Асинхронные конденсаторные двигатели

Асинхронный конденсаторный двигатель имеет на статоре двухфазную обмотку. Она представляет собой две однофазные обмотки, занимающие одинаковое число пазов и сдвинутые в пространстве относительно друг друга на угол 90 эл. град. Ротор двигателя делается короткозамкнутым.

Если обмотку статора этого двигателя включить в сеть с симметричным двухфазным напряжением ( ), тo она создаст круговое вращающееся поле, и ротор двигателя придет во вращение. При этом поле статора будет круговым не только в период пуска в ход, но и во всем диапазоне нагрузок двигателя. Это обеспечивает двигателям, работающим от двухфазной сети, хорошие эксплуатационные свойства. Однако для получения симметричной двухфазной системы напряжений, представляющей систему двух напряжений одинаковой величины и частоты, которые сдвинуты по фазе относительно друг друга на 90°, необходимо специальное устройство — преобразователь числа фаз. Наличие в схеме двигателя такого устройства снижает экономические показатели установки в целом, делает схему более сложной.

Более широкое распространение получили асинхронные конденсаторные двигатели, работающие от однофазной сети переменного тока. В этом двигателе одна из обмоток статора, называемая главной, включается непосредственно в однофазную сеть, а другая — вспомогательная, включается в эту же сеть, но через рабочий конденсатор Сраб.

В отличие от рассмотренного однофазного асинхронного двигателя в конденсаторном двигателе вспомогательная обмотка после пуска двигателя не отключается, а остается включенной в течение всего процесса работы. Емкость Сраб в цепи вспомогательной обмотки создает сдвиг фаз между токами и .

Таким образом, если однофазный асинхронный двигатель по окончании процесса пуска работает с пульсирующим магнитным полем статора, то конденсаторный двигатель работает с вращающимся магнитным полем, близким к круговому. Поэтому однофазные конденсаторные двигатели по своим свойствам приближаются к трехфазным асинхронным двигателям.

Круговое вращающееся поле в конденсаторном двигателе может быть получено одним из трех способов.

1. Правильным выбором коэффициента трансформации k и емкости конденсатора Сраб при заданном напряжении сети U1 (рис. 3.13, а).

 

в)
б)
а)

 

Рис. 3.13 Схемы включения конденсаторного двигателя

В этом случае емкость Сраб, мкФ, соответствующая круговому вращающемуся полю,

(3.1)

где k- коэффициент трансформации, представляющий собой отношение эффективных чисел витков вспомогательной и главной обмоток:

; здесь kА обм и kВ обм – обмоточные коэффициенты.

Емкость Сраб, рассчитанная по выражению (3.1), обеспечивает получение кругового поля при условии, что k= tgφA, где φA— угол сдвига фаз между током и напряжением при круговом поле.

2. Правильным выбором напряжений на фазах и емкости конденсатора Сраб, мкФ, при заданном коэффициенте трансформации k (рис. 3.13,б):

(3.2)

При этом напряжения на фазах должны находиться в отношении

3. Включением последовательно с емкостью добавочного сопротивления RДОБ и правильным выбором емкости Сраб, мкФ (рис. 3.13, в), при заданных напряжении сети U1 и коэффициенте трансформации k<tgφA:

(3.3)

. (3.4)

Анализ выражений (3.1)-(3.4) показывает, что при заданных k в первом случае, — во втором и Rдоб — в третьем независимо от величины Сраб круговое вращающееся поле может быть получено только для одного вполне определенного режима работы двигателя (для одной частоты вращения). Объясняется это тем, что при изменении режима работы двигателя меняется φА.

При выборе конденсатора необходимо следить за тем, чтобы рабочее напряжение, указанное на конденсаторе, было не меньше Uc.

На рис. 3.14 приведена механическая характеристика конденсаторного двигателя с рабочей емкостью (кривая 1), из которой видно, что кратность пускового момента этого двигателя не превышает 0,5.

Рис. 3.14 Механические характеристики конденсаторного двигателя

Объясняется это тем, что магнитное поле двигателя при пуске значительно отличается от кругового. Поэтому двигатели с рабочей емкостью применяются лишь в устройствах, где не требуется больших пусковых моментов.

Пусковой момент конденсаторного двигателя может быть значительно повышен, если параллельно рабочей емкости Сраб кратковременно включить пусковую емкость Спуск (рис. 3.15).

Она должна отключаться при достижении ротором частоты вращения 60÷70% от синхронной частоты. После этого двигатель будет работать только с рабочей емкостью.

Емкость пускового конденсатора намного больше емкости рабочего конденсатора. Выбор величины пусковой емкости зависит от необходимой кратности пускового момента, которая может быть доведена до двух и более. Механическая характеристика конденсаторного двигателя с пусковой емкостью приведена на рис. 3.14 (кривая 2). При наличии пусковой емкости вращающееся поле двигателя при пуске приближается к круговому, а величина магнитного потока увеличивается. Все это способствует повышению пускового момента. Значительные габариты конденсаторов, используемых в качестве пусковой емкости, иногда ограничивают применение конденсаторных двигателей с пусковой емкостью

Рис. 3.15 Схема асинхронного конденсаторного двигателя