Однофазні електричні двигуни. Пристрій та принцип дії асинхронного двигуна. Асинхронний тип двигуна: принцип роботи, опис та функції

це малопотужний двигун (до 1500 Вт) який застосовується в установках, в яких практично відсутнє навантаження на валу в момент пуску, а також у випадках, коли живлення двигуна може бути здійснене тільки від однофазної мережі.Найчастіше такі двигуни застосовують у пральних машинах, невеликі вентилятори і т.д.

Однофазний двигун схожий за будовою з трифазним асинхронним двигуном, відмінністю є кількість фазних обмоток, однофазний не три, а дві обмотки – пускова та робоча, причому постійно працює лише одна обмотка – робоча.

Для того, щоб ротор асинхронного двигунаприйшов у рух, статорна обмотка повинна створити магнітне поле, що обертається. У трифазному двигуні, таке поле створюється завдяки трифазної обмотки. Але робоча обмотка однофазного двигуна створює не обертається, а магнітне поле, що пульсує. Це поле можна розкласти на два – пряме та зворотне. Пряме поле обертається із синхронною швидкістю n 1 ​​у напрямку обертання ротора та створює основний електромагнітний момент. Ковзання ротора щодо прямого поля дорівнює

Зворотне поле обертається проти ротора, тому частота обертання ротора негативна щодо цього поля

Кожне поле наводить ЕРС, завдяки яким по ротору починають протікати струми. Частоти цих струмів пропорційні ковзанню (f т = f·s), та якщо з формул виведених вище, можна дійти невтішного висновку, що частота струму наведеного зворотним полем, набагато більше частоти струму прямого поля. У зв'язку з цим, індуктивний опір, який збільшується зі зростанням частоти, набуває великого значення і стає набагато більшим за активний опір . Тому струм зворотного поля є практично індуктивним і надає розмагнічуючу дію на потік зворотного поля. магнітного поля. Як наслідок, момент, який створюється цим полем, невеликий, і спрямований проти обертання ротора.

У момент, коли ротор нерухомий, вісь симетрії між цими двома полями, також нерухома, а значить, не створюється магнітного поля, що обертає, і як наслідок, двигун не працює. Щоб привести його в рух, потрібно прокрутити ротор, щоб вісь симетрії змістилася. Але виконувати це механічно немає сенсу, тому для того, щоб запустити однофазний двигун, створили пускову обмотку. Пускова обмотка спільно з робочою, створює магнітне поле, що обертається, необхідне для запуску двигуна. Для цього необхідно щоб МДС обох обмоток дорівнювали, а також кут між ними становив 90 ° . Крім того, необхідно, щоб і струми в цих обмотках, були зміщені на 90 °. В цьому випадку створюється так зване, кругове магнітне поле, При якому результуючий електромагнітний момент максимальний. Якщо ж ці умови виконані з відхиленнями, то створюється еліптичне магнітне поле, При якому момент нижче, через збільшений гальмівний момент зворотного поля.

У реальних умовах пуск однофазного двигуна здійснюється за допомогою одночасного натискання на кнопки, що подають живлення та підключають пускову обмотку до ланцюга.

Для того, щоб створити фазовий зсув у 90° між струмами робочої та пускової обмотки, використовують фазозміщувальні елементи (ФЕ). Це може бути активний опір, котушка або конденсатор. Велике поширення набули однофазні двигуни з активним опоромяк фазозміщувальний елемент. Збільшення опору пускової обмотки досягається за допомогою зменшення перерізу дроту, а так як ця обмотка працює короткий проміжок часу в момент пуску, то це не завдає обмотці шкоди.



Але, активний опір, як і індуктивне, не створює необхідного зміщення в 90° між струмами, зате таке зміщення створює конденсатор. Місткість цього конденсатора, підбирають таким чином, щоб струм пускової обмотки, випереджав по фазі напруга на деякий кут, який необхідний для того, щоб зміщення між струмами стало 90°. Завдяки цьому створюється кругове магнітне поле. Але, конденсатори застосовуються як фазозміщувальний елемент рідше, тому що для забезпечення змішування в 90° , потрібен конденсатор, великий ємності, і як правило, щодо високої напруги. Крім того, габарити цього конденсатора великі, що також відіграє роль.

Як зазначалося, однофазні асинхронні двигунив даний час виконуються головним чином як малі машини на потужності, що рідко перевищують 0,5 кBт.

Статор їх має однофазну обмотку, Яку зазвичай отримують з трифазної, з'єднаної в зірку, при використанні тільки двох її фаз. Ротор постачається короткозамкнутою обмоткоюу вигляді біличної клітини.

Якщо обмотку статора живити однофазним змінним струмом, вона створить змінну (пульсуючу) н.с. При нерухомому роторі в машині виникне при цьому змінне (пульсуюче) поле. Воно буде наводити в обмотці ротора струми, як у вторинній обмотцітрансформатор. На малюнку 2.21 показані напрями струмів у провідниках короткозамкнутого ротора за наявності пульсуючого поля.

Рис. 2.21. Струми в провідниках роторної обмотки однофазного двигуна при нерухомому роторі

Очевидно, результуючий момент, що діє на ротор, дорівнюватиме нулю, так як електромагнітні сили від взаємодії поля і струмів в обмотці ротора на її правій і лівій половинах будуть рівні і протилежні.

Відсутність початкового крутного моменту є характерною особливістю однофазного двигуна при зазначеній схемі з'єднання. Отже, він сам не може рушити з місця. Однак якщо за допомогою сторонньої сили розкрутити ротор, то двигун надалі обертатиметься самостійно і може бути навантажений.

Подібні явища можна спостерігати у трифазного двигунапри обриві одного з живильних проводів. Якщо провід обірваний у нерухомого двигуна, то він при пуску не створюватиме крутний момент і не рушить з місця. Якщо ж провід обірваний у трифазного двигуна, що обертається, то останній продовжуватиме працювати як однофазний. Але потужність його при цьому має бути знижена до 50...55% від номінальної.

Режим роботи трифазного двигуна як однофазного не може бути допущений при потужності на його валу, близькій до номінальної, оскільки його обмотки через збільшення струмів у них при такому режимі за короткий час надмірно нагріються.

Для пояснення зазначених явищ замінимо змінну пульсуючу по одній осі н.с. статора двома н.с., що обертаються в різні боки з синхронною частотою і мають амплітуди, рівні половині пульсуючої амплітуди н.с.

При нерухомому роторі обидві н.с. з рівними амплітудами обертаються щодо ротора з однією і тією самою синхронною частотою. Поля, спричинені ними, також матимуть однакові амплітуди. Вони наводитимуть в обмотці ротора однакові струми. Тому моменти, що обертають, що виходять від взаємодії полів і наведених ними струмів, будуть рівні між собою. Так як вони діють у протилежні сторони, то результуючий момент дорівнює нулю. Отже, ротор самостійно не може прийти до обертання. Якщо ж, як зазначалося, будь-яким способом привести його в обертання в будь-якому напрямку, то в цьому напрямі він обертатиметься самостійно і дійде до швидкості, близької до синхронної.

Те поле, яке обертається в одному напрямку з ротором, називається прямо обертовим або прямим, інше поле - назад обертовим або зворотним. При обертанні ротора обидва ці поля неоднакові: зворотне поле послаблюється, тоді як поле, що прямо обертається, посилюється. При швидкості обертання, близької до синхронної, зворотне поле послаблюється настільки, що результуюче поле майже круговим.

Ослаблення зворотного поля під час роботи однофазного двигуна пояснюється так. Якщо ротор щодо прямого поля має ковзання s, то щодо зворотного поля він матиме ковзання:

Отже, струми, наведені зворотним полем в обмотці ротора, матимуть високу частотунаприклад, при s = 0,05 вона дорівнює (2-s) f 1 = 1,95 · 50 = 97,5 Гц. Індуктивний опір обмотки ротора при такій частоті буде набагато більше її активного опору. Струми будуть майже суто реактивними; вони надавати сильне дію, що розмагнічує, тобто. послаблювати зворотне поле.

Таким чином, при малих значеннях ковзання момент, що обертає, в однофазних двигунах створюється в основному в результаті взаємодії прямого поля і наведених ним в обмотці ротора струмів. Гальмуючий момент від взаємодії зворотного поля, сильно ослабленого, і наведених ним в обмотці ротора струмів (майже реактивних) має мале значення.

Рис. 2.22. Криві крутних моментів однофазного двигуна

Оскільки струм у роторі однофазного двигуна утворюється накладенням двох струмів різко різних частот, то електричні втрати у роторі вважатимуться рівними сумі втрат, викликаних кожним із струмів окремо. Тому електричні втрати в роторі однофазного двигуна приблизно вдвічі більші за ті ж втрати в роторі трифазного двигуна відповідної потужності. Тут маються на увазі двигуни з таким виконанням обмотки ротора, при якому можна не зважати на витіснення струму в її провідниках. Якщо двигуни мають на роторі глибокі пази або подвійну клітину, то втрати від струмів, наведених зворотним полем у провідниках обмотки ротора, значно зростають через витіснення в них струму.

Крім того, cos однофазного двигуна нижче, ніж трифазного двигуна, так як у першого більше струм холостого ходу(За рахунок його реактивної складової). Останнє стане зрозумілим, якщо ми розглянемо роботу двигуна, що обертається із синхронною швидкістю, при розімкнутій та замкнутій обмотці ротора. У першому випадку обидві н. - Пряма і зворотна - створять однакові поля, що наводять в обмотці статора ЕРС, що врівноважують майже повністю прикладене напруга.

У другий випадок зворотна н.с. створюється як струмами статора, а й струмами ротора, наведеними зворотним полем; вона, як і зворотне полі, сильно послаблюється. Тому пряма н. статора в даному випадку повинна зрости настільки, щоб створюване нею пряме поле наводило в обмотці статора ЕРС, що майже повністю врівноважує прикладену напругу. У другому випадку струм статора буде майже вдвічі більшим, ніж у першому випадку. Цим пояснюється збільшення струму холостого ходу однофазного двигуна.

Збільшення ковзання викликає збільшення моменту, що гальмує, від зворотного поля, тому максимальний момент однофазного двигуна менше, ніж у відповідного трифазного двигуна.

Коефіцієнт корисної діїоднофазного двигуна також нижче внаслідок збільшених втрат в обмотці ротора, а також в статорній обмотці через погіршення cos .

Пуск в хід однофазного двигуна зазвичай виробляється за наявності на статорі допоміжної фази Вона є обмоткою, розміщеною в пазах статора так, щоб її н.с. була просторово зрушена на 90 ел. град, щодо н.с. головної обмотки статора. Струм у допоміжній обмотці має бути зрушений по фазі по відношенню до струму головної обмотки. Якщо створені зазначені умови, то обидві обмотки викличуть магнітне поле, що обертається. Воно буде несиметричним, але створюваний ним момент у разі невеликого гальмівного моменту на валу виходить все ж таки достатнім для пуску двигуна в хід. Допоміжна обмотка вимикається, коли двигун досягає приблизно нормальної частоти обертання, оскільки вона розраховується на короткочасне навантаження.

Отже, при пуску двигун працює як двофазний, а за нормальної частоти обертання - як однофазний. Для отримання струму у допоміжній обмотці, зсунутого по фазі щодо струму в головній обмотці, послідовно з першої включають активний опір (рис. 2.23 а) або ємність (рис. 2.23 б).

Рис. 2.23. Пускові схеми однофазних двигунів

Застосування ємності дозволяє здійснити зсув по фазі між зазначеними струмами рівним 90°, що дає значне збільшення початкового моменту, що обертає.

Разом з тим набули поширення однофазні двигуни, у яких допоміжна фаза та з'єднана послідовно з нею ємність залишаються включеними під час роботи двигуна. Такі конденсаторні двигунив порівнянні зі звичайними однофазними, що працюють з відключеною допоміжною фазою, мають більший максимальний момент і кращі ККД та cos.

У побуті та техніці, там, де потрібні двигуни невеликої потужності, часто використовуються так звані однофазні асинхронні двигуни. Однофазний двигун відрізняється від трифазного тим, що його статор має одну обмотку (іноді дві) і живиться від однофазної мережі. Ротор цих двигунів у зв'язку з їхньою малою потужністю завжди виконується коротко-замкнутим у вигляді білиного колеса і нічим не відрізняється від ротора трифазного двигуна.

Якщо обмотку однофазного двигуна включити в мережу, то змінний струм, що протікає по ній, буде збуджувати в машині, поки її ротор нерухомий, змінне магнітне поле, вісь якого теж нерухома. Це поле індукуватиме в обмотці ротора струми, взаємодія яких з магнітним полем призведе до виникнення сил, протилежно спрямованих у правій та лівій половинах ротора, внаслідок чого результуючий момент, що діє на ротор, виявиться рівним нулю. Отже, за наявності однієї обмотки початковий пусковий момент однофазного двигуна

дорівнює нулю, тобто такий двигун самостійно не зможе рушити з місця. Однак, якщо за допомогою якоїсь зовнішньої сили повідомити ротору деяку швидкість обертання, він почне обертатися.

Пуск у хід однофазних двигунів здійснюється за допомогою того чи іншого пускового пристрою. Робота цих пристроїв заснована на використанні властивості двох магнітних потоків, зміщених у просторі на 90° і зрушених по фазі на пі/2, створювати магнітне поле, що обертає.

8.8.1. Однофазні двигуни з пусковою обмоткою

На статорі такого двигуна крім робочої обмотки РВзнаходиться так звана пускова обмотка,повернена у просторі щодо робочої обмотки на 90° (рис.

У момент пуску пускова обмотка замикається кнопкою До,і в результаті трансформаторного зв'язку в ній виникає струм, зрушений по фазі щодо струму живлення майже на пі/2. Ці струми створюють магнітне поле, що обертає, яке і розганяє ротор. Після розгону пускова обмотка розмикається і в подальшій роботі двигуна не бере участі. Двигуни з таким пуском зустрічаються іноді в пральних машинах.

8.8.2. Конденсаторні двигуни

У цих двигунах робоча та пускова обмотки статора також зміщені на статорі один щодо одного на 90 °. На час пуску пускову обмотку підключають до мережі за допомогою кнопки Дочерез конденсатор З(рис. 8.15), завдяки якому струм у пусковій обмотці відрізняється по фазі від струму в робочій обмотці на пі/2, чим забезпечується розгін ротора.

У деяких двигунах використовуються два паралельно включені конденсатори. З 1і З 2 - обидва використовуються при

запуску, а один із них 2 ) залишається включеним та під час

роботи двигуна, завдяки чому обидві обмотки є робітниками (рис. 8.16).

Конденсаторні двигуни мають кращі пускові та робочі характеристики порівняно з іншими однофазними двигунами, тому вони набули найбільш широкого поширення.

8.8.3. Однофазні двигуни з розщепленими полюсами


Статор двигунів дуже малої потужності часто роблять з явно вираженими полюсами, причому кожен полюс розрізаний, а на одну його частину надіто мідне кільце, що відіграє роль пускової обмотки (рис. 8.17). Під дією змінного магнітного потоку, створюваного обмоткою статора, в кільці індукується ЕРС, що відстає фазою від потоку на л/2. Ця ЕРС створює у кільці струм. Оскільки опір кільця практично чисто активний, цей

Струм збігається по фазі з ЕРС і відстає від потоку обмотки теж на пі/2.

Цей струм у кільці створює свій магнітний потік, що збігається з ним по фазі. Таким чином, під полюсом діють два зрушених по фазі на пі/2 магнітних потоку, утворюючи магнітне поле, що обертається. Це магнітне поле і захоплює короткозамкнутий ротор.

Двигуни з розщепленими полюсами широко застосовуються для малопотужного приводу (кінопроектори, вентилятори тощо).

Включення трифазних двигунів до однофазної мережі

У багатьох випадках трифазні асинхронні двигуни можна включати однофазну мережу змінного струму.

На рис. 8.18 а, бпоказані схеми включення трифазних двигунів, у яких виведено лише по три кінці обмоток. Конденсатор Зстворює додатковий зсув по фазі

між струмом інапругою , забезпечуючипочатковий пусковий момент.Розмір цього конденсатора розраховується чи підбирається те щоб забезпечити приблизну рівність всіх трьох фазних струмів. На рис. 8.18, гпоказані схеми включення трифазних асинхронних двигунів, у яких виведено всі шість кінців обмотки статора. Включення трифазних двигунів в однофазну мережу дозволяє отримувати від них лише 40-50% від них номінальної потужностіу трифазному режимі.

Як і більшість електромоторів, асинхронний двигун змінного струму (АТ) має фіксовану зовнішню частину, яка називається статором, та ротор, що обертається всередині. Між ними ретельно розрахований повітряний зазор.

Як це працює?

Пристрій і принцип дії асинхронних двигунів, як і всіх інших, засновані на тому, що для руху ротора використовують обертання магнітного поля. Трифазний АТ є єдиним типом двигуна, в якому воно створюється природним чином через характер живлення. Для цього використовується механічна або електронна комутація, а в однофазних АТ - додаткові електричні елементи.

Для роботи електромотора потрібна наявність двох наборів електромагнітів. Принцип дії асинхронного електродвигунаполягає в тому, що один набір формується в статорі, тому що до його обмотки підключається джерело змінного струму. Відповідно до закону Ленца, це індукує в роторі електромагнітну силу (ЭРС) як і, як напруга індукується у вторинної обмотці трансформатора, створюючи інший набір електромагнітів. Звідси і ще одна назва АТ – індукційний двигун. Пристрій та принцип дії асинхронних двигунів засновані на тому, що взаємодія між магнітними полями цих електромагнітів генерує крутну силу. У результаті ротор обертається у бік результуючого моменту.

Статор

Статор складається з кількох тонких пластин із алюмінію або чавуну. Їх спресовують один з одним, щоб сформувати порожнистий циліндр сердечника з пазами. У них укладають ізольовані дроти. Кожна група обмоток разом з оточуючим їх сердечником після подачі на неї змінного струму утворює електромагніт. Число полюсів АТ залежить від внутрішньої сполуки обмоток статора. Воно зроблено таким чином, що при підключенні джерела живлення утворюється магнітне поле, що обертається.

Ротор

Ротор складається з декількох тонких сталевих пластин з рівномірно розташованими на периферії стрижнями з алюмінію або міді. У найбільш популярному його типі - короткозамкнутому, або «біличі клітини», - стрижні на кінцях механічно та електрично з'єднані за допомогою кілець. Майже 90% АТ використовується така конструкція, так як вона проста і надійна. Ротор складається з циліндричного пластинчастого осердя з аксіально розміщеними паралельними пазами для встановлення провідників. У кожен паз укладається стрижень із міді, алюмінію чи сплаву. Вони замкнуті коротко з обох боків за допомогою кінцевих кілець. Така конструкція нагадує білицю клітину, через що й отримала відповідну назву.

Пази ротора не зовсім паралельні валу. Їх роблять із невеликим перекосом з двох основних причин. Перша полягає у забезпеченні плавної роботи АТ за рахунок зменшення магнітного шуму та гармонік. Друга полягає у зниженні ймовірності застопорювання ротора: його зубці зачіплюються за проріз статора за рахунок прямого магнітного тяжіння між ними. Це відбувається, коли їхня кількість збігається. Ротор встановлюється на валу з допомогою підшипників кожному кінці. Одна частина зазвичай виступає більше, ніж інша, для руху навантаження. У деяких двигунах на неробочому кінці валу кріпляться або положення.

Між статором та ротором є повітряний зазор. Через нього передається енергія. Згенерований момент, що крутить, змушує ротор і навантаження обертатися. Незалежно від типу ротора, пристрій і принцип дії асинхронного двигуна залишаються незмінними. Як правило, АТ класифікуються за кількістю обмоток статора. Розрізняють однофазні та трифазні електричні мотори.

Пристрій та принцип дії однофазного асинхронного двигуна

Однофазні АТ становлять найбільшу частину електромоторів. Цілком логічно, що найменш дорогий і невибагливий до обслуговування двигун використовується найчастіше. Як випливає з назви, призначення, принцип дії асинхронного двигуна цього типу засновані на наявності лише однієї обмотки статора та роботи з однофазним джерелом живлення. У всіх АТ цього типу ротор є короткозамкнутим.

Однофазні двигуни самостійно не запускаються. Коли двигун підключається до джерела живлення, по основній обмотці починає текти змінний струм. Він генерує пульсуюче магнітне поле. Через індукцію ротор перебуває під напругою. Оскільки головне магнітне поле пульсує, момент, що крутить, необхідний для обертання двигуна, не генерується. Ротор починає вібрувати, а не обертатися. Тому для однофазного АТ потрібна наявність пускового механізму. Він може забезпечити початковий поштовх, що змушує рухатися вал.

Стартовий механізм однофазного АТ складається переважно з додаткової обмотки статора. Їй можуть супроводжувати послідовний конденсаторабо відцентровий вимикач. При подачі напруги живлення струм в основній обмотці відстає від напруги через її опір. У той же час електрика в стартовій обмотці відстає або випереджає напругу живлення залежно від пускового механізму імпедансу. Взаємодія між магнітними полями, що генеруються основною обмоткою та стартовою схемою, створює результуюче магнітне поле. Воно обертається в одному напрямку. Ротор починає повертатися у напрямку результуючого магнітного поля.

Після того як швидкість двигуна досягне близько 75% від номінальної, відцентровий вимикач відключає пускову обмотку. Далі двигун може підтримувати достатній момент, що крутить, щоб діяти самостійно. За винятком моторів зі спеціальним стартовим конденсатором, як правило, використовуються для створення потужності, що не перевищує 500 Вт. Залежно від різних методів пуску однофазний АТ додатково класифікуються, як описано в наступних розділах.


АТ з розщепленою фазою

Призначення, пристрій та принцип дії асинхронного двигуна з розщепленою фазою засновані на використанні в ньому двох обмоток: стартової та основної. Пускова виконана з дроту меншого діаметра та меншою кількістю витків по відношенню до основної, щоб створити більший опір. Це дозволяє орієнтувати її магнітне поле під кутом. Він відрізняється від напрямку основного магнітного поля, що призводить до обертання ротора. Робоча обмотка, яка зроблена з дроту більшого діаметра, забезпечує функціонування двигуна в решту часу.

Пусковий моментнизький, як правило, від 100 до 175% від номінального. Двигун споживає високий стартовий струм. Він у 7-10 разів перевищує номінальний. Максимальний момент, що крутить, також у 2,5-3,5 рази більше. Даний тип моторів використовується в невеликих шліфувальних машинках, вентиляторах і повітродувках, а також в інших пристроях, що вимагають низького моменту, що крутить, потужністю від 40 до 250 Вт. Слід уникати застосування подібних двигунів там, де часті цикли включення-вимкнення або потрібен високий крутний момент.

АТ із конденсаторним пуском

Конденсаторний асинхронний тип двигуна та принцип його роботи засновані на тому, що до нього пусковий обмотціз розщепленою фазою послідовно підключена ємність, що забезпечує стартовий імпульс. Як і в попередньому різновиді моторів, тут також є відцентровий вимикач. Він відключає стартовий контур, коли швидкість двигуна досягає 75% від номінальної. Так як конденсатор увімкнений послідовно, це створює більший пусковий момент, що досягає 2-4-кратного розміру від робочого. А пусковий струм, як правило, становить у 4,5-5,75 разів перевищує номінальний, що значно нижче, ніж у разі розщепленої фази, через більший провод у стартовій обмотці.

Модифікованим варіантом пуску відрізняється двигун із активним опором. У цьому типі двигуна ємність замінена резистором. Опір використовується в тих випадках, коли потрібно менший стартовий момент, що крутить, ніж при використанні конденсатора. Крім нижчої вартості, це не дає переваг перед ємнісним пуском. Дані двигуни використовуються в агрегатах з ремінним приводом: невеликих конвеєрах, великих вентиляторах та насосах, а також у багатьох пристроях із прямим приводом або з використанням редуктора.


АТ з робочим фазозсувним конденсатором

Пристрій та принцип дії асинхронного двигуна даного типу засновані на постійному підключенні конденсатора, послідовно з'єднаного з пусковою обмоткою. Після виходу двигуна на номінальну швидкість стартовий контур стає допоміжним. Оскільки ємність має бути розрахована на безперервне використання, вона може забезпечити початковий імпульс пускового конденсатора. Пусковий момент такого двигуна низький. Він становить 30-150% від номінального. Пусковий струмневеликий - менше 200% від номінального, що робить електромотори даного типу ідеальними там, де потрібне часте включення та вимкнення.

Така конструкція має низку переваг. Схему легко змінити використання з контролерами швидкості. Електромотори можна налаштувати на оптимальну ефективність та високий коефіцієнт потужності. Вони вважаються найнадійнішими з однофазних двигунів переважно тому, що в них не використовується відцентровий пусковий вимикач. Застосовуються у вентиляторах, повітродувках і пристроях, що часто включаються. Наприклад, у регулювальних механізмах, системах відкриття воріт та гаражних дверей.


АТ з пусковим та робочим конденсатором

Пристрій та принцип дії асинхронного двигуна даного типу засновані на послідовному підключенні стартового конденсатора до пускової обмотки. Це дає можливість створити більший момент, що крутить. Крім того, він має постійний конденсатор, що підключається послідовно з допоміжною обмоткою після відключення пускової ємності. Така схема допускає великі навантаження крутного моменту.

Цей тип двигуна розрахований на нижчі струми повного навантаження, що забезпечує його більшу ефективність. Дана конструкція найбільш затратна через наявність пускового, робочого конденсаторів та відцентрового вимикача. Застосовується в деревообробних верстатах, повітряних компресорах, водяних насосах. високого тиску, вакуумних насосах і там, де необхідний високий момент, що крутить. Потужність – від 0,75 до 7,5 кВт.

АТ з екранованим полюсом

Пристрій та принцип дії асинхронного двигуна даного типу полягають у тому, що у нього є тільки одна основна обмотка і немає стартової. Пуск виробляється завдяки тому, що навколо невеликої частини кожного з полюсів статора є мідне кільце, що екранує, в результаті чого магнітне поле в даній області відстає від поля в неекранованій частині. Взаємодія двох полів призводить до обертання валу.

Так як немає ні пускової котушки, ні перемикача або конденсатора, двигун електрично простий і недорогий. Крім того, його швидкість можна регулювати зміною напруги або через багатовідвідну обмотку. Конструкція двигуна з екранованими полюсами дає змогу його масове виробництво. Його, зазвичай, вважають «одноразовим», оскільки його набагато дешевше замінити, ніж відремонтувати. Крім позитивних якостей, така конструкція має ряд недоліків:

  • низький пусковий момент, що дорівнює 25-75% від номінального;
  • високе ковзання (7-10%);
  • низький ККД (менше 20%).

Низька початкова вартість дозволяє використовувати АТ цього типу в малопотужних або рідко використовуваних пристроях. Йдеться про побутові багатошвидкісні вентилятори. Але низький крутний момент, низький ККД та невисокі механічні характеристикине дозволяють їхнє комерційне чи промислове застосування.


Трифазні АТ

Дані електромотори знайшли широке застосуванняу промисловості. Пристрій та принцип роботи трифазного асинхронного двигуна визначаються його конструктивним виконанням - з короткозамкненим або фазним ротором. Для його пуску не потрібний конденсатор, стартова обмотка, відцентровий вимикач або інший пристрій. Пусковий момент середній та високий, як і потужність та ефективність. Використовуються в шліфувальних, токарних, свердлильних верстатах, насосах, компресорах, конвеєрах, сільськогосподарській техніці та ін.

АТ із замкнутим ротором

Це трифазний асинхронний пристрій якого були описані вище. Складає майже 90% всіх трифазних електродвигунів. Випускається потужністю від 250 Вт до кількох сотень кВт. Порівняно з однофазовими двигунами потужністю від 750 Вт, вони дешевші і витримують великі навантаження.

АТ із фазним ротором

Пристрій та принцип дії трифазного асинхронного двигуна з фазним ротором відрізняються від АТ типу «білизна клітина» тим, що на роторі є набір обмоток, кінці яких не замкнуті коротко. Вони виведені на контактні кільця. Це дозволяє підключати до них зовнішні резистори та контактори. Максимальний момент, що крутить, прямо пропорційний опору ротора. Тому на низьких швидкостях його можна збільшити додатковим опором. Високий опір дозволяє отримати великий момент, що крутить, при низькому пусковому струмі.

У міру прискорення ротора опір зменшується для зміни характеристики двигуна, щоб задовольнити вимоги навантаження. Після того, як двигун досягне базової швидкості, зовнішні резистори відключаються. І електромотор працює як звичайний артеріальний тиск. Даний тип ідеальний для високого інерційного навантаження, що вимагає програми крутного моменту при майже нульовій швидкості. Він забезпечує розгін до максимуму за мінімальний час із мінімальним споживанням струму.


Недоліком таких двигунів є те, що контактні кільця та щітки потребують регулярного обслуговування, чого не потрібно для мотора з короткозамкненим ротором. Якщо обмотка ротора замкнута і робиться спроба пуску (тобто пристрій стає стандартним АТ), в ньому буде текти дуже високий струм. Він у 14 разів перевищує номінальний при дуже низькому моменті, що крутить, що становить 60% від базового. Найчастіше застосування це знаходить.

Змінюючи залежність швидкості обертання від моменту, що крутить, шляхом регулювання опорів ротора, можна варіювати обороти при певному навантаженні. Це дозволяє ефективно знижувати їх приблизно на 50%, якщо навантаження потребує змінного моменту та обертів, що часто зустрічається у друкарських машинах, компресорах, транспортерах, витягах та ліфтах. Зменшення швидкості нижче 50% призводить до дуже низької ефективності за рахунок більш високої потужності, що розсіюється, в опорах ротора.