21.Однофазные и двухфазные асинхронные двигатели и включение трехфазного двигателя в однофазную сеть.

Однофазные асинхронные двигатели - машины небольшой мощности, которые по конструктивному исполнению напоминают аналогичные трехфазные электродвигатели с короткозамкнутым ротором.

Однофазные асинхронные двигатели отличаются от трехфазных двигателей устройством статора, где в пазах магнитопровода находится двухфазная обмотка, состоящая из основной, или рабочей, фазы с фазной зоной 120 эл. град и выводами к зажимам с обозначениями С1 и С2, и вспомогательной, или пусковой, фазы с фазной зоной 60 эл. град и выводами к зажимам с обозначениями В1 и В2 (рис. 1).

Магнитные оси этих фаз обмотки смещены относительно друг друга па угол 0 = 90 эл. град. Одна рабочая фаза, присоединенная к питающей сети переменного напряжения, не может вызвать вращения ротора, так как ток ее возбуждает переменное магнитное поле с неподвижной осью симметрии, характеризуемое гармонически изменяющейся во времени магнитной индукцией.

Схема включения однофазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Двухфазные асинхронные двигатели

В двухфазных асинхронных двигателях обе фазы обмотки статора с фазными зонами по 90 эл. град являются рабочими. Они расположены в пазах магнитопровода статора так, что их магнитные оси образуют угол 90 эл. град. Эти фазы обмотки статора отличаются друг от друга не только числом витков, но и номинальными напряжениями и токами, хотя при номинальном режиме двигателя полные мощности их одинаковы.

Переход к нагрузке двигателя, отличной от номинальной, сопровождается изменением вращающегося магнитного поля, которое вместо кругового становится эллиптическим. Это ухудшает рабочие свойства двигателя, а при пуске снижает начальный пусковой момент до Мп < 0,3Mном, ограничивая этим применение двигателей с постоянно включенным конденсатором только в установках с легкими условиями пуска.

Для повышения начального пускового момента параллельно рабочему конденсатору Ср включают пусковой конденсатор Сп (рис. 3, б), емкость которого намного больше емкости рабочего конденсатора и зависит от кратности начального пускового момента, которая может быть доведена до двух и более.

Рис. 3. Схемы включения двухфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором: а - спостоянно присоединенным конденсатором, б - с рабочим и пусковым конденсаторами.

Асинхронный двигатель с пусковым конденсатором

Двигатель пускают как однофазный, а при достижении определенной частоты вращения вспомогательную обмотку отключают и он продолжает работать как однофазный (рис.2.11)

Рис.2.11. Схема включения (а) и механическая характеристика (б) асинхронного двигателя с пусковым конденсатором. В целях лучшего использования обмоток, главную обмотку укладывают в 2/3 пазов статора, а вспомогательную - в 1/3 пазов статора. Число витков вспомогательной обмотки, емкость конденсатора выбирают исходя из условия получения кругового поля при пуске. Правда, поскольку N_ZA ≠ N_ZB, для расчета k и x_c следует использовать формулы (1.22).На рис.2.12 приведена круговая диаграмма пусковых токов при изменении емкости конденсатора.

Рис.2.12. Круговая диаграмма пусковых токов асинхронного двигателя с пусковым конденсатором

Асинхронный двигатель с рабочим конденсатором

Асинхронный двигатель с пусковым и рабочим конденсаторами

Асинхронный двигатель с пусковым

22.Индукционный регулятор и фазорегулятор.Асинхронный преобразователь частоты. Индукционные регуляторы напряжения представляют собой заторможенный асинхронный двигатель с фазовым ротором. Им можно регулировать напряжение в широких пределах. Статорная и роторная обмотки в регуляторе соединены электрически, но так, чтобы они могли быть смещены относительно друг друга поворотом ротора. При подключении индукционного регулятора к сети вращающийся магнитный поток наводит в обмотках статора и ротора ЭДС E₁ и E₂. При совпадении осей в обмотках ЭДС E₁ и E₂ совпадают по фазе, а на выходных зажимах регулятора устанавливается максимальное значение напряжения. При повороте ротора оси обмоток поворачиваются на некоторый угол a. На такой же угол смещается и вектор E₂. При этом напряжение на выходе уменьшается. Поворотом ротора на угол 180° мы устанавливаем на выходе минимальное напряжение.Фазорегулятор предназначен для изменения фазы вторичного напряжения относительно первичного. При этом величина вторичного напряжения остается неизменной.Фазорегулятор представляет собой асинхронную машину, заторможенную специальным поворотным устройством. Напряжение подводится к статорной обмотке, а снимается с роторной. В отличие от индукционного регулятора здесь обмотки статора и ротора электрически не соединены. Изменение фазы вторичного напряжения осуществляется поворотом ротора относительно статора.Применяется в автоматике и измерительной технике.

Асинхронный преобразователь частоты

Частота ЭДС в роторе асинхронной машины определяется разностью частот вращения ротора и магнитного поля где Q > 0 при согласном направлении вращения ротора относительно поля. Поэтому на контактных кольцах асинхронной машины с фазной обмоткой на роторе можно получить напряжение частоты f2 и использовать ее в качестве преобразователя частоты. Асинхронный преобразователь частоты может служить источником напряжения как постоянной, так и переменной частоты /2. В первом случае, когда частота постоянна, ротор преобразователя вращается при f2>fl навстречу полю (s > 1), при f2 <fi — согласно с магнитным полем (s < 1). При генерировании ЭДС частоты f2 > fx ротор преобразователя частоты приводится во вращение посторонним двигателем Д (обычно асинхронным или синхронным — см. рис. 2, который передает преобразователю частоты ПЧ мощность Р2, асинхронный преобразователь работает со скольжением s > 1 в режиме тормоза. Рис. 2. Схема включения двухмашинного асинхронного преобразователя частоты: Рг — мощность, потребляемая преобразователем частоты (ПЧ) из сети; Ря — мощность, потребляемая двигателем (Д) из сети; Р2 — механическая мощность, передаваемая через вал; Ряг — мощность нагрузки На рис. 2 стрелками указаны направления мощностей в этом режиме. При генерировании ЭДС частоты f2< fx ротор преобразователя тормозится электромагнитным моментом машины Д, которая в этом случае работает в генераторном режиме, отдавая электроэнергию в ту же сеть, что и преобразователь (на рис. 2 пунктирными стрелками указаны направления мощностей в этом режиме); асинхронная машина-преобразователь работает в режиме двигателя.Асинхронные преобразователи частоты применяются преимущественно для получения переменного напряжения с частотой 100— 200 Гц, необходимого для питания асинхронного привода с частотами вращения выше 3000 об/мин (электропилы и другие ручные электрические машины).Асинхронные преобразователь частоты ПЧ и приводной двигатель Д двухмашинного агрегата (рис. 2) можно совмещать в общем магнитопроводе, получая одномашинный преобразователь частоты ОПЧ. Трехфазный асинхронный ОПЧ выполняется в конструкции асинхронной машины с фазным ротором (без свободного конца вала) и содержит на статоре две раздельные трехфазные взаимонеиндуктивные разнополюсные обмотки, подключаемые к первичной сети со встречным чередованием фаз; на роторе с контактными кольцами размещается фазная обмотка совмещенного типа, работающая одновременно в качестве двух обмоток: многофазной короткозамкнутой для двигателя (рл) и трехфазной для преобразователя (рп).Одномашинное исполнение асинхронного преобразователя частоты с совмещенной обмоткой на роторе позволяет упростить конструкцию и изготовление, значительно снизить расход конструктивных материалов и меди, повысить эксплуатационную надежность.