3.4.6. Однофазные и конденсаторные асинхронные двигатели
Однофазный асинхронный двигатель по конструкции аналогичен трёхфазному и состоит из статора, в пазах которого уложена однофазная рабочая обмотка и короткозамкнутого ротора (рис. 55, а.). Т. к. однофазный асинхронный двигатель не создаёт пусковой момент (нет вращающегося магнитного поля, а только пульсирующее), для его создания на статоре помимо рабочей помещают и пусковую обмотку. Ось пусковой обмотки обычно сдвигают относительно оси рабочей обмотки на 90˚ и, кроме того, токи в них также должны быть сдвинуты на 90˚. Это достигается включением фазосмещающего элемента (R, L или C). Т. о. во время пуска двигатель считается двухфазным: после пуска пусковая обмотка отключается и двигатель работает как однофазный.
Конденсаторный асинхронный двигатель имеет на статоре две обмотки, занимающие одинаковое число пазов и сдвинутые в пространстве на 90˚ (рис. ). Одну из обмоток (главную) включают непосредственно в однофазную сеть, а другую (вспомогательную) включают в ту же сеть, но через рабочий конденсатор Cраб (рис. 55, б.). В конденсаторном двигателе, в отличие от рассмотренного ранее однофазного асинхронного двигателя, вспомогательная обмотка после пуска не отключается и остаётся включенной в течение всего периода работы, при этом ёмкость Cраб создаёт фазовый сдвиг между токами главной и вспомогательной обмоток (рис 56). Конденсаторный асинхронный двигатель работает после пуска с вращающейся МДС, в отличие от ранее рассмотренного однофазного асинхронного двигателя, который работает с пульсирующей МДС. Конденсаторные двигатели иногда называют двухфазными, т. к. обмотка статора содержит две фазы.
а) б)
Рис. 55. Схема однофазного (а) и однофазного с пусковой обмоткой (б) асинхронных двигателей.
Рис 56. Конденсаторный двигатель с рабочей ёмкостью (а) и с рабочей и пусковой ёмкостями (б).
3.4.7 . Асинхронные машины специального назначения
К асинхронным машинам специального назначения относят (рис. ):
Индукционный регулятор напряжения (ИР) (рис. 57, а) – представляет собой асинхронную машину с фазным ротором, предназначенную для плавного регулирования напряжения. Обмотки статора и ротора ИР имеют автотрансформаторную связь, поэтому его иногда называют поворотным автотрансформатором. Напряжение сети подводится к обмотке ротора, при этом ротор создаёт вращающееся магнитное поле, наводящее в обмотке статора ЭДС E2. При изменении угла поворота ротора от 0 до 180˚, напряжение в обмотке статора изменится от U2 min = U1-E2 до U2 max = U1+E2.
Рис. 57. Схема индукционного регулятора напряжения (ИР) (а) и фазорегулятора (ФР) (б).
Фазорегулятор (ФР) (рис. 57,б)- представляет собой асинхронную машину с фазным ротором, предназначенную для изменения фазы вторичного напряжения относительно первичного при неизменном вторичном напряжении. Обмотки статора и ротора ФР электрически не соединены друг с другом, т. е. имеют трансформаторную связь, поэтому ФР иногда называют поворотным трансформатором. ФР применяются в устройствах автоматики (для фазового управления) и в измерительной технике (для поверки ваттметров и счётчиков).
Сельсины – представляют собой небольшие одно – или трёхфазные асинхронные машины, предназначенные для работы в системах передачи угла (синхронного поворота) в системах дистанционного управления или контроля положения в пространстве каких-либо устройств (рис. 58). Простейшая синхронная передача, называемая индикаторной, содержит два сельсина: сельсин-датчик (СД) и сельсин-приёмник (СП). При включении обмоток возбуждения сельсинов в сеть в каждом из них создаётся магнитный поток возбуждения. Если роторы СД и СП занимают одинаковое положение относительно своих статоров, то система находится в равновесии, если же ротор СД повернуть на некоторый угол, то в цепи синхронизации потечёт электрический ток. Этот ток (ток синхронизации) взаимодействуя с магнитным потоком возбуждения СП создаст электромагнитный момент, который повернёт ротор СП на тот же угол, на который был повёрнут ротор СД.
Рис. 58. Синхронная индикаторная передача на сельсинах: СД – сельсин-датчик; СП – сельсин-приёмник.
Асинхронные исполнительные двигатели (ИД) (рис. 59) – представляют собой небольшие асинхронные электродвигатели. На статоре ИД расположена двухфазная обмотка; одна из обмоток – обмотка возбуждения (ОВ) – постоянно включена в сеть, а на другую – обмотку управления (ОУ) – подаётся напряжение (сигнал управления) лишь при необходимости включения двигателя. С помощью этих двигателей осуществляется преобразование электрического сигнала в механическое перемещение – вращение вала.
Рис.59. Схема асинхронного исполнительного двигателя: ОУ – обмотка управления; ОВ – обмотка возбуждения.
Линейные асинхронные двигатели (рис. 60) – это электродвигатели, подвижная часть которых совершает поступательное движение. Поэтому их применение для привода рабочих машин с поступательным движением рабочего органа позволяет упростить кинематику механизмов, уменьшить потери в передачах и повысить надёжность механизмов в целом. Если статор асинхронного двигателя с вращающимся ротором мысленно «разрезать» и «развернуть» в плоскость, то получим асинхронный линейный двигатель. Развёрнутый в плоскость статор двигателя (индуктор) создаёт бегущее магнитное поле и подвижная часть двигателя с короткозамкнутой обмоткой или без неё (вторичный элемент) перемещается вдоль своей оси. Подвижной частью может быть как индуктор, так и вторичный элемент. Возможны линейные двигатели четырёх видов: электромагнитные (соленоидные), магнитоэлектрические (с применением постоянного магнита), электродинамические и асинхронные (индукционные). Наибольшее применение получили асинхронные линейные двигатели благодаря простоте конструкции и высокой надёжности. Линейные асинхронные двигатели применяют на транспорте в качестве тяговых двигателей, в приводах конвейеров, заслонок, подъёмно-транспортных механизмов.
Рис. 60. Схема асинхронного двигателя с вращающимся ротором (а), с дуговым статором (б) и линейного асинхронного двигателя (в).