Введение

Тип однофазного индукционного двигателя переменного тока.

Двигатель с затененными полюсами – это оригинальный тип однофазного двигателя переменного тока, появившийся как минимум в 1890 году. Это небольшой двигатель с двумя или четырьмя полюсами, в котором вспомогательная обмотка состоит из медного кольца или шины, охватывающей часть каждого полюса для создания слабо вращающегося магнитного поля. При подаче однофазного переменного тока на обмотку статора, благодаря затенению полюсов, генерируется вращающееся магнитное поле. Эта вспомогательная одновитковая обмотка называется затеняющей катушкой. Токи, наведенные в этой катушке магнитным полем, создают вторую электрическую фазу, задерживая фазу изменения магнитного потока для данного полюса (затененного полюса) настолько, чтобы обеспечить двухфазное вращающееся магнитное поле. Направление вращения – от незатененной стороны к затененной (кольцевой) стороне полюса. Наиболее распространенная асимметричная конструкция этих двигателей (изображена на рисунке) имеет только одну обмотку, без конденсатора или пусковых обмоток/пускового выключателя, что делает их экономичными и надежными. Более крупные и современные типы могут иметь несколько физических обмоток, хотя электрически они объединены в одну, и может использоваться конденсатор. Поскольку их пусковой момент невелик, они лучше всего подходят для привода вентиляторов или других нагрузок, которые легко запускаются. Они могут иметь несколько отводов вблизи одного электрического конца обмотки, что обеспечивает регулирование скорости и мощности путем последовательного выбора одного отвода, как, например, в потолочных вентиляторах. Кроме того, они совместимы с регуляторами скорости на основе TRIAC, которые часто используются с вентиляторами. Они выпускаются с мощностью до примерно [значение мощности]. Выше [значение мощности] они встречаются редко, и для более мощных двигателей другие конструкции обеспечивают лучшие характеристики. Основной недостаток – их низкий КПД, около 26%. Важное преимущество заключается в том, что пусковой ток двигателя лишь незначительно превышает рабочий ток, что снижает риск серьезного перегрева или срабатывания защиты цепи в случае блокировки двигателя по какой-либо причине.

Типы

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором: наиболее распространенный тип двигателя с затененными полюсами при использовании в устройствах малой мощности имеет ротор с короткозамкнутым ротором, состоящий из ламинированного стального цилиндра с проводящими медными или алюминиевыми стержнями, встроенными вдоль его поверхности и соединенными на концах. Синхронный двигатель с постоянными магнитами использует намагниченный ротор, например, постоянный магнит. Этот ротор вращается синхронно с вращающимся магнитным полем: если ротор начинает отставать от вращающегося поля, движущий момент увеличивается, и ротор немного ускоряется, пока его положение в вращающемся поле не станет точкой, где крутящий момент равен моменту сопротивления; аналогично, если вращение поля замедляется, ротор будет опережать поле, крутящий момент будет уменьшаться или даже становиться отрицательным, замедляя скорость ротора, пока он снова не достигнет положения относительно поля, где крутящий момент равен моменту сопротивления. Благодаря этому эти двигатели часто используются для привода электрических часов и, иногда, проигрывателей грампластинок. В этих приложениях скорость двигателя так же точна, как частота питающей сети. Эти двигатели также используются в электрических бритвах. Часто ротор и связанная с ним редукторная передача заключены в алюминиевый, медный или пластиковый корпус; ротор внутри корпуса приводится в движение магнитным полем. Такие редукторные двигатели обычно доступны с конечным выходным валом или шестерней, вращающимися от 600 об/мин до 1/168 оборотов в час (1 оборот в неделю!). Синхронный двигатель с короткозамкнутым ротором сочетает в себе оба принципа: намагниченный ротор снабжен короткозамкнутым ротором, благодаря чему двигатель запускается как асинхронный, а после синхронизации ротора с магнитом в короткозамкнутом роторе не индуцируется ток, и он больше не участвует в работе.

Проблемы с запуском и ограничения крутящего момента

Даже по меркам двигателей с затененными полюсами, мощность этих двигателей обычно очень низкая. Поскольку часто отсутствует отдельный механизм запуска, ротор двигателя, работающего от сети с постоянной частотой, должен быть очень легким, чтобы он мог достичь рабочей скорости в течение одного цикла частоты сети. Более поздняя разработка полностью отказывается от обмоток затенения. Подача питания придает намагниченному ротору достаточный импульс, чтобы он мог разогнаться до скорости, необходимой для установления синхронизма. Механическое устройство предотвращает запуск ротора в неверном направлении. Эта конструкция будет работать удовлетворительно только при близкой к нулю нагрузке в состоянии покоя и очень малой инерции. Это аналогично двигателю, используемому в механических часах с кварцевым управлением. В последнее время использование частотно-регулируемых приводов позволяет синхронным двигателям запускаться плавно и развивать больший крутящий момент.