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
 

Однофазные асинхронные двигатели. Конденсаторные двигатели 

Наличие конденсатора во вспомогательной обмотке не только улучшает пусковые характеристики однофазного двигателя, но может также значительно улучшить его рабочие характеристики (к.п.д. и cosφ) и повысить, его использование.

Однофазные двигатели, работающие с постоянно включенным во вспомогательную обмотку конденсатором, называются конденсаторными. Конденсатор в этом случае называется рабочим. Если вспомогательная обмотка вместе с конденсатором используется только во время пуска двигателя, то его называют двигателем с конденсаторным пуском. В последующем рассматриваются вопросы, касающиеся выбора емкостей пускового и рабочего конденсаторов.

Напишем уравнения напряжений конденсаторного двигателя (см. рис. 3-93,в):

; .          (3-231)

Используя (3-218) и (3-219), получим:

.          (3-232)

Если теперь в уравнение (3-232) подставить известные равенства ;  и , то оно принимает следующий вид:

.          (3-233)

Для получения кругового вращающегося поля необходимо, чтобы напряжение, а, следовательно, и ток обратной последовательности были равны нулю. Учитывая это условие (), из (3-233) имеем:

.          (3-234 )

Комплексное выражение (3-234) будет равно нулю только в том случае, если будут равны нулю его мнимая и вещественная части каждая отдельно. Поэтому при замене Zsl = rsl + jxsl получим:

;

.          (3-235)

Приведенное равенство показывает, что k должно равняться xsl/rs1 = tgφ1 чтобы получилось круговое вращающееся поле. Но при. этом емкостное сопротивление хC не может выбираться произвольно, так как оно должно удовлетворять равенству

.

Следовательно, оба равенства (3-235) должны удовлетворяться одновременно.

Чтобы пояснить указанные условия, обратимся к примеру. Допустим, что круговое вращающееся поле должно получиться при пуске двигателя (при s = 1), имеющего cos φк = 0,4. Тогда ; следовательно, эффективное число витков фазы b должно быть в 2,3 раза больше, чем фазы а, но круговое вращающееся поле получится только при .

Если необходимо определить k и хC для получения кругового вращающегося поля при работе того же двигателя с некоторой нагрузкой (например, при s = 0,06), то сначала надо найти cosφ1, соответствующий этой нагрузке (расчетом или по круговой диаграмме двухфазного симметричного двигателя). Примем cosφ1, = 0,75 при s = 0,06. Тогда k = xs1/rs1 = = tgφ1 = 0,88 и хC = xs1/cos2φ1 = l,78xsl, т. е wbkob должно составлять 88% wakoa, а сопротивление конденсатора должно быть в 1,78 раза больше индуктивного сопротивления двигателя при s = 0,06.

Следовательно, если выбираются значения k и xC для создания наиболее благоприятных условий при работе двигателя с нагрузкой, то при пуске уже не будет получаться круговое поле и Mнач будет относительно небольшим (рис 3-95,б).

Иногда для конденсаторного двигателя выбираются промежуточные значения k и xC, чтобы иметь удовлетворительные пусковые и рабочие характеристики.

Рис. 3-95. Схемы включения однофазного двигателя с конденсатором во вспомогательной обмотке.
а – двигатель с пусковым конденсатором; б – двигатель с рабочим конденсатором; в – двигатель с двумя конденсаторами; механические характеристики:1 – двигателя без вспомогательной обмотки; 2 – двигателя с конденсаторным пуском; 3 – двигателя с рабочим конденсатором; 4 – двигателя с двумя конденсаторами (пунктирная прямая соответствует номинальному моменту Мн).

Можно получить значительное улучшение и пусковых и рабочих характеристик при применении двух конденсаторов – пускового, отключаемого по достижении некоторой частоты (обычно 70 – 80% номинальной), и рабочего, постоянно включенного в фазу b (рис. 3-95,в).

Для решения тех же задач можно обратиться к диаграмме напряжений и токов конденсаторного двигателя, работающего с круговым полем (рис 3-96).

Рис. 3-96. Диаграмма напряжений и токов конденсаторного двигателя при работе с круговым вращающимся полем.

Из диаграммы имеем:

;          (3-236)

коэффициент мощности (для тока сети I)

;          (3-237)

отношение эффективных чисел витков

          (3-238)

и емкость конденсатора

.          (3-239)

Последнее равенство получается из (3-236) и (3-238), так как

.

Угол φ1 – угол между током и напряжением симметричного двухфазного двигателя, имеющего при данной нагрузке круговое поле.

Из (3-238) следует, что при изменении нагрузки должны изменяться и k и С, чтобы вращающееся поле оставалось круговым. Практически это не может быть выполнено. Поэтому конденсаторный двигатель обычно рассчитывается таким образом, чтобы получалась симметричная система напряжений или при номинальной нагрузке Рн, или при 0.75Рн.

Коэффициент мощности cosφ1 двухфазных двигателей при Рн =100  600 Вт для указанных нагрузок составляет примерно: cosφ1  0,62 – 0,73. В этом случае для конденсаторного двигателя будем иметь:

; ; k0,91,2.

Так как при симметрии напряжений обе обмотки потребляют одинаковую мощность, то ток в главной фазе

          (3-240)

и во вспомогательной фазе Ib = Ia/k.

Если подставить (3-240) в (3-239), то найдем емкость конденсатора в зависимости от мощности и напряжения двигателя:

.          (3-239а)

Если сюда подставить значения cosφ1, и обычные значения к. п. д. для указанных двигателей (η  0,62  0,73), то при f1 = 50 Гц ёмкость, мкФ,

,          (3-239б)

где Р – в ваттах и U – в вольтах.

Начальный пусковой момент конденсаторного двигателя с емкостью, рассчитанной по 3-239б), составляет в обычных случаях 0,2 – 0,4 номинального момента Мн.

Электротехника