Лекция № 20
Устройство и принцип действия однофазного АД
С
татор
1Ф АД имеет однофазную обмотку, которая
занимает 2/3 общего числа пазов сердечника
статора. Ротор – КЗ.
1Ф обмотка концентрическая однослойная
2р=2, Z=12,
При подключении 1Ф АД к сети переменного тока статорной обмоткой создается не вращающийся, а пульсирующий магнитный поток ±Фmax.
Этот поток может
быть разложен на два потока ФI
и ФII
с амплитудой
и вращающихся в разные стороны
с
.
ФI
(Фпр)
– прямой поток (по ходу вращения ротора)
Схема включения 1ф.
АД.
;
ФI индуктирует в обмотке ротора Е2I; ФII→Е2II, которое создает в роторе соответственно I2I и I2II.
Т.к. f2=f1∙S, а SII>>SI, то частота тока ротора f2II>f2I (прим. в 50 раз)
X2II=2πf2IIL2>>2πf2IL2=X2I индукционное сопротивление току ротора Х2II>>X2I и I2II,будет чисто реактивным, оказывающим различное действие на ФII и обратное поле слабое.
Разложение пульсирующего потока на два вращающихся
М=МI+MII, где М – результирующий вращающий момент
МI – момент, вызванный взаимодействием ФI и I2I,
а МII – взаимодействием ФII и I2II .
Из этих графиков видно, что при S=1 (пуск) М=0. Т.е. 1ф АД самостоятельно не может прийти во вращение. А поэтому ему нужен первоначальный толчок.
Пуск в ход 1ф АД
Для создания необходимого пускового момента 1ф АД снабжают дополнительной пусковой обмоткой. Эта обмотка размещается в оставшейся 1/3 части пазов статора таким образом, чтобы ее н.с. была сдвинута на 90 эл. гр. относительно н.с. рабочей обмотки. Кроме того, в цепь пусковой обмотки включают фазосдвигающий элемент (ФЭ), чтобы был угол сдвига между током IA рабочей и током IB пусковой обмотки. В качестве ФЭ используют r,L или С. После того, как ротор разгонится до n=const, пусковую обмотку отключают.
Для
получения вращающегося поля из 2х обмоток
необходимо:
1) смещение их на 90 эл. гр.
2) FA=FB и смещение на 90 эл. гр.
3) IA и IB смещение их на 90 эл. гр.
При строгом соблюдении этих условий вращающееся поле является круговым, что соответствует наибольшему значению вращающего момента. При нарушении кого-либо из условий вращающееся поле становится эклиптическим,
с
L
C
R
Из приведенных векторных диаграмм видно, что ни r ни L не создают угол ψ(IAˆIB)≠900, а лишь С в качестве ФЭ создает ψ=φА+ φB=900.
Т.е. С создает хорошие пусковые свойства. Но габариты батарей конденсаторов велики. Н-р для РАД=200Вт С=30мкф при U=300-500В
Поэтому наибольшее распространение получили 1ф АД с r, причем, т.к. пусковая обмотка кратковременно работает, то ее сопротивление из-за малого сечения велико, и ее часто навивают бифилярно, чем уменьшают индуктивность (поэтому r-велико, L-мало)
И хотя ψ<900, но пусковые св-ва вполне удовлетворительные. Т.е.
1 – активная
нагрузка 2
– ёмкостная нагрузка
-1,2;
6,5-9.
1ф АД с rпуск
используют там, где небольшие пусковые
моменты. Если же надо увеличить
,
то в качестве ФЭ используют емкость.
На рисунке приведены механические характеристики М=f(S) при разных ФЭ.
Конденсаторные АД (КАД)
Состоит из 2х обмоток одинаковым числом в статоре, сдвинутых на угол 900. Ротор – КЗ. Одна – основная, другая вспомогательная. Основная включается в однофазную сеть, а вспомогательная в ту же сеть, но через конденсатор СР и эта обмотка не отключается после пуска. СР – рабочая емкость создает сдвиг по фазе между IA и IB.
1
ф
АД работает после пуска с пульсирующим,
а конденсаторный АД с круговым полем
или близким к нему.
[мкФ]
при этом UA=U1;
φА(IAˆUA)
;
КА,
КВ
– обм. коэф.
Потому конденсаторный АД приближается по своим свойствам к 3ф АД.
Недостаток: Поле круговое при определенном СР, поэтому стараются рассчитывать его на номинальный режим или близкий к нему режим. Если же режим не номинальный, то поле эллиптическое и рабочие св-ва ухудшаются
η конд АД≈60-75%; cosφ=0,8 – 0,95, т.е. сравнительно высокие.
1 – Ср
2
– Сп
+ Ср
Для улучшения пусковых свойств включают СП – пусковую емкость, а затем отключают. Схема и механические характеристики при этом такие:
После разгона СП отключают, т.к. при малых S (скольжения) может быть резонанс и UA>UC в 2-3 раза.
Универсальные АД (УАД)
Это АД с КЗ ротором и 3ф обмоткой статора – мощность не большая несколько десятков Вт и может быть использован как 1 фазный.
Схемы включения в 1ф. сеть
Здесь также, как и у конденсат. АД СР расчитана на номинальный режим работы, отклонение от которого ухудшает св-ва УАД.
В 1ф режиме эти УАД используются как КАД.
Для схем 1, 2, 3 СР определяется
;
2)
;
3)
При пуске в холостую СП не требуется, а при нагрузке СП надо.
СП≈(2,5-3)СР (при М=МН)
СП≈(6-8)СР (при М=Ммах)
