3.4. Однофазные асинхронные двигатели

Для приводов бытовых и других рабочих машин мощностью примерно до 5 кВт часто используются однофазные асинхронные двигатели. Применение таких двигателей становится необходимым, когда источником электроэнергии является однофазная сеть переменного тока.

Однофазные асинхронные двигатели имеют на статоре две обмотки: рабочую и пусковую. Ротор двигателя выполняется короткозамкнутым в виде беличьей клетки. Рабочая обмотка двигателя (рис.3.32,а) подключается к однофазной сети переменного тока (обычно фаза – нуль). Однофазный ток, протекающий по этой обмотке, создает не вращающееся, как в трехфазных двигателях, а пульсирующее магнитное поле. Пульсирующее поле можно разложить на два поля, имеющиеся равные амплитуды, но вращающееся в противоположные стороны с одинаковой скоростью .

Этим вращающимся магнитным полям соответствуют механические характеристики 1 и 2 на рис.3.32,б. Результирующая механическая характеристика двигателя (характеристика 3) получается сложением моментов по характеристикам 1 и 2 при одной и той же скорости. Особенность характеристики двигателя состоит в том, что пусковой момент (при ω=0) равен нулю, вследствие чего пуск двигателя невозможен. Поэтому для пуска однофазных асинхронных двигателей используется дополнительная пусковая обмотка. Эта обмотка расположена в пазах статора двигателя со смещением на 90⁰. Как правило, по окончании пуска пусковая обмотка отключается. Наилучшие пусковые характеристики имеет схема с подключением пусковой обмотки через конденсатор.

При необходимости в случае питания от однофазной сети могут использоваться и обычные трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. В этом случае в качестве пусковой используется одна из фазных обмоток, которая для создания временного сдвига фазы тока на 90⁰ подключается к сети через конденсатор. При использовании стандартных асинхронных трехфазных двигателей мощностью до 10 кВт при питании их от однофазной сети 220 В емкость конденсатора обычно принимается равной 30 мкФ на каждый кВт номинальной мощности двигателя. Следует использовать металлобумажные конденсаторы напряжением не менее 600 В.

Контрольные вопросы

1. Что нужно сделать, чтобы изменить направление вращения асинхронного двигателя?

2. Номинальная скорость вращения асинхронного двигателя 735 об/мин. Каково число пар полюсов этого двигателя?

3. В паспорте асинхронного двигателя с фазным ротором указано, что номинальная э.д.с. ротора Е_Р=240 В. При какой скорости вращения двигателя напряжение на кольцах ротора будет равно указанному значению?

4. Как зависит максимальный момент асинхронного двигателя от величины питающего напряжения?

5. Что нужно сделать, чтобы изменить критическое скольжение асинхронного двигателя?

6. При каких скольжениях асинхронный двигатель работает в режиме рекуперативного торможения, торможения противовключением?

7. От чего зависит величина индуктивного сопротивления обмотки ротора асинхронного двигателя?

8. Почему у асинхронного короткозамкнутого двигателя пусковой ток составляет 5,5-6 от номинального, а пусковой момент близок к номинальному?

9. Как реализуется способ динамического торможения асинхронного двигателя?

10. Поясните принцип изменения числа пар полюсов многоскоростного асинхронного двигателя.

11. Чему будут равны потери в роторе асинхронного двигателя, если он путем снижения величины питающего напряжения работает со скоростью 70% от синхронной при номинальном моменте на его валу?

12. Для чего в цепь ротора асинхронного двигателя с фазным ротором при пуске включают добавочные сопротивления?

13. Что показывает угловая характеристика синхронного двигателя?

14. Для чего служит короткозамкнутая обмотка (беличья клетка) на роторе синхронного двигателя?

15. Какие источники тока используются для возбуждения синхронного двигателя?

16. С какой целью регулируют ток возбуждения синхронного двигателя?

17. Что нужно сделать, чтобы коэффициент мощности в цепи статора синхронного двигателя стал опережающим?

18. Синхронный двигатель работал в режиме, при котором . Как изменится ток статора, если при той же нагрузке на валу увеличить ток возбуждения?

19. Асинхронный двигатель имеет номинальную скорость 980 об/мин. Какова будет частота тока ротора при работе его в номинальном режиме?

90