Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором однофазный

Асинхронные однофазные электродвигатели переменного тока АИР 1Е (в комплекте с конденсаторами)

Асинхронные однофазные электродвигатели, которые представлены на сайте ООО «Электродвигатели», мощностью от 0,25 кВт до 3 кВт, применяются в приводах вентиляторов производственного и бытового назначения, насосов, небольших деревообрабатывающих станков, компрессоров, транспортеров, а также в разнообразных бытовых приборах.
Их главное преимущество — возможность эксплуатации в условиях, где нет трехфазной сети, но есть доступ к распространенной двухпроводной однофазной сети.

Асинхронный электродвигатель предназначен для работы в паре с конденсатором от сети напряжением 220В переменного тока и частотой 50 Гц.

1400 об/мин
P, кВт	Модель двигателя	Цена с НДС
0,25	АИРМУТ63А4	1 235 грн
0,37	АИРМУТ63В4	1 295 грн
0,55	АИРУТ71А4	1 685 грн
0,75	АИРУТ71В4	1 879 грн
1,1	АИР 1Е 80 В4 Б4	3 040 грн
1,5	АИР 1Е 80 С4 Б4	3 097 грн
2,2	АИ1Е 90L4 Б4	3 487 грн

2800 об/мин
P, кВт	Модель двигателя	Цена с НДС
0,18	АИРЕ 56 В2	Договорная
0,25	АИРЕ 63 А2	Договорная
0,37	АИРМУТ63А2	1 235 грн
0,55	АИРМУТ63В2	1 295 грн
0,75	АИРУТ71А2	1 685 грн
1,1	АИРУТ71В2	1 879 грн
1,5	АЭМУТ80А2	2 510 грн
2,2	АИР 1Е 80 С2 Б3	3 097 грн
2,2	АИР 1Е 90 L2 Б3УХЛ4	3 722 грн
3,0	АИРЕ 90 LB2	4 950 грн
4,0	4,0 ML 112 M2	Договорная

* — Цены приведены для электродвигателей АИРЕ монтажное исполнение на лапах IM1081.
* — Надбавка за исполнение IM2081 – 5%.
* — Надбавка за исполнение IM3081 – 5%.

Исполнение: монтаж — лапы (IM1081), фланец (IM2081), комбинированный (IM3081).
Климат: У2, У3, УХЛ4.

OOO «Электродвигатели» предлагает электродвигатель 220В с улучшенными характеристиками: он обладает степенью защиты IP55 и оснащен подшипниками SKF, которые обеспечивают надежность и долговечность.

Однофазный электродвигатель отличается от трехфазного тем, что имеет обмотку с одной фазой на статоре. Ротор идет с короткозамкнутой обмоткой. Однофазный электрический ток не способен образовывать вращающееся магнитное поле, а данные электродвигатели не обладают вращающим пусковым моментом, для этого на статоре однофазного электродвигателя предусмотрена вторая пусковая обмотка, которая на 90° «сдвинута» относительно рабочей обмотки. Электропитание от сети однофазного тока подаётся на обе обмотки двигателя.
Для создания между токами обмоток данных двигателей сдвига фаз включается конденсатор или резистор. «Пусковая обмотка» функционирует лишь во время пуска двигателя, и после набора номинальных оборотов она рубильником отключается от сети переменного тока.

Следует отметить, что однофазные электродвигатели в основном выпускаются в диапазоне средних/малых мощностей и имеют ряд ограничений в эксплуатации, так как в сравнении с трехфазными электромоторами у них меньший коэффициент мощности, низкую перегрузочную способность и более низкий КПД.

Однофазные электродвигатели по конструктивному исполнению идентичны трехфазным общепромышленным двигателям по основным габаритам.

Отличие однофазного асинхронного двигателя от трехфазного — в устройстве статора, где в пазах магнитопровода находится двухфазная обмотка, состоящая из основной, или рабочей, фазы с фазной зоной 120 эл. град и выводами к зажимам с обозначениями С1 и С2, и вспомогательной, или пусковой, фазы с фазной зоной 60 эл. град и выводами к зажимам с обозначениями В1 и В2 (рис. 1).

Рис. 1. Схема включения однофазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Однофазный асинхронный двигатель выпускается, как правило, маломощным, в отличие от трехфазных имеет на статоре однофазную обмотку. Ротор такого двигателя имеет короткозамкнутую обмотку. Поскольку однофазный ток не создает вращающегося магнитного поля, однофазные двигатели не имеют начального, или пускового, вращающего момента. Для образования пускового момента на статоре двигателя располагают вторую, так называемую пусковую обмотку, отодвинутую относительно рабочей обмотки на угол 90°. Обе обмотки питаются от сети 220В.

• малая перегрузочная способность;
• заниженный пусковой момент kп = Mп / Mном; kп = 1,7 — 2,4
• меньший коэффициент мощности.
• более низкий КПД;
• повышенная кратность пускового тока ki = Mi / Mном , ki = 3 – 5

Тип

Р , кВт

n, об ./ мин .

КПД , %

cosφ

I н , A (220B)

Кратности

Мас c а , кг

In/ l н

М m/ Мн

Мп / Мн

2P=2, n=3000 об ./ мин .

Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Конструктивные особенности и области применения

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором состоит из двух основных элементов: статора (представляет собой неподвижную, внешнюю часть электродвигателя) и ротора (подвижная, расположенная внутри статора часть электрической машины). Каждый из этих элементов состоит, в свою очередь, из сердечника и обмотки. Обмотку статора, которую подключают к сети, можно считать первичной, а обмотку ротора — вторичной.

Сердечник статора собирается из совокупности листов, изготовленных из электротехнической стали и покрытых специальным лаком. Так уменьшаются потери на вихревые токи. В открытых пазах сердечника укладываются трехфазные обмотки, расположенные симметрично под углом 120 градусов.

Ротор представляет собой вал, опирающийся на подшипники, на котором укреплены сердечник и обмотки. Сердечник ротора также выполнен из набора штампованных листов. Обмотка ротора изготовлена из медных или алюминиевых стержней (размещенных в пазах его сердечника), концы которых соединены накоротко с кольцами. Это и есть короткозамкнутая роторная обмотка, внешний вид которой напоминает беличье колесо (рис. 1).

Принцип работы двигателя данного типа состоит в следующем. После подачи напряжения на обмотку статора появляется магнитный поток. Он изменяется с частотой, равной частоте используемого переменного тока. Из-за сдвига потоков в обмотках по времени и в пространстве результирующее поле получается вращающимся. Оно индуцирует ЭДС в проводниках ротора. В результате чего возникают токи, которые взаимодействуют с этим полем. Их взаимодействие создает пусковой момент. Ротор начинает вращаться в направлении вращающегося поля, но с другой частотой. Величину, характеризующуюся относительную разность этих частот, называют скольжением.

Трехфазный асинхронный короткозамкнутый электродвигатель получил наибольшее распространение среди машин подобного типа благодаря своим качествам и конструктивным особенностям:

• простоте конструкции;
• высокой надежности и долговечности;
• отсутствию подвижных контактов;
• низкой стоимости и универсальности.

Вместе с тем асинхронный двигатель с короткозамкнутым контуром имеет и существенные недостатки:

• ток, возникающий при пуске, по своему значению превышает номинальный почти в 5–7 раз, что приводит к значительному снижению напряжения в сети;
• затруднено регулирование числа оборотов ротора;
• сравнительно небольшой пусковой момент.

Асинхронные электродвигатели бывают различного технологического и конструктивного исполнения. В частности, электродвигатели АИР являются унифицированными для общепромышленных целей. Электродвигатель асинхронный трехфазный АИР имеет разные модификации. АИР представляет собой электродвигатель асинхронный трехфазный, характеристики которого аналогичны параметрам двигателей типа 5АМ, 5АИ, АМУ, 7АИ. Его устанавливают на вентиляторах, насосах, компрессорах и других электромеханических установках.

Для оформления заказа позвоните менеджерам компании Кабель.РФ ® по телефону +7 (495) 646-08-58 или пришлите заявку на электронную почту zakaz@cable.ru с указанием требуемой модели электродвигателя, целей и условий эксплуатации. Менеджер поможет Вам подобрать нужную марку с учетом Ваших пожеланий и потребностей.

Однофазные и двухфазные асинхронные двигатели

Однофазные асинхронные двигатели — машины небольшой мощности, которые по конструктивному исполнению напоминают аналогичные трехфазные электродвигатели с короткозамкнутым ротором.

Однофазные асинхронные двигатели отличаются от трехфазных двигателей устройством статора, где в пазах магнитопровода находится двухфазная обмотка, состоящая из основной, или рабочей, фазы с фазной зоной 120 эл. град и выводами к зажимам с обозначениями С1 и С2, и вспомогательной, или пусковой, фазы с фазной зоной 60 эл. град и выводами к зажимам с обозначениями В1 и В2 (рис. 1).

Магнитные оси этих фаз обмотки смещены относительно друг друга па угол 0 = 90 эл. град. Одна рабочая фаза, присоединенная к питающей сети переменного напряжения, не может вызвать вращения ротора, так как ток ее возбуждает переменное магнитное поле с неподвижной осью симметрии, характеризуемое гармонически изменяющейся во времени магнитной индукцией.

Рис. 1. Схема включения однофазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Это поле можно представить двумя составляющими — одинаковыми круговыми магнитными полями прямой и обратной последовательностей, вращающимися с магнитными индукциями, вращающимися в противоположные стороны с одной и той же скоростью. Однако при предварительном разгоне ротора в необходимом направлении он при включенной рабочей фазе продолжает вращаться в том же направлении.

По этой причине пуск однофазного двигателя начинают с разгона ротора путем нажатия пусковой кнопки, вызывающего возбуждение токов в обеих фазах обмотки статора, которые сдвинуты по фазе на величину, зависящую от параметров фазосдвигающего устройства Z, выполненного в виде резистора, индуктивной катушки или конденсатора, и элементов электрических цепей, в которые входят рабочая и пусковая фазы обмотки статора. Эти токи побуждают в машине вращающееся магнитное поле с магнитной индукцией в воздушном зазоре, которая периодически и монотонно изменяется в пределах максимального и минимального значений, а конец ее вектора описывает эллипс.

Это. эллиптическое вращающееся магнитное поле находит в проводниках короткозамкнутой обмотки ротора ЭДС и токи, которые, взаимодействуя с этим полем, обеспечивают разгон ротора однофазного двигателя в направлении вращения поля, и он в.течение нескольких секунд достигает почти номинальной скорости.

Отпускание пусковой кнопки переводит электродвигатель с двухфазного режима на однофазный, поддерживаемый в дальнейшем соответствующей составляющей переменного магнитного поля, которая при своем вращении несколько опережает вращающийся ротор из-за скольжения.

Своевременное отключение пусковой фазы обмотки статора однофазного асинхронного двигателя от питающей сети необходимо в связи с ее конструктивным исполнением, предусматривающим кратковременный режим работы — обычно до 3 с, что исключает длительное пребывание ее под нагрузкой в связи с недопустимым перегревом, сгоранием изоляции и выходом из строя.

Повышение надежности эксплуатации однофазных асинхронных двигателей обеспечивают встраиванием в корпус машин центробежного выключателя с размыкающими контактами, присоединенными к зажимам с обозначениями ВЦ и В2, и теплового реле с аналогичными контактами, имеющими выводы с обозначениями РТ и С1 (рис. 2, в, г).

Центробежный выключатель автоматически отключает пусковую фазу обмотки статора, присоединенную к зажимам с обозначениями В1 и В2 при достижении ротором скорости, близкой к номинальной, а тепловое реле — обе фазы обмотки статора от питающей сети, когда нагрев их окажется выше допустимого.

Перемена направления вращения ротора достигается изменением направления тока в одной из фаз обмотки статора при пуске путем переключения пусковой кнопки и перестановки металлической пластины на зажимах электродвигателя (рис. 2, а, б) или только перестановкой двух аналогичных пластин (рис. 2, в, г).

Рис. 2. Маркировка зажимов фаз обмотки статора однофазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и их соединение для вращения ротора: а, в — правого, б, г — левого.

Сравнение технических характеристик однофазных и трехфазных асинхронных двигателей

Однофазные асинхронные двигатели отличаются от аналогичных по номинальной мощности трехфазных машин пониженной кратностью начального пускового момента k п = M п / M ном и повышенной кратностью пускового тока ki = Mi / M ном которые для однофазных электродвигателей с пусковой фазой обмотки статора, имеющей повышенное сопротивление постоянному току и. меньшую индуктивность, чем рабочая фаза, имеют значения k п — 1,0 — 1,5 и ki = 5 — 9.

Пусковые характеристики однофазных асинхронных двигателей хуже аналогичных характеристик трехфазных асинхронных двигателей в связи с тем, что возбуждаемое при пуске однофазных машин с пусковой фазой обмотки статора эллиптическое вращающееся магнитное поле, эквивалентное двум неодинаковым круговым вращающимся магнитным полям — прямому и обратному, вызывает появление тормозного эффекта.

Подбором параметров элементов электрических цепей рабочей и пусковой фаз обмотки статора можно обеспечить при пуске возбуждение кругового вращающегося магнитного поля, что возможно при фазосдвигающем элементе, выполненном в виде конденсатора соответствующей емкости.

Так как разгон ротора вызывает изменение параметров цепей машины, вращающееся магнитное поле из кругового переходит в эллиптическое, ухудшая этим пусковые характеристики двигателя. Поэтому при скорости около 0,8 номинальной пусковую фазу обмотки статора электродвигателя отключают вручную или автоматически, в результате чего двигатель переходит на однофазный режим работы.

Однофазные асинхронные двигатели с пусковым конденсатором имеют кратность начального пускового момента kп = 1,7 — 2,4 и кратность начального пускового тока ki = 3 — 5.

Двухфазные асинхронные двигатели

В двухфазных асинхронных двигателях обе фазы обмотки статора с фазными зонами по 90 эл. град являются рабочими. Они расположены в пазах магнитопровода статора так, что их магнитные оси образуют угол 90 эл. град. Эти фазы обмотки статора отличаются друг от друга не только числом витков, но и номинальными напряжениями и токами, хотя при номинальном режиме двигателя полные мощности их одинаковы.

В одной из фаз обмотки статора постоянно находится конденсатор Ср (рис. 3, а), который в условиях номинального режима двигателя обеспечивает возбуждение кругового вращающегося магнитного поля. Емкость этого конденсатора определяют по формуле:

C р = I1 sinφ₁ / 2πfUn 2

где I1 и φ₁ — соответственно ток и сдвиг фаз между напряжением и током цепи фазы обмотки статора без конденсатора при круговом вращающемся магнитном поле, I и U — соответственно частота переменного тока и напряжение питающей сети, n — коэффициент трансформации — отношение эффективных чисел витков фаз обмотки статора соответственно с конденсатором и без него, определяемое по формуле

n = k об2 w 2 / k об1 w 1

где k об2 и k об1 — обмоточные коэффициенты соответствующих фаз обмотки статора с числом витков w 2 и w1.

Напряжение на зажимах конденсатора Uc, включенного последовательно с фазой обмотки статора двухфазного асинхронного двигателя, при круговом вращающемся магнитном поле выше напряжения сети U и определяется так:

Переход к нагрузке двигателя, отличной от номинальной, сопровождается изменением вращающегося магнитного поля, которое вместо кругового становится эллиптическим. Это ухудшает рабочие свойства двигателя, а при пуске снижает начальный пусковой момент до Мп M ном, ограничивая этим применение двигателей с постоянно включенным конденсатором только в установках с легкими условиями пуска.

Для повышения начального пускового момента параллельно рабочему конденсатору Ср включают пусковой конденсатор Сп (рис. 3, б), емкость которого намного больше емкости рабочего конденсатора и зависит от кратности начального пускового момента, которая может быть доведена до двух и более.

Рис. 3. Схемы включения двухфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором: а — спостоянно присоединенным конденсатором, б — с рабочим и пусковым конденсаторами.

После разгона ротора до скорости 0,6 — 0,7 номинальной пусковой конденсатор отключают для избежания перехода кругового вращающегося магнитного поля в эллиптическое, ухудшающее рабочие характеристики двигателя.

Пусковой режим таких конденсаторных двигателей характеризуется такими показателями: k п = 1,7 — 2,4 и k i = 4 — 6.

Конденсаторные двигатели отличаются лучшими энергетическими показателями, чем однофазные двигатели с пусковой фатой обмотки статора, я коэффициент мощности их, благодаря применению конденсаторов, выше, чем у трехфазных двигателей одинаковой мощности.

Универсальные асинхронные двигатели

В установках автоматического управления применяют универсальные асинхронные двигатели — трехфазные машины малой мощности, которые присоединяют к трехфазной или однофазной сети. При питании от однофазной сети пусковое и рабочие характеристики двигателей несколько хуже, чем при использовании их в трехфазном режиме.

Универсальные асинхронные двигатели серии УАД изготовляют двух- и четырехполюсными, которые при трехфазном режиме имеют номинальную мощность от 1,5 до 70 Вт, а при однофазном режиме — от 1 до 55 Вт и работают от сети переменного напряжения частотой 50 Гц с кпд η = 0,09 — 0.65.

Однофазные асинхронные двигатели с расщепленными или экранированными полюсами

В однофазных асинхронных двигателях с расщепленными или экранированными полюсами, каждый полюс расщеплен глубоким пазом па две неравные части и несет на себе однофазную обмотку, охватывающую весь магнитопровод полюса, и короткозамкнутые витки, расположенные на его меньшей части.

Ротор у этих двигателей имеет короткозамкнутую обмотку. Включение обмотки статора на синусоидальное напряжение сопровождается установлением в ней тока и возбуждением переменного магнитного поля с неподвижной осью симметрии, которое наводит в короткозамкнутых витках соответствующие эдс и токи.

Под влиянием токов короткозамкнутых витков соответствующая им м. д. с, возбуждает магнитное поле, препятствующее усилению и ослаблению основного магнитного поля в экранированных частых полюсов. Магнитные поля экранированных и неэкранированных частей полюсов не совпадают по фазе во времени и, будучи смещенными в пространстве, образуют результирующее эллиптическое вращающееся магнитное поле, перемещающее в направлении от магнитной оси неэранированной части полюса к магнитной оси его экранированной части.

Взаимодействие этого поля с токами, индуктированными в обмотке ротора, вызывает появление начального пускового момента Мп = (0,2 — 0,6) Мном и разгон ротора до номинальной скорости, если тормозной момент приложенный к валу двигателя, не превышает начальный пусковой момент.

С целью увеличения начального пускового и максимального моментов однофазных асинхронных двигателях с расщепленными или экранированными полюсами между их полюсами располагают магнитные шунты из листовой стали, что приближает вращающееся магнитное поле к круговому.

Двигатели с расщепленными полюсами являются нереверсивными устройствами, допускающими частые пуски, внезапную остановку и могут длительное время находиться в заторможенном состоянии. Их изготовляют двух- и четырехполюсными номинальной мощностью от 0,5 до 30 Вт, а при усовершенствованной конструкции до 300 Вт для работы от сети переменного напряжения частотой 50 Гц с кпд η ном = 0,20 — 0,40.
Читайте также: Сельсины: назначение, устройство, принцип действия

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Однофазный асинхронный двигатель

В различных бытовых и промышленных приборах широкое распространение получил однофазный асинхронный двигатель малой мощности.

Однофазный асинхронный двигатель имеет на статоре рабочую обмотку, подключаемую к однофазной сети переменного тока, и вспомогательную (пусковую), которая чаще всего соединяется с однофазной сетью переменного тока кратковременно только в период пуска двигателя. Роторная обмотка, как правило, выполняется короткозамкнутой в виде беличьей клетки. (В качестве однофазного асинхронного двигателя может быть использован трехфазный двигатель с отсоединенной одной из фаз статора. Мощность, развиваемая таким электродвигателем при однофазном включении, составляет 50—60% номинальной мощности двигателя при трехфазной схеме включения.)

Отличительной особенностью однофазных двигателей от трехфазных является создание статором не вращающегося, а пульсирующего поля и пульсирующей МДС. Это пульсирующее магнитное поле может быть условно разложено на два круговых поля, вращающихся в противоположные стороны с одинаковой скоростью. Амплитуда каждого из этих полей равна половине амплитуды пульсирующего поля Ф/2 (рис. 29,а).

Рис. 29. Принцип работы однофазного асинхронного двигателя

Чтобы лучше понять, как работает однофазный асинхронный двигатель , его можно заменить двумя одинаковыми трехфазными двигателями, роторы которых закреплены на одном валу, а обмотки статора а₁, b₁, c₁ и а₂, b₂, с₂ соединены последовательно с различным порядком следования фаз. Создаваемые ими магнитные поля при этом вращаются в противоположные стороны с одинаковыми амплитудами, равными Ф/2, и частотами вращения n₁ (рис. 29,б). В свою очередь эти два двигателя можно заменить одним, имеющим на статоре две последовательно соединенные трехфазные обмотки с различным чередованием фаз и общий ротор, как показано на рис. 29,в.

В рассматриваемых случаях индуктируемые в обмотках ротора с помощью двух вращающихся полей статора токи вступают во взаимодействие с этими полями и создают при неподвижном двигателе равные и взаимно противоположные электромагнитные моменты М₁, М₂ (рис. 30). При этом начальный результирующий суммарный момент М равен нулю, и однофазный электродвигатель при таком конструктивном исполнении и схеме соединения не может тронуться с места, даже в случае отсутствия тормозного момента на валу, т. е. пусковой момент однофазного асинхронного электродвигателя равен нулю.

При вращении ротора в каком-либо направлении одна из вращающихся МДС перемещается в том же направлении, что и ротор. Она обеспечивает тот же характер изменения момента на валу M₁ в зависимости от скольжения s, что и в трехфазном асинхронном двигателе, т. е. при разгоне двигателя, когда скольжение s уменьшается, момент M₁ возрастает до некоторого значения М_max, а при s=0 становится равным нулю. В то же время вращающаяся в обратном направлении относительно ротора МДС создает электромагнитный тормозной момент. При этом в роторе наводятся токи повышенной частоты, что обусловливает увеличение индуктивного сопротивления ротора. Соответственно момент М₂, создаваемый обратновращающейся МДС, снижается от некоторой величины М_max и т. д.

Результирующий момент M=M₁—М₂, направленный в сторону вращения ротора, считается положительным (на рис. 30 изображен выше оси абсцисс). Тормозной момент М₂ направлен в противоположном направлении и является отрицательным (на рис. 30 изображен ниже оси абсцисс). Как видно из приведенной характеристики, условия работы однофазного асинхронного двигателя при вращении ротора в ту или другую сторону одинаковы. Как уже было отмечено, при s=l М=0, т. е. однофазный асинхронный двигатель не может самостоятельно начать вращение при наличии лишь одной рабочей обмотки на статоре.

Рис. 30. Зависимости электромагнитных вращающих моментов однофазного асинхронного двигатели под действием прямовращающего М1, обратновращающего М2 магнитного поля и результирующего момента М от скольжения: s — скольжение ротора относительно прямого поля; 2—s — скольжение относительно обратного поля

Подобным образом ведет себя трехфазный двигатель при перегорании предохранителя или обрыве фазы питающей сети. Если это повреждение произошло у двигателя при неподвижном роторе, то при пуске двигателя ротор не придет во вращение; если повреждение произойдет при вращающемся роторе, двигатель будет продолжать работать, но во избежание недопустимого перегрева обмоток мощность нагрузки должна быть снижена на 40—50%. Иными словами, при обрыве фазы питающей сети (или перегорании предохранителя) при работающем двигателе он должен быть разгружен примерно в 2 раза по отношению к номинальной мощности.

Для того чтобы однофазный двигатель пришел во вращение, необходимо создать некоторый начальный вращающий момент. Направление вращения ротора при этом будет определяться направлением этого момента. Для пуска двигателя, в том числе и под нагрузкой, необходимо предусмотреть специальные меры, направленные на усиление прямого поля и ослабление обратного, чтобы при s= 1

Естественно, что наилучшие условия достигаются при отсутствии обратного поля, создающего тормозной момент на валу двигателя и препятствующего тем самым вращению двигателя. Разные виды однофазных двигателей отличаются друг от друга способами создания пускового момента. Различают двигатели с пусковой обмоткой, конденсаторные двигатели и двигатели с экранированными полюсами. Рассмотрим их подробнее.

Однофазные асинхронные двигатели с пусковой обмоткой являются наиболее распространенными. Для создания вращающегося поля в этих двигателях на статоре кроме основной обмотки 1 размещается вспомогательная пусковая обмотка 2 (рис. 31, а). Рабочая обмотка занимает 2/3 полюсного деления, пусковая—1/3, пространственный сдвиг между осями обмоток — 90° (электрический угол). Последовательно с пусковой обмоткой включают фазосмещающий элемент Z_п для создания временного сдвига между токами пусковой I_п и рабочей I_р фаз (угол ψ на рис. 31,б). По своему физическому значению элемент Z_п может представлять собой резистор (Z_п=R), катушку индуктивности (Z_п=jωL) или конденсатор (Zn= -j/ωС).

Из теории электрических машин известно, что для уничтожения обратного поля необходимо и достаточно, чтобы МДС рабочей и пусковой фаз были равны и имели пространственный и временной ψ сдвиг по 90° (электрический угол). Как видно из рис. 31,б, временной сдвиг ψ =90° и круговое вращающееся поле в однофазном двигателе можно получить только при включении в цепь пусковой обмотки конденсатора. В двух других случаях всегда создаются прямое и обратное поля, причем прямое поле усиливается, а обратное ослабляется, так что выполняется условие (58) и при М>М_с однофазный двигатель будет запускаться.

Рис. 31. Схема (а) и векторные диаграммы (б) однофазного асинхронного двигателя: 1 — основная обмотка; 2 — пусковая обмотка

Поэтому пусковые условия будут лучшими при включении емкости в пусковую фазу. Однако необходимая величина емкости С довольно велика, вследствие чего размеры и стоимость конденсатора также велики. Конденсаторный пуск применяется сравнительно редко, лишь при необходимости большого пускового момента. Пуск с помощью индуктивного сопротивления дает наихудшие результаты и почти не используется.

Чаще всего применяется пуск с помощью активного сопротивления, при этом обычно сама пусковая обмотка выполняется с повышенным активным сопротивлением (уменьшенное сечение обмоточного провода, а также намотка части витков катушек в бифиляр). В этом случае отпадает необходимость в фазосмещающем элементе Z_п, роль которого играет сама пусковая обмотка.

После того как однофазный асинхронный двигатель при пуске достигнет определенной частоты вращения, пусковая обмотка отключится с помощью центробежного выключателя, реле времени, токового реле или вручную. При этом двигатель будет работать только с рабочей обмоткой.

Для работы от однофазной сети могут быть использованы также трехфазные двигатели. К числу лучших схем включения таких двигателей относится схема рис. 32. Двигатели с соединением обмоток согласно схеме рис. 32 практически равноценны двигателям, которые спроектированы для работы как однофазные. Номинальная мощность при этом составляет 40-50% мощности в симметричном трехфазном режиме. После окончания пуска фаза с пусковым сопротивлением отключается.

Рис. 32. Схема использования трехфазного асинхронного двигателя в качестве однофазного двигателя с пусковой емкостью

Асинхронный конденсаторный двигатель имеет на статоре две одинаковые рабочие обмотки, занимающие по половине полюсного деления и смещенные в пространстве на 90° (электрический угол), как и в предыдущем случае. Последовательно с одной из обмоток включается конденсатор, емкость которого рассчитывается так, чтобы обеспечить создание кругового поля при номинальной нагрузке (двигатель с рабочей емкостью) . Однако емкость, подобранная по рабочему режиму, оказывается недостаточной для подавления обратного поля при пуске. Поэтому в ряде случаев на время пуска параллельно с рабочим конденсатором включается дополнительный пусковой (двигатель с пусковой и рабочей емкостью).

Использование материалов в конденсаторных двигателях, их КПД и коэффициент мощности значительно выше, чем у двигателей с пусковой обмоткой.

Электродвигатель с экранированными полюсами имеет на статоре явно выраженные полюсы с однофазной обмоткой и ротор с короткозамкнутой обмоткой. В этом двигателе каждый полюс разделен осевым пазом на две неравные части. Меньшая часть полюса охватывается короткозамкнутым витком и образует экранированную часть полюса. Для увеличения пускового момента двигателя между полюсными наконечниками устанавливаются магнитные шунты. Поле двигателя эллиптическое (содержит наряду с прямым значительное обратное поле), поскольку потоки, проходящие через основную и экранированную части полюса, сдвинуты в пространстве и во времени на недостаточно большие углы. Тем не менее пусковой момент достигает величины 0,2—0,5 номинального.

Потери в короткозамкнутых витках статора такого двигателя довольно значительны и практически не зависят от вращающегося момента. В соответствии с этим потребляемая мощность мало меняется при работе как на холостом ходу, так и при номинальном режиме. Кроме того, из-за больших потерь температура обмотки также практически не зависит от нагрузки. Благодаря этому обмотка статора может длительное время находиться под напряжением даже при неподвижном роторе. Двигатели допускают частые пуски и внезапные остановки.

Ввиду сравнительной простоты конструктивного исполнения, отсутствия дорогостоящих фазосмещающих элементов, высокой надежности работы двигателя с расщепленными полюсами нашли применение в приводах вентиляторов, магнитофонов, проигрывателей и др. Двигатели с экранированными полюсами изготовляются серийно на мощности от долей ватта примерно до 300 Вт.

Промышленность СССР выпускала серийно однофазные двигатели с пусковой обмоткой и однофазные конденсаторные двигатели в рамках единой серии асинхронных двигателей 4А. Мощность этих двигателей достигает 750 Вт:

• двигатели с пусковой емкостью типа 4ААУ (вместо старой серии АОЛГ);
• двигатели с пусковым сопротивлением типа 4ААЕ (вместо старой серии АОЛБ);
• двигатели с рабочей емкостью типа 4ААТ (вместо старой серии АОЛЕ);
• двигатели с пусковой и рабочей емкостями типа 4ААУТ (вместо старой серии АОЛД).

Двигатели с пусковой обмоткой типа 4ААУ, 4ААЕ имеют мощность 90—550 Вт при n₁=3000 об/мин и 60—370 Вт при n₁= 1500 об/мин. Конденсаторные двигатели типов 4ААТ, 4ААУТ имеют мощность 120—750 Вт при n₁ =3000 об/мин и 90—550 Вт при 1500 об/мин. Конденсаторные двигатели с рабочей емкостью имеют кратность пускового момента 0,1—1,3, двигатели с пусковой и рабочей емкостью 1—1,6. Кратность максимального момента конденсаторных двигателей колеблется в пределах 1,2—2,48.

Двигатели с пусковым сопротивлением имеют кратность пускового момента 0,8—1, у двигателей с пусковым конденсатором эта величина составляет 1,6—1,8. Кратность максимального момента двигателей с пусковой обмоткой составляет 1,5—1,7. Коэффициент полезного действия однофазных двигателей достигает 70 %, коэффициент мощности — до 0,83. Лучшие показатели имеют в рабочем режиме конденсаторные двигатели с рабочей емкостью.

Кроме описанных выше в СССР выпускались большое количество однофазных асинхронных двигателей других типов.