Однофазний асинхронний двигун

Однофазний асинхронний двигун – це малопотужний двигун (до 1500 Вт) який застосовується в установках, в яких практично відсутнє навантаження на валу в момент пуску, а також в тих випадках, коли харчування двигуна може бути здійснено тільки від однофазної мережі. Найчастіше такі двигуни, застосовують в пральних машинах, невеликих вентиляторах і т.д.

Однофазний двигун схожий за будовою з трифазним асинхронним двигуном, відмінністю є кількість фазних обмоток, у однофазного не три, а дві обмотки – пускова і робоча, причому постійно працює тільки одна обмотка – робоча.

Для того щоб ротор асинхронного двигуна почав рухатися, статорна обмотка повинна створити обертове магнітне поле. У трифазному двигуні, таке поле створюється завдяки трифазної обмотці. Але робоча обмотка однофазного двигуна створює не обертається, а пульсуюче магнітне поле. Це поле можна розкласти на два – пряме і зворотне. Пряме поле обертається із синхронною швидкістю n1 в напрямку обертання ротора і створює основний електромагнітний момент. Ковзання ротора щодо прямого поля дорівнює

Зворотне поле, обертається проти ротора, тому частота обертання ротора негативна, щодо цього поля

Кожне поле наводить ЕРС, завдяки яким по ротору починають протікати струми. Частоти цих струмів пропорційні ковзанню (fт = f · s),, а з формул виведених вище, можна зробити висновок, що частота струму наводимого зворотним полем, набагато більше частоти струму прямого поля. У зв’язку з цим, індуктивний опір, яке збільшується з ростом частоти, набуває великого значення і стає набагато більше активного опору. Тому струм зворотного поля, є практично індуктивним і надає розмагнічуюче дію на потік зворотного магнітного поля. Як наслідок, момент, створюваний цим полем, невеликий, і спрямований проти обертання ротора.

У момент, коли ротор нерухомий, вісь симетрії між цими двома полями, також нерухома, а значить, не створюється крутного магнітного поля, і як наслідок, двигун не працює. Щоб привести його в рух, потрібно прокрутити ротор, для того щоб вісь симетрії змістилася. Але виконувати це механічно не має сенсу, тому для того, щоб запустити однофазний двигун, створили пускову обмотку. Пускова обмотка спільно з робочою, створює обертове магнітне поле, необхідне для запуску двигуна. Для цього необхідно щоб МДС обох обмоток були рівні, а також кут між ними становив 90 °. Крім того, необхідно щоб і струми в цих обмотках, були зміщені на 90 °. У цьому випадку створюється так зване, кругове магнітне поле, при якому результуючий електромагнітний момент максимальний. Якщо ж, ці умови виконані з відхиленнями, то створюється еліптичне магнітне поле, при якому момент нижче, через збільшеного гальмівного моменту зворотного поля.

В реальних умовах пуск однофазного двигуна здійснюється за допомогою одночасного натискання на кнопки, які подають харчування і підключають пускову обмотку до ланцюга.

Для того, щоб створити фазовий зсув в 90 ° між струмами робочої і пускової обмотки, використовують фазосмещающіе елементи (ФЕ). Це може бути активний опір, котушка або конденсатор. Великого поширення набули однофазні двигуни з активним опором в якості фазосмещающего елемента. Збільшення опору пусковий обмотки, досягається за допомогою зменшення перетину дроту, а так як ця обмотка працює короткий проміжок часу в момент пуску, то це не завдає обмотці шкоди.

Схема включення однофазного асинхронного двигуна

Але, активний опір, також як і індуктивне, не створює необхідного зсуву в 90 ° між струмами, зате таке зміщення створює конденсатор. Ємність цього конденсатора, підбирають таким чином, щоб струм пусковий обмотки, випереджав по фазі напруга на деякий кут, який необхідний для того, щоб зміщення між струмами стало 90 °. Завдяки цьому, створюється круговий магнітне поле. Але, конденсатори застосовуються в якості фазосмещающего елемента рідше, тому що для забезпечення змішання в 90 °, потрібен конденсатор, великої місткості, і як правило, щодо високої напруги. Крім того, габарити цього конденсатора, великі, що також грає роль.

Посилання на основну публікацію