/>ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕУЧИЛИЩЕ №22
Реферат подисциплине
«Электротехника»
Натему
«Однофазныйасинхронный двигатель»
Выполнила
Студентка 1 курса
Группы ТУ-2
Рожко Светлана
Саратов-2009 г
План написания работы:
1. Общиесведения
2. Образованиевращающегося магнитного поля
3. Пускв ход однофазного асинхронного двигателя
4. Механическаяхарактеристика
5. Однофазныйасинхронный двигатель с экранированными (расщеплёнными) полюсами
6. Способыпуска однофазного асинхронного двигателя
Библиография
1. Общиесведения
В настоящее времяшироко применяются однофазные асинхронные двигатели, которые являются основнымив сети однофазного переменного тока. Статор такого двигателя имеет 2 обмотки –рабочую и пусковую (вспомогательную). Обе обмотки размещены в пазах сердечникатак, что их оси смещены пространственно по окружности статора на 90º.Ротор имеет 1-у короткозамкнутую обмотку. Его устройство ротора однофазногодвигателя такое же, как у трёхфазного (см. примечание.).Двигатели, выпускаемые промышленностью, имеет малую мощность: от 1 Вт (серияУАД) до 400 Вт (серия АВЕ) и даже 600 Вт (серия АОЛБ). Однофазные асинхронныедвигатели применяются в схемах автоматического управления, в различного родабытовых устройствах, в приводах механизмов малой мощности.
2. Образованиевращающегося магнитного поля
Для получениявращающего магнитного поля пусковая обмотка соединяется последовательно сконденсатором или активным сопротивлением и подключается параллельно рабочейобмотке. Подключение конденсатора или активного сопротивления даёт сдвиг фазмежду токами в обмотках, близкий к 90º, что вызывает появлениевращающегося магнитного поля статора. В момент времени, когда в пусковойобмотке сила тока, а следовательно, и магнитный поток достигают максимума, врабочей обмотке ток (магнитный поток) равен нулю. Суммарный магнитный потоксоответствует 1-у магнитному потоку. Через четверть периода максимум тока(магнитный поток) будет в рабочей обмотке, а в пусковой обмотке ток и магнитныйпоток в данный момент будут равны нулю. Суммарный магнитный поток соответствуют2-у магнитному потоку. Ещё через четверть периода максимум силы отрицательноготока (магнитного потока) будет в пусковой обмотке, а в рабочей обмотке ток(магнитный поток) равен нулю. Суммарный магнитный поток соответствует 3-умагнитному потоку и т.д. Таким образом, при непрерывном синусоидальномизменении тока в рабочей и пусковой обмотках суммарный магнитный поток будетвращаться против хода часовой стрелки. Если амплитуды магнитных потоков рабочейи вспомогательной обмоток равны, то вращение магнитного поля будет круговым,при неравенстве амплитуд – эллиптическим.
Если статор имеет лишьодну обмотку, питаемую от сети синусоидальным током, тогда МДС этой обмоткисоздаёт пульсирующий в пространстве магнитный поток, который наводит переменнуюЭДС и ток в короткозамкнутой обмотке ротора. МДС статора и ротора будут равны ипротивоположны по направлению, результирующая МДС равна нулю и, следовательно,пусковой момент равен нулю, ротор не вращается. Однако если ротор при помощикакой-либо посторонней силы привести во вращение, то в дальнейшем он будетвращаться, хотя эта сила будет снята. Он сам увеличит частоту вращения дономинальной и может преодолеть механическое торможение. Это явление можнообъяснить, если представить пульсирующее магнитное поле в виде суммы двухвращающихся в противоположных направлениях магнитных полей. Оба магнитныхпотока создают равные по значению и противоположные по направлению вращающиемоменты ротора. Поэтому ротор не может сам прийти в движение. Вращающий моментвлево меньше вращающего момента вправо, и ротор будет вращаться вправо. Еслипридать начальное вращение ротору влево, ротор потом сам будет продолжатьвращаться влево. Амплитудные значения вращающихся полей одинаковы и равныполовине амплитудного значения пульсирующего поля.[1]
однофазныйасинхронный электродвигатель статор
3. Пускв ход однофазного асинхронного двигателя
После пуска двигателяобмотка с конденсатором остаётся включенной. Двигатели с конденсатором получилиназвание однофазных конденсаторных двигателей.
В маломощных однофазныхасинхронных двигателях сдвиг фаз в обмотках статора обеспечивается путём насадкина часть полюса медного кольца. В медном кольце возбуждается индукционный ток,обратный основному току обмотки, а следовательно, и магнитный поток кольца,противоположный магнитному потоку полюса, что создаёт сдвиг фаз и нарушениесимметрии в магнитном потоке и обеспечивает вращающий момент ротора.
Пуск однофазногодвигателя может осуществляться путём приведения ротора во вращение внешнейсилой. Рабочая обмотка статора, включённая в сеть однофазного переменного тока,даёт пульсирующее магнитное поле. Оно не может привести ротор во вращение. Еслимагнитный поток возрастает, то в витке, расположенном в вертикальной плоскости,ЭДС индукции будет равна нулю, а в витке, расположенном в горизонтальнойплоскости, будут максимальные ЭДС индукции и сила тока. На эти проводникидействуют силы направленные к оси вращения, они не приводят ротор во вращение.Каждый проводник правой половины ротора имеет симметричный ему проводник налевой половине ротора с противоположным направлением тока. Поэтому силы,действующие на эти проводники, уравновешиваются.
4. Механическаяхарактеристика
Рассматриваявращающиеся поля независимо, можно установить, что одно поле, взаимодействуя сротором, создаёт вращающий момент одного направления, а другое поле – моментпротивоположного направления.
Механическаяхарактеристика однофазного двигателя находится графическим сложениеммеханических характеристик этих направлений. Из механической характеристикиоднофазного двигателя видно, что пусковой момент равен нулю. Для того, чтобыоднофазный двигатель пустить в ход, не прибегая к сторонней силе, на статореразмещают вторую обмотку, сдвинутую в пространстве на 90º относительнопервой. В цепь второй обмотки включён второй конденсатор, создающий в цепи этойобмотки сдвиг тока по фазе. Первая обмотка – рабочая, вторая – пусковая. Токиобразуют вращающееся магнитное поле, создающее при взаимодействии с роторомвращающий момент, приводящий ротор двигателя во вращение. После разгонадвигателя пусковая обмотка отключается от сети.
5. Однофазныйасинхронный двигатель с экранированными (расщеплёнными) полюсами
Статор такого двигателяимеет явновыраженные полюсы, на которых расположена рабочая обмотка. Каждыйполюс как бы расщеплён на две неравные части, одна из которых узкая, а другая –широкая. На узкой части помещён короткозамкнутый виток. Ротор двигателякороткозамкнутый, обычной конструкции. Пульсирующий магнитный поток, созданнойпеременной МДС рабочей обмотки статора, пронизывает короткозамкнутый виток инаводит в нём ЭДС, которая вызывает появление тока в витке и магнитного потока.Этот поток сдвинут по фазе относительно потока рабочей обмотки и складываясь сним, создаёт в зоне короткозамкнутого витка результирующий магнитный поток,сдвинутый по фазе относительного 1-го потока. В результате под полюсом есть 2магнитных потока, разнесённые в пространстве и сдвинутые по фазе (во времени),что обеспечивает получение вращающегося поля.
Технические данныеподобных двигателей хуже, чем трёхфазных, поэтому они выпускаются на мощностидо нескольких десятков ватт.
6. Способыпуска однофазного асинхронного двигателя
Однофазные асинхронныедвигатели по сравнению с трёхфазными таких же размеров имеют мощную мощность,худшие пусковые качества, более низкий КПД и меньший коэффициент мощности.
Трёхфазный асинхронныйдвигатель может работать в однофазной сети переменного тока. Для подключениятрёхфазного двигателя в однофазную сеть нужно из трёх фазных обмоток статорасоздать рабочую и пусковую обмотки. Рабочая обмотка подключается в сеть, апусковая соединяется с конденсатом и подключается параллельно рабочей обмотке.[2]Для получения вращающегося магнитного поля необходимо, чтобы магнитные потокирабочей и вспомогательной обмоток были смещены в пространстве на 90º исдвинуты по фазе во времени на 90º (φ=90º).Взависимости от технических данных двигателя и напряжения сети существуетнесколько схем включения трёхфазного асинхронного двигателя в однофазную сеть.При этом нужно, чтобы допустимое фазное напряжение двигателя было равно илиблизко к напряжению сети. Следовательно: (1) асинхронный двигатель, в паспортекоторого указано Y/>-220/127,включается в однофазную сеть напряжением 220 В звездой. При таком включении накаждую фазу рабочей обмотки приходится по 110 В, а номинальное фазноенапряжение двигателя 127 В. Двигатель будет работать.
(2) Трёхфазныйасинхронный двигатель (Y/> -220/127) лучшевключать в однофазную сеть 220 В где при включении улучшаются механическиехарактеристики двигателя. Реверсирование осуществляются изменением направлениятока в рабочей или пусковой обмотке, т.е переключением начала и конца фазы.
(3) Трёхфазныйасинхронный двигатель (Y/> - 380/220) подключаетсяв однофазную сеть 220 В, где фазные обмотки статора соединяются параллельно иподключаются в однофазную сеть. При этом в одну из фаз рабочей обмоткивключается последовательно конденсатор, а в другую – активное сопротивление иконденсатор. Для облегчения сдвига фаз между магнитными потоками рабочей ивспомогательной обмоток во времени и пространстве, близкого к 90º, ёмкостьконденсатора определяется по формуле
С1=1600Iф/Uф;С2=2С1,а С2=0,58Uф/Iф
Для нормальной работытрёхфазного асинхронного двигателя, включённого в однофазную сеть, необходимоправильно подобрать ёмкость конденсаторов. При круговом вращении магнитногополя активная мощность конденсатора должна быть равна полной мощности двигателяР=СωU². Из этой формулы
С=Р×/>
где Р-мощностьдвигателя, кВт; f-частота тока в сети, Гц; U-напряжение сети, В; С-ёмкостьконденсатора, мкФ.
Таким образом, ёмкостьконденсатора прямо пропорциональна силе тока и обратно пропорциональнанапряжению сети. Из практики установленыследующие формулы определения ёмкости конденсаторов для различных схемвключения трёхфазных асинхронных двигателей в однофазную сеть. Например, для(1):
С/>
Грубо можно определитьёмкость конденсаторов из расчёта 5-6,5 мкФ на каждые 100 Вт мощности двигателя.Напряжение конденсатора должно быть несколько выше напряжения сети. Дляподключения к асинхронным двигателям применяются конденсаторы типов: КБГ-МН,МБГ4, КБГ. Для пуска двигателя под нагрузкой необходимо параллельно рабочемуконденсатору подключать пусковой конденсатор. Пусковойконденсатор включается на 2-3 с во время пуска двигателя. Ёмкость пусковогоконденсатора Сn=(1,5-2)Ср.Вкачестве пусковых конденсаторов применяются электролитические конденсаторы типаЭП, специально предназначенные для этой цели. Пусковая обмотка после пускадвигателя может быть отключена. Подключение пусковой обмотки на весь периодработы двигателя улучшает его механические характеристики. Мощность трёхфазногодвигателя при однофазном включении зависит от соsφ. Для двигателя ссоsφ=0,6 эта мощность равна 90%, а при соsφ=0,8-50% номинальноймощности трёхфазного двигателя. Частота вращения двигателя при однофазномвключении не отличается от частоты при трёхфазном включении.Примечание.Принцип действия трёхфазных электродвигателей основан на применениивращающегося магнитного потока. В асинхронных двигателях обмотка состоит изтрех катушек, расположенных на неподвижной станине-статоре, внутри которогопомещён стальной барабан-ротор; в пазах ротора уложены провода, соединённыемежду собой на обоих торцах кольцами. Вращающийся магнитный поток, пересекаяпровода обмотки ротора, наводит в них э.д.с., и в проводах возникает ток. Ток,взаимодействуя с вращающимся магнитным потоком. С ростом частоты вращенияротора уменьшается скорость, с которой магнитные линии пересекают проводникиротора; если бы ротор достиг той же частоты вращения, что и магнитный потокстатора, то пересечения проводников не происходило бы и ток в роторе стал быравен нулю; следовательно, при наличии тормозного момента магнитный поток иротор не могут вращаться с одинаковой частотой (синхронно); частота вращенияротора всегда несколько меньше. Поэтому двигатели такого типа называютасинхронными (т.е несинхронными).[3]
Библиография
1. ВолынскийБ.А., Зейн Е.Н., Шатерников В.Е. Электротехника, Москва. Энергоавтомиздат,1987. – 424-426с.
2. КитуновичФ.Г. Электротехника: Учебник. 4-е издание переработанное и дополненное силлюстрациями. – Мн.: Высшая школа, 1999. – 245-250с.
3. ПоповВ.С. Теоретическая электротехника. Учебник для техникумов. – 2-е изданиепереработанное. – М., Энергия, 1978. – 456с.
4. Электротехника/ Под редакцией В.Г. Герасимова. М.: Высшая школа, 2000