Конденсаторные двигатели реферат – — , , » :

Однофазные и конденсаторные асинхронные двигатели

Принцип действия однофазного АД

С1

С2

М

Устройство однофазного АД:

- статор, в пазах которого уложена однофазная обмотка;

- короткозамкнутый ротор.

При включении в сеть МДС обмотки статора создает

пульсирующий магнитный поток, который можно разложить на два потока Фпр и Фобр, вращающихся в противоположные стороны с частотой nпр= nобр= n1.

Скольжение ротора относительно потока Фпр

S (n n ) S

пр 1 n1 2 ;

скольжение ротора относительно потока Фобр

Sобр n1 ( n2 ) 2n1 (n1 n2 ) 2 S. n1 n1

Однофазные и конденсаторные асинхронные двигатели

Например, при n1 =1500 об/мин и n2 =1450 об/мин

Sпр=0,033 и Sобр=1,967, т.е. Sпр< Sобр

Следовательно, частота токов в роторе, наведенных прямым и обратными потоками f2обр >>f2пр, а индуктивное сопротивление обмотки ротора току

I2обр во много раз больше активного сопротивления.

Этот ток I2обр является почти чисто индуктивным и оказывает сильное

размагничивающее влияние на обратное поле Фобр и тогда M2обр << M2пр.

M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В результате однофазный АД имеет

 

 

 

 

Mпр

 

 

 

вращающий момент M = M2пр - M2обр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M

 

 

 

 

 

 

 

 

График M = f(S) может быть получен

 

 

 

 

 

 

 

 

 

наложением графиков Mпр = f(S) и

2

1,5

1

0,5

0

 

 

S

 

Mобр = f(S)

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5

1

1,5

2

 

При Sпр= Sобр=1 момент Mпр = Mобр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mобр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусковой момент однофазного АД

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

равен нулю

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Однофазные и конденсаторные асинхронные двигатели

Для создания пускового момента необходимо во время пуска создать

вращающееся магнитное поле.

 

 

Пуск

 

 

С1

 

 

А

ФЭ

 

С2

 

В

 

 

 

 

М

П2

П1

 

 

 

 

 

С этой целью применяют пусковую обмотку В.

Обмотки А и В располагают на статоре

со смещением на 90 эл. градусов.

Токи в обмотках статора IА и IВ должны быть

сдвинуты по фазе на 900.

U1

 

 

В

А

А+ В=900

 

Для этого в цепь пусковой обмотки включают

фазосмещающий элемент (чаще всего С).

После достижения частоты вращения близкой к номинальной пусковую обмотку отключают.

Асинхронные конденсаторные двигатели

На статоре две обмотки, занимающие одинаковое число пазов и сдвинутые в пространстве на 90 эл. градусов.

Главную обмотку А включают непо- средственно в сеть, а вспомога- тельную обмотку В включают в ту же сеть, но через конденсатор Сраб.

Спуск. Вспомогательная обмотка В

после пуска не отключается.

Таким образом, если однофазный АД работает с пульсирующей МДС статора, то

конденсаторный АД - с вращающейся МДС.

Емкость конденсатора Сраб, необходимая для

С

1,6 105 I

A

sin

A ,

получения кругового вращающегося поля

 

 

 

раб

f U k2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

wB kB

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

k wA kA

- коэффициент трансформации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для повышения пускового момента параллельно конденсатору Сраб включают пусковой. конденсатор Спуск, емкость которого рассчитывается из условия получения кругового поля при пуске двигателя.

Синхронные машины

При вращении ротора с частотой n1 поток Ф0 индуцирует в обмотках статора переменные ЭДС с частотой f1=p n1/60.

При подключении к обмотке статора нагрузки, в ней возникает ток, который создает вращающееся магнитное поле с частотой n1 =60f1/p.

Т.о. ротор вращается с такой же частотой, что и магнитное поле статора. Поэтому машину называют синхронной.

В синхронных машинах обмотку статора, в которой наводится ЭДС и проходит ток нагрузки, называют обмоткой якоря.

Часть машины, на которой расположена обмотка возбуждения, называется индуктором. В синхронных машинах индуктор – ротор.

Взаимодействие вращающегося магнитного поля статора с основным магнитным потоком Ф0 создает электромагнитный момент М, который

при работе синхронной машины генератором, является тормозящим моментом, а при работе двигателем вращающим.

результирующий магнитный поток

неизменным.

Реакция якоря синхронной машины

В машине, работающей под нагрузкой, т.е при токах статора I ≠ 0, магнитное поле создается не только МДС ротора, но и МДС токов статора

Воздействие МДС якоря на магнитное поле ротора называют реакцией якоря.

В ненасыщенной машине в результате действия реакции якоря одна половина полюса размагничивается а другая – под- магничивается; кривая распределения маг-

нитной индукции В сдвигается навстречу направления вращения на угол , но

Ф остается

Внасыщенной машине размагничивающее действие реакции якоря под одной половиной полюса сказывается сильнее, чем подмагничивающее - под

другой половиной полюса. В результате снижается поток Ф, а, следовательно, и ЭДС, и электромагнитный момент.

При индуктивном характере тока нагрузки размагничивающее действие реакции якоря усиливается, а при достаточной емкостной нагрузке – реакция якоря оказывает подмагничивающее воздействие.

Внешняя характеристика синхронного генератора

Внешняя характеристика

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U1 f ( I1).

 

 

C1

C2

V

 

C3

 

при I

в

= const, cos = const и n1=const.

 

 

U1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

А1

 

U1

 

 

 

 

 

cos 1<1

 

 

 

 

U1о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I1

 

 

 

 

 

(RC)

 

 

 

 

 

U1н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos 1=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

А2

 

 

 

 

 

 

 

cos 1<1

 

 

 

 

 

 

 

 

(RL)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

I1н

I1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Относительное изменение напряжения

U U1о U1н 100%

генератора при номинальном токе

 

 

н

 

U1н

 

 

 

 

 

 

называют номинальным изменением напряжения.

Электромагнитный момент синхронной машины

Электромагнитный момент Мэм синхронной машины создается в результате взаимодействия вращающегося магнитного поля статора с основным магнитным потоком ротора Ф0

где 1

Мэм Рэм 1 ,

- угловая синхронная скорость вращения

 

1 2 n1 60 2 f1 p.

Электромагнитная мощность неявнополюсной синхронной машины

Рэм m1 U1 E0 sin , xc

где xc – синхронное индуктивное сопротивление обмотки статора Для явнополюсного синхронного генератора

Рэм

m U E

0

sin

m U2

 

1

 

1

)sin2 ,

1 1

1 1

(

 

 

 

xd

 

2

xq

xd

 

 

 

 

 

 

где xd и xq – синхронные индуктивные сопротивления по продольной и поперечной оси

studfiles.net

§ 16.2. Асинхронные конденсаторные двигатели

Асинхронный конденсаторный двигатель имеет на статоре две обмотки, занимающие одинаковое число пазов и сдвинутые в про­странстве относительно друг друга на 90 эл. град. Одну из обмоток — главную — включают непосредственно в однофазную сеть, а дру­гую — вспомогательную — включают в эту же сеть, но через ра­бочий конденсатор Сра6 (рис. 16.7, а).

В отличие от рассмотренного ранее однофазного асинхронно­го двигателя в конденсаторном двигателе вспомогательная обмот­ка после пуска не отключается и остается включенной в течение всего периода работы, при этом емкость Сраб создает фазовый сдвиг между токами и .

Таким образом, если однофазный асинхронный двигатель по окончании процесса пуска работает с пульсирующей МДС стато­ра, то конденсаторный двигатель - с вращающейся. Поэтому конденсаторные двигатели по своим свойствам приближаются к трехфазным двигателям.

Необходимая для получения кругового вращающегося поля емкость (мкФ)

Cраб = 1,6105 IA sin φA / (f1UA k2), (16.4)

при этом отношение напряжений на главной UА и на вспомога­тельной UB обмотках должно быть

UA /UB = tg φA ≠ 1.

Здесь φA - угол сдвига фаз между током и напряжением при круговом поле;k = ωBkB/ (wAkA) - коэффициент трансформации, представляющий собой отношение

Рис. 16.7. Конденсаторный двигатель:

а — с рабочей емкостью, б — с рабочей и пусковой емкостями, вмеханические характеристики; 1 — при рабочей емкости, 2 — при ра­бочей и пусковой емкостях

эффективных чисел витков вспомогательной и главной обмоток; kA и kB — обмоточные коэффициенты обмоток статора.

Анализ (16.4) показывает, что при заданных коэффициенте трансформации k и отношении напряжений UA/ UB емкость Сра6 обеспечивает получение кругового вращающегося поля лишь при одном, вполне определенном режиме работы двигателя. Если же и изменится режим (нагрузка), то изменятся и ток IA и фазовый угол φA, а следовательно, и Сраб, соответствующая круговому полю. Таким образом, если нагрузка двигателя отличается от расчетной, то вращающееся поле двигателя становится эллиптическим и рабочие свойства двигателя ухудшаются. Обычно расчет Сраб ведут для номинальной нагрузки или близкой к ней.

Обладая сравнительно высокими КПД и коэффициентом мощности (соs φ1 = 0,80 ÷ 0,95), конденсаторные двигатели имеют неудовлетворительные пусковые свойства, так как емкость Сраб обеспечивает круговое поле лишь при расчетной нагрузке, а при пуске двигателя поле статора эллиптическое. При этом пусковой момент обычно не превышает 0,5МНОМ.

Для повышения пускового момента параллельно емкости Сраб включают емкость Спуск, называемую пусковой (рис. 16.7, б). Величину Спуск выбирают, исходя из условия получения кругового поля статора при пуске двигателя, т. е. получения наибольшего пускового момента. По окончании пуска емкость Спуск следует отключать, так как при небольших скольжениях в цепи обмотки статора, содержащей емкость С и индуктивность L, возможен резонанс напряжений, из-за чего напряжение на обмотке и на конденсаторе может в два-три раза превысить напряжение сети.

При выборе типа конденсатора следует помнить, что его рабо­чее напряжение определяется амплитудным значением синусои­дального напряжения, приложенного к конденсатору Uc. При кру­говом вращающемся поле это напряжение (В) превышает напряжение сети U1 и определяется выражением

Uc = U1 (16.5)

Рис 16.8. Схемы включения двухфазного двига­теля в трехфазную сеть

Конденсаторные двигатели иногда называют двухфаз­ными, так как об­мотка статора этого двигателя содержит две фазы. Двухфаз­ные двигатели могут работать и без кон­денсатора или дру­гого ФЭ, если к фа­зам обмотки статора подвести двухфаз­ную систему напря­жений (два напря­жения, одинаковые по значению и час­тоте, но сдвинутые по фазе относительно друг друга на 90°). Для получения двухфаз­ной системы напряжений можно воспользоваться трехфазной ли­нией с нулевым проводом, включив обмотки статора так, как по­казано на рис. 16.8, а: одну обмотку — на линейное напряжение UAB, а другую — на фазное напряжение Uc через автотрансфор­матор AT (для выравнивания значения напряжений на фазных об­мотках двигателя). Возможно включение двигателя и без нулевого провода (рис. 16.8, б), но в этом случае напряжения на обмотках двигателя будут сдвинуты по фазе на 120°, что приведет к некото­рому ухудшению рабочих свойств двигателя.

studfiles.net

Однофазные и конденсаторные асинхронные двигатели

Для создания пускового момента необходимо во время пуска создать

вращающееся магнитное поле.

U1

 

 

Пуск

 

 

С1

 

 

А

ФЭ

 

С2

 

В

 

 

 

 

М

П2

П1

 

 

 

 

 

С этой целью применяют пусковую обмотку В.

Обмотки А и В располагают на статоре

со смещением на 90 эл. градусов.

Токи в обмотках статора IА и IВ должны быть

сдвинуты по фазе на 900.

U1

 

 

В

А

А+ В=900

 

Для этого в цепь пусковой обмотки включают

фазосмещающий элемент (чаще всего С).

После достижения частоты вращения близкой к номинальной пусковую обмотку отключают.

Асинхронные конденсаторные двигатели

U1

На статоре две обмотки, занимающие одинаковое число пазов

 

и сдвинутые в пространстве на 90 эл. градусов.

Главную обмотку А включают непо- средственно в сеть, а вспомога- тельную обмотку В включают в ту же сеть, но через конденсатор Сраб.

Спуск. Вспомогательная обмотка В

после пуска не отключается.

Таким образом, если однофазный АД работает с пульсирующей МДС статора, то

конденсаторный АД - с вращающейся МДС.

Емкость конденсатора Сраб, необходимая для

С

1,6 105 I

A

sin

A ,

получения кругового вращающегося поля

 

 

 

раб

f U k2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

wB kB

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

k wA kA

- коэффициент трансформации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для повышения пускового момента параллельно конденсатору Сраб включают пусковой. конденсатор Спуск, емкость которого рассчитывается из условия получения кругового поля при пуске двигателя.

Синхронные машины

Синхронной машиной называют такую машину переменного тока, частота вращения которой в установившемся режиме равна синхронной n1 60f1 / pи не зависит от нагрузки.

Применение: синхронные генераторы – в качестве источников электрической энергии переменного тока на тепловых, атомных и гидроэлектростанциях

Синхронные двигатели – в установках не требующих регулирования

скорости, при мощности 100 кВт и выше (насосы, вентиляторы, компрессоры и т.д.), а также в схемах автоматики и электробытовых приборах (СД с

постоянными магнитами, индукторные, гистерезисные, шаговые и т.д.).

A

B

C

Статор синхронной машины выполнен

 

 

 

также как асинхронной: в пазах сердечника статора расположена трехфазная обмотка

+Обмотка ротора питается от постороннего

источника постоянного тока через контакт- ные кольца и щетки и называется обмоткой возбуждения.

-Она создает в синхронной машине основной магнитный поток Ф0

studfiles.net

Конденсаторные асинхронные двигатели.

Количество просмотров публикации Конденсаторные асинхронные двигатели. - 111

Конденсаторным называют асинхронный электродвигатель, который питается от однофазной сети, имеет на статоре 2 обмотки: первая питается от сети непосредственно, а вторая — последовательно с электроконденсатором, чтобы создавать вращающееся магнитное поле. Конденсаторы образуют сдвиг по фазе токов обмоток, оси у которых повернуты в пространстве.

Максимальная величина вращающегося момента достигается при сдвиге фаз токов на 90°, причем именно в тот момент, когда их амплитуды подбираются так, чтобы вращающееся поле было круговым. Во время пуска конденсаторных асинхронных двигателœей оба конденсатора подключены, но сразу же после разгона один из них обязательно отключают. Это объясняется тем, что для номинальной частоты вращения необходима значительно меньшая емкость, нежели при самом пуске. Конденсаторный асинхронный электродвигатель по своим пусковым и рабочим параметрам очень похож на трехфазный асинхронный двигатель. Его используют в электроприводах небольшой мощности; если необходима мощность свыше 1 кВт, такой электродвигатель использовать нецелœесообразно, ввиду высокой стоимости и размеров конденсаторов.

Асинхронный электродвигатель, питаемый от однофазной сети и имеющий на статоре две обмотки, одна из которых включается в сеть непосредственно, а другая — последовательно с электрическим конденсатором для образования вращающегося магнитного поля. Конденсаторы создают сдвиг фаз между токами обмоток, оси которых сдвинуты в пространстве. Наибольший вращающий момент развивается, когда сдвиг фаз токов составляет 90°, а их амплитуды подобраны так, что вращающееся поле становится круговым. При пуске К. а. д. оба конденсатора включены, а после его разгона один из конденсаторов отключают; это обусловлено тем, что при номинальной частоте вращения требуется значительно меньшая емкость, чем при пуске. К. а. д.

по пусковым и рабочим характеристикам близок к трёхфазному асинхронному двигателю.

Применяется в электроприводах малой мощности; при мощностях свыше 1 квт используется редко вследствие значительной стоимости и размеров конденсаторов.

Трёхфазный асинхронный электродвигатель, включаемый через конденсатор в однофазную сеть.

Рабочая ёмкость конденсатора для 3-фазного двигателя определяется по формуле Ср = 2800 1/U мкф, в случае если обмотки соединœены по схеме ʼʼзвездаʼʼ, или Ср = 48001/U (мкф), в случае если обмотки соединœены по схеме ʼʼтреугольникʼʼ. Ёмкость пускового конденсатора Сп=(2,5 — 3)Ср.
Размещено на реф.рф
Рабочее напряжение конденсаторов должно быть в 1,5 раза выше напряжения сети; конденсаторы устанавливаются обязательно бумажные.

referatwork.ru

Глава 16

Однофазные и конденсаторные асинхронные двигатели

§16.1. Принцип действия и пуск однофазного асинхронного двигателя

По своему устройству однофазный асинхронный двигатель аналогичен трехфазному и состоит из ста­тора, в пазах которого уложена однофазная обмотка (см. рис. 8.8), и короткозамкнутого ротора. Особен­ность работы однофазного асинхронного двигателя заключается в том, что при включении однофазной обмотки статора С1—С2 в сеть (рис. 16.1) МДС ста­тора создает не вращающийся, а пульсирующий маг­нитный поток (см. § 9.4) с амплитудой Фmах, изме­няющейся от + Фmах до – Фmах При этом ось магнитного потока остается неподвижной в про­странстве.

Для объяснения принципа действия однофаз­ного двигателя пульсирующий поток Фmах разло­жим на два вращающихся в противоположные стороны потока Фпр и Фобр (рис. 16.2), каждый из которых равен 0,5Фmax и вращается с частотой (об/мин)

nпр = nобр = f160/ p = n1

Условимся считать поток Фпр вращающийся в на­правлении вращения ротора, прямым, а поток Фо6р -обратным. Допустим, что ротор двигателя вращает­ся против часовой стрелки, т. е. в направлении пото­ка Фпр.

Частота вращения ротора n2 меньше частоты вращения магнитного поля статора n1, поэтому скольжение ротора относительно вращающегося по­тока Фпр будет

sпр = (n1 – n2)/ n1 = s(16.1)

Обратный поток Фобр вращается противополож­но ротору, поэтому частота вращения ротора n2 от­носительно Фобр - отрицательная. В этом случае скольжение ротора относительно Фобр определится выражением

sобр = (16.2)

Прямое поле наводит в обмотке ротора ЭДС Е2пр, а обратное по­ле — ЭДС Е2обр. Эти ЭДС создают в обмотке ротора токи I/2пр и I/2обр.

Известно, что частота тока в роторе пропор­циональна скольжению (f2 = sf1). Так как snp < sобр, то частота тока I/2обр намного больше частоты тока I/2пр. Так, для однофазного двигателя с n1 = 1500 об/мин, n2 = 1450 об/мин и f1 = 50 Гц получим:

snp = (1500 - 1450)/ 1500 = 0,033;

f2пр= 0,033 - 50 = 1,8 Гц;

sобр = (1500 +1450)/ 1500 = 1,96;

f2о6р = 1,96 - 50 = 98 Гц.

Рис.16.1 Схема включения однофазного

асинхронного двигателя

Индуктивное сопротивление обмотки ротора току I/2обр во много раз больше ее активного сопротивления (потому что f2обр >>f2пр). Ток I/2о6р являет­ся почти чисто индуктивным, оказывающим силь­ное размагничивающее действие на обратное поле Фобр. В результате обратное поле и обусловленный им момент Мобр оказываются зна­чительно ослабленными и ротор однофазного двигателя вращается и направлении прямого поля под действием момента

М = Мпр - М06р, (16.3)

где Мпр — электромагнитный момент, обусловленный прямым полем.

Рис. 16.2. Разложение пульсирующего магнитного потока на два вра­щающихся

На рис. 16.3 представлен график зависимости вращающего момента М в функции скольжения s = sпр. Этот график получен путем наложения графиков Мпр = f(snp) и Мо6р = f(sобр)- При малых значениях скольжения s, что соответствует работе двигателя в пределах номинальной нагрузки, вращающий момент М создается главным образом моментом Мпр.

При sпр = sобр = 1 моменты Мпр и Мо6р равны, а поэтому пуско­вой момент однофазного двигателя равен нулю. Следовательно, однофазный асинхронный двигатель не может самостоятельно прийти во вращение при подключении его к сети, а нуждается в первоначальном толчке, так как лишь при s ≠ 1 на ротор двигателя действует вращающий момент М = Мпр - Мобр

Рис. 16.3. Механические характе- Рис. 16.4. Схема однофазного ристики однофазного асинхронного асинхронного двигателя с пусковой двигателя обмоткой

Приведенные на рис. 16.3 зависимости моментов показывают, что однофазный асинхронный двигатель не создает пускового мо­мента. Чтобы этот момент появился, необходимо во время пуска двигателя создать в нем вращающееся магнитное поле. С этой целью на статоре двигателя помимо рабочей обмотки А применяют еще одну обмотку — пусковую В. Эти обмотки располагают на статоре обычно так, чтобы их оси были смещены относительно друг друга на 90 эл. град. Кроме того, токи в обмот­ках статора и должны быть сдвинуты по фазе относительно друг друга. Для этого в цепь пусковой обмотки включают фазосмещающий элемент (ФЭ), в качестве которого могут быть применены активное сопротивление, индуктивность или ем кость (рис. 16.4). По достижении частотой вращения значения близкого к номинальному, пусковую обмотку В отключают с по мощью реле. Таким образом, во время пуска двигатель является двухфазным, а во время работы — однофазным.

Для получения вращающегося магнитного поля посредством двух обмоток на статоре, смещенных относительно друг друга на 90 эл. град, необходимо соблюдать следующие условия (рис. 16.5):

а) МДС рабочей и пусковой обмоток идолжны быть и равны и сдвинуты в пространстве относительно друг друга на 90 эл. град;

б) токи в обмотках статора и должны быть сдвинуты по фазе относительно друг друга на 90°.

При строгом соблюдении указанных условий вращающееся поле статора является круговым, что соответствует наибольшему вращающему моменту. При частичном нарушении какого-либо из условий поле статора становится эллиптическим, содержащим об­ратную составляющую (см. рис. 9.5, б). Обратная составляющая поля создает тормоз­ной момент и ухудшает пусковые свой­ства двигателя.

Из векторных диа­грамм, приведенных на рис. 16.6, видно, что активное сопротивле­ние и индуктивность в качестве ФЭ не обес­печивают получения фазового сдвига между токами в 90°. Лишь только емкость С в качестве ФЭ обеспе­чивает фазовый сдвиг ψ = 90°. Значение этой емкости выбирают та­ким, чтобы ток пусковой обмотки в мо­мент пуска (s = 1) опережал по фазе напря­жение , на угол φв, дополняющий угол φА до 90°:

Рис. 16.5. Получение вращающегося магнитного

поля двухфазной системой токов

Если при этом обе обмотки создают одинаковые по значению МДС, то в начальный период пуска вращающееся поле окажется круговым и двигатель будет развивать значительный начальный пусковой момент. Однако применение емкости в качестве ФЭ часто ограничивается значительными габаритами конденсаторов, тем более что для получения кругового поля требуются конденсаторы значительной емкости. Например, для однофазного двигателя мощностью 200 Вт необходима емкость 30 мкФ при рабочем на­пряжении 300—500 В.

Получили распространение однофазные двигатели с активным сопротивлением в качестве ФЭ. При этом повышенное активное сопротивление пусковой обмотки достигается тем, что она выполняется проводом уменьшенного сечения (по сравнению с проводом рабочей обмотки). Так как эта обмотка включена на непро­должительное время (обычно несколько секунд), то такая ее кон­струкция вполне допустима. Пусковой момент таких двигателей обычно не превышает номинального, но это вполне приемлемо при пуске двигателей при небольшой нагрузке на валу.

Рис. 16.6. Сравнение свойств фазосмещающих элементов:

а — активное сопротивление, б — индуктивность, в — емкость, г — механиче­ские характеристики двигателя при различных фазосмещающих элементах; 1активное сопротивление; 2 — емкость

Применение емкости в качестве ФЭ позволяет получить пус­ковой момент Мп = (1,6÷2,0) Мном. На рис. 16.6, г приведены меха­нические характеристики однофазного асинхронного двигателя при различных ФЭ. Для большей наглядности значения момента даны в относительных единицах.

studfiles.net

§ 16.2. Асинхронные конденсаторные двигатели

Асинхронный конденсаторный двигатель имеет на статоре две обмотки, занимающие одинаковое число пазов и сдвинутые в про­странстве относительно друг друга на 90 эл. град. Одну из обмоток — главную — включают непосредственно в однофазную сеть, а дру­гую — вспомогательную — включают в эту же сеть, но через ра­бочий конденсатор Сра6 (рис. 16.7, а).

В отличие от рассмотренного ранее однофазного асинхронно­го двигателя в конденсаторном двигателе вспомогательная обмот­ка после пуска не отключается и остается включенной в течение всего периода работы, при этом емкость Сраб создает фазовый сдвиг между токами и .

Таким образом, если однофазный асинхронный двигатель по окончании процесса пуска работает с пульсирующей МДС стато­ра, то конденсаторный двигатель - с вращающейся. Поэтому конденсаторные двигатели по своим свойствам приближаются к трехфазным двигателям.

Необходимая для получения кругового вращающегося поля емкость (мкФ)

Cраб = 1,6105 IA sin φA / (f1UA k2), (16.4)

при этом отношение напряжений на главной UА и на вспомога­тельной UB обмотках должно быть

UA /UB = tg φA ≠ 1.

Здесь φA - угол сдвига фаз между током и напряжением при круговом поле;k = ωBkB/ (wAkA) - коэффициент трансформации, представляющий собой отношение

Рис. 16.7. Конденсаторный двигатель:

а — с рабочей емкостью, б — с рабочей и пусковой емкостями, вмеханические характеристики; 1 — при рабочей емкости, 2 — при ра­бочей и пусковой емкостях

эффективных чисел витков вспомогательной и главной обмоток; kA и kB — обмоточные коэффициенты обмоток статора.

Анализ (16.4) показывает, что при заданных коэффициенте трансформации k и отношении напряжений UA/ UB емкость Сра6 обеспечивает получение кругового вращающегося поля лишь при одном, вполне определенном режиме работы двигателя. Если же и изменится режим (нагрузка), то изменятся и ток IA и фазовый угол φA, а следовательно, и Сраб, соответствующая круговому полю. Таким образом, если нагрузка двигателя отличается от расчетной, то вращающееся поле двигателя становится эллиптическим и рабочие свойства двигателя ухудшаются. Обычно расчет Сраб ведут для номинальной нагрузки или близкой к ней.

Обладая сравнительно высокими КПД и коэффициентом мощности (соs φ1 = 0,80 ÷ 0,95), конденсаторные двигатели имеют неудовлетворительные пусковые свойства, так как емкость Сраб обеспечивает круговое поле лишь при расчетной нагрузке, а при пуске двигателя поле статора эллиптическое. При этом пусковой момент обычно не превышает 0,5МНОМ.

Для повышения пускового момента параллельно емкости Сраб включают емкость Спуск, называемую пусковой (рис. 16.7, б). Величину Спуск выбирают, исходя из условия получения кругового поля статора при пуске двигателя, т. е. получения наибольшего пускового момента. По окончании пуска емкость Спуск следует отключать, так как при небольших скольжениях в цепи обмотки статора, содержащей емкость С и индуктивность L, возможен резонанс напряжений, из-за чего напряжение на обмотке и на конденсаторе может в два-три раза превысить напряжение сети.

При выборе типа конденсатора следует помнить, что его рабо­чее напряжение определяется амплитудным значением синусои­дального напряжения, приложенного к конденсатору Uc. При кру­говом вращающемся поле это напряжение (В) превышает напряжение сети U1 и определяется выражением

Uc = U1 (16.5)

Рис 16.8. Схемы включения двухфазного двига­теля в трехфазную сеть

Конденсаторные двигатели иногда называют двухфаз­ными, так как об­мотка статора этого двигателя содержит две фазы. Двухфаз­ные двигатели могут работать и без кон­денсатора или дру­гого ФЭ, если к фа­зам обмотки статора подвести двухфаз­ную систему напря­жений (два напря­жения, одинаковые по значению и час­тоте, но сдвинутые по фазе относительно друг друга на 90°). Для получения двухфаз­ной системы напряжений можно воспользоваться трехфазной ли­нией с нулевым проводом, включив обмотки статора так, как по­казано на рис. 16.8, а: одну обмотку — на линейное напряжение UAB, а другую — на фазное напряжение Uc через автотрансфор­матор AT (для выравнивания значения напряжений на фазных об­мотках двигателя). Возможно включение двигателя и без нулевого провода (рис. 16.8, б), но в этом случае напряжения на обмотках двигателя будут сдвинуты по фазе на 120°, что приведет к некото­рому ухудшению рабочих свойств двигателя.

studfiles.net

2.2.2 Конденсаторные двигатели

Широко применяются на летательных аппаратах конденса­торные двигатели (рис. 2.10). Одна из обмоток статора располагается по отношению к другой под углом 90°. В цепь одной из обмоток последовательно включается конденсатор, который создает сдвиг тока по фазе в обмотке. В результате намагничивающая сила обеих обмоток создает вращающееся магнитное поле. При равенстве намагничивающих сил этих обмоток и сдвиге по фазе между ними на 90° получается круговое магнитное поле. При других режимах (изменении частоты вращения и нагрузки) полу­чается эллиптическое поле, которое ухудшает механические харак­теристики двигателя.

Рис. 2.10 Схема конден­саторного асинхронного электродвигателя

2.2.3 Двух­фазные асинхронные двигатели

Для некоторых авиационных следящих приводов (например, привод антенны) и приводов малой мощности применяются двух­фазные асинхронные двигатели. Статор этих двигате­лей выполняется таким же, как и конденсаторного двигателя, с той разницей, что одна из обмоток (обмотка возбуждения) питается от сети при неизменном напряжении, а вторая — является обмоткой управления и питается от сети с напряжением, сдвинутым по фазе относительно на­пряжения обмотки возбуждения на 90°. При этом напряжение управляющей обмотки можно менять от 0 до ±Uн. Изменением величины и знака напряжения управляю­щей обмотки достигаются плавное измене­ние частоты вращения и реверсирование двухфазного двигателя.

Для уменьшения момента инерции ротор выполняется в виде тонкостенного стакана из меди или алюминия. Такая конструкция позволяет также получить сравнительно высокое активное сопро­тивление ротора электродвигателя.

Достоинством двухфазных асинхронных двигателей являются простота и надежность конструкции, малый момент инерции и хорошие регулировочные свойства. К недостаткам следует отнести большую массу, большие потери при регулировании частоты вращения и низкий к. п. д.

2.2.4 Гистерезисные двигатели

В системах, где нужна стабильная частота вращения (гироскопы, лентопротяжные устройства и т. д.), находят применение гистерезисные двигатели мощностью от нескольких ватт до 200 Вт и более.

Гистерезисные двигатели можно отнести к категории синхрон­ных двигателей, но в отличие от обычных синхронных двигателей они имеют большой пусковой момент и запускаются без предвари­тельной раскрутки. Статор гистерезисного двигателя конструкции такой же, как и статор обычного асинхронного двигателя. Ротор представляет собой цилиндр без каких-либо обмоток, выполненный из материала, применяемого для постоянных магнитов.

Достоинствами гистерезисных двигателей являются простота устройства, надежность в эксплуатации, плавность вхождения в синхронизм, высокая жесткость механических характеристик, практически неизменная величина тока статора при пуске и работе дви­гателя.

Недостатком гистерезисных двигателей является низкий cos . Объясняется это тем, что при работе двигателя в асинхронном режиме для проведения магнитного потока через ротор с относительно небольшой магнитной проницаемостью требуются большие на­магничивающие токи. В синхронном режиме сказывается сравни­тельно слабая намагниченность ротора, т. е. малая величина намаг­ничивающей силы, создаваемой ротором.

studfiles.net

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о