Лекция 6 § 2.5. Асинхронный двигатель с пусковым конденсатором

Двигатель пускают как однофазный, а при достижении определенной частоты вращения вспомогательную обмотку отключают и он продолжает работать как однофазный (рис.2.11)

Рис.2.11. Схема включения (а) и механическая характеристика (б) асинхронного двигателя с пусковым конденсатором

В целях лучшего использования обмоток, главную обмотку укладывают в 2/3 пазов статора, а вспомогательную - в 1/3 пазов статора. Число витков вспомогательной обмотки, емкость конденсатора выбирают исходя из условия получения кругового поля при пуске. Правда, поскольку N_ZA ≠ N_ZB, для расчета k и x_c следует использовать формулы (1.22).

На рис.2.12 приведена круговая диаграмма пусковых токов при изменении емкости конденсатора.

Рис.2.12. Круговая диаграмма пусковых токов асинхронного двигателя с пусковым конденсатором

Известно, что пусковой момент несимметричного двухфазного асинхронного двигателя пропорционален произведению амплитуд МДС фаз А, В и синусам углов их пространственного q и временного b сдвигов (1.10). Поскольку q= 90^о, F ~ I, параметры фазы А постоянны, получается, что

М_П ~ I_BK·sinb.

Согласно рис. 2.12, I_BK·sinb ~ ab. Таким образом,

МП~ ab.

(2.11)

Из круговой диаграммы можно найти наибольший пусковой момент двигателя, который определяется отрезком a_mb_m, полученным как перпендикуляр, проведенный через центр окружности к продолжению вектора тока I_AK

М_П.max~ a_mb_m,

после чего нетрудно определить емкость конденсатора, обеспечивающего этот момент.

Двигатель имеет неплохие пусковые параметры M_п/M_ном=1,5 - 2; I_п/I_ном = 3 - 6, но низкие энергетические показатели в номинальном режиме: КПД = 40 - 70 %, сosφ = 0,5 - 0,6; M_мах/M_ном = 1,4 - 2.

§ 2.6. Асинхронный двигатель с рабочим конденсатором

Рис.2.13. Схема включения (а) и механическая характеристика (б) асинхронного двигателя с рабочим конденсатором

Двигатели с пусковым конденсатором и пусковым сопротивлением имеют устройство автоматического отключения пусковой обмотки после выхода в номинальный режим. Это повышает цену двигателя, хотя и снижает его надежность. В тех случаях, когда не требуется больших пусковых моментов, целесообразно применять двигатель с рабочим конденсатором (рис. 2.13).

В таком двигателе обе обмотки занимают одинаковое число пазов статора N_ZA = N_ZB.

Число витков вспомогательной обмотки и емкость конденсатора выбирают из условия получения кругового поля в номинальном режиме (s = s_ном). Двигатель имеет хорошие рабочие свойства: КПД = 50 - 80 %; cosφ = 0,8 - 0,95; M_мах/M_ном = 1,6 - 2,2. Однако пусковой момент его небольшой (M_п/M_ном = 0,3 - 0,6) что объясняется эллиптичностью магнитного поля, т.е. наличием значительного обратно вращающего тормозного момента. В целях повышения пускового момента либо увеличивают активное сопротивление ротора, либо выполняют условие получения кругового поля не при номинальном, а при большем скольжении. Однако во всех случаях надо считаться с неизбежным ухудшением энергетических показателей в номинальном режиме.

§ 2.7. Асинхронный двигатель с пусковым и рабочим конденсаторами

В тех случаях, когда от двигателя требуются высокие энергетические показатели в номинальном режиме и хорошие пусковые свойства, применяются двигатели с пусковым и рабочим конденсаторами (рис. 2.14). И при пуске, и в номинальном режиме двигатель работает как двухфазный, поэтому обмотки А и В занимают одинаковое число пазов N_ZA = N_ZB. Коэффициент трансформации и емкость рабочего конденсатора выбирают из условия получения кругового поля в номинальном режиме. Емкость пускового конденсатора выбирают из условия, чтобы в сумме с емкостью рабочего конденсатора он обеспечил заданную величину пускового момента (M_п /M_ном = 2 - 2,2).

Рис.2.14. Схема включения (а) и механическая характеристика (б) асинхронного двигателя с пусковым и рабочим конденсаторами

Энергетические показатели данного двигателя практически не уступают показателям трехфазного двигателя, а по сosφ он даже превосходит его: сosφ = 0,8 - 0,95; КПД = 30 – 40 %; M_мах/M_ном = 1,8 - 2,5.