2.3.3 Механическая характеристика асинхронного электродвигателя
М
еханическая характеристика М = f(n) асинхронного двигателя изображена на рис. 2.19.
Рис. 2.19. Механическая характеристика асинхронного двигателя
При пуске двигателя (n = 0) пусковой момент Mп в несколько раз превосходит номинальный момент Мн. Соответственно, пусковой ток много больше номинального. Затем, по мере разгона двигателя, момент сначала немного падает, а затем возрастает до Мmax. При дальнейшем разгоне момент двигателя уменьшается и, когда он сравняется со статическим моментом нагрузки Мст, (точка У), разгон прекращается и наступает установившееся движение со скоростью n0 > nдв ≥ nн.
Регулировать скорость движения можно, меняя частоту питающего двигатель переменного тока f (см. формулу 2.6) или меняя число пар полюсов р. Частоту меняют с помощью электронного устройства – преобразователя частоты. Число пар полюсов изменяют, переключая обмотки статора (только в двигателях, допускающих такое переключение). При изменении частоты характеристика двигателя смещается вдоль оси n (см. рис. 2.19).
2.3.4 Конденсаторные электродвигатели переменного тока
Обычный трехфазный асинхронный электродвигатель можно включить в однофазную сеть, искусственно создав недостающие фазы питания. Для этого используют фазосдвигающие конденсаторы С1 и С2 (рис. 2.20), причем конденсатор С2 включают только на время пуска двигателя.
Обеспечить равные токи в фазах по величине и форме и необходимый сдвиг фаз, как показано на рис. 2.12, с помощью конденсаторов невозможно. Всегда имеет место так называемый перекос фаз и, как следствие, потеря мощности и дополнительный нагрев двигателя. С этим приходится мириться в приводах небольшой мощности; в мощных двигателях такое решение недопустимо.
Рис. 2.20. Включение трехфазного двигателя в однофазную сеть
В приводах малой мощности, особенно в бытовой технике (например, в электромясорубке) находят широкое применение дешевые однофазные асинхронные конденсаторные электродвигатели. На статоре они имеют две обмотки, обеспечивающие вращающееся магнитное поле. Сдвиг фаз на 180º в обмотках осуществляется конденсатором С (рис. 2.21).
Рис. 2.21.Схема асинхронного конденсаторного электродвигателя
Так же, как и в предыдущем случае, обеспечить идентичность токов в фазах сложно, поэтому и эти двигатели имеют повышенный нагрев.
2.3.5 Коллекторные двигатели переменного тока
Такие двигатели широко используются в различных электроинструментах (электрические дрели, рубанки, пилы и др.). Благодаря высокой скорости вращения (более 10 000 об/мин) они имеют высокую мощность при малых габаритах и весе, что и требуется в ручных инструментах. Кроме того, эти двигатели могут работать при питании от однофазной бытовой сети.
По существу коллекторные двигатели переменного тока являются аналогом коллекторных двигателей постоянного тока, но питаются они переменным током. Такое возможно, если определенным образом соединить последовательно обмотку якоря и обмотку возбуждения (рис. 2.22). Тогда при перемене полюсов N→S→N→S с частотой 50 Гц синхронно меняется и направление тока в катушках якоря, а направление магнитодвижущих сил и моментов сохраняется. Тиристорный регулятор (ключ K) регулирует напряжение и, таким образом, изменяет скорость вращения от 0 до max.
Рис. 2.22. Схема коллекторного двигателя переменного тока
Некоторые из этих двигателей допускают двойное питание, т. е. их можно подключать к сетям и постоянного и переменного тока.
Очевидным недостатком коллекторных двигателей переменного тока является наличие коллектора и щеточного аппарата.