Двухфазный асинхронный двигатель

Двухфазный двигатель, также известный как двигатель с резисторным пуском, имеет одноклеточный ротор. Его статор оснащен двумя различными обмотками: основной и пусковой. Эти две обмотки пространственно смещены на 90 градусов, что играет ключевую роль в работе двигателя.

Основная обмотка характеризуется очень низким сопротивлением и высокой индуктивной реактивностью, тогда как пусковая обмотка обладает противоположными характеристиками, имея высокое сопротивление и низкую индуктивную реактивность. Это различие в электрических свойствах между двумя обмотками является ключевым для создания необходимого момента пуска. Схема соединения этого двигателя представлена ниже, показывая, как эти компоненты взаимодействуют в электрической цепи:

Резистор подключен последовательно с вспомогательной (пусковой) обмоткой. В результате токи, проходящие через две обмотки, различаются. Вследствие этого создается неоднородное вращающееся магнитное поле, что приводит к относительно малому моменту пуска. Обычно этот момент пуска составляет от 1,5 до 2 раз указанного момента холостого хода. В момент пуска основная и пусковая обмотки подключены параллельно к источнику питания.

Когда двигатель ускоряется до примерно 70-80% синхронной скорости, пусковая обмотка автоматически отключается от источника питания. Для двигателей мощностью около 100 Вт и выше обычно используется центробежный выключатель для выполнения этого отключения. В случае двигателей меньшей мощности для отключения пусковой обмотки используется реле.

Реле подключено последовательно с основной обмоткой. В начальной фазе пуска через цепь протекает значительный ток, который вызывает замыкание контактов реле. Это действие включает пусковую обмотку в цепь. По мере приближения двигателя к заданной рабочей скорости, ток, проходящий через реле, начинает снижаться. В конечном итоге реле размыкается, прерывая подключение вспомогательной обмотки к источнику питания. На этом этапе двигатель продолжает работать только на основной обмотке.

Фазовая диаграмма двухфазного асинхронного двигателя, которая объясняет электрические взаимосвязи и фазовые различия в двигателе, представлена ниже:

Ток в основной обмотке, обозначенный как IM, отстает от напряжения питания V почти на 90 градусов. В то время как ток в вспомогательной обмотке, IA, практически находится в фазе с линейным напряжением. Это различие в фазовых отношениях между двумя обмотками приводит к временному сдвигу их токов. Хотя временной фазовый сдвиг ϕ не составляет полных 90 градусов, обычно он составляет около 30 градусов, что достаточно для создания вращающегося магнитного поля. Это вращающееся магнитное поле необходимо для запуска вращения двигателя и его работы.

Характеристика момента-скорости двухфазного двигателя, которая показывает, как изменяется выходной момент двигателя в зависимости от его скорости вращения, представлена ниже. Эта характеристическая кривая предоставляет ценную информацию о производительности двигателя в различных условиях эксплуатации и является важной для понимания его поведения и оптимизации использования в различных приложениях.

В характеристике момента-скорости двухфазного двигателя n0 обозначает скорость вращения, при которой активируется центробежный выключатель. Пусковой момент двигателя с резисторным пуском обычно составляет около 1,5 раза его полного нагрузочного момента. Приблизительно на 75% синхронной скорости двигатель может достичь максимального момента, который составляет примерно 2,5 раза полного нагрузочного момента. Однако важно отметить, что во время пуска двигатель потребляет значительный ток, составляющий около 7-8 раз полное значение нагрузочного тока.

Изменение направления вращения двигателя с резисторным пуском — это простой процесс. Он может быть выполнен путем изменения подключения либо основной, либо пусковой обмотки. Необходимо подчеркнуть, что это изменение можно проводить только при остановленном двигателе; попытка изменить направление вращения во время движения может привести к механическим и электрическим повреждениям.

Применение двухфазного асинхронного двигателя

Двухфазные асинхронные двигатели известны своей доступностью. Они хорошо подходят для применения в нагрузках, которые легко запустить, особенно когда частота пусковых операций относительно низкая. Из-за ограниченного момента пуска эти двигатели не являются идеальными для приводов, требующих более 1 кВт мощности. Тем не менее, они широко используются в различных бытовых и промышленных приборах:

• Бытовая техника: Они питают компоненты, такие как стиральные машины и вентиляторы кондиционеров, обеспечивая плавную работу этих важных устройств.

• Кухонное и чистящее оборудование: На кухне они приводят в движение миксеры и измельчители, а в приложениях для чистки используются в полировочных машинах, делая ежедневные задачи более удобными.

• Обработка жидкостей и вентиляция: Вентиляторы и центробежные насосы, которые важны для вентиляции и транспортировки жидкостей в различных системах, часто используют двухфазные асинхронные двигатели для своей работы.

• Металлообрабатывающие станки: Эти двигатели также используются в сверлильных и токарных станках, способствуя точности и эффективности процессов металлообработки.

В заключение, двухфазный асинхронный двигатель, с его уникальными характеристиками и практическими применениями, остается ценным компонентом в мире электротехники.