Однофазні асинхронні двигуни

Двигуни цього типу потужністю, як правило, менше 5 кВт часто використовуються в побутових установках (холодильниках, кондиціонерах, вентиляторах і т.п.), на дрібних підприємствах, що розміщуються в житлових будинках для приводу механізмів при наявності тільки однофазної мережі змінного струму. Вони мають гірші техніко-економічні показники в порівнянні з трифазними двигунами.
Найбільш просто такий двигун можна отримати з трифазного, якщо одну з фазних обмоток відключити від джерела живлення, а дві інші підключити до однофаз джерела (див. Рис. 8.51). Реально такий режим виникає в аварійному режимі роботи трифазного двигуна при обриві однієї з фаз. Однак необхідно враховувати, що при однакових габаритах потужність однофазного двигуна становить приблизно 50 – 60% потужності трифазного. Тому порушення харчування однієї з фаз трифазного двигуна, особливо з номінальним навантаженням, тягне надмірне збільшення струму в обмотках і, як наслідок, може з’явитися причиною виходу його з ладу.

Однофазний струм статора створює пульсуюче магнітне поле, яке можна розкласти на дві складові, що мають рівні амплітуди і обертаються в різні боки з однаковою швидкістю. При взаємодії цих полів зі струмом ротора створюються моменти М1 і М2, зміна яких у функції швидкості обертання ротора ? можна представити механічними характеристиками 1 і 2 (рис. 8.52). Склавши моменти, які відповідають цим характеристикам при однаковій швидкості, можна отримати результуючу механічну характеристику 3, яка, як видно, проходить через початок координат. Це є наслідком того, що при нерухомому роторі (s = 1) обидві складових поля створюють однакові за величиною і різні за знаком моменти. Тому такі двигуни не створюють пускового моменту.
Якщо ж ротор обертається в ту чи іншу сторону, один з моментів переважає. При цьому обидва напрямки обертання рівноцінні з точки зору створення рушійного моменту, а гальмівний режим роботи відсутня. Для забезпечення пускового моменту необхідно перейти від пульсуючого поля до обертається еліптичному, а в ідеалі до кругового полю за рахунок посилення прямого поля і ослаблення зворотного. Оскільки для створення обертового поля необхідно мінімум дві зсунутих у просторі обмотки, що живляться двофазної системою струмів (див. Розділ 8.1), на період пуску однофазний двигун перетворюють на двофазний.
У трифазних двигунах в однофазному режимі пусковий момент може бути створений за рахунок короткочасного підключення до джерела живлення вільної фази через конден-саторі. При використанні стандартного асинхронного двигуна потужністю до 10 кВт при живленні від однофазної мережі напругою 220 В ємність пускового конденсатора звичайно приймають рівною 30 мкФ на кожен кВт номінальної потужності двигуна.

Найбільшого поширення набули однофазні двигуни з пусковою обмоткою і конденсаторні двигуни. І ті й інші мають на статорі дві обмотки (обмотки 1 і 2 на рис. 8.53), а на роторі – обмотку у вигляді білячій клітини. У першому випадку одна з обмоток, розташовуваних на статорі (обмотка 1), є робочою. Вона займає 2/3 полюсного поділу. Друга обмотка, є пусковою (обмотка 2), розташовується у вільних від робочої обмотки пазах (на 1/3 полюсного поділу). При цьому кут між осями обмоток становить 90 °. Пускова обмотка підключається до джерела живлення тільки на час пуску через фазосмещающій елемент (наприклад, конденсатор, як на рис. 8.53, або резистор). При використанні конденсатора забезпечується зсув фаз напруг на обмотках 1 і 2 близько 90 °, що відповідає найкращим умовам пуску. При досягненні певної швидкості пускова обмотка відключається.

У асинхронного конденсаторного двигуна на статорі розташовують дві робочих обмотки, зсунуті в просторі на 900. Одна з обмоток включається до джерела живлення безпосередньо, а друга – через конденсатор. З умови отримання кругового поля числа витків цих обмоток в загальному випадку можуть бути різними. По суті, такий двигун, є двофазним. При фіксованій ємності конденсатора кругове поле може бути отримано тільки при цілком певному навантаженні (при одному значенні струму). При інших токах поле спотворюється і умови пуску погіршуються. Тому зазвичай на час пуску паралельно робітникові конденсатору включають додатковий пусковий конденсатор. Оскільки конденсаторні двигуни працюють практично з круговим магнітним полем, їх техніко-економічні показники вищі, ніж у двигунів з пусковою обмоткою і близькі до показників трифазних двигунів.

Посилання на основну публікацію