11.11. Однофазні асинхронні двигуни

У цілому ряді випадків (на транспорті, у побутових умовах тощо) виникає необхідність живлення машин змінного струму від однофазних мереж. Тут знаходять застосування однофазні двигуни, котрі легко отримати з трифазних, відімкнувши одну з фаз статора, а дві, що залишилися, з'єднати послідовно або паралельно. Очевидно, що потужність однофазного двигуна при цьому навіть теоретично не може бути більшою ²/з потужності трифазного. У спеціальних однофазних двигунах обмоткою заповнять також не більше²/₃пазів, оскільки при більшому їх заповненні обмотковий коефіцієнт - (див. п. 10.1) виходить невеликим, витрати міді зростають, а ЕРС, що виникає, значить, і потужність практично не збільшуються.

Однофазний струм у статорі створює пульсуюче магнітне поле, яке можна розкласти (див. 10.2) на два поля, що обертаються у різні боки. При нерухомому роторі ці поля створюють однакові за значенням, але різні за знаками обертальні моменти і. Результуючий момент. тому без спеціальних пристроїв двигун з місця не рухається.

Якщо ротор привести в обертання в будь-який бік, то одне поле - пряме, те, що обертається в той самий бік, що і ротор, - буде діяти аналогічно полю трифазного двигуна. Друге -зворотне поле - створює режим електромагнітного гальма, виникла в роторі ЕРС матиме частоту, де - ковзання ротора відносно поля, що обертається у зворотному напрямі.

При величинаі. Наприклад, при номінальному значенні Гц, аГц. Тому індуктивний опір обмотки ротора струмові дуже значне_,струм є практично чисто індуктивним і здійснює розмагнічуючу дію на поле, що зворотно обертається. Очевидно, що при цьому сильно зменшується зворотній момент і ротор обертається у напрямі прямого моменту М.

На рис. 11.11 зображені механічні характеристики однофазного асинхронного двигуна, причому залежність зображена нижче осі абсцис, бо момент напрямлений проти моменту. Результуючий момент співпадає з напрямом обертання ротора.

Для отримання початкового моменту запуску необхідно створити магнітне поле, що обертається. При використанні трифазних двигунів з цією метою можна скористатися однією зі схем, зображених на рис. 11.12.

Рис. 11.11. Механічна характеристика однофазного асинхронного двигуна

Якщо уявити собі еквівалентну магнітну вісь двох послідовно ввімкнених за схемоюYфаз, то третя (вільна) фаза буде їй перпендикулярна; цим забезпечується зсув магнітних осей в просторі на кут 90° ел. Третя фаза відіграє роль обмотки запуску. Ввімкнені в її коло конденсатор, резистор або індуктивність, створюючи зсув у часі, забезпечує появу поля, що обертається. Якщо навіть це поле не є коловим, створений момент дає можливість запустити двигун у хід. Реверсування такого двигуна здійснюється зміною під'єднання пускового елементу до мережі.

Рис. 11.12. Схеми ввімкнення трифазних асинхронних двигунів для роботи від однофазної мережі

Відповідним вибором ємності, пускового конденсатора можна забезпечити зсув у часі на кут 90°, тоді поле буде коловим. У деяких однофазних машинах обмотку запуску намотують дротом меншою перерізу, що підвищує її опір і не становить небезпеку у короткий період запуску. У такому випадку немає необхідності у використанні спеціального резистора, тим більше, що сама обмотка запуску володіє індуктивністю. Після запуску двигуна обмотку запуску вимикають.