Принцип дії однофазного асинхронного двигуна

Однофазні асинхронні двигуни – це звичайні двигуни невеликої потужності, які широко використовуються в пристроях автоматики і різних побутових приладах. За конструкцією вони майже не відрізняються від трифазних асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором. Різниця полягає в тому, що на сердечнику статора однофазного двигуна укладена однофазна обмотка, яка займає 2/3 пазів сердечника.

image015

Рис 2.1 Однофазна обмотка статора

При ввімкненні однофазної обмотки статора С1-С2 в мережу (рис.2.1) змінний струм, що проходить по обмотці, створює пульсуючий

магнітний потік, нерухомий в просторі, але змінний від +Фmax до –Фmax. Для пояснення принципу дії однофазного асинхронного двигуна використаємо графічний метод розкладання пульсуючого магнітного потоку на два однакових, рівних Фmax/2, магнітних потоки Фпр і Фзв, що обертаються в різні сторони з однаковою частотою (рис.2.2), об/хв:

nпр = nзв = f1×60/p = n1. (2.1)

image004

Рис 2.2. Графічний метод розкладання пульсуючого магнітного потоку на два однакових

Вважаємо потік Фпр, що обертається в напрямку обертання ротора, прямим, а потік Фзв – зворотнім. Припустимо, що ротор двигуна обертається проти годинникової стрілки, тобто в напрямку потоку Фпр. Частота обертання ротора n2 менша частоти обертання магнітного потоку n1, тому ковзання ротора відносно потоку Фпр

sпр = (n1 — n2)/n1 = s. (2.2)

Магнітний потік Фзв обертається зустрічно ротору, тому частота обертання ротора n2 відносно цього потоку від’ємна, а ковзання ротора відносно Фзв

image006. (2.3)

Прямий Фпр і зворотній Фзв магнітні потоки наводять в обмотці ротора ЕРС Е2пр і Е2зв, які створюють в короткозамкненому роторі відповідно струми І2пр і І2зв. Частота струму в роторі пропорційна ковзанню, тому,

f2пр = f1sпр; f2зв = f1sзв = f1(2 – sпр). (2.4)

Таким чином, струм І2зв, що наводиться зворотнім магнітним потоком в обмотці ротора, має частоту f2зв, набагато перевищуючу частоту f2пр струму ротора І2пр, який наведений прямим потоком. Наприклад, для однофазного асинхронного двигуна, що працює від мережі з частотою f1 = 50 Гц при n1 = 1500 і n2 = 1440 об/хв,

image008

image010

В результаті взаємодії струму І2пр з магнітним потоком Фпр виникає електромагнітний момент

Мпр = смФпрІ2прcosj2пр, (2.5)

де см – постійний коефіцієнт, що визначається конструкцією двигуна.

Струм І2зв, взаємодіючи з магнітним потоком Фзв, створює електромагнітний момент Мзв, напрямлений зустрічно Мпр, тобто проти обертання ротора;

Мзв = смФзвІ2звcosj2зв. (2.6)

Результуючий електромагнітний момент, що діє на ротор однофазного асинхронного двигуна, М = Мпр – Мзв.

При невеликих значеннях ковзання s = sпр, тобто при роботі двигуна в межах номінального навантаження, електромагнітний момент створюється в основному за рахунок Мзв. Гальмуюча дія момента зворотнього поля Мзв – незначна. Пояснюється це тим, що f2зв >> f2пр, тому, індуктивний опір розсіювання обмотки ротора х2зв = х2sзв струмові І2зв набагато більший його активного опору. Тому струм І2зв, що має велику індуктивну складову, створює сильну розмагнічуючу дію на зворотній магнітний потік Фзв, значно послаблюючи його. Якщо врахувати, що коефіцієнт потужності

image012 (2.7)

невеликий, то стане зрозуміло, чому Мзв в режимі навантаження двигуна не створює значної гальмівної дії на ротор однофазного двигуна.

На рис. 2.3. зображені графіки залежностей електромагнітних моментів від ковзання для однофазного двигуна. Графік результуючого момента М = f(sзв) отриманий відніманням ординат моментів Мпр і Мзв. При нерухомому роторі (n2 = 0) ковзання sпр = sзв = 1 і Мпр = Мзв, тому початковий пусковий момент однофазного асинхронного двигуна Мп = 0. Для створення пускового момента необхідно привести ротор в обертання в ту чи іншу сторону. Тоді s ¹ 1, рівність моментів Мпр і Мзв порушується і результуючий електромагнітний момент набуде деякого значення М = Мпр – Мзв ¹ 0.

image014

Рис 2.3. Графіки залежностей електромагнітних моментів від ковзання для однофазного двигуна

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

Оставьте комментарий к статье