Принцип действия и устройство однофазного асинхронного электродвигателя

Рассмотрим асинхронный электродвигатель, имеющий на статоре однофазную обмотку и короткозамкнутый ротор, (рис. 5.49). Обмотка статора однофазного двигателя расположена в пазах, занимающих примерно две трети окружности статора, которая соответствует паре полюсов.

Поэтому распределение магнитодвижущей силы и индукции в воздушном зазоре близко к синусоидальному. Поскольку по обмотке статора проходит переменный ток, МДС пульсирует во времени с частотой сети /.

Можно показать, что неподвижная пульсирующая МДС является суммой идентичных круговых МДС (Р"_р и ^_р), вращающихся в противоположных направлениях и имеющих одинаковые частоты вращения: со_0пр = со_0обр = со₀. Каждая из.

Рис. 5.49. Поперечный разрез однофазного асинхронного двигателя: 1 — статор; 2 — ротор

вращающихся МДС наводит в роторе ЭДС и токи, которые взаимодействуют с магнитными потоками и создают усилия Д,_и и два момента М_пр и М_обр, направленных навстречу друг другу (рис. 5.49).

Допустим, что направление вращения ротора совпадает с направлением одной из вращающихся МДС и частотой магнитного поля, например с со_опр. Тогда скольжение ротора относительно потока Ф_пр, созданного Р_пр,.

где й>₀ — синхронная частота вращения магнитного поля статора; СО — частота вращения ротора двигателя.

Скольжение ротора относительно потока Ф_оЛр, созданного Робр,

Из уравнений (5.62) и (5.63) следует, что.

Электромагнитные моменты М_пр и М_о6р, образуемые прямым и обратными полями, направлены в противоположные стороны, а результирующий момент однофазного двигателя М при одной и той же частоте вращения ротора:

На рис. 5.50 приведена зависимость М^ = /(я) для однофазного асинхронного двигателя. Из анализа этой зависимости можно сделать следующие выводы:

— однофазный асинхронный двигатель не имеет пускового момента, так как при я = 1, М_[КЗ = 0 он будет вращаться в ту сторону, в которую приводится внешней силой;

— частота вращения однофазного двигателя при холостом ходе (я = 0) меньше, чем у трехфазного двигателя из-за наличия тормозящего момента, образуемого обратным полем. Рабочие характеристики однофазного асинхронного двигателя хуже, чем трехфазного: он имеет повышенное скольжение при номинальной нагрузке; меньший КПД; меньшую перегрузочную способность, что также объясняется наличием обратного поля. Мощность однофазного асинхронного двигателя составляет примерно две трети от мощности трёхфазного двигателя того же габарита, так как в однофазном двигателе рабочая обмотка занимает только две трети пазов статора. Заполнять все пазы статора нерационально, так как при этом обмоточный коэффициент получается малым, расход меди возрастает примерно в 1,5 раза, в то время как мощность двигателя увеличивается на 12%.

Рис. 5.50. Механическая характеристика однофазного асинхронного двигателя.