Электрические двигатели и генераторы

Электротехника
Электрические машины и трансформаторы
Определение фазных и линейных токов приемников
Электрическая машина
Принцип действия асинхронного двигателя
Трансформаторы

Векторная диаграмма трансформатора

Переходные процессы в трансформаторах
Трансформаторные устройства специального назначения
Холостой ход трансформатора
Опыт короткого замыкания
Трехобмоточный трансформатор
Измерительные трансформаторы.
Электрические двигатели и генераторы
Асинхронный генератор
Параметры асинхронной машины 
Регулирование скорости вращения

Однофазные асинхронные двигатели.

Асинхронный преобразователь частоты 
Генераторы переменного тока
Трехфазный синхронный генератор
Несимметричная нагрузка трехфазного генератора
Однофазный синхронный генератор
Синхронный двигатель 
Синхронные машины заводов Советского Союза
Машины постоянного тока – генераторы и двигатели
Генератор с параллельным возбуждением
Электромашинные усилители
Электромашинные преобразователи тока
 

Однофазный двигатель, полученный из трехфазного

Рассмотрим более подробно работу однофазного двигателя, полученного из трехфазного, при использовании только двух фаз его обмотки статора, соединенной в звезду Как отмечалось, такой режим работы может получиться и у трехфазного двигателя в случае обрыва одного из проводов, подводящих к нему ток (рис. 3-89).

Рис. 3-89. Схема двигателя при однофазном питании.

При исследовании однофазного двигателя обратимся к методу симметричных составляющих. На основе этого метода и в соответствии со схемой, представленной на рис 3-89, можно написать следующие уравнения для токов и напряжений, указанных на том же рисунке:

; ;

; ; ,          (3-206)

где  и  – симметричные составляющие прямой и обратной последовательностей фазного тока статора ;

;

;

.          (3-207)

где  и  – симметричные составляющие фазного напряжения статора .

Из (3-206) и (3-207) имеем:

;

;

;      (3-208)

.          (3-209)

Полагая, что напряжения  и  действуют независимо одно от другого, и обозначая через Zs1 и Zs2 полные сопротивления машины соответственно для токов прямой и обратной последовательностей, получаем:

; .          (3-210)

Теперь, учитывая (3-208) и (3-209), можно написать:

;          (3-211)

;          (3-212)

.          (3-213)

Уравнению (3-213) соответствует схема замещения однофазного двигателя, представленная на рис. 3-90. Здесь сопротивления Z1, Z12, ,  те же, что и для трехфазного двигателя (для малых двигателей , ; для средних и больших двигателей  и  вследствие вытеснения тока в проводниках обмотки ротора).

В соответствии с рис. 3-90 [или с (3-213)] можно мысленно представить себе, что рассматриваемый однофазный двигатель заменен двумя одинаковыми трехфазными асинхронными машинами, имеющими механически соединенные роторы и последовательно включенные статорные обмотки, создающие поля, вращающиеся в разные стороны (рис. 3-91).

Рис. 3-90. Схема замещения однофазного двигателя (см. рис. 3-89).

Рис. 3-91. Агрегат из двух трехфазных асинхронных машин, схема замещения которого соответствует схеме замещения однофазного двигателя (рис. 3-90).

Найдем напряжения на фазах статора (рис. 3-89). Они согласно (3-207), (3-210) и (3-212) равны:

;

;

.          (3-214)

Отсюда, учитывая (3-213), получим:

;

 ;

 .          (3-215)

Из (3-215) следует, что фазные напряжения зависят от скольжения по величине и фазе: например, при s = 1, когда Zs1 = Zs2,

;

;

;          (3-216)

при s  0,

;

;

.          (3-217)

Уравнения (3-217) показывают, что при s  0 получается почти симметричная система напряжений, чему соответствует почти круговое вращающееся поле в машине.

Приведенные уравнения и схема замещения позволяют для любого скольжения при известных параметрах машины рассчитать Zs1 и ZS2, модуль , затем токи I1 = I2, I по (3-213), напряжения U1 = I1zsl, U2 = I2zs2 и соответствующие им мощности и вращающие моменты (М'; М" и М).

Значения комплексов zsl и zs2 могут быть также определены при помощи круговой диаграммы, построенной для трехфазного двигателя. Для этого надо вектор напряжения, для которого построена круговая диаграмма, разделить на векторы тока при скольжениях s и 2-s. Для тех же скольжений, определив, как указывалось, I1 = I2 и затем U1 и U2, по той же круговой диаграмме можно определить моменты М' и М". При этом масштаб для момента должен быть изменен пропорционально квадрату соответственного напряжения:  и,  где СM – масштаб для момента круговой диаграммы, построенной для напряжения U ().

Исследования на основе изложенного метода показывают, что максимальный момент двигателя при «однофазном питании» снижается до 45  50% максимального момента двигателя при нормальном «трехфазном питании». Мощность на валу однофазного двигателя должна быть снижена примерно до 50  55% номинальной мощности трехфазного двигателя, чтобы электрические потери в его обмотках были равны тем же потерям трехфазного двигателя при номинальной нагрузке.

В отличие от трехфазного двигателя максимальный вращающий момент Мм однофазного двигателя зависит от активного сопротивления r2 роторной цепи, так как он получается в результате сложения моментов М' и М" от прямого и обратного полей (см. рис. 3-87). При увеличении r2 максимальные моменты ММ' и ММ" не изменяются по величине, но соответствующие им скольжения увеличиваются. Поэтому при увеличении r2 момент Mм уменьшается (рис. 3-92).

Рис. 3-92. Кривые М = f(s) однофазного асинхронного двигателя при различных активных сопротивлениях цепи ротора.

Изложенный метод может быть также применен для исследования однофазного двигателя, имеющего главную обмотку, занимающую две трети окружности статора, и вспомогательную обмотку, занимающую оставшуюся треть этой окружности и отключенную после пуска. Как указывалось, такой двигатель при пуске работает в качестве двухфазного с обмотками на статоре, сдвинутыми пространственно на 90 эл. град, но в общем случае при несимметричной двухфазной системе напряжений на его зажимах.

Электротехника