§83. Асинхронный расщепитель фаз

На э. п. с. переменного тока преобразование однофазного тока в трехфазный для питания асинхронных двигателей привода вспомогательных машин осуществляют с помощью асинхронных расщепителей фаз. Асинхронный расщепитель фаз представляет собой асинхронную машину с трехфазной обмоткой статора и короткозамкнутым ротором.

Принцип действия. В расщепителе фаз преобразование однофазного тока в трехфазный производится посредством вращающегося магнитного поля. Это поле индуцирует в обмотке статора э.д.с, сдвинутые относительно друг друга по фазе на определенные углы, равные углам между осями соответствующих катушек. В расщепителе фаз обмотка статора выполнена в виде несимметричной «звезды» (рис. 276, а). Две фазы ее С1—0 и С2—01 образуют так называемую двигательную обмотку 2. Третья фаза С3—С4 называется генераторной обмоткой 3. Ее используют также для пуска расщепителя фаз. Обмотка ротора 1 выполнена в виде беличьей клетки.

Двигательную обмотку подключают к источнику однофазного тока, т. е. к вторичной обмотке тягового трансформатора. Она служит также для приведения во вращение расщепителя фаз. Генераторная обмотка 3 сдвинута относительно частей С1—0 и С2—01 двигательной обмотки приблизительно на угол 120°. Ее присоединяют к двигательной обмотке 2 в точке О1, которая выбирается так, чтобы обеспечить наилучшую симметрию линейных напряжений U_л при номинальной нагрузке. Из этого исходят также при выборе числа витков обмоток (генераторная обмотка имеет несколько большее число витков, чем каждая из двух частей двигательной обмотки).

Однофазная двигательная обмотка 2 расщепителя фаз создает пульсирующее магнитное поле, которое, как было показано в § 82, можно представить в виде двух вращающихся в разных направлениях полей, создающих электромагнитные моменты М_пр и М_обр (см. рис. 270,б). По этой причине расщепитель фаз не имеет начального пускового момента.

Для пуска расщепителя используют в качестве вспомогательной фазы генераторную обмотку СЗ—С4, подключаемую к одному из проводов однофазной сети (см. рис. 276, а). В этом случае в машине образуется система из трех фаз, сдвинутых относительно друг друга в пространстве приблизительно на 120°, т. е. так же, как и в трехфазном асинхронном электродвигателе. Для создания

Рис. 276. Схема включения обмоток расщепителя фаз (а) и диаграмма векторов напряжений, индуцируемых в этих обмотках (б)

необходимого сдвига по фазе тока в обмотке СЗ—С4 относительно токов в двух других фазах в цепь генераторной обмотки включают при пуске пусковой резистор 4. В дальнейшем после разгона ротора этот резистор отключается от сети контактом 5. Емкость 6 служит для устранения несимметрии напряжений, возникающих при изменении нагрузки расщепителя фаз. Эту емкость распределяют в виде отдельных конденсаторов по различным двигателям так, чтобы при отключении какого-либо двигателя отключалась и соответствующая часть конденсаторов. При этом автоматически изменяется и общая емкость 6, подключенная к расщепителю фаз.

При вращении ротора обратное поле резко уменьшается, поэтому можно считать, что в машине практически действует лишь прямое поле. Это поле индуцирует в генераторной обмотке э. д. с, которая сдвинута приблизительно на 120° относительно э. д. с, индуцируемых в двух частях двигателей обмотки. В результате образуется трехфазная система линейных напряжений U_л (рис. 276,б), которые подаются на асинхронные двигатели привода вспомогательных машин. При симметричной нагрузке от генераторной обмотки СЗ—С4 расщепителя подается только 1/3 мощности потребителей. Остальные 2/3 необходимой мощности поступают непосредственно от однофазной сети.

Конструктивное выполнение. Расщепители фаз имеют конструкцию, подобную обычному асинхронному двигателю с короткозамкнутым ротором. Для эффективного ослабления обратного поля беличья клетка ротора выполняется из меди и имеет минимальное активное сопротивление. Чтобы снизить падения напряжения в обмотках статора и уменьшить таким путем несимметрию трехфазных напряжений при изменении нагрузки и напряжения питающей сети, двигательная и генераторная обмотки должны иметь малое реактивное сопротивление. Для этого их выполняют с небольшим числом витков и уменьшенными потоками рассеяния. Это обеспечивают рациональным выбором конфигурации пазов и увеличением воздушного зазора между ротором и статором.