§ 2.10. Универсальный асинхронный двигатель

Универсальным асинхронным двигателем (УАД) называется двигатель, рассчитанный на работу от сети трехфазного и однофазного тока. Их проектируют как трехфазные, но при этом учитывается работа от однофазной сети, в частности, при выборе соотношения числа пазов статора и ротора, воздушного зазора и ряда других параметров. Двигатель имеет на статоре симметричную трехфазную обмотку и короткозамкнутый ротор. При работе от сети трехфазного тока обмотка статора соединяется в звезду (рис. 2.20,а). В однофазную сеть он обычно включается по схеме рис. 2.20,б.

Несмотря на то, что в двигателе 3 обмотки, при включении его по схеме 2.20,б возникают две НС сдвинутые в пространстве на 90º. Убедиться в этом можно, рассматривая диаграмму НС на рис. 2.20,в, в которой вектор НС фазы С₂ – С₅ повернут на 180º , т.к. ток в этой фазе течет в противоположном направлении по сравнению с другими фазами.

Схема рис. 2.20,б фактически равноценна схеме двухфазного двигателя, у которого фаза А состоит из двух фаз трехфазного двигателя с числом витков W_A = W_Ф (вектор F_A в раз длиннее вектора F_B ),а фаза В есть фаза трехфазного двигателя с числом витков W_Ф. Коэффициент трансформации двухфазного двигателя k = W_A /W_B = . [4].

Известно, что круговое поле получается при таком скольжении, при котором:

1) k = tg φ = или φ = 30⁰ ,что соответствует cosφ = 0,866 трехфазной машины, и

2) x_с = x_A1 + x_B1.

Считая известными параметры обмоток трехфазного двигателя (обозначим их индексом ф), параметры двухфазного двигателя получим последующим формулам:

фаза А:

• активное сопротивление статора r_SA = 2r_Ф;

• реактивное сопротивление статора x_SA = 3x_Ф;

• реактивное сопротивление взаимоиндукции x_mА= 3x_mф;

• активное сопротивление ротора,

• приведенное к статору r_RA = 2r’_2Ф;

• реактивное сопротивление ротора,

• приведенное к статору x_RA = 2x’_2Ф;

фаза В:

• активное сопротивление статора r_SB = r_Ф;

• реактивное сопротивление статора x_SB = x_Ф;

• реактивное сопротивление взаимоиндукции x_mB = x_mф;

• активное сопротивление ротора,

• приведенное к статору r_RB = (2/3) r’_Ф2;

• реактивное сопротивление ротора,

• приведенное к статору x_RB = (2/3) x’_2ф.

Включение двигателя по схеме рис.2.20,б обеспечивает мощность порядка 75 % мощности трехфазного двигателя. Рассмотренная схема не является единственной. Существует целый ряд более сложных схем, которые позволяют получать значительно лучшие пусковые и рабочие характеристики.

Вопросы:

1) Что будет, если поменять местами зажимы С₂ и С₅ (рис.2.20,б) ?

2) Во сколько раз должен возрасти ток фазы В конденсаторного варианта УАД, чтобы поле в двигателе стало круговым ?

§ 2.11. Включение трехфазного двигателя в однофазную сеть

В практике часто возникает необходимость за неимением однофазного двигателя включать трехфазный двигатель в однофазную сеть. Можнорекомендовать следующие схемы, которые обеспечивают мощности до 75 %номинальной мощности трехфазной машины.

Если двигатель рассчитан на фазное напряжение 127 В, а напряжение однофазной сети 220 В, то

С = 2800*I/U = 12,72*I мкФ,

где I,U - номинальный фазный ток и напряжение однофазной сети (рис. 2.21).

Если двигатель рассчитан на фазное напряжение 220 В, и напряжение сети тоже 220 В, то

С = 4800*I/U = 21,82*I мкФ,

где I,U - номинальный фазный ток и напряжение однофазной сети (рис. 2.22).

Во всех схемах напряжение конденсатора должно быть по крайнеймере на 15 % больше напряжения сети.

Вопрос: Как изменить направление вращения двигателя, включенногопо схеме рис. 2.21 и рис. 2.22 ?