2.6 Рабочие характеристики ад (рис.2.7)

Рабочие характеристики в графическом виде показывают зависимости от мощности Р₂ на валу двигателя следующих величин: частоты вращения n₂(Р₂); КПД ( Р₂); момента на валу М₂ (Р₂); тока статора I₁(Р₂); соs =f (Р₂).

Рисунок 2.7 Рабочие характеристики АД

1) n₂(Р₂) представляет собой кривую, начинающуюся от скорости n_С (при Р₂ =0) и убывающую с ростом Р₂,. Это объясняется тем, что рост Р₂ вызывает увеличение тока ротора, увеличение потерь ротора, скольжения, а значит, уменьшения скорости.

2) М₂ (Р₂) представляет собой близкую к прямой линию в связи с тем, что

М₂ = , 2.20

и если бы было ₂ = соnst, линия была бы прямой. Но с ростом Р_{2 2} падает. Поэтому М₂ растет быстрее.

3) I₁(Р₂); С ростом мощности на валу двигателя растет и первичная мощность I₁ U₁. Напряжение сети U₁ постоянно. Поэтому растет ток статора. С ростом мощности растут потери. Этим объясняется нелинейность графика.

4) ( Р₂) зависит от мощности потерь (см. соотношение 2.15). Номинальный режим двигателя выбран так, чтобы потери при нем были минимальными. При перегрузках потери растут быстро, чем и объясняется спад графика.

5) соs =f (Р₂). При малых нагрузках ток статора I₁=I₀ –ток намагничивания, который является реактивным. Коэффициент мощности близок к нулю. В режиме ХХ он обычно не превышает 0,2. С ростом мощности нагрузки увеличивается активная составляющая и соs растет, достигая при мощностях, близким к номинальным, значения 0,7…0,9. При дальнейшем увеличении нагрузки увеличивается скольжение, увеличивается частота скольжения ротора, частота тока ротора, а следовательно, индуктивное сопротивление ротора, соs падает. Из всего этого ясно, как важен правильный подбор мощности двигателя в соответствии с нагрузкой.

2.7 Однофазные ад

В однофазных АД обмотка соответствует одной паре полюсов и образует пульсирующее поле. Неподвижный короткозамкнутый ротор в таком поле не имеет вращающего момента., так как возникающие в роторе токи препятствуют изменению магнитного поля, и направлены против него. На рис. 2.8а показана обмотка возбуждения (ОВ) и создаваемый ею магнитный поток Ф_ОВ. Этот магнитный поток вызывает в горизонтальных витках ротора токи, создающие магнитный поток ротора Ф_Р , направленный против Ф_ОВ. Если ротор привести во вращение внешней силой со скоростью V, в его вертикальных витках, пересекающих при вращении магнитный поток Ф_ОВ , появляются токи, величина которых пропорциональна скорости V. Эти токи создают магнитный поток Ф_V, перпендикулярный основному пульсирующему полю. Суммарный магнитный поток ротора Ф сдвинут как по фазе, так и в пространстве относительно основного потока (рис. 2.8 б). Основной магнитный поток Ф_ОВ и Ф взаимодействуют между собой, создавая вращающий момент.

Рис. 2.8 Создание вращающего момента в однофазном АД

Однофазный АД нуждается в пусковом устройстве, роль которого играет специальная пусковая обмотка ОП. Ее располагают перпендикулярно основной и с помощью конденсатора (рис. 2.9) создают в ней ток, сдвинутый по фазе относительно тока в основной катушке ОВ на 90⁰. Так выполняются условия создания вращающегося поля. Для пуска необязательно, чтобы поле было круговым. Оно может быть и эллиптическим. Обмотку включают только на время пуска. Поэтому она изготавливается из тонкого провода и малых размеров, отчего двигатель тоже имеет малые размеры.

Однофазные АД имеют частоту вращения, меньшую синхронной, обладают больщим скольжением, меньшей нагрузочной способностью и меньшим КПД. Однако их достоинство—малые габариты.

Если вторая обмотка однофазного АД выполнена так же, как и первая., т.е. способна работать длительное время, двигатель называют конденсаторным (иногда, что не совсем верно, двухфазным). Такой двигатель запускают с помощью дополнительной емкости. За счет изменения емкости и дополнительного сопротивления R можно изменять скорость вращения двигателя.

Рисунок 2.9 Однофазные и конденсаторные АД - а и упрощенная векторная диаграмма токов и напряжений в обмотках -б.

На векторной диаграмме (рис. 2.9б) показано сетевое напряжение U, поданное на обмотку возбуждения. Ток обмотки возбуждения I_ОВ вследствие наличия индуктивности обмотки отстает по фазе. Напряжение пусковой обмотки U_ОП вследствие наличия конденсатора несколько опережает напряжение обмотки возбуждения U_ОВ.. Ток пусковой обмотки отстает от напряжения. Подбором емкости можно создать сдвиг по фазе между токами, равный 90⁰. Так можно выполнить условия создания кругового вращающегося поля.

Вследствие простоты изготовления, малых размеров, хороших эксплуатационных характеристик, надежности конденсаторные АД с мощностью до 100 Вт находят широкое применение в промышленности и бытовой аппаратуре. Промышленностью выпускаются различные серии конденсаторных АД. Наиболее широко применяемой является серия АОЛ Б мощностью от 18 до 600 Вт. С учетом размеров конденсаторов мощность конденсаторных АД составляет 40…45% от мощности трехфазных АД тех же габаритов.