Двухфазные и однофазные двигатели

Силы

Рис. 79. Силы,

действующие на проводник

Для некоторых механизмов нужны двигатели переменного тока, которые питаются от одной фазы трехфазной системы, т. е. посредством только двух проводов. Для этих целей используют асинхронные бесколлекторные двига- -тсли и коллекторные двигатели псрс-менного тока.

В случае, если статор двигателя имеет только одну однофазную обмотку, протекающий по ней переменный ток возбудит в машине переменное магнитное поле. Данное поле способно индуктировать в обмотке ротора токи, и взаимодействие индуктированных токов с магнитным полем будет создавать электромагнитные силы, которые имеют противоположные направления. Результирующий момент, который действует на ротор, будет равен нулю, т. е. при наличии одной обмотки двигатель не будет вращаться (рис. 80).

Схема соединения конденсаторного двигателя

Рис. 80. Схема соединения конденсаторного двигателя

Для создания начального пускового момента используются два способа, в соответствии с чем двигатели разделяют на двухфазные и однофазные.

Двухфазные двигатели, кроме обмотки, которая включена непосредственно в сеть, снабжаются второй обмоткой, которая соединена последовательно с одним из фазосмещающих устройств (конденсатором, реактивной катушкой).

Наиболее удобно для этой цели использовать конденсатор (рис. 80). Такие двигатели называются конденсаторными. В пазы статора таких двигателей укладываются две фазные обмотки, каждая из которых занимает половину всех пазов. Таким способом достигается условие получения вращающего момента через индукционный механизм — присутствие двух изменяющихся магнитных потоков, которые не совмещены в пространстве, сдвинуты по фазе относительно друг к другу.

Недостатком такого двигателя являются пульсации тока, что приводит к уменьшению вращающего момента. Этот недостаток устраняется путем усложнения установки — отключения части емкости при условии перехода от пусковых условий к рабочим.

В качестве двухфазных конденсаторных двигателей можно использовать малый трехфазный асинхронный двигатель.

Для этого две фазные обмотки соединяют последовательно и включают непосредственно под напряжение, а третьи фазные обмотки соединяют последовательно с конденсатором и включают под то же напряжение.

Применение двухфазных двигателей чаще всего связано с автоматическими устройствами. Также их используют как управляемые двигатели: частоту их вращения или вращающий момент можно регулировать, изменяя величины или фазы напряжения одной из обмоток. Подобный двигатель вместо обычных короткозамкнутых роторов снабжается ротором в форме полого тонкостенного алюминиевого цилиндра, который вращается в неболь

шом воздушном зазоре между статором и неподвижным центральным. Такой двигатель с полым ротором обладает очень маленькой инерцией, что используется при регулировании производственных процессов. На рисунке XI изображена зависимость частоты вращения подобного двигателя от напряжения на управляющей обмотке.

Кривые частоты вращения

Рис. 81. Кривые частоты вращения

Однофазные двигатели не развивают пускового момента. Однако если раскрутить его ротор в любую сторону, то он сможет вращаться сам и будет способен развивать большой вращающий момент.

Подобные условия наблюдаются у трехфазного двигателя при перегорании предохранителей в одной из фаз. При этом трехфазный двигатель будет продолжать работать. Объяснить работу двигателя при однофазном возбуждении можно, зная, что переменное пульсирующее магнитное поле — это поле, созданное наложением двух магнитных полей, которые вращаются в противополож

но

ные стороны с синхронной угловой скоростью ~ . Амплитудное значение магнитной индукции данных полей одинаковы и равны половине амплитуды индукции переменного поля агрегата:

Вт~ "Пт ~ 2

С помощью графического построения (рис. 82) можно показать, как в результате сложения двух одинаковых подлине векто ров, которые вращаются в противоположные стороны, можно получить синусоидально изменяющийся вектор. Индукция распределена синусоидально вдоль полюсного деления машины и при этом является синусоидальной функцией времени:

Разложение переменного поля на два поля, вращающегося в противоположных напрявлениях

Рис. 82 Разложение переменного поля на два поля, вращающегося в противоположных напрявлениях

Применим формулу произведения синусов и получим выражение индукции в виде двух одинаковых магнитных волн, которые бегут вдоль окружности машины в противоположные стороны:

Вх

Для однофазного двигателе это положение справедливо при условии, что ротор неподвижен. Рассматривая при этом переменное поле, которое складывается из двух вращающихся полей, можно сделать вывод, что оба эти поля индуктируют в обмотке ротора равные по силе токи. Данные токи взаимодействуют только с индуктирующими их полями и создают два равных вращающих момента, которые направлены в противоположные стороны, благодаря чему взаимно уравновешивают друг друга.

Равенство этих двух моментов нарушается в случаях, когда ротор начинает вращаться. При этом вращающий момент, который создается прямо вращающимся полем, приобретает большую величину, а ротор может не только самостоятельно вращаться, но и вращать некоторый механизм.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >