Характеристики на еднофазни асинхронни двигатели

Еднофазните асинхронни двигатели се използват широко в технологиите и ежедневието. Производството на еднофазни асинхронни електродвигатели от фракция от ват до стотици ватове е повече от половината от производството на всички машини с ниска мощност и тяхната мощност непрекъснато се увеличава.

Еднофазните двигатели обикновено се разделят на две категории:

• двигатели с общо предназначение «, които включват промишлени и битови електродвигатели;

• двигатели на автоматични устройства — управлявани и неконтролирани AC двигатели и специализирани електрически машини с ниска мощност (тахогенератори, въртящи се трансформатори, селсини и др.).

Значителна част от асинхронните електродвигатели са двигатели с общо предназначение, които са проектирани да работят в еднофазна AC мрежа. Съществува обаче доста обширна група универсални асинхронни електродвигатели, предназначени да работят както в еднофазни, така и в трифазни мрежи.

Дизайнът на универсалните двигатели практически не се различава от традиционен дизайн на трифазни асинхронни машини… Когато работят на трифазна мрежа, тези двигатели имат характеристики, подобни на тези на трифазните двигатели.

Еднофазните двигатели имат ротор с катеричка клетка, а намотката на статора може да бъде произведена в различни версии. Най -често на статора се полага работна намотка, запълваща две трети от слотовете, и начална намотка, запълваща останалата трета от слотовете. Работната намотка се изчислява за непрекъсната работа, а началната намотка се изчислява само за началния период. Следователно, той е направен с тел с малко напречно сечение и съдържа значителен брой завои. За да се създаде стартов въртящ момент, началната намотка включва фазово -изместващи елементи — резистори или кондензатори.

Асинхронните двигатели с ниска мощност могат да бъдат двуфазни, когато работната намотка, поставена върху статора, има две фази, смесени в пространството с 90 °. В една от фазите постоянно се включва фазово -изместващ елемент — кондензатор или резисTop, осигуряващ определено фазово изместване между токовете на намотката.

Обикновено се нарича двигател с постоянно свързан с една от фазите кондензатор кондензатор… Капацитетът на фазово-изместващия кондензатор може да бъде постоянен, но в някои случаи стойността на капацитета може да бъде различна за стартиране и за работен режим.

Характерна особеност на еднофазните асинхронни двигатели е възможността да въртят ротора в различни посоки. Посоката на въртене се определя от посоката на началния въртящ момент.

При ниско съпротивление на ротора (Сcr <1) следователно еднофазен двигател не може да работи в обратен режим. Режимът на двигателя съответства на оборотите на ротора 0 <n <nc при по -висока скорост се осъществява режимът на генератора.

Характеристика на еднофазните двигатели е, че максималният му въртящ момент зависи от съпротивлението на ротора. С увеличаване на активното съпротивление на ротора максималният въртящ момент намалява и с големи стойности на съпротивлението Скр > 1 става отрицателен.

При избора на типа електродвигател за задвижване на устройство или механизъм е необходимо да се знаят неговите характеристики.Основните от тях са характеристики на въртящия момент (първоначален начален въртящ момент, максимален въртящ момент, минимален въртящ момент), честота на въртене, виброакустични характеристики. В някои случаи са необходими и енергийни и тегловни характеристики.

Като пример характеристиките на еднофазен двигател се изчисляват със следните параметри:

• брой фази — 1;

• мрежова честота — 50 Hz;

• мрежово напрежение — 220 V;

• активно съпротивление на намотката на статора — 5 ома;

• индуктивно съпротивление на намотката на статора — 9.42 Ohm;

• индуктивно съпротивление на намотката на ротора — 5.6 Ohm;

• аксиална дължина на машината — 0,1 м;

• броят на завоите в намотката на статора -320;

• радиус на отвора на статора — 0,0382 м;

• брой канали — 48;

• въздушна междина — 1,0 x 103 м.

• коефициент на индуктивност на ротора 1.036.

Еднофазната намотка запълва две трети от слотовете на статора.

На фиг. 1 показва зависимостите на тока на еднофазен електродвигател и електромагнитния въртящ момент от приплъзване. В идеалния режим на празен ход, токът на двигателя, консумиран от мрежата, главно за създаване на магнитно поле, има относително голяма стойност.

За симулиран двигател величината на намагнитващия ток е около 30% от началния ток, за трифазни двигатели със същата мощност-10-15%. Електромагнитният момент в идеалния режим на празен ход има отрицателна стойност, която се увеличава с увеличаване на съпротивлението на роторната верига. При подхлъзване С= 1, електромагнитният момент е нула, което потвърждава правилната работа на модела.

Фиг. 1. Обвивките на векторния потенциал и магнитната индукция в пролуката на двигателя по време на плъзгане s = 1

Ориз. 2. Зависимост на тока и електромагнитния въртящ момент на еднофазен асинхронен двигател от приплъзване

Зависимостите на полезната и консумирана мощност от приплъзване (фиг. 3) имат традиционен характер. Ефективността на двигателя в идеалния режим на празен ход има отрицателен знак в съответствие с отрицателния въртящ момент, а коефициентът на мощност в този режим е много нисък (0,125 за симулирания двигател).

По-ниската, в сравнение с трифазните двигатели, стойност на фактора на мощността се обяснява с високата величина на намагнитващия ток. С увеличаване на натоварването стойността на фактора на мощността се увеличава и става сравнима с тази на трифазните двигатели (фиг. 4).

Ориз. 3. Зависимост на полезната и консумирана мощност на еднофазен асинхронен двигател от приплъзване

Ориз. 4. Зависимост на коефициента на полезно действие и мощност на еднофазен асинхронен двигател от приплъзване

С увеличаване на активното съпротивление на ротора, величината на електромагнитния момент намалява, а при критични приплъзвания над единица, той става отрицателен.

На фиг. 5 показва зависимостта на електромагнитния момент на еднофазен двигател от приплъзване за различни стойности на електропроводимостта на вторичната среда на двигателя.

Ориз. 5. Зависимост на електромагнитния момент на еднофазен двигател от приплъзване при различни съпротивления на ротора (1 — 17 x 106 Cm / m, 2 — 1,7 x 106 См / м)

Кондензаторните двигатели имат две намотки, постоянно свързани към мрежата. Единият от тях е свързан директно към мрежата, вторият е свързан последователно с кондензатор, който осигурява необходимото фазово изместване.

И двете намотки заемат еднакъв брой слотове на статора, а броят на техните завъртания и капацитетът на кондензатора се изчисляват по такъв начин, че при известно приплъзване се осигурява кръгово въртящо се магнитно поле. Най -често номиналният фиш се приема като такъв. В този случай обаче началният въртящ момент се оказва много по -малък от номиналния.

Магнитното поле в началния режим е елипсовидно; влиянието на обратно движещите се компоненти на магнитното поле е силно засегнато.Ако капацитетът на кондензатора се увеличи, като го изберете от условието за получаване на кръгово поле при стартиране, тогава има намаляване на въртящия момент и намаляване на енергийните показатели при номинално приплъзване.

Възможен е и трети вариант, когато кръговото поле съответства на приплъзване с по -голяма величина, отколкото в номиналния режим. Но този път също не е оптимален, тъй като увеличаването на въртящия момент е придружено от значително увеличение на загубите. Увеличаване на началния въртящ момент на кондензаторния двигател може да се постигне чрез увеличаване на активното съпротивление на ротора. Този метод води до увеличаване на загубите при всяко приплъзване, в резултат на което ефективността на двигателя намалява.

Ориз. 6. Зависимост на токовете на двигателя на кондензатора от приплъзване (Азp.o — ток на работната намотка, Азk.o — ток на намотката на кондензатора, Е — ток на двигателя)

Ориз. 7. Зависимост от консумираното P1 и полезно P2 мощност на приплъзване на кондензатор

Ориз. 8. Зависимост на коефициента на полезно действие и мощност и електромагнитния момент на кондензаторния двигател от приплъзване

Кондензаторният двигател има доста задоволителни енергийни показатели, висок коефициент на мощност, чиято стойност надвишава коефициента на мощност на трифазен двигател и с повишено съпротивление на ротора и значителен капацитет, висок стартов въртящ момент. В същото време, както бе споменато по -горе, двигателят има намалена стойност на ефективност.

Ориз. 9. Векторна диаграма на кондензаторен двигател при плъзгане s = 0,1

Векторната диаграма (фиг. 9) показва, че при избраната стойност на капацитета на кондензатора токът на намотката на кондензатора е водещ спрямо напрежението в мрежата, а токът на работната намотка изостава. Диаграмата също така показва, че при плъзгане близо до номиналното, магнитното поле на двигателя е елипсовидно. За да се получи кръгово поле, стойността на капацитета на кондензатора трябва да бъде намалена, така че токовете на двете намотки да са равни по величина.

Вижте също по тази тема:Многоскоростни еднофазни кондензаторни двигатели