www.chms.ru - вывоз мусора в Балашихе 

Динамо-машины  Нагревание и охлаждение 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 [ 42 ] 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92

ной, может не произойти, если двигатель пускается вхолостую или с малой нагрузкой иа валу. Условия образования момента вблизи 5 = 0,5 в синхронном двигателе более благоприятны, чем в асинхронном двигателе, так как его сопротивление взаимной индукции Xad заметно меньше (обычно в 3-5 раз), чем та же сопротивление х асинхронного двигателя, а от этого сопротивления в основном зависит ток /р1 и, следовательно, Мреа при s raquo;0,5].

3-22. Однофазные асинхронные двигатели

а) Общие сведения

Как отмечалось, однофазные асинхронные двигатели в настоящее время выполняются главным образом как малые мащины на мощности, редко превышающие 0,5 кет.

Статор их имеет однофазную обмотку, которую обычно получают из трехфазной, соединенной в звезду, при использовании только двух ее фаз. Ротор снабжается короткозамкнутой обмоткой в виде беличьей клетки.

Если обмотку статора питать однофазным переменным током, то она создаст переменную (пульсирующую) н. с. При неподвижном роторе в машине возникнет прн этом переменное (пульсирующее) поле. Оно будет наводить в обмотке ротора токи, как во вторичной обмотке трансформатора. На рис. 3-86 показаны направления токов в проводниках короткозамкнутого ротора при наличии пульсирующего поля. Очевидно, результирующий момент, действующий на ротор, будет равен нулю, так как электромагнитные силы от взаимодействия поля и


Рис. 3-86. Токи в проводниках роторной обмотки однофазного двигателя при неподвижном роторе.

токов в обмотке ротора на ее правой и левой половинах будут равны И противоположны.

Отсутствие начального вращающего момента является характерной особенностью однофазного двигателя при указанной схеме соединения. Следовательно, он сам не может тронуться с места. Однако, если посредством посторонней силы раскрутить ротор, то двигатель в дальнейшем будет вращаться самостоятельно и может быть нагружен.

Подобные явления можно наблюдать у трехфазного двигателя при обрыве одного из питающих проводов. Если провод оборван у неподвижного двигателя, то он при пуске не будет создавать вращающий момент и не тронется с места. Если же провод оборван у вращающегося трехфазного двигателя, то последвий будет продолжать работать как однофазный. Но мощность его при этом должна быть снижена до 50-55% отноминальной.

Режим работы трехфазного двигателя в качестве однофазного не может быть допущен при мощности на его валу, близкой к номинальной, так как его об.мотки из-за увеличения токов в них при таком режиме за короткое время чрезмерно нагреются.

Для объяснения указанных явлений заменим переменную пульсирующую по одной оси н. с. статора двумя н. с, вращающимися в разные стороны с синхронной скоростью и имеющими амплитуды, равные половине амплитуды пульсирующей н. с. ( sect;3-4,а; рис. 3-26).

При неподвижном роторе обе н. с. с равными амплитудами вращаются относительно ротора с одной и той же синхронной скоростью. Поля, вызванные ими, также будут иметь одинаковые амплитуды. Они будут наводить в обмотке ротора одинаковые токи. Поэтому вращающие моменты, получающиеся от взаимодействия полей и наведенных ими токов, будут равны между собой. Так как они действуют в противоположные стороны, то результирующий момент равен нулю. Следовательно, ротор самостоятельно не может прийти во вращение. Если же, как указывалось, каким-либо способом привести его во вращение в лю-бо.м направлении, то в этом направле-



НИИ он будет вращаться самостоятельно и дойдет до скорости, близкой у. синхронрюй.

То поле, которое вращается в одном направлении с ротором, называется прямо вращающимся или прямым, другое поле - обратно вращающимся или обратным. При вращении ротора оба эти поля неодинаковы: обратное поле ослабляется, тогда как прямо вращающееся поле усиливается. При скорости вращения, близкой к синхронной, обратное поле ослабляется настолько, что результирующее поле становится почти круговым.

Ослабление обратного поля при работе однофазного двигателя объясняется следующим образом. Если ротор относительно прямого поля имеет скольжение s, то относительно обратного поля он будет иметь скольжение

= 2-s.

Следовательно, токи, наведенные обратным полем в обмотке ротора, будут иметь высокую частоту, например при 5=0,05 она равна (2-s) /1 = 1,95-50=97,5 гц. Индуктивное сопротивление обмотки ротора при такой частоте будет во много раз больше ее активного сопротивления. Токи будут почти чисто реактивными; они будут оказывать сильное размагничивающее действие, т. е, ослаблять обратное поле.

Таким образом, при малых значениях скольжения вращающий момент в однофазных двигателях создается 3 основном в результате взаимодействия прямого поля и наведенных им в обмотке ротора токов. Тормозящий момент от взаимодействия обратного поля, сильно ослабленного, и наведенных им в обмотке ротора токов (почти чисто реактивных) имеет малое значение.

На рис. 3-87 показаны как функции скольженИя кривые моментов М от

.прямого поля, М от обратногои М результирующего. Так как ток в роторе однофазного двигателя образуется

. наложением двух токов резко различных частот, то электрические потери в роторе можно считать равными сумме потерь, вызываемых каждым из токов в отдельности. Поэтому электрические потери в роторе однофазно-


Рис. 3-87. Кривые вращающих моментов однофазного двигателя {1Л - М. -\- М ).

го двигателя примерно вдвое больше тех же потерь в роторе трехфазного двигателя соответствующей мощности. Здесь имеются в виду двигатели с таким выполнением обмотки ротора, при котором можно не считаться, с вытеснением тока в ее проводниках. Если же двигатели имеют на роторе глубокие пазы или двойную клетку, то потери от токов, наведенных обратным полем в проводниках обмотки ротора, значительно возрастают из-за вытеснения в них тока.

Кроме того, cos ф1 однофазного двигателя ниже, чем трехфазного двигателя, так как у первого больше ток .холостого хода (за счет его реактивной составляющей). Последнее станет понятным, если мы рассмотрим работу двигателя, вращающегося с синхронной скоростью, при разомкнутой и замкнутой обмотке ротора. В первом случае обе и. с. - прямая и обратная- создадут одинаковые поля, наводящие в обмотке статора э. д. с, уравновешивающие почти полностью приложенное напряжение.

Во втором случае обратная и. с. создается не только токами статора, но и токами ротора, наведенными обратным полем; она, так же как и обратное поле, сильно ослабляется. Поэтому прямая н. с. статора в данном случае должна возрасти настолько, чтобы создаваемое ею прямое поле наводило в обмотке статора э. д. с, почти полностью уравновешивающую приложенное напряжение. Во втором случае ток статора будет почти в 2 раза больше, чем в первом случае. Этим и объясняется увеличение тока холостого хода однофазного двигателя.

Увеличение скольжения вызывает увеличение тормозящего момента от




а) ф

Рнс. 3-88. Пусковые схемы однофазных двигателей.

обратного поля, поэтому максимальный момент однофазного двигателя меньше, чем у соответствующего трехфазного двигателя.

Коэффициент полезного действия однофазного двигателя также ниже вследствие увеличенных потерь в обмотке ротора, а также в обмотке статора из-за ухудшения созфь

Пуск в ход однофазного двигателя обычно производится при наличии на статоре- вспомогательной фазы. Она представляет собой обмотку, размещенную, в пазах статора так, чтобы ее н. с. была пространственно сдвинута на 90 эл. град, относительно н. с. главной обмотки статора. Ток во вспомогательной обмотке должен быть сдвинут по фазе по отношению к току главной обмотки. Если созданы указанные условия, то обе обмотки вызовут вращающееся магнитное поле. Оно будет несимметричным, но создаваемый им момент в случае небольшого тормозящего момента на валу получается все же достаточным для пуска двигателя в ход. Вспомогательная обмотка выключается, когда двигатель достигает примерно нормальной скорости вращения, так как она рассчитывается на кратковременную нагрузку.

Следовательно, при пуске двигатель работает как двухфазный, а при нормальной скорости вращения - как однофазный. Для получения тока во вспомогательной обмотке, сдвинутого по фазе относительно тока в главной обмотке, последовательно с первой включают активное сопротивление (рис. 3-88,а) или емкость (рис. 3-88,6). Применение емкости позволяет осуществить сдвиг по фазе между указанными токами равным 90 deg;, что дает значительное увеличение начального вращающего момента.

Вместе с тем получили распростра- нение однофазные двигатели, у котО рых вспомогательная фаза и соединен-, пая последовательно с ней емкость .остаются включенными во все время работы двигателя. Такие конденсаторные двигатели по сравнению с обычными однофазными, работающими с отключенной вспомогательной фазой, имеют больший максимальный момент и лучшие к. п. д. и cos ф1.

6} Однофазный двигатель, полученный из трехфазного

Рассмотрим более подробно работу однофазного двигателя, полученного из трехфазного, при использовании только двух фаз его обмотки статора, соединенной в звезду. Как отмечалось, такой режим работы может полу.-читься и у трехфазного двигателя в случае обрыва одного из проводов, подводящих к нему ток.

При исследовании однофазного двигателя обратимся к методу симметри gt; gt;ных составляющих. На основе этого метода и в соответствии со схемой, представленной на рис. 3-89, можно написать следующие уравнения для токов и напряжений, указанных иа то(и же рисунке:

ft, = а/, + а/,; = а/,+а (3-205)

где/,= /у1 и /j=/2 - симметричные составляющие прямой и обратной последовательностей фазного тока статора

= а[ gt;, + ай, (3-207;

где и, = С/д, и C/j = С7д, - симметричные составляющие фазного напряжения статора U. Из (3-206) и (3-207) имеем:

ii = -ii. t = l = (a-a)t,=

= /Уз/,; /.= -7; (3-208)

О = 0, = и-и,=.(а-а)(О, - и,) = = / r3 (f/,-i/,). (3-209)


Рис. 3-89. С.чсма дпигятеля при однофазном

IlMTJHH.l



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 [ 42 ] 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92