Однофазные асинхронные электродвигатели с пусковыми элементами (емкостью или сопротивлением)

Для получения пускового момента однофазные асинхронные двигатели (ОАЭ) дополняют пусковой обмоткой статора, сдвинутой в пространстве на половину полюсного деления т / 2 = 90° относительно основной рабочей обмотки статора. Поскольку токи /_1р и /_1п (рис. 12.13, а) сдвинуты относительно друг друга во времени на 90 электрических градусов, то составляющие МД С этих токов (12.9) имеют вид.

Результирующая МДС двух обмоток.

образует вращающееся магнитное поле, вращающееся с частотой, определяемой по формуле (12.12).

Таким образом, рабочая и пусковая обмотки создают вращающееся магнитное поле статора, т. е. двигатель пускается как двухфазный. На период пуска пусковую обмотку присоединяют к сети через дополнительный фазодвигающий элемент — емкость. После окончания разгона двигателя пусковую обмотку отключают, при этом двигатель продолжает работать с одной рабочей обмоткой. Поскольку пусковая обмотка работает лишь короткое время, ее выполняют из провода меньшего сечения, чем рабочую и укладывают в меньшее число пазов. Обычная рабочая обмотка размещается в две трети пазов статора, а пусковая в одну треть пазов.

Рассмотрим процесс пуска ОАЭ при использовании в качестве фазосдвигающего элемента емкости С (см. рис. 12.13, а).

На пусковой обмотке Ft напряжение U_ln = U₁ — U_c = и_г + jl_ln х_с, т. е. оно сдвинуто по фазе относительно напряжения сети и_ъ приложенного к рабочей обмотке Р. Следовательно, векторы токов в рабочей /_1р и пусковой /_1п обмотках сдвинуты по фазе на некоторый угол. Выбирая определенным образом емкость фазосдвигающего конденсатора, можно получить режим работы при пуске, близкий к симметричному (рис. 12.13, б), когда токи /_1р и /_1п сдвинуты на 90°, т. е. получить круговое вращающееся поле.

На рис. 12.13, в представлены зависимости М = /(s) для двигателя при включенной (кривая 1) и выключенной (кривая 2) пусковой обмотке.

Пуск двигателя осуществляется на части аЪ характеристики 1; в точке Ъ пусковая обмотка выключается, и в дальнейшем двигатель работает на части d0 характеристики 2.

Ключ К служит для включения и выключения дополнительной обмотки двигателя. Обычно переключение осуществляется автоматически при достижении ротором определенной частоты вращения. В качестве пусковых конденсаторов применяют металлобумажные герметизированные частотные конденсаторы типа МБГЧ либо электролитические конденсаторы в алюминиевых корпусах с электроизоляционным покрытием типа К-50.

Рис. 12.13. Однофазный асинхронный двигатель с конденсаторным пуском:

а — схема; б — векторная диаграмма; в — механическая характеристика (I — при включенной пусковой обмотке с конденсатором, 2 — при выключенной пусковой обмотке, 3 — при включенной пусковой обмотке с активным сопротивлением в цепи пусковой обмотки) При легких условиях пуска (небольшой нагрузочный момент в пусковой период) вместо конденсатора применяются двигатели с пусковым сопротивлением R.

Наличие активного сопротивления в цепи пусковой обмотки, вместо емкости, обеспечивает меньший сдвиг фаз ф_п между напряжением и током в этой обмотке (рис. 12.13, б), чем сдвиг фаз ср_р в рабочей обмотке (ф_п <�ф_р). В связи с этим токи в рабочей и пусковой обмотках оказываются сдвинутыми по фазе на угол ф_р -ф_п и образуют несимметричное, эллиптическое вращающееся магнитное поле статора двигателя, благодаря которому и возникает пусковой момент. Двигатели с пусковым сопротивлением надежны в эксплуатации и выпускаются серийно. Пусковое сопротивление встраивается в корпус двигателя и охлаждается тем же воздухом, который охлаждает весь двигатель.

Вид механической характеристики электродвигателя соответствует представленной на рис. 12.13, в кривой 3. Двигатель пускается как несимметричный двухфазный (ключ К замкнут). При достижении ротором определенной частоты, (точка с на рис. 12.13, в), пусковая обмотка отключается и двигатель переходит в однофазный режим — от сети питается только обмотка Р (ключ К разомкнут). В этом случае пусковой момент двигателя меньше, чем при конденсаторном пуске.