Двухфазные асинхронные двигатели

ВМП создают две обмотки статора, сдвинутые в пространстве на 90°. По обмоткам протекают токи, имеющие фазовый сдвиг 90 эл. град. Одну из обмоток называют обмоткой возбуждения (ОВ), другую – обмоткой управления (ОУ):

; , т.к. ;

; , .

В §1.2 отмечено, что такие двигатели имеют низкие энергетические показатели. Если В_ОВ ¹ В_ОУ и j ¹ 90°, то ВМП в машине становится эллиптическим. В этом случае результирующее поле можно представить как результат сложения двух магнитных полей с разными амплитудами, вращающимися в противоположные стороны. Одно из них создает двигательный момент, другое – тормозной, т.е. в одном корпусе работают как бы две машины – одна в режиме двигателя, другая – в режиме тормоза. Меняя степень неравенства между В_ОУ и В_ОВ и угол j от 0 до 90 эл. град можно регулировать скорость вращения двигателя. При этом резко возрастают потери и увеличивается нагрев двигателя. В связи с этим двухфазные управляемые АД не создаются на мощность более 300 Вт. В зависимости от того, как в машине создается ВМП, различают три способа управления:

– амплитудное (рис. 3.16, а);

– фазовое (рис. 3.16, б);

 

Рис. 3.16

– амплитудно-фазовое, представляющее собой комбинацию двух первых способов.

Наилучшие энергетические показатели и наибольшая частота вращения имеют место в двухфазных АД при ==и j=90°, когда в машине существует только одно круговое вращающееся поле.

Рис. 3.17 а

Рис. 3.17 б

Механические характеристики двухфазных АД при амплитудном управлении показаны на рис. 3.17, а, при фазовом управлении - на рис.3.17, б.

Для представленных механических характеристик могут быть предложены следующие аппроксимирующие выражения:

; .

соответствует a=1 при амплитудном и j=90 при фазовом управлении.

 

а) б)

Рис. 3.18

 

Главным требованием к исполнительным двухфазным АД является отсутствие самохода, что означает остановку двигателя при снятии сигнала с ОУ. ОВ постоянно включена в сеть. В этом случае двигатель работает как однофазный, имеющий характеристику, представленную на рис. 3.13, т.к. скольжение скачком измениться не может. Для устранения самохода необходимо, чтобы критическое скольжение ³1.

На рис. 3.18 ,,– электромагнитные моменты, создаваемые соответственно прямым, обратным и результирующим ВМП. В трехфазном АД с прямым ВМП, как правило, . Между скольжениями для прямого и обратного полей существует следующее соотношение:

. (3.22)

Результирующий момент АД в однофазном режиме при для продолжает оставаться положительным, вызывая самоход (рис 3.18 a). На рис. 3.18 б, соответствующем =1, результирующий момент однофазного АД при 0S1 становится отрицательным, что заставляет ротор остановиться. Возрастание до 1 и более достигается увеличением активного сопротивления ротора, что согласуется с формулой (3.13). Конструктивно двухфазные АД выполняют:

– с полым немагнитным ротором (алюминиевый стакан), вращающимся между внешним и внутренним статором. Такой двигатель обладает наибольшим быстродействием из-за малого момента инерции и повышенного сопротивления ротора;

– с полым ферромагнитным ротором (стальной стакан);

– с К3-ротором из алюминиевой беличьей клетки.

Двухфазные АД применяют как исполнительные двигатели в СУ.