Асинхронные конденсаторные двигатели

Асинхронный конденсаторный двигатель имеет на статоре две обмотки, занимающие одинаковое число пазов и сдвинутые в пространстве относительно друг друга на 90 эл. град. Одну из обмоток — главную — включают непосредственно в однофазную сеть, а другую — вспомогательную — включают в эту же сеть, но через рабочий конденсатор С_раб (рис. 4.28, а).

В отличие от рассмотренного ранее однофазного асинхронного двигателя в конденсаторном двигателе вспомогательная обмотка после пуска не отключается и остается включенной в течение всего периода работы, при этом емкость С_раб создает фазовый сдвиг между токами I_А и I_B.

Таким образом, если однофазный асинхронный двигатель по окончании процесса пуска работает с пульсирующей МДС статора, то конденсаторный двигатель — с вращающейся. Поэтому конденсаторные двигатели по своим свойствам приближаются к трехфазным двигателям.

Необходимая для получения кругового вращающегося поля емкость (мкФ),

при этом отношение напряжений на главной U_A и на вспомогательной U_B обмотках должно быть

Здесь φ_А — угол сдвига фаз между током 1_А и напряжением U_A при круговом поле;

— коэффициент трансформации, представляющий собой отношение эффективных чисел витков вспомогательной и главной обмоток; k_A и k_В — обмоточные коэффициенты обмоток статора.

Рис. 4.27. Конденсаторный двигатель:

а — с рабочей емкостью, б — с рабочей и пусковой емкостями, в — механические характеристики; 1 — при рабочей емкости, 2 — при рабочей и пусковой емкостях

При заданных коэффициенте трансформации k и отношении напряжений U_A/U_B емкость С_раб обеспечивает получение кругового вращающегося поля лишь при одном, вполне определенном режиме работы двигателя. Если же изменится режим (нагрузка), то изменятся и ток I_A и фазовый угол φ_А, а следовательно, и С_раб, соответствующая круговому полю.

Таким образом, если нагрузка двигателя отличается от расчетной, вращающееся поле двигателя становится эллиптическим и рабочие свойства двигателя ухудшаются. Обычно расчет С_раб ведут для номинальной нагрузки или близкой к ней.

Обладая сравнительно высоким КПД и коэффициентом мощности (соsφ = 0,80-0,95), конденсаторные двигатели имеют неудовлетворительные пусковые свойства, так как емкость С_раб обеспечивает круговое поле лишь при расчетной нагрузке, а при пуске двигателя поле статора эллиптическое. При этом пусковой момент обычно не превышает 0,5М_ном

Для повышения пускового момента параллельно емкости С_раб включают емкость С_пуск, называемую пусковой (рис. 4.27, б). Величину С_пуск выбирают, исходя из условия получения кругового поля статора при пуске двигателя, т. е. получения наибольшего пускового момента. По окончании пуска емкость С_пуск следует отключить, так как при небольших скольжениях в цепи обмотки статора, содержащей емкость С и индуктивность L, возможен резонанс напряжений, из-за чего напряжение на обмотке и на конденсаторе может в два-три раза превысить напряжение сети.

При выборе типа конденсатора следует помнить, что его рабочее напряжение определяется амплитудным значением синусоидального напряжения, приложенного к конденсатору Uс. При круговом вращающемся поле это напряжение (В) превышает напряжение сети U₁ и определяется выражением:

Конденсаторные двигатели иногда называют двухфазными, так как обмотка статора этого двигателя содержит две фазы. Двухфазные двигатели могут работать и без конденсатора или другого ФЭ, если к фазам обмотки статора подвести двухфазную систему напряжений (два напряжения, одинаковые по значению и частоте, но сдвинутые по фазе относительно друг друга на 90°). Для получения двухфазной системы напряжений можно воспользоваться трехфазной линией с нулевым проводом, включив обмотки статора так, как показано на рис. 4.28, а: одну обмотку — на линейное напряжение U_AB, а другую — на фазное напряжение Uc через автотрансформатор AT (для выравнивания значения напряжений на фазных обмотках двигателя). Возможно включение двигателя и без нулевого провода (рис. 4.28, б), но в этом случае напряжения на обмотках двигателя будут сдвинуты по фазе на 120°, что приведет к некоторому ухудшению рабочих свойств двигателя.

Рис 4.28. Схемы включения двухфазного двигателя в трехфазную сеть