1.5.6. Універсальні однофазно-трифазні асинхронні двигуни

Такі двигуни мають симетричну трифазну обмотку, яка може живи­тися не тільки від трифазної, але й однофазної мережі з використанням фазозсувного конденсатора (див. рис.1.26). При цьому використовується або тільки робоча ємність С_р (конденсаторні АD), або тільки пускова єм­ність – С_п (АD з пусковою обмоткою), або і пускова і робоча ємність С_п, С_р (конденсаторні АD з пусковою ємністю).

При однофазному живленні, наприклад, за схемою рис.1.25,а таку машину можна розглядати як двофазну, в якої дві послідовно увімкнені

а) б) в) г)

Рис.1.26. Схеми вмикання трифазного асинхронного двигуна в однофазну мережу з робочою і пусковою ємностями або з робочою ємністю

фази В і С, осі яких утворюють кут 120^о, становлять якби одну фазу D, а фаза А – це допоміжна конденсаторна фаза Q. Кількість витків фаз

і (1.46)

де – кількість витків фази трифазної симетричної обмотки; – коефіцієнт розподілення фази D, яка утворена з фаз ВС, між осями яких є кут 120.

Результуюче поле в схемі рис.1.26,а стає коловим, якщо згідно з (1.37) коефіцієнт трансформації

або ; (1.47)

та згідно з (1.43) робоча фазозсувна ємність

Реактивна потужність фазозсувного конденсатора

(1.48)

Для конденсаторного AD, який працює за схемою рис.1.16,б, результуюче поле буде коловим, коли фазні напруги утворять симетричну трипроменеву зірку, як показано на векторній діаграмі рис.1.26,б. З цієї діаграми випливає, що лінійна напруга

або (1.49)

Реактивна потужність фазозсувної ємності для забезпечення колового поля в цій схемі виносить

Як видно з векторної діаграми рис.1.26,б, кут  між фазною напругою та фазним струмом дорівнює 60, а коефіцієнт потужності машини, що працює за цією схемою при коловому потоці

Для схем конденсаторного AD рис.1.26,в,г значення фазозсувних робочих ємностей в МКФ обчисляють відповідно за нижче наведеними виразами

U_c = U;

де U_л, U_ф, І_л, І_ф та cos _зн – відповідно лінійні та фазні напруги і струми та коефіцієнт потужності двигуна в трифазному номінальному режимі; U_с – напруга на фазозсувній ємності.

Значення пускової ємності звичайно приймають у 2,5...3 разів біль­шою від робочої ємності з таким розрахунком, щоб досягнути кратність пускового моменту

К_п = М_п / М_n = 1,5  2,0.

При живленні трифазного AD за конденсаторною схемою він може забезпечити номінальний момент М_н(1) при коловому полі не більший ніж (0,7...0,8) номінального моменту М_н при трифазному симетричному жив­ленні, а колове поле утворюється при ковзанні S_н(1) = (0,75...0,8) S_н, де S_н – номінальне ковзання при трифазному живленні. При однофазному живленні цього двигуна за схемою з пусковою обмоткою його номіналь­ний момент М_н(1) = (0,4..0,5). Повне використання трифазного двигуна за моментом при однофазному живленні досягається тільки для складних схем типу схеми, зображеної на рис.1.25, г.

Допустимо, що для однієї увімкненої робочої обмотки згідно з заступ­ною схемою рис.1.12 та за виразом (1.31) розраховано механічну характе­ристику, наведену на рис.1.13, обчислено , соs  і _k та відомо _Д і соs _Д при S=1. До цієї робочої обмотки необхідно задавшись , вибрати величину пускової ємності С_П та при увімкненій робочій та пусковій обмотках розрахувати всі основні показники роботи машини при S=1. Для цього на рис.1.20 при цьому ковзанні відкладаємо по вертикалі вектор напруги , вектор струму та з точки А

Асинхронні машини з Масивними роторами

1. Характерні властивості та особливості конструкції

Асинхронні машини (АМ) з масивними роторами застосовуються в спеціальних силових електроприводах і в системах контролю автоматики, мають просту конструкцію, високу механічну міцність ротора і дешеві та надійні, їх характеристики дещо специфічні.

Ротори таких машин виготовляють із суцільного шару провідникового матеріалу без явно виражених ізольованих секцій обмотки. Робочі стуми масивного ротора – це вихрові струми, які наводяться в його провідному масиві обертовим магнітним полем статора. Статор такої машини нічим не відрізняється від статора АМ з короткозамкненим або фазним ротором. Основні фізичні явища, на основі яких працює машина, та загальний алгоритм їх розрахунків є в принципі такі ж, як в АМ з короткозамкненим ротором.

Провідниковий шар масивного ротора може бути виконаний феромагнітним масивним (МФР – див рис. 1,а), феромагнітним омідненим масивним (ОМФР – див. рис. 1,б), немагнітним порожнистим (НПР – див. рис. 1,в). В останньому випадку необхідний додатковий "внутрішній статор" без обмотки.

А М з масивними роторами використовують в ролі керованих та некерованих двигунів (для малих потужностей, в основному двофазні), як моментних двигунів (в основному двофазні), тахогенераторів та асин­хронних муфт.

Рис. 1. АМ з МФР;

Такі двигуни мають високі пускові моменти, низьку кратність пускових струмів, пологу механічну характеристику, тобто підвищене номінальне ковзання, дещо нижчий, порівняно з нормальними машинами, коефіцієнт віддатності та коефіцієнт потужності. Для покращення їх робочих і пускових характеристик масивні феромагнітні ротори можна виконувати з відкритими необмотаними пазами та короткозамикальними кільцями з відповідного матеріалу на торчаках (див. рис. – 1,г), або багатошаровими з відповідним чергуванням матеріалу шарів ротора. Але таке удосконалення їх характеристик вимагає ускладнення конструкції ротора і підвищення вартості машини.

11