ОДНОФАЗНОМ И КОНДЕНСАТОРНОМ РЕЖИМАХ

3.4.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

 

Изучить схемы переключения трехфазной обмотки статора асинхронного двигателя для работы от однофазной сети; изучить способы пуска асинхронного двигателя при работе от однофазной сети; сравнить рабочие характеристики и энергетические показатели двигателя при работе в трехфазном, конденсаторном и однофазном режимах.

 

3.4.2. ПРОГРАММА РАБОТЫ

 

3.4.2.1. Ознакомиться с лабораторной установкой.

3.4.2.2. Ознакомиться с некоторыми схемами переключения трехфазной обмотки статора асинхронного двигателя для работы в однофазном и конденсаторном режимах.

3.4.2.3. Ознакомиться с принципом действия однофазного и конденсаторного асинхронных двигателей, изучить способы их пуска.

3.4.2.4. Получить рабочие характеристики асинхронного двигателя в трехфазном, однофазном и конденсаторном режимах.

3.4.2.5. Провести анализ рабочих характеристик и сделать выводы.

 

3.4.3. ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Бытовая электрическая сеть переменного тока чаще всего однофазная. Потребитель в этом случае использует приборы со встроенными в них однофазными или конденсаторными двигателями. Примерами таких приборов являются холодильники, кондиционеры, стиральные машины и др. В качестве однофазного двигателя с пусковой обмоткой или конденсаторного при необходимости может быть использован и трехфазный двигатель. В первом случае из двух его фаз образуется рабочая обмотка (главная), а из третьей – пусковая (вспомогательная) обмотка. Во втором случае третья фаза двигателя, подключенная через конденсатор к однофазной сети, во время работы не отключается. Такой режим работы называется конденсаторным.

При подключении трехфазной обмотки статора к сети симметричного трехфазного напряжения (на рис.3.4.1 выключатель SА1 замкнут, SА3 – разомкнут) в двигателе создается круговое вращающееся магнитное поле, и ротор развивает начальный пусковой момент.

Когда выключатели SА1 и SА3 разомкнуты, то включение обмотки статора на напряжение приводит к тому, что по ней протекает переменный однофазный ток и в двигателе создается пульсирующее магнитное поле. Пульсирующее поле можно представить в виде двух равных полей синхронно вращающихся в противоположных направлениях. При неподвижном роторе оба поля вызывают в его обмотке одинаковые по величине, но противоположные по знаку токи и, следовательно, противоположные по направлению электромагнитные моменты, которые взаимно уравновешиваются. При этом результирующий вращающий момент, действующий на неподвижный ротор, равен нулю. Прийти во вращение ротор не может.

Если теперь посторонним усилием ротор привести во вращение в какую-либо сторону, то он будет вращаться в этом направлении самостоятельно с некоторой частотой вращения n. При этом, поле, которое вращается в одном направлении с ротором, называется прямым, а поле, вращающееся в противоположном направлении - обратным.

Частота тока, индуцированного в обмотке ротора от прямого поля, определяется разностью частот вращения

, (3.4.1)

где - синхронная частота вращения поля, об/мин., –скольжение, - частота напряжения сети. Частота тока в обмотке ротора от обратного поля определяется суммой частот вращения

. (3.4.2)

Вращающиеся магнитные поля индуцируют в обмотке ротора ЭДС с частотой от прямого поля и с частотой . Поскольку обмотка ротора замкнута накоротко, то в ней появляются токи и указанных частот. Ток малой частоты и почти совпадает по фазе с ЭДС , а ток большой частоты, практически индуктивный, отстает от ЭДС на угол близкий к . Под влиянием реакции НС от этих токов произойдет изменение величин вращающихся в противоположные стороны НС и и создаваемых ими магнитных полей и . При этом амплитуда обратного поля уменьшится, а прямого соответственно возрастет. В результате векторного сложения двух вращающихся в противоположные стороны магнитных полей и с разными амплитудами в двигателе образуется результирующее вращающееся магнитное поле

 

Ф, вектор которого описывает в пространстве траекторию эллиптической формы.

Взаимодействие магнитного поля с токами ротора создает результирующий электромагнитный вращающий момент.

Электромагнитные моменты от прямого и обратного полей можно представить в виде

, (3.4.3)

, (3.4.4)

где - коэффициент пропорциональности; -угол сдвига между ЭДС и током ; - угол сдвига между ЭДС и током .

Так как при вращающемся роторе , и , то момент . Тогда результирующий электромагнитный момент однофазного двигателя при вращении ротора

. (3.4.5)

На рис.3.4.2 показаны зависимости , и М в зависимости от скольжения s. Зависимость М, расположенная выше оси абсцисс, соответствует одному направлению вращения ротора, а расположенная ниже оси абсцисс - обратному.