Главная / Электродвигатели / Статьи / Однофазные асинхронные двигатели |
 |
Однофазные асинхронные двигатели
В различных бытовых и промышленных приборах широкое распространение получили однофазные асинхронные двигатели малой мощности. Однофазные асинхронные двигатели имеют на статоре рабочую обмотку, подключаемую к однофазной сети переменного тока, и вспомогательную (пусковую), которая чаще всего соединяется с однофазной сетью переменного тока кратковременно только в период пуска двигателя.
Роторная обмотка, как правило, выполняется коротко-замкнутой в виде беличьей клетки. (В качестве однофазного асинхронного двигателя может быть использован трехфазный двигатель с отсоединенной одной из фаз статора. Мощность, развиваемая таким электродвигателем при однофазном включении, составляет 50-60% номинальной мощности двигателя при трехфазной схеме включения.)
Отличительной особенностью однофазных двигателей от трехфазных является создание статором не вращающегося, а пульсирующего поля и пульсирующей МДС. Это пульсирующее магнитное поле может быть условно разложено на два круговых поля, вращающихся в противоположные стороны с одинаковой скоростью. Амплитуда каждого из этих полей равна половине амплитуды пульсирующего поля. Для лучшего понимания принципов работы однофазного двигателя его можно заменить двумя одинаковыми трехфазными двигателями , роторы которых закреплены на одном валу, а обмотки статора соединены последовательно с различным порядком следования фаз. В свою очередь эти два двигателя можно заменить одним, имеющим на статоре две последовательно соединенные трехфазные обмотки с различным чередованием фаз и общий ротор.
Двигатели с пусковой обмоткой являются наиболее распространенными среди однофазных двигателей. Для создания вращающегося поля в этих двигателях на статоре кроме основной обмотки размещается вспомогательная пусковая обмотка. Рабочая обмотка занимает 2/3 полюсного деления, пусковая - 1/3, пространственный сдвиг между осями обмоток - 90° (электрический угол). Асинхронный конденсаторный двигатель имеет на статоре две одинаковые рабочие обмотки, занимающие по половине полюсного деления и смещенные в пространстве на 90° (электрический угол), как и в предыдущем случае.
Последовательно с одной из обмоток включается конденсатор, емкость которого рассчитывается так, чтобы обеспечить создание кругового поля при номинальной нагрузке (двигатель с рабочей емкостью). Однако емкость, подобранная по рабочему режиму, оказывается недостаточной для подавления обратного поля при пуске. Поэтому в ряде случаев на время пуска параллельно с рабочим конденсатором включается дополнительный пусковой (двигатель с пусковой и рабочей емкостью). Использование материалов в конденсаторных двигателях, их КПД и коэффициент мощности значительно выше, чем у двигателей с пусковой обмоткой.
Двигатель с экранированными полюсами имеет на статоре явно выраженные полюсы с однофазной обмоткой и ротор с короткозамкнутой обмоткой. В этом двигателе каждый полюс разделен осевым пазом на две неравные части. Меньшая часть полюса охватывается короткозамкнутым витком и образует экранированную часть полюса. Для увеличения пускового момента двигателя между полюсными наконечниками устанавливаются магнитные шунты. Поле двигателя эллиптическое (содержит наряду с прямым значительное обратное поле), поскольку потоки, проходящие через основную и экранированную части полюса, сдвинуты в пространстве и во времени на недостаточно большие углы. Тем не менее, пусковой момент достигает величины 0,2-0,5 номинального.
Потери в короткозамкнутых витках статора такого двигателя довольно значительны и практически не зависят от вращающегося момента. В соответствии с этим потребляемая мощность мало меняется при работе как на холостом ходу, так и при номинальном режиме. Кроме того, из-за больших потерь температура обмотки также практически не зависит от нагрузки. Благодаря этому обмотка статора может длительное время находиться под напряжением даже при неподвижном роторе. Двигатели допускают частые пуски и внезапные остановки.
Ввиду сравнительной простоты конструктивного исполнения, отсутствия дорогостоящих фазосмещающих элементов, высокой надежности работы двигателя с расщепленными полюсами нашли применение в приводах вентиляторов, магнитофонов, проигрывателей и др. Двигатели с экранированными полюсами изготовляются серийно на мощности от долей ватта примерно до 300 Вт.
Промышленность выпускает серийно однофазные двигатели с пусковой обмоткой и однофазные конденсаторные двигатели в рамках единой серии асинхронных двигателей 4А. Мощность этих двигателей достигает 750 Вт: двигатели с пусковой емкостью типа 4ААУ (вместо старой серии АОЛГ); двигатели с пусковым сопротивлением типа 4ААЕ (вместо старой серии АОЛБ); двигатели с рабочей емкостью типа 4ААТ (вместо старой серии АОЛЕ); двигатели с пусковой и рабочей емкостями типа 4ААУТ (вместо старой серии АОЛД).