Электрические двигатели и генераторы

Однофазный двигатель, полученный из трехфазного

Рассмотрим более подробно работу однофазного двигателя, полученного из трехфазного, при использовании только двух фаз его обмотки статора, соединенной в звезду Как отмечалось, такой режим работы может получиться и у трехфазного двигателя в случае обрыва одного из проводов, подводящих к нему ток (рис. 3-89).

Рис. 3-89. Схема двигателя при однофазном питании.

При исследовании однофазного двигателя обратимся к методу симметричных составляющих. На основе этого метода и в соответствии со схемой, представленной на рис 3-89, можно написать следующие уравнения для токов и напряжений, указанных на том же рисунке:

; ;

; ; ,          (3-206)

где  и  – симметричные составляющие прямой и обратной последовательностей фазного тока статора ;

;

;

.          (3-207)

где  и  – симметричные составляющие фазного напряжения статора .

Из (3-206) и (3-207) имеем:

;

;

;      (3-208)

.          (3-209)

Полагая, что напряжения  и  действуют независимо одно от другого, и обозначая через Zs1 и Zs2 полные сопротивления машины соответственно для токов прямой и обратной последовательностей, получаем:

; .          (3-210)

Теперь, учитывая (3-208) и (3-209), можно написать:

;          (3-211)

;          (3-212)

.          (3-213)

Уравнению (3-213) соответствует схема замещения однофазного двигателя, представленная на рис. 3-90. Здесь сопротивления Z1, Z12, ,  те же, что и для трехфазного двигателя (для малых двигателей , ; для средних и больших двигателей  и  вследствие вытеснения тока в проводниках обмотки ротора).

В соответствии с рис. 3-90 [или с (3-213)] можно мысленно представить себе, что рассматриваемый однофазный двигатель заменен двумя одинаковыми трехфазными асинхронными машинами, имеющими механически соединенные роторы и последовательно включенные статорные обмотки, создающие поля, вращающиеся в разные стороны (рис. 3-91).

Рис. 3-90. Схема замещения однофазного двигателя (см. рис. 3-89).

Рис. 3-91. Агрегат из двух трехфазных асинхронных машин, схема замещения которого соответствует схеме замещения однофазного двигателя (рис. 3-90).

Найдем напряжения на фазах статора (рис. 3-89). Они согласно (3-207), (3-210) и (3-212) равны:

;

;

.          (3-214)

Отсюда, учитывая (3-213), получим:

;

 ;

 .          (3-215)

Из (3-215) следует, что фазные напряжения зависят от скольжения по величине и фазе: например, при s = 1, когда Zs1 = Zs2,

;

;

;          (3-216)

при s  0,

;

;

.          (3-217)

Уравнения (3-217) показывают, что при s  0 получается почти симметричная система напряжений, чему соответствует почти круговое вращающееся поле в машине.

Приведенные уравнения и схема замещения позволяют для любого скольжения при известных параметрах машины рассчитать Zs1 и ZS2, модуль , затем токи I1 = I2, I по (3-213), напряжения U1 = I1zsl, U2 = I2zs2 и соответствующие им мощности и вращающие моменты (М'; М" и М).

Значения комплексов zsl и zs2 могут быть также определены при помощи круговой диаграммы, построенной для трехфазного двигателя. Для этого надо вектор напряжения, для которого построена круговая диаграмма, разделить на векторы тока при скольжениях s и 2-s. Для тех же скольжений, определив, как указывалось, I1 = I2 и затем U1 и U2, по той же круговой диаграмме можно определить моменты М' и М". При этом масштаб для момента должен быть изменен пропорционально квадрату соответственного напряжения:  и,  где СM – масштаб для момента круговой диаграммы, построенной для напряжения U ().

Исследования на основе изложенного метода показывают, что максимальный момент двигателя при «однофазном питании» снижается до 45  50% максимального момента двигателя при нормальном «трехфазном питании». Мощность на валу однофазного двигателя должна быть снижена примерно до 50  55% номинальной мощности трехфазного двигателя, чтобы электрические потери в его обмотках были равны тем же потерям трехфазного двигателя при номинальной нагрузке.

В отличие от трехфазного двигателя максимальный вращающий момент Мм однофазного двигателя зависит от активного сопротивления r2 роторной цепи, так как он получается в результате сложения моментов М' и М" от прямого и обратного полей (см. рис. 3-87). При увеличении r2 максимальные моменты ММ' и ММ" не изменяются по величине, но соответствующие им скольжения увеличиваются. Поэтому при увеличении r2 момент Mм уменьшается (рис. 3-92).

Рис. 3-92. Кривые М = f(s) однофазного асинхронного двигателя при различных активных сопротивлениях цепи ротора.

Изложенный метод может быть также применен для исследования однофазного двигателя, имеющего главную обмотку, занимающую две трети окружности статора, и вспомогательную обмотку, занимающую оставшуюся треть этой окружности и отключенную после пуска. Как указывалось, такой двигатель при пуске работает в качестве двухфазного с обмотками на статоре, сдвинутыми пространственно на 90 эл. град, но в общем случае при несимметричной двухфазной системе напряжений на его зажимах.

Нужны офисные кресла с механизмом качания?
На главную