Однофазные двигатели

Однофазные асинхронные двигатели используют в тех случаях, когда невозможно или нежелательно подключаться к трехфазной сети. Они имеют одну обмотку на статора, подключаемую к однофазной сети переменного тока. Протекающий в этой обмотке переменный ток создает в рабочем зазоре машины неподвижное пульсирующее магнитное поле, т.е. поле, ось которого неподвижна в пространстве, а амплитуда магнитного потока изменяется во времени по закону синуса. Такое поле можно представить в виде двух одинаковых круговых вращающихся в противоположные стороны магнитных полей с амплитудами магнитного потока, равными половине амплитуды пульсирующего поля. Короткозамкнутая обмотка ротора взаимодействует с каждым из этих полей, поэтому двигатель можно рассматривать как два одинаковых двигателя с круговыми магнитными полями, соединенных общим валом. В одном двигателе поле вращается согласно с направлением вращения вала, а в другом – встречно. Для каждого двигателя можно построить механическую характеристику (рис. 1). Для согласного вращения это будет характеристика 1, а для встречного – 2. Так как вал у них общий, то результирующую характеристику можно получить, суммируя абсциссы характеристик 1 и2.

Как следует из рисунка 1, у однофазного двигателя будет существенно меньшая мощность и перегрузочная способность. Кроме того, он принципиально не сможет самостоятельно запуститься, т.к. его пусковой момент равен нулю. У таких двигателей также очень низкий КПД, поэтому их мощность не превосходит обычно нескольких десятков ватт и применяются они в основном в бытовой аппаратуре.

Для пуска двигателя применяют дополнительную пусковую обмотку (ПО рис. 2). Ось этой обмотки смещена в пространстве на 90° по отношению к оси рабочей обмотки (РО) и она подключается к сети через сопротивление или конденсатор, служащие для сдвига фазы, протекающего в ней тока. Если ток в ПО смещен по фазе по отношению к току РО на 90° , то в двигателе формируется круговое вращающееся магнитное поле и он запускается как обычный асинхронный двигатель, после чего ПО отключается, т.к. она не рассчитана на длительную работу. На самом деле условие формирования кругового поля при пуске полностью не выполняется, но все же составляющая согласного вращения усиливается и возникает достаточный пусковой момент.

Другим способом создания вращающего магнитного поля является "расщепление" полюсов обмотки статора (П рис. 3). Это означает разделение полюсов статора на две части, одну из которых охватывают короткозамкнутым витком (В). Переменный магнитный поток, проходящий через короткозамкнутый виток, наводит в нем ЭДС и переменный ток. Этот ток создает свой магнитный поток, смещенный по фазе относительно потока в той части полюса, которая не охвачена короткозамкнутым витком. Два переменных магнитных потока смещенных по фазе и в пространстве на некоторый угол создают вращающееся магнитное поле. Ротор такого двигателя может вращаться только в одном направлении, т.к. при изменении полярности тока в обмотке изменяется и полярность тока в короткозамкнутом витке.