2.2.3 Механическая характеристика асинхронного электродвигателя.
Механическая характеристика М = f(n) изображена на рис. 2.16.
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.
Далее, по мере разгона, момент двигателя уменьшается и, когда он сравняется с статическим моментом нагрузки Мст, (точка Y), разгон прекращается и наступает установившееся движение со скоростью n0 > nдв ≥ nн.
Регулировать скорость движения можно, меняя частоту питающего двигатель переменного тока f (см. формулу 2.10) 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. 2.16).
2.2.4 Конденсаторные электродвигатели переменного тока.
Обычный трехфазный асинхронный электродвигатель можно включить в однофазную сеть, искусственно создав недостающие фазы питания. Для этого его включают в однофазную сеть с фазосдвигающими конденсаторами С1 и С2 (рис. 2.17).
Конденсатор С2 включают только на время пуска двигателя. Обеспечить одинаковость токов в фазах по величине и форме и необходимый сдвиг фаз, как показано на рис. 2.11, с помощью конденсаторов, практически невозможно. Всегда имеет место так называемый перекос фаз и, как следствие, потеря мощности и нагрев двигателя. С этим мирятся в приводах небольшой мощности, в мощных двигателях так делать нельзя.
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. 2.18).
Так же, как и предыдущем случае, обеспечить идентичность токов в фазах сложно, поэтому и эти двигатели имеют повышенный нагрев.
2.2.5 Коллекторные двигатели переменного тока.
Такие двигатели широко используются в различных электроинструментах (электрические дрели, рубанки, пилы и др.). Благодаря высокой скорости вращения, более 10 000об/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 эти двигатели являются аналогом коллекторных двигателей постоянного тока, но питаются при этом переменным током. Такое возможно, если соединить последовательно обмотку якоря и обмотку возбуждения (рис. 2.19).
Тогда, при перемене полюсов N→S→ N→S с частотой 50Гц, синхронно меняется и направление тока в катушках якоря, а направление магнитодвижущих сил и моментов сохраняется.
Тиристорный регулятор – ключ K регулирует напряжение и, таким образом, изменяется скорость вращения от 0 до max. Некоторые из этих двигателей допускают двойное питание, то есть их можно подключать к сетям постоянного и переменного тока.
Очевидным недостатком этих двигателей является наличие коллектора и щеточного аппарата со всеми вытекающими последствиями.