Механическая характеристика. 
Однофазный асинхронный двигатель с расщепленными полюсами

Рассматривая вращающиеся поля независимо, можно установить, что одно поле, взаимодействуя с ротором, создаёт вращающий момент одного направления, а другое поле — момент противоположного направления.

Механическая характеристика однофазного двигателя находится графическим сложением механических характеристик этих направлений. Из механической характеристики однофазного двигателя видно, что пусковой момент равен нулю. Для того чтобы однофазный двигатель пустить в ход, не прибегая к сторонней силе, на статоре размещают вторую обмотку, сдвинутую в пространстве на 90є относительно первой. В цепь второй обмотки включён второй конденсатор, создающий в цепи этой обмотки сдвиг тока по фазе. Первая обмотка — рабочая, вторая — пусковая. Токи образуют вращающееся магнитное поле, создающее при взаимодействии с ротором вращающий момент, приводящий ротор двигателя во вращение. После разгона двигателя пусковая обмотка отключается от сети.

Однофазный асинхронный двигатель с экранированными (расщеплёнными) полюсами (конструкция)

На рис. 1 показано сечение двигателя с двумя сосредоточенными или катушечными обмотками, расположенными на полюсах статора. Каждая обмотка (главная 1 и вспомогательная 2) образована двумя катушками, расположенными на противоположных полюсах. Катушки надевают на полюса и вставляют в ярмо машины, имеющее в данном случае квадратную форму. Со стороны рабочего воздушного зазора катушки удерживаются специальными выступами, выполняющими функцию полюсных башмаков 3. Благодаря им кривая распределения индукции магнитного поля в рабочем воздушном зазоре приближается к синусоиде. Без этих выступов форма указанной кривой близка к прямоугольной. В качестве фазосдвигающего элемента для такого двигателя можно использовать как конденсатор, так и резистор. Можно также закорачивать вспомогательную обмотку. В этом случае двигатель преобразуется в асинхронную машину с расщепленными полюсами.

Рисунки 1, 2.

Двигатели с расщепленными полюсами используются чаще всего, благодаря своей конструктивной простоте, высокой надежности и низкой стоимости. Такой двигатель также имеет на статоре две обмотки (рис.2). Главная обмотка 3 изготовлена в виде катушки и включена непосредственно в питающую сеть. Вспомогательная обмотка 1 закорочена накоротко и содержит от одного до трех витков на полюс. Она охватывает часть полюса, чем и объясняется название двигателя. Вспомогательная обмотка изготовлена из медного провода круглой или плоской формы сечением в несколько квадратных миллиметров, который изгибается в витки соответствующей формы. Затем концы обмотки соединяют посредством сварки. Ротор двигателя выполнен короткозамкнутым, причем на его концах крепят ребра охлаждения, которые улучшают отвод тепла от обмоток статора.

Варианты конструктивного исполнения двигателей с расщепленными полюсами показаны на рис. 3 и 4. В принципе главная обмотка может располагаться симметрично или асимметрично относительно ротора. На рис. 6 изображена конструкция двигателя с асимметричной главной обмоткой 5 (1 — крепежное отверстие; 2 — магнитный шунт; 3 — короткозамкнутая обмотка; 4 — отверстия крепления и юстировки; 6 — каркас обмотки; 7 — ярмо). Такой двигатель имеет значительное рассеяние магнитного потока во внешней магнитной цепи, поэтому его КПД не превышает 10−15%, и его изготавливают на мощность не более 5−10 Вт.

С точки зрения технологичности двигатель с симметрично расположенной главной обмоткой является более сложным. В двигателях мощностью 10−50 Вт используют составной статор (рис. 7, где: 1 — кольцо ярма; 2 — короткозамкнутое кольцо; 3 — полюс; 4 — ротор с обмоткой «беличья клетка»; 5 — магнитный шунт). Ввиду того что полюсы двигателя охвачены ярмом и обмотки расположены внутри магнитной системы, магнитные потоки рассеяния здесь значительно меньше, чем в конструкции на рис. 6. КПД двигателя 15−25%.

Рисунки 3, 4.

Рисунок 5.

Для изменения частоты вращения двигателя с расщепленными полюсами используют схему с перекрестными полюсами (рис.5). В ней достаточно просто реализуется переключение числа пар полюсов обмотки статора, для изменения которых достаточно согласно включенные обмотки включить встречно. В двигателях с расщепленными полюсами используется также принцип регулирования частоты вращения, заключающийся в переключении катушек обмотки с последовательного соединения на параллельное.

Однофазный асинхронный двигатель с экранированными (расщепленными) полюсами.

Статор 1 такого двигателя имеет явно выраженные полюсы, на которых расположена рабочая обмотка РО. Каждый полюс как бы расщеплен на две неравные части, одна из которых узкая, а другая — широкая. На узкой части помещен короткозамкнутый виток wк (рис. 6, а). Ротор двигателя короткозамкнутый, обычной конструкции. Пульсирующий магнитный поток Фґ₁, созданный переменной МДС рабочей обмотки статора, пронизывает короткозамкнутый виток и наводит в нем ЭДС Ек, которая вызывает появление тока в витке и магнитного потока Ф_к (рис. 6, б). Этот поток сдвинут по фазе относительно потока рабочей обмоткиФЅ₁, складываясь с ним создает в зоне короткозамкнутого витка результирующий магнитный поток Фрез, сдвинутый по фазе относительно потока Ф₁. В результате под полюсом есть два магнитных потока Ф₁ и Фрез, разнесенные в пространстве и сдвинутые по фазе (во времени), что обеспечивает получение вращающегося поля.

Технические данные подобных двигателей хуже, чем трехфазных ([ з = 0,1ч0, 4; cosц = 0,5ч0, 6, Мп = (0,1ч1) Мном), поэтому они выпускаются на мощности до нескольких десятков ватт.

Рисунок 6.