Однофазные АД.

Если у статора двигателя только одна однофазная обмотка (рис. 38), то переменный ток в ней будет возбуждать в машине, пока ее ротор неподвижен, переменное магнитное поле, ось которого тоже неподвижна. Это поле будет индуктировать в обмотке ротора ЭДС, под действием которой в ней возникнут токи. Взаимодействие токов ротора с магнитным полем статора создаст электромагнитные силы F, противоположно направленные в правой и левой половинах ротора, так что результирующий момент, действующий на ротор, окажется равным нулю. Следовательно, при наличии одной обмотки начальный пусковой момент однофазного двигателя равен нулю, т. е. такой двигатель сам с места тронуться не может.

Применяют несколько способов создания в двигателях, подключаемых к одной фазе сети, начального пускового момента:

1) помимо обмотки, включаемой непосредственно в сеть, имеют вторую обмотку, присоединяемую последовательно с тем или другим фазосдвигающим устройством (конденсатором, катушкой индуктивности);

2) применение того или другого пускового устройства. Чаще всего это дополнительная обмотка, подобная второй обмотке двухфазного двигателя, рассчитанная на кратковременную нагрузку током и отключаемая по окончании пуска. Последовательно с дополнительной обмоткой включается то или иное фазосдвигаюшее устройство;

3) расщепление полюсов.

Рис. 38

Рассмотрим вариант со второй обмоткой, постоянно присоединенной последовательно с тем или другим фазосдвигающим устройством. Наиболее выгодным из них является конденсатор (рис. 39), и соответствующие двигатели называют конденсаторными. В пазах статора подобных двигателей размещают две фазные обмотки, оси которых смещены в пространстве (относительно друг друга на угол π /2). Таким путем выполняется условие получения вращающегося магнитного поля: наличие двух переменных магнитных потоков, смещенных в пространстве и сдвинутых по фазе.

Предпочтительней иметь круговое вращающееся магнитное поле. Действительно, если у токов в обмотках статора I₁ и I₂ равные действующие значения, а сдвиг фаз равен π /2, то у возбуждаемого ими магнитного поля составляющие Вх и Ву определяются выражениями (12) и (13). Поэтому и получается круговое результирующее магнитное поле.

Если емкость конденсатора подобрана так, что круговое магнитное поле создается при пуске двигателя, то при номинальной нагрузке изменение тока второй обмотки вызовет изменение напряжения на конденсаторе, а следовательно, и напряжения на второй обмотке по значению и фазе. В результате вращающееся магнитное поле станет эллиптическим (при вращении поток будет пульсировать), что обусловит уменьшение вращающего момента.

Ценой усложнения установки - отключением части конденсаторов при переходе от пусковых условий к рабочим (штриховые соединения на рис. 39) - можно этот недостаток устранить. Уменьшение емкости конденсаторов может быть получено или автоматически центробежным выключателем, срабатывающим, когда частота вращения двигателя достигает 75 -80% номинальной, или воздействием реле времени.

Рис. 39

Двухфазные двигатели применяются в автоматических устройствах также в качестве управляемых двигателей: частота вращения или вращающий момент регулируется изменением действующего Значения или фазы напряжения на одной из обмоток. Такие двигатели вместо обычного ротора с короткозамкнутой обмоткой имеют ротор в виде полого тонкостенного алюминиевого цилиндра (" стаканчика"), вращающегося в узком воздушном зазоре между статором и неподвижным центральным сердечником из листовой стали (внутренним статором). Двигатели с полым ротором обладают ничтожной инерцией, что практически очень важно при регулировании некоторых производственных процессов.

На рис. 40 показаны зависимости частоты вращения такого двигателя от напряжения на управляющей обмотке при постоянных тормозных моментах.

Рис. 40

23. Устройство и принцип работы синхронных машин.