§4.6

Особенности схем обмоток двухфазных и однофазных двигателей

QHCZ

6 6 6 ВС1 BCZ вез

Рис. 4.18. Принципиальная схема соединений двухскоростного асинхронного двигателя по методу ПАМ:

1-9 - катушечные группы обмотки; НС1 - НСЗ - выводы обмотки для включения на низшую частоту вращения; ВС! ~ ВСЗ - выводы обмотки для включения на высшую частоту врашения

щения и числа выводных концов обмотки (не более шести). Особенность этих схем заключается в специфической компоновке катушечных групп из разновитковых катушек, при которой изменение точек подсоединения обмотки к питающей сети приводит не только к изменению полярности отдельных катушечных групп, но и к переключению групп между фазами или даже к отключению отдельных катушек. При переключениях изменяется и амплитуда МДС обмотки при разных числах полюсов, поэтому такой метод построения схем называют полюсно-ам-плитулной модуляцией (ПАМ). Принцип переключений, характерный для этого метода, иллюстрируется принципиальной схемой (рис. 4.18). Такие полюснопереключаемые обмотки находят применение, например, в двухскоростных асинхронных двигателях серии 4А /) = 180-250 мм при соотношении чисел полюсов 8:6.

Полюснопереключаемые обмотки асинхронных двигателей серии 4А с h = = 160 -н 200 мм при соотношении чисел полюсов 6; 4 построены по схеме Харитонова. Двигатели имеют две обмотки; основную двухслойную и дополнительную однослойную (рис. 4.19). Основная обмотка - полюс-нопереключаемая При соединении на 2р = 4 включается только основная обмотка, соединенная треугольником при а = 1. При работе двигателя на 2р = 6 основная обмотка соединяется в звезду с двумя параллельными вет-

вями и последовательно с ней включается дополнительная обмотка (рис. 4.19, в).

Для трехскоростных и четырехскорост-иых асинхронных двигателей используют оба принципа изменения числа полюсов; устанавливают две независимые обмотки, каждая из которых (в четырехскоростных) или одна из них (в трехскоростных двигателях) выполняется полюснопереключаемой. В обмотках в большинстве случаев используют более простые. схемы переключения числа полюсов в отношении 1:2. Так, двигатели 4А112М6/4/2УЗ имеют две независимые обмотки статора, одна из которых рассчитана на шесть полюсов, а вторая полюсно-переключаемая - на два и четыре полюса. В двигателях 4А180М12/8/6/4УЗ обе обмотки выполнены полюснопереключаемыми, одна-на 12 и 6 полюсов, а вторая -на 8 и 4 полюса.

В четырехскоростных двигателях серии 4А с высотами оси вращения 100 мм при соотношении чисел полюсов 8:6; 4; 2 обмотка на соотношение числа полюсов 8; 6 построена по методу ПАМ. Схемы каждой из обмоток таких машин не имеют принципиальных отличий от рассмотренных выше.

4.6. Особенности схем обмоток двухфазных и однофазных двигателей

Двухфазные и однофазные двигатели имеют на статоре две обмотки (две фазы обмотки), расположенные с пространственным сдвигом их осей на электрический угол 90°. Двухфазные двигатели применяются для управляемых приводов и в схемах автоматического управления. Они питаются от двухфазной сети, сдвиг фаз в которой создается схемой управления Обмотки в статоре двигателя - обмотка возбуждения и обмотка управления - располагаются так, что их оси сдвинуты в пространстве на электрический угол 90°. Они могут быть и неодинаковыми. Если МДС, создаваемые токами каждой из обмоток, равны, а их фазы сдвинуты по времени на 90°, в двигателе создается вращающееся круговое электромагнитное поле. При изменении МДС одной из обмоток или угла сдвига фаз токов поле становится эллиптическим и электромагнитный момент двигателя уменьшается.

Обмотка возбуждения двухфазных двигателей питается неизменным по амплитуде напряжением. Регулирование осуществляется изменением амплитуды тока обмотки управления (амплитудное управление) или его

Ьба Ob 06С2 ьбсъ

Рис. 4.19. Полюснопереключаемая обмотка по схеме Харитонова, z = 54, 1р = 614: й - основная обмотка; б - дополнительная обмотка; - соединение основной и дополнительной обмоток на 2/; = 4 и 6

фазы (фазовое управление). Часто применяется регулирование и фазы, и амплитуды тока обмотки управления (амплитудно-фазовое управление).

Однофазные двигатели питаются от одтюфазной сети. В однофазных конденсаторных двигателях обмотки статора выполняются различными. Во время работы двигателя они постоянно соединены с сетью. Вращающееся поле образуется за счет сдвига по фазе токов одной из обмоток путем последовательного с ней включения конденсатора. Емкость постоянно включенного (рабочего) конденсатора рассчитывается исходя из условия получения кругового поля при номинальной нагрузке двигателя. Для получения больщого момента при пуске двигателя емкости рабочего конденсатора оказывается недостаточно, поэтому на время пуска двигателя параллельно с рабочим включают пусковой конденсатор, который отключается после разгона двигателя. Суммарная емкость рабочего и пускового конденсаторов обеспечивает возрастание магнитного потока и тока двигателя, что увеличивает пуско вой момент двигателя.

В однофазных двигателях с коротко-замкнутым витком на полюсе (двигателях с экранированными полюсами) одна из обмоток статора состоит из многовигковых катущек, насаженных на сердечники явно выраженных полюсов. Вторая обмотка представляет собой короткозамкнутый виток, охватывающий часть площади полюсного наконечника. Ток в витке, возникающий под действием наводимой в нем ЭДС, изменяет фазу потока через эту часть полюса. Поток раздваивается, и возникает эллиптическое поле. Двигатели имеют небольщой пусковой момент и применяются в приводах с малым моментом сопротивления на валу во время пуска, например в бытовых вентиляторах. Из-за низких энергетических показателей двигателей с экранированными полюсами их вьшускают лишь на небольшие мощности - до нескольких десятков ватт.

Большинство однофазных асинхронных двигателей рассчитано на работу при пульсирующем электромагнитном поле, созданном МДС одной из обмоток - главной (рабочей) фазы обмотки. Втораяобмотка двигателя - вспомогательная. Ее называют также пусковой, так как она включается лишь на время пуска для создания вращающегося поля, необходимого для образования пускового момента. После пуска обмотка отключается и не принимает участия в работе двигателя.

Рабочая обмотка занимает 2/3 пазов

статора, пусковая - 1/3. Она, как правило, отличается от рабочей по числу витков, катушек и по площади поперечного сечения проводников. Сдвиг фаз токов рабочей и пусковой обмоток достигается изменением активного или реактивного сопротивления пусковой обмотки по сравнению с рабочей. С этой целью последовательно с пусковой обмоткой включается пусковой элемент - резистор или конденсатор (соответственно однофазные двигатели с пусковым сопротивлением или пусковым конденсатором). Чтобы избежать установки пусковых элементов, которые должны быть рассчитаны на пусковой ток обмотки, во многих двигателях пусковую обмотку выполняют с повышенным сопротивлением. Для этого ее наматывают проводом меньшего сечения, чем рабочую, или укладывают дополнительные бифилярные витки. С установкой бифи-лярных витков длина провода обмотки возрастает, ее активное сопротивление увеличивается, а индуктивное сопротивление и МДС остаются такими же, как и без бифилярных витков.

В статорах большинства одно- и двухфазных машин применяют всьшные распределенные обмотки. Сосредоточенные катушечные обмотки используются только в некоторых конденсаторных двигателях малой мощности и асинхронных двигателях с экранированными полюсами.

Среди распределенных обмоток наибольшее распространение получили однослойные обмотки с концентрическими катушками и одно-двухслойные. Реже применяют двухслойные обмотки с укорочением шага.

Однослойные конпентрические обмотки для уменьшения вьшета лобовых частей катушек в большинстве машин выполняют вразвалку, так же как в трехфазных машинах (рис. 4.20, а), причем при нечетном q большая катушка каждой группы выполняется расчесанной , т. е. подразделяется по числу витков пополам и лобовые части каждой половины отгибаются в противоположные стороны (рис. 4.20, б).

Одно-двухслойные обмотки, структура которых рассмотрена в п. 4.5.5, выполняются с одной или большим числом больших катушек в каждой катушечной группе (рис. 4.21).

Схемы двухслойных одно- и двухфазных обмоток по существу не отличаются от аналогичных схем трехфазных обмоток, рассмотренных в п. 4.5.2.

В однофазных двигателях обмотки главной и пусковой фаз в большинстве случаев выполняются однослойными из концентрических катушек (рис. 4.22). В машинах с ча-