Пуск однофазного асинхронного двигателя

Приведенные на рис. 9.3 зависимости моментов показывают, что при однофазной обмотке статора не создается начального пускового момента. Для создания его необходимо, чтобы в период пуска двигателя магнитное поле статора было не пульсирующим, а вращающимся, как это имеет место в трехфазном двигателе.

Для получения вращающегося магнитного поля на статоре двигателя помимо основной, рабочей, обмотки А располагают вспомогательную, пусковую, обмотку В, ось которой обычно смещена относительно оси рабочей обмотки на 90 эл. град. Кроме того, токи в обмотках и должны быть сдвинуты по фазе относительно друг друга во времени. Обе обмотки включают в одну сеть. Для получения необходимого сдвига токов по фазе в цепь пусковой обмотки (П1 – П2) вводят фазосмещающий элемент ФЭ: активное сопротивление, индуктивность или емкость (рис. 9.4). После того как частота вращения двигателя достигнет значения, близкого к номинальному, пусковую обмотку В с помощью центробежного выключателя либо реле отключают. Таким образом, на время пуска однофазный двигатель становится двухфазным.

Рис. 9.4. Схема однофазного асинхронного двигателя с пусковой обмоткой

Наилучший режим работы двигателя получается при круговом вращающемся магнитном поле. Для создания кругового вращающегося магнитного поля с помощью двух обмоток смещенных относительно друг друга по окружности статора на 90 эл. градусов необходимо, чтобы каждая из них создавала пульсирующее магнитное поле и эти поля были смещены относительно друг друга по фазе на 90 град. То есть вектора магнитной индукции этих обмоток должны быть связаны соотношением:

(3.79)

Векторная диаграмма, соответствующая этим векторам приведена на рис. 3.30.

Рис. 3.30. Получение вращающегося магнитного поля двухфазной системой токов

Так как вектора магнитной индукции обмоток ортогональны, их проекции на оси прямоугольной системы координат 0ху будут равны:

(3.80)

Тогда модуль вектора магнитной индукции статора будет равен:

. (3.81)

Угол поворота вектора магнитной индукции относительно оси 0 х будет равен:

. (3.82)

Следовательно вектор магнитной индукции статора будет иметь постоянный модуль равный В_m и равномерно вращаться в пространстве с угловой скоростью ω.

Круговое вращающееся поле характеризуется тем, что пространственный вектор магнитной индукции этого поля В₀ вращается равномерно (n = const) и своим концом описывает окружность (рис. 9.6, а). Круговое поле не имеет обратной составляющей и поэтому является наиболее желательным видом поля для асинхронного двигателя. Трехфазные асинхронные двигатели при нормальной эксплуатации работают с круговым вращающимся полем.

Чтобы подучить круговое вращающееся магнитное поле посредством двух обмоток, смещенных относительно друг друга на 90 эл. град, необходимо выполнить следующие условия *:

· м. д. с. обмоток должны быть равны (F_A= F_B);

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

Рис. 3.31. Диаграммы кругового и эллиптического вращающихся магнитных полей

При неточном соблюдении хотя бы одного из указанных ус­ловий магнитное поле становится эллиптическим, отличающемся от кругового. Конец вектора магнитной индукции такого поля при вращении описывает не окружность, а эллипс (рис. 3.31, б), кроме того, мгновенная частота вращения вектора магнитной индукции становится непостоянной (n=var).

Эллиптическое поле можно рассматривать как сумму двух неравных по величине вращающихся в разные стороны круговых полей: прямого и обратного. Обратно вращающееся поле создает тормозящий момент и ухудшает рабочие свойства двигателя.

* Круговое вращающееся поле в машине с двумя обмотками можно получить при любом пространственном сдвиге обмоток . Для этого необходимо, чтобы сдвиг токов обмоток во времени , а м. д. с. обмоток . Однако максимальное по величине вращающееся поле получается в случае сдвига обмоток на 90 эл. град, при этом вращающееся поле равно максимуму поля фазы . При , больших или меньших 90 эл. град, вращающееся поле будет меньше: . Именно поэтому в двухфазных машинах обмотки обычно сдвигают в пространстве на 90 эл. град.