Устройство и принцип действия ОД

На статоре однофзного АД располагается одна обмотка (рис.29.1). Ротор имеет короткозамкнутую обмотку. Протекающий по обмотке статора переменный ток создает пульсирующий магнитный поток, изменяющий свое направление с частотой напряжения сети. Этот поток все время направлен по осевой линии полюсов, и его значение во времени изменяется по синусоидальному закону.

Рис.29.1.Расположение обмотки на статоре

Пульсирующий магнитный поток можно представить как результат сложения двух вращающихся с одинаковой частотой в противоположном направлении потоков, значения которых равны (рис.29.2).

Рис.29.2. Представление пульсирующего магнитного потока в виде двух вращающихся

Если пульсирующий поток изменяется по закону Ф = Ф_махcosωt, то при t =0 поток Ф = Ф_мах. Вращающиеся потоки Ф₁ и Ф₁₁ равны 0,5 Ф_мах и при t =0 совпадают по направлению. Сумма вращающихся потоков равна пульсирующему потоку при t =0.

Через некоторое время при t = Т/8 пульсирующий поток Ф = Ф_махcos(π/4) = 0,707 Ф_мах. За это время поток Ф_1,вращающийся по часовой стрелке с частотой n₁ повернется на угол π/4. на такой же угол, но в противоположном направлении, повернется вращающийся поток Ф₁₁, частота вращения которого n₁₁. Частоты вращения равны между собой: n₁ = n₁₁ = 60f/p. При t = Т/8 имеем Ф₁ + Ф₁₁ = Ф.

Из рисунка следует, что для каждого момента времени векторная сумма вращающихся потоков равна пульсирующему магнитному потоку. Это позволяет рассматривать однофазный АД при условии существования двух вращающихся магнитных потоков Ф₁ и Ф_11.

_{При неподвижном роторе эти потоки создают вращающиеся моменты, направления которых совпадают с направлением вращения магнитных потоков, а значения .пропорциональны их значениям. Следовательно, потоки ФI иФII} создают равные, но противоположные по направлению вращающие моменты, в результате чего ротор не может тронуться с места. Пусковой момент двигателя равен нулю.

Если ротор вращать в направлении вращения потока Ф₁, то поток Ф₁ будет прямым, а поток Ф₁₁- обратным. При этом скольжение ротора по отношению к потокам Ф₁ и Ф₁₁.становиться различным (рис.29.3).

Рис.29.3. К определению скольжений S_I и S_II

Скольжение по отношению к прямому потоку s₁ = (n₁ – n₂)/n₁, а скольжение по отношению к обратному потоку, определяемое также как в режиме электромагнитного тормоза, s₁₁ = (n₁₁ + n₂)/n₁₁ = (n₁ – n₂)/n₁ = [n₁ + n₁(1 - s₁)] = 2 -s₁.

При пуске двигателя s₁ = 1 и s₁₁ = 1_. Если s1 = 0, то и s11 = 2, а если

s1 = 2, то и s11 = 0.

Каждый из вращающихся потоков создает вращающий момент зависимости от скольжения которых имеет такой же вид, как для трехфазных асинхронных двигателей.

М₁ = (с'_мR'₂/s₁)/ [(с'_мR'₂/s₁)² + Х_к²], М₁₁ = (с'_мR'₂/s₁₁)/ [(с'_мR'₂/s₁₁)² + Х_к²]

С учетом связи между s₁ и s₁₁ и того, что моменты М₁ и М₁₁противоположны по направлению строят зависимость М₁ (s₁), М₁₁ (s₁₁ ), и суммарного момента М (s) (рис.29.4).

Рис.29.4. зависимость вращающихся моментов от скольжения

Проанализируем зависимостьМ (s). При s₁ = s₁₁ = 1 вращающий момент М = М_п = 0. При уменьшении скольжения s₁ двигатель развивает вращающий момент, направленный в сторону вращения потока Ф₁; при уменьшении скольжения s₁₁ (s₁₁ < 1)- в сторону вращения потока Ф₁₁. Таким образом, если каким либо способом привести ротор во вращение, то возникает момент М > 0, направленный в сторону вращения ротора. Вращающий момент имеет максимальное значение М_мах, которое меньше максимального значения М₁.