Асинхронные электродвигатели: устройство, принцип работы, характеристики

ru.natapa.org

Однофазные и трехфазные двигатели – это два разных типа двигателей переменного тока. Двигатель переменного тока – это тип двигателя, который работает на переменном токе (AC). Основное различие между однофазными и трехфазными двигателями заключается в том, что однофазный двигатель работает от однофазного источника питания, тогда как трехфазный двигатель работает от трехфазного источника питания. Трехфазный двигатель может работать от одного источника питания, но он не запускается самостоятельно.

В однофазной электрической энергии напряжения питания изменяются в унисон. Однако в трехфазной электрической энергии функция чередуется между выработкой, передачей и распределением электроэнергии. Трехфазная электрическая энергия является наиболее часто используемым методом электрических сетей во всем мире для передачи энергии. Для сравнения, однофазная электроэнергия редко используется для больших площадей или проектов. Это также связано с тем, что однофазная электроэнергия, как правило, более дорогая и менее надежная, чем трехфазная электроэнергия. Трехфазная электрическая мощность более экономична, поскольку для передачи электрической энергии используется меньше проводников.

Однако однофазная электроэнергия и соответствующие однофазные двигатели используются в меньших масштабах, таких как дома, офисы, магазины и небольшие фабрики. Основная причина этого заключается в том, что потребность в мощности в большинстве этих мест может быть легко удовлетворена однофазными двигателями. Трехфазные двигатели и электроэнергия чаще используются в крупных отраслях промышленности или проектах, поскольку они способны генерировать больше энергии.

Как однофазные, так и трехфазные двигатели состоят из двух частей: статора и ротора. Ротор, как следует из названия, является вращающейся частью асинхронного двигателя. Это связано с механической нагрузкой через вал. Статор – это стационарный элемент, то есть он не движется. Он действует как магнит поля и помогает создавать энергию, взаимодействуя с движением, создаваемым ротором.

Однофазный двигатель не имеет вращающегося поля, но оно разворачивается на 180 градусов. Следовательно, это обычно не само начало; однако иногда он имеет некоторые условия для этого, обычно путем отключения пусковой обмотки или с помощью конденсатора. Трехфазный двигатель обычно имеет механизм самозапуска. Кроме того, в трехфазном двигателе фазы разнесены на 120 градусов, так что можно создать правильное вращающееся поле.

Для сравнения, трехфазные двигатели, как правило, дешевле и эффективнее, чем однофазные. Однако однофазные двигатели обычно дешевле и экономичнее при меньшей потребляемой мощности. Они также легче построить и более надежны в их функции.

Сравнение между однофазным и трехфазным двигателем:

Отдельная фаза двигатель

Принцип действия

Принцип действия электродвигателя демонстрирует простейший опыт, который всем нам показывали в школе — вращение рамки с током в поле постоянного магнита.

Рамка с током — это аналог ротора, неподвижный магнит — статор. Если в рамку подать ток, она повернется перпендикулярно направлению магнитного поля и застынет в этом положении. Если заставить магнит крутиться, рамка будет вращаться с той же скоростью, то есть синхронно с магнитом. У нас получился синхронный электродвигатель. Но у нас магнит — это статор, а он по определению неподвижен. Как заставить вращаться магнитное поле неподвижного статора?

Для начала заменим постоянный магнит катушкой с током. Это обмотка нашего статора. Как известно из той же школьной физики, катушка с током создает магнитное поле. Последнее пропорционально величине тока, а полярность зависит от направления тока в катушке. Если подать в катушку переменный ток, получим переменное поле.

Нам поможет очень наглядная аналогия с часами. Какие векторы вращаются постоянно перед нашими глазами? Это часовые стрелки. Представим, что в углу комнаты висят часы. Секундная стрелка вращается, делая один полный оборот в минуту. Стрелка — вектор единичной длины.

Тень, которую стрелка отбрасывает на стену, меняется как синус с периодом в 1 минуту, а тень, отбрасываемая на пол — как косинус. Или синус, сдвинутый по фазе на 90 градусов. Но вектор равен сумме своих проекций. Другими словами, стрелка равна векторной сумме своих теней.

Особенности эксплуатации двухфазного двигателя

Двухфазные двигатели являются одним из наиболее распространенных типов электрических двигателей, используемых в различных областях промышленности и быту. Их преимущество заключается в том, что они обеспечивают достаточно высокую мощность и крутящий момент при относительно небольших размерах и низкой стоимости.

Основные особенности эксплуатации двухфазных двигателей:

Управление фазами: Для работы двухфазного двигателя необходимо управлять фазами подачи питания. Это осуществляется с помощью специальных электронных контроллеров, которые позволяют изменять направление вращения и скорость двигателя.
Работа в режиме переменной скорости: Двухфазный двигатель может работать в режиме переменной скорости, что делает его универсальным и позволяет применять его в широком спектре задач. Например, в бытовой технике, такой как стиральные машины или кондиционеры, он может изменять скорость вращения барабана или вентилятора в зависимости от заданных параметров.
Высокая надежность и долговечность: Двухфазные двигатели обладают высокой надежностью и долговечностью благодаря простоте конструкции и отсутствию щеток, как у двигателей постоянного тока. Кроме того, они могут работать в широком диапазоне температур и условий окружающей среды.
Отсутствие постоянного магнита: Двухфазные двигатели не требуют наличия постоянного магнитного поля для своей работы. Вместо этого они используют переменное магнитное поле, создаваемое подачей переменного тока в обмотки статора. Это позволяет более гибко управлять работой двигателя и изменять его характеристики.
Низкое энергопотребление: Двухфазные двигатели отличаются низким энергопотреблением, что делает их более эффективными и экономичными в использовании. Они могут работать на постоянном токе низкого напряжения, что позволяет уменьшить потребление электроэнергии и снизить расходы на электроэнергию.
Возможность работы с различными источниками питания: Двухфазные двигатели могут работать как от сети переменного тока, так и от источников постоянного тока, таких как аккумуляторы или солнечные батареи. Это расширяет сферу применения двигателей в различных областях, включая автомобильную и судостроительную промышленность.

Все эти особенности делают двухфазные двигатели привлекательными для использования в различных сферах, где требуются компактные, надежные и экономичные двигатели.

Пуск

В асинхронных двигателях с большим моментом инерции необходимо увеличение вращающего момента с одновременным ограничением пусковых токов – для этих целей применяют двигатели с фазным ротором. Для увеличения начального пускового момента в схему ротора включают трехфазный реостат.

В начале пуска он введен полностью, пусковой ток при этом уменьшается. При работе реостат полностью выведен. Для пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором применяют три схемы: с реактивной катушкой, с автотрансформатором и с переключением со звезды на треугольник. Рубильник последовательно соединяет реактивную катушку и статор двигателя.

Как запустить трехфазный асинхронный двигатель

Когда скорость ротора приблизится к номинальной, замыкается рубильник, он закорачивает катушка и статор переключаются на полное напряжение сети. При автотрансформаторном пуске по мере разгона двигателя, автотрансформатор переводится в рабочее положение, в котором на статор подается полное напряжение сети. Пуск асинхронного двигателя с предварительным включением обмотки статора звездой и последующим переключением ее на треугольник дает трехкратное уменьшение тока.

При повреждении (пробое) изоляции станины и кожухи электрических машин и трансформаторов оказываются под напряжением относительно Земли. Прикосновение к этим частям машин может при таких условиях быть опасным для людей.

Для предупреждения этой опасности следует при напряжениях свыше 150 В относительно Земли заземлять станины и кожухи электрических машин и трансформаторов, то есть надежно соединять их металлическими проводами или стержнями с Землей. Это выполняется по специальным правилам, которые необходимо строго соблюдать во избежание несчастных случаев.

Трёхфазный двигатель приспособлен к трёхфазной сети, а к однофазной сети лучше подходит двухфазный двигатель со сдвигом фазы во второй обмотке либо через конденсатор (конденсаторные двигатели), либо через индуктивность.

Отличия подключения трехфазного асинхронного двигателя с одинарным или двойным напряжением иногда приводят к выходу из строя мотора – если не обратить внимание на то, какое напряжение верхнее, а какое нижнее, можно его подключить неправильно и он сгорит. Трехфазные асинхронные электродвигатели до сто тридцать второго габарита включительно обычно бывают на напряжение двести двадцать на триста восемьдесят вольт, от сто шестидесятого габарита – триста восемьдесят на шестьсот шестьдесят вольт, но могут быть и другие варианты.

Трехфазные асинхронные электродвигатели до сто тридцать второго габарита включительно обычно бывают на напряжение двести двадцать на триста восемьдесят вольт, от сто шестидесятого габарита – триста восемьдесят на шестьсот шестьдесят вольт, но могут быть и другие варианты.

Когда мы включаем в сеть ненагруженный двигатель, то в первые моменты равно или близко к нулю, частота вращения поля относительно ротора велика и индуцированная в роторе э. д. с. соответственно также велика – она раз в 20 превосходит ту э. д. с., которая возникает в роторе при работе двигателя с нормальной мощностью. Ток в роторе при этом тоже значительно превосходит нормальный.

Типы электродвигателей

Давайте рассмотрим типы электродвигателей и их характеристики.

Двигатели постоянного тока, конструкция которых включает:

Индуктор, состоящий из дна и главных/вспомогательных полюсов. Он генерирует стационарное магнитное поле.
Якорь, который представляет собой магнитную систему, состоящую из рабочей обмотки, железных пластин и коллектора.
Щетки, которые обеспечивают сбор тока с коллектора.
Держатели щеток, которые удерживают щетки в нужном положении.

Двигатели постоянного тока подразделяются на:

КоллекторРотор имеет узел щеточного коллектора, который также служит датчиком положения ротора. Они недорогие, но имеют некоторые недостатки. Щетки, контактирующие с коллектором, вызывают износ и иногда перегрев устройства. Переключение обмотки якоря и искрение щеток вызывают шум.
Бесколлекторные двигателина основе самосинхронизирующегося управления частотой. Они отличаются экономичностью и более высоким КПД, достигаемым за счет отсутствия переключающих контактов и крутящего момента.

Двигатели постоянного тока используются для привода автомобилей, крановых машин, буровых установок, экскаваторов и т.д.

Двигатели переменного тока – являются более простой, дешевой и надежной конструкцией. Они бывают двух типов:

В котором скорость вращения ротора и скорость магнитного поля одинаковы. Подмножеством таких двигателей являются шаговые двигатели, в которых один импульс тока поворачивает ротор на определенный угол. Скорость и крутящий момент можно регулировать в широком диапазоне и изменять их направление путем изменения последовательности сигналов. Скорость вращения ротора и магнитное поле можно изменять. В этих агрегатах могут использоваться два типа роторов – фазированные и короткозамкнутые.

Асинхронные двигатели в свою очередь делятся на:

с одной рабочей обмоткой на статоре. Они запускаются либо включением отдельной пусковой обмотки, либо с помощью пускового механизма. Они предназначены для использования в маломощном оборудовании (бытовые вентиляторы, небольшие насосы и т.д.).
Двухфазный .с двумя перпендикулярными обмотками в статоре (одна подключена непосредственно к сети переменного тока, другая – через фазосдвигающий конденсатор), которые создают вращающееся магнитное поле. Двигатели этого типа способны к самозапуску. Их можно встретить в стиральных машинах и станках различного назначения.
Трехфазныйс тремя рабочими обмотками, расположенными таким образом, что создаваемые ими вращающиеся магнитные поля смещены друг относительно друга на 120 градусов. Обмотки соединены в треугольник или звезду. Второй вариант требует более высокого напряжения. Трехфазный двигатель считается наиболее продвинутым вариантом, так как в нем нет проблем с реверсом. Эти двигатели используются в лебедках, промышленных машинах, кранах, циркулярных пилах и т.д.

Преимущества электродвигателей

Теперь, когда мы узнали, какие бывают типы электродвигателей, давайте поговорим об их преимуществах, среди которых можно отметить:

Простота конструкции. Минимальное количество узлов снижает вероятность сбоя.
Надежность и простота использования. Двигатели всех типов легко запускаются и имеют достаточно длительный срок службы.
Компактность и универсальность. Подходит для установки в трамваях, небольших машинах, бытовых приборах и т.д.
Экологически чистый. Двигатели не выделяют вредных химических веществ, паров или продуктов разложения.
Высокая эффективность.
Реверсивный двигатель может быть получен путем изменения полюсов якоря (в коллекторных двигателях) или изменения последовательности фаз (в трехфазных двигателях).
Низкий уровень шума благодаря отсутствию вибрации.
Способность работать в любых условиях.

Электродвигатели появились в нашей жизни более века назад и сегодня широко используются практически во всех областях экономики, делая нашу жизнь более комфортной.

Двигатели постоянного тока

Коллекторные vs асинхронные двигатели

Вопрос – коллекторный двигатель или асинхронный – решаем первоочередно. Процесс несложный. Коллектором называется барабан, разделенный медными секциями, формой близкой прямоугольной, сделанными из меди. Формирует токосъемник, в коллекторных двигателях ротор всегда питается электрическим током. Постоянным, переменным – поле создается приложенным напряжением.

Коллекторный двигатель содержит минимум две щетки. Трехфазные встретим редко. Сведения о таких агрегатах описаны литературой середины прошлого века. Применялись коллекторные трехфазные двигатели, регулируя скорость вращения вала в широких пределах. Мотор указанного типа снабжен щетками, медным барабаном, разделенным секциями. Пропустить признак и невооруженным глазом затруднительно. Примеры коллекторных двигателей:

Пылесос, стиральная машина.
Болгарка, дрель, электрический ручной инструмент.

Коллекторные двигатели широко используются, обеспечивая сравнительно простой реверс, реализуемый переменой коммутации обмоток. Скорость регулируется изменением угла отсечки питающего напряжения, либо амплитуды. К общим недостаткам коллекторных двигателей относятся:

Шумность. Трение щетками барабана неспособно происходить бесшумно. При переходе секцией идет искрение. Эффект вызывает помехи радиочастотного диапазона, издается сонм посторонних звуков. Коллекторные двигатели сравнительно шумные. Потрудитесь вспомнить пылесос. Стиральная машина, выполняя режим стирки работает не так громко? Низкие обороты коллекторных двигателей хороши.
Необходимость обслуживания обуславливается наличием трущихся деталей. Токосъемник чаще загрязнен графитом. Попросту недопустимо, может замкнуть соседние секции. Грязь повышает уровень шума, прочие негативные эффекты.

Все хорошо в меру. Коллекторные двигатели позволят получить заданную мощность (крутящий момент), на старте, после разгона. Сравнительно просто регулировать обороты. Названа причина увлечения бытовой техники коллекторными разновидностями, асинхронные двигатели выступают сердцем оборудования, обладающего повышенными требованиями к уровню звукового давления. Вентиляторы, вытяжки. Серьезные нагрузки потребуют внесения серьезных конструктивных изменений. Повышаются стоимость, размеры, сложность, делая невыгодным изготовление.

Коллекторный двигатель отличается наличием… коллектора. Даже если нельзя увидеть снаружи (скрыт кожухом), заметим непременные графитовые щетки, прижатые пружинками. Деталь требует замены со временем, поможет коллекторный двигатель от асинхронного отличить.

Устройство

По определению «асинхронным» называют двигатель переменного тока, у которого ротор вращается медленнее чем магнитное поле статора, то есть несинхронно. Но это определение не слишком информативно. Чтобы его понять нужно разобраться как устроен этот двигатель.

Асинхронный двигатель, как и любой другой состоит из двух основных частей — ротор и статор. «Для чайников» в электрике расшифруем:

Статором называют неподвижную часть любого генератора или электродвигателя.
Ротором называют вращающуюся часть двигателя, которая и приводит в движение механизмы.

Статор состоит из корпуса, торцы которого закрываются подшипниковыми щитами, в которых установлены подшипники. В зависимости от назначения и мощности двигателя используют подшипники скольжения или качения. В корпусе расположен сердечник, на нём установлена обмотка. Её называют обмоткой статора.

Так как ток переменный, чтобы снизить потери из-за блуждающих токов (токи Фуко) сердечник статора набирают из тонких стальных пластин, изолированных друг от друга окалиной и скрепленных лаком. На обмотки статора подают питающее напряжение, ток протекающий в них называют током статора.

Количество обмоток зависит от числа питающих фаз и конструкции двигателя. Так у трёхфазного двигателя минимум три обмотки, соединённых по схеме звезды или треугольника. Их количество может быть больше, и оно влияет на скорость вращения вала, но об этом мы поговорим далее.

А вот с ротором дела обстоят интереснее, как уже было сказано он может быть или короткозамкнутым, или фазным.

Короткозамкнутый ротор — это набор металлических стержней (обычно алюминиевых или медных), на рисунке выше обозначены цифрой 2, впаянных или залитых в сердечник (1) замкнутых между собой кольцами (3). Такая конструкция напоминает колесо, в котором бегают одомашненные грызуны, отчего её часто называют «беличьей клеткой» или «беличьим колесом» и такое название не жаргонное, а вполне литературное. Для уменьшения высших гармоник ЭДС и пульсации магнитного поля, стержни укладывают не вдоль вала, а под определенным углом относительно оси вращения.

Фазный ротор отличается от предыдущего тем, что на нем уже есть три обмотки, как на статоре. Начала обмоток подключаются к кольцам, обычно медным, они напрессованы на вал двигателя. Позже мы кратко объясним зачем они нужны.

В обоих случаях, один из концов вала соединяют с приводимым в движение механизмом, он выполняется конической или цилиндрической формы с проточками или без, для установки фланца, шкива и других механических приводных деталей.

На «задней» части вала закрепляют крыльчатку, которая необходима для обдува и охлаждения, поверх крыльчатки на корпус надевается кожух. Таким образом холодный воздух направляется вдоль ребер асинхронного двигателя, если эта крыльчатка по какой-то причине не будет вращаться — он перегреется.

Конструкция первого асинхронного двигателя была разработана М.О. Доливо-Добровольским и запатентовал он её в 1889 г. Без особых изменений дожила до настоящего времени.

Однофазные электрические двигатели

Это наиболее маломощные агрегаты, мощность которых не более 10 кВт. Область их применения достаточно широка, благодаря некоторым конструкционным особенностям и небольшим размерам. В основном это бытовое оборудование в однофазной сети. Различные стиральные машины, холодильники и маломощные вентиляторы – это не полный список мест установки однофазных приборов.

Эти агрегаты применяются и в промышленном оборудовании для вспомогательных операций.

Типы пуска однофазного оборудования

Их подразделяют на 2 типа:

Бифилярный , в этом случае обмотка не работает постоянно. Это используется как пусковое устройство, которое работает по несколько секунд до 30 раз за час. В этом случае при наборе номинальных оборотов, обмотка выключается. При увеличении сроков работы такого прибора может возникнуть поломка из-за перегрева витков обмотки.
Конденсаторный тип обеспечивает наиболее приемлемый пусковой момент и создание кругового магнитного поля. Принцип работы конденсаторного оборудования основан на основе вращения магнитного поля, при этом в устройстве присутствует 2 катушки находящиеся под постоянным напряжением.

Преимущества и недостатки однофазного оборудования

К преимущества относят:

небольшие габариты и вес;
невысокая цена по сравнению с трехфазным оборудованием;
питание осуществляется от сети с переменным током;
ротор выполнен короткозамкнутым – это позволило упростить конструкцию приборов.

К недостаткам оборудования относят:

невысокий уровень КПД;
оборудование обладает малым пусковым моментом;
затруднения при регулировании частоты вращения.

Как производятся расчеты

Для того чтобы вычислить частоту вращения двигателя следует воспользоваться определенной нам ранее формулой скольжения:

И выразить из нее скорость вращения ротора:

В качестве примера возьмем двигатель модели АИР71А4У2 мощностью в 550 Вт с 4 парами полюсов и частотой вращения ротора 1360 об/мин.

При питании от сети с частотой 50 Гц статор будет вращаться со скоростью:

Таким образом, величина скольжения электродвигателя составляет:

И, наконец, прекрасное, хотя и устаревшее, видео рекомендуемое всем для одноразового просмотра.

Источник

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.

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.

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).

Сравнение технических характеристик однофазных и трехфазных асинхронных двигателей

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.

Трехфазные электродвигатели

Этот вид приборов может устанавливаться в трехфазную и однофазную сеть переменного тока. По конструкции – это электрическая машина, работающая на переменном токе.

Она состоит из двух основных узлов:

Статор . Это неподвижная деталь с тремя обмотками. Магнитное поле на них сдвинуто на 1200. При поступлении на них нагрузки возникает вращающееся магнитное поле в общей схеме прибора.
Ротора . Это подвижная деталь, расположенная внутри статора. В зависимости от схемы и типа устройства могут быть с замедленным вращением ротора по отношению к магнитному полю статора. Эти приборы называют асинхронными. Выпускаются двигатели с одинаковой скоростью вращения – это оборудование называют синхронным.

Наибольшее распространение получили асинхронные электродвигатели трехфазного тока.

Особенности трехфазных двигателей

При преобразовании электрической энергии во вращение или в поступательное движение более 70% случаев применяются асинхронное оборудование, для всех типов электрических сетей, не зависимо от количества фаз.

Это связанно с некоторыми преимуществами такого электрооборудования. В основном это высокий уровень КПД при простой конструкции. Такие достоинства позволяют достигать минимальных затрат при обслуживании и эксплуатации. Данный вид может устанавливаться в однофазную сеть. При этом на одну обмотку поступает нагрузка в цепь с емкостью или индуктивностью. При этом происходит сдвиг фазы на 900 вперед или назад. Но при включении в однофазную сеть происходит небольшая потеря мощности.

Преимущества и недостатки двухфазного двигателя

Среди преимуществ двухфазного двигателя стоит выделить:

простоту конструкции. За счёт малого числа элементов асинхронные двухфазные двигатели снижают стоимость при сборке. Поэтому в сравнении с двигателями аналогичной мощности они будут значительно дешевле. Также отсутствие сложных элементов увеличивает надёжность конструкции, а в случае поломки починить его будет куда проще;
характеристики. Коэффициенты мощности и полезного действия у всех асинхронных двигателей, в том числе и у двухфазных, находятся на весьма высоком уровне. Такие моторы будут мощнее в сравнении с аналогами в той же ценовой категории. Также жёсткая механическая характеристика не допускает больших перепадов скоростей при колебаниях нагрузки — они остаются на одном уровне вне зависимости от подобных скачков;
мощность. Асинхронные двухфазные двигатели имеют высокие значения допустимого, а также пускового момента на валу. Это позволяет быстро разгонять двигатель до предельных значений без затрат времени;
эксплуатация. Как уже было указано выше, конструкция электродвигателей с двухфазным подключением весьма проста и имеет не так много отдельных элементов. Таким образом обслуживание таких устройств значительно проще, а вероятность поломки ниже. При своевременной очистке от пыли и подтягивании контактов подключения двигатель без замены подшипников проработает от 15 до 20 лет.

В целом, двухфазные устройства весьма популярные благодаря своей прочности и надёжности. Они не имеют отдельных коллекторных групп, поэтому не образовывают дополнительное трение и тем самым снижают износ двигателя на фоне аналогов. Для питания двигателя не требуются отдельные преобразователи — достаточно подключить их к промышленной сети и запустить.

Однако не стоит забывать и о ряде недостатков, которые не дают асинхронным двигателям занять доминирующую нишу на рынке:

главной их проблемой является малый пусковой момент. Это несколько ограничивает сферу применения асинхронных двигателей. Например, они используются в манипуляторах, кранах, конвейерах, домашних и офисных инструментах, где вместо высокого пускового момента требуется мощность;
также стоит отметить высокую реактивную мощность, которую они потребляют при запуске. Дело в том, что несмотря на высокие показатели, она несоизмерима с механической мощностью, поскольку никак не оказывает на неё влияние. Стоит учитывать это при подсчёте энергопотребления оборудования;
стоит быть внимательным с показателями в принципе, поскольку некоторые значения систем могут оказаться ниже требуемых для потребления на пуске двухфазного асинхронного двигателя. Несоответствие характеристик в результате существенно снижает эффективность работы, а в некоторых случаях может привести к поломке оборудования.

Стоит также рассмотреть, чем же отличаются двигатели с другим числом фаз — одной, тремя и пятью.