Сроб при заданій напрузі мережі U1 (рис. 2.11, а). В цьому випадку ємність Сроб, мкФ, яка відповідає круговому обертовому полю

image006, (2.8)

де k — коефіцієнт трансформації, який являє собою відношення ефективних чисел витків допоміжної і головної обмоток:

k = wB kB / (wA kA),

тут kA і kB - обмоточні коефіцієнти.

Ємність Сроб, розрахована за виразом (2.8), забезпечує отримання кругового поля при умові, що k = tgjA, де jА — кут зсуву фаз між струмом image008 і напругою image010 при круговому полі.

2. Правильним вибором напруг на фазах і ємності конденсатора Сроб, мкФ, при заданому коефіцієнті трансформації k (рис. 2.12, б):

image012

Рис 2.12 Кругове обертове поле в конденсаторному двигуні

image014, (2.9)

При цьому напруга на фазах повинна знаходитися у відношенні

UA / UB = tgjA / k .

3. Вмиканням послідовно з ємністю опору Rдод і правильним вибором ємності Сроб, мкФ (рис. 2.11, в), при заданих напруги мережі U1 і коефіцієнта трансформації k<tgjA:

image016; (2.10)

image018. (2.11)

Аналіз виразів (2.8) ¸ (2.11) показує, що при заданих k в першому випадку, UA/UB — в другому і Rдод — в третьому незалежно від величини Сроб кругове обертове поле може бути отримане тільки для одного визначеного режиму роботи двигуна (для однієї частоти обертання). Пояснюється це тим, що при зміні режиму роботи двигуна змінюється jА.

При відхиленні режиму роботи двигуна від розрахованого обертове поле стає еліптичним і робочі властивості двигуна погіршуються. Як правило, розрахунок параметрів ведуть для номінального режиму. В цьому випадку двигун має хороші робочі властивості: велику потужність на валу при високому ККД (60 ¸ 75 %) і високому коефіцієнті потужності (0,8 ¸ 0,95), але в той же час погані пускові властивості.

Напруга на конденсаторі Uc, ввімкненого послідовно в коло однієї з обмоток конденсаторного двигуна, при круговому обертовому полі вища напруги мережі U1:

image020. (2.12)

При виборі конденсатора необхідно слідкувати за тим, щоб робоча напруга, вказана на конденсаторі, була не менша UC.

На рис. 2.12. приведена механічна характеристика конденсаторного двигуна з робочою ємністю (крива 1), з якої видно, що кратність пускового момента Мпуск / Мном цього двигуна не перевищує 0.5. Пояснюється це тим, що магнітне поле двигуна при пуску значно відрізняється від кругового. Тому двигуни з робочою ємністю використовуються лише в пристроях, де не потребуються великі пускові моменти.

image022

Рис 2.13. Механічна характеристика конденсаторного двигуна

Пусковий момент конденсаторного двигуна може бути значно підвищений, якщо паралельно робочій ємності Сроб короткочасно ввімкнути пускову ємність Спуск (рис. 2.14).

image024

Рис 2.14. Схема конденсаторного двигуна та його механічні характеристики

Вона повинна відключатися при досягненні ротором частоти обертання 60¸70% від синхронної частоти. Після того двигун буде працювати тільки з робочою ємністю.

Ємність пускового конденсатора набагато більша ємності робочого конденсатора. Вибір величини пускової ємності залежить від необхідної кратності пускового момента, яка може бути доведена до двох і більше. Механічна характеристика конденсаторного двигуна з пусковою ємністю приведена на рис 2.12 (крива 2). При наявності пускової ємності обертове поле двигуна при пуску наближається до кругового, а величина магнітного потоку збільшується. Все це сприяє підвищенню пускового момента. Значні габарити конденсаторів, що використовуються в якості пускової ємності, іноді обмежують використання конденсаторних двигунів з пусковою ємністю.

Васюра А.С. – книга “Електромашинні елементи та пристрої систем управління і автоматики” частина 2

Оставьте комментарий к статье