ОДНОФАЗНЫЙ КОНДЕНСАТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ С МНОГОФАЗНОЙ ОБМОТКОЙ (ВАРИАНТЫ)

ОДНОФАЗНЫЙ КОНДЕНСАТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ С МНОГОФАЗНОЙ ОБМОТКОЙ (ВАРИАНТЫ) Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в электроприводах для бытовой техники. Широко известен однофазный конденсаторный двигатель с трехфазной обмоткой, в котором две последовательно соединенные фазы подключены к сети непосредственно, а третья фаза - через конденсатор / I /. Такой электродвигатель обеспечивает круговое вращающееся поле при такой частоте вращения, при которой двигатель в трехфазном режиме имеет СО  0,867, однако при этом ток в конденсаторной обмотке в Г раз превосходит номинальное значение, что недопустимо. Поэтшу за номинальную мощность двигателя в однофазном режиме работы принимается мощность, равная 70...85 % от номинальной мощности трехфазного двигателя, что является существенным недостатком. Известен также однофазный конденсаторный двигатель с трехфазной обмоткой, в котором начала двух последовательно соединенных фаз подключены к сети питания непосредственно, электрически соединенные концы этих фаз соединены с одним из двух проводников сети через первый конденсатор, а третья фаза подключена к сети питания через второй конденсатор / 2 /. Такой электродвигатель обеспечивает получение кругового вращающегося поля при частоте вращения ротора, соответствующей режиму работы с коэффициентом мощности coS 0,867, при этом нагрузка всех трех фаз - одинакова. Электродвигатель обеспечивает практически полное использование габаритной мощности электрической машины при питании от однофазной сети, что является его большим достоинством. .,y. -J/ L/ 7 МКИ 5КЛ.Н02К 17/08
Основной недостаток данного электродвигателя - малый пусковой
гмомент, что требует применения дополнительных пусковых конденсаторов.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является электродвигатель, описанный в / 3 /. Электродвигатель содержит статор с многофазной обмоткой и конденсаторы.
В данном электродвигателе многофазная обмотка имеет 6 обмоток в двух группах с тремя обмотками в каадой группе. Каждая пара расположенных вместе обмоток от каждой трехфазной группы имеет синфазные напряжения и расположена со сдвигом на 120 эл.град. от другой пары обмоток. Каждая трехфазная группа обмоток соединена в звезду (А) и имеет три вывода, при этом один из выводов первой группы соединен непосредственно с одним выводом другой группы внутри двигателя, остальные 4 вывода шести обмоток являются внешними выводами электродвигателя, при этом конденсаторы подключены между внешними выводами, отнхящимися к разным трехфазным группам.
Электродвигатель характеризуется максимально возможным использованием габаритной мощности трехфазной электрической машины при питании её от однофазной сети и обладает повышенными техническими характеристиками для пускового и рабочего режимов. Существенным недостатком данного электродвигателя является увеличение числа отдельных фазных обмоток (6 обмоток) и большое количество внутренних электрических соединений в многофазной обмотке статора (две нулевые точки для двух трехфазных групп и т.д.), что усложняет технологический процесс изготовления двигателя.
Целью настоящих технических решений является упрощение технологического процесса изготовления двигателя за счет уменьшения количества обмоток и внутренних электрических соединений в многофазной обмотке статора при сохранении высоких технических характеристик электродвигателя с многофазной обмоткой при питании его от однофазной сети.
-е. у.
.ш,т
Для этого, по первому варианту технического решения (для одного направления вращения), в однофазном конденсаторном электродвигателе с многофазной обмоткой, содержащем статор с четырьмя обмотками и два конденсатора, первая, вторая и третья обмотки размещены на статоре в прямой последовательности со сдвигом на 120 электрических градусов, четвертая обмотка размещена синфазно с третьей обмоткой, первая и вторая обмотки являются первой и второй фазами симметричной трехфазной электромагнитной системы двигателя, а третья и четвертая обмотки являются одинаковыми половинами . третьей фазы симметричной трехфазной электромагнитной системы двигателя, при этом начало второй и конец четвертой обмоток электрически соединены, образуя первый вывод электродвигателя, конец второй и начало третьей обмоток электрически соединены, образуя второй вывод электродвигателя, начало первой, конец третьей обмоток и один вывод первого конденсатора элект рически соединены, образуя третий вывод электродвигателя, конец первой, начало четвертой обмоток и один вывод второго конденсатора электрически соединены, образуя четвертый вывод электродвигателя, а другие выводы первого и второго конденсаторов являются, соответственно, пятым и шестым выводами электродвигателя.
Также в однофазном конденсаторном электродвигателе его первый вывод и другой вывод первого конденсатора электрически соединены для подключения к одной из двух клемм однофазной сети питания, а второй вывод электродвигателя и другой вывод второго конденсатора электрически соединены для подключения к другой клемме однофазной сети питания.
Кроме того однофазный конденсаторный электродвигатель дополнительно содержит третий конденсатор, при этом один вывод третьего конденсатора электрически соединен с четвертым выводом электродвигателя, а другой вывод третьего конденсатора является дополнительным выводом электродвигателя.
Такзвв однофазный конденсаюрный электродвигатель дополнительно содержит третий конденсатор, при этом один вывод третьего конденсатора электрически соединен с четвертым выводом электродвигателя, а другой вывод третьего конденсатора электрически соединен с третьим выводом электродвигателя.
С той же целью, по второму варианту технического решения (для другого направления вращения), в однофазном конденсаторном электродвигателе с многофазной обмоткой, содержащем статор с четырьмя обмотками и два конденсатора, первая, вторая и третья обмотки размещены на статоре в прямой последовательности со сдвигом на 120 электрических градусов, четвертая обмотка размещена синфазно с третьей обмоткой, первая и вторая обмотки являются первой и второй фазами симметричной трехфазной электромагнитной системы двигателя, а третья и четвертая обмотки являются одинаковыми половинами третьей фазы симметричной трехфазной электромагнитной системы двигателя, при этом начало первой и конец третьей обмоток электрически соединены, образуя первый вывод электродвигателя, конец первой и начало четвертой обмоток электрически соединены, образуя второй вывод электродвигателя, начало третьей, конец второй обмоток и один вывод первого конденсатора электрически соединены, образуя третий вывод электродвигателя, начало второй, конец четвертой обмоток и один вывод второго конденсатора электрически соединены, образуя четвертый вывод электродвигателя, а другие выводы первого и второго конденсаторов являются, соответственно, пятым и шестьы выводами электродвигателя.
Также в однофазном конденсаторном электродвигателе его первый вывод и другой вывод второго конденсатора электрически соединены для подключения к одной из двух клемм однофазной сети питания, а второй вывод электродвигателя и другой вывод первого конденсатора электрически соединены для подключения к другой клемме однофазной сети пихания.
Кроме хого однофазный конденсаторный элекхродвигатель дополнит тельно содержит хрехий конденсахор, при эхом один вывод хрехьего конденсахора элекхрически соединен с чехверхш выводом элекхродвигахеля, а другой вывод хрехьего конденсахора являехся дополнихельньы выводом элекхродвигахеля.
Также однофазный конденсахорный электродвигатель дополнительно содержит третий конденсатор, при этом один вывод третьего конденсатора электрически соединен с четвертым выводом электродвигателя, а другой вывод третьего конденсатора электрически соединен с третьим выводом электродвигателя.
Электродвигатели по первому и второму вариантам отличаются друг от друга только схемой подключения конденсаторов к тем или иным выводам электродвигателя в зависимости от направления его вращения, что не влияет на рабочие свойства двигателей, вследствие чего в обоих вариантах достигается один и тот же результат одним и тем же путем.
Предлагаемые технические решения поясняются рисунками, на которых:
Фиг.1 -Схема электродвигателя для одного (прямого) направления вращения (вариант I):
а)электродвигатель с двумя переключаемыми конденсаторами;
б)электродвигатель с двумя рабочими конденсаторами;
в)электродвигатель с тремя переключаемыми конденсаторами;
г)электродвигатель с тремя рабочими конденсаторами;
д)электродвигатель с одним рабочим конденсатором и двумя переключаемыми конденсаторами;
9-ЛУ/ /7 Хтс д иг .2 -Схема элейа родвад пелй для: другого (обратноз сг) направления вращения (вариана: 2): а)электродвигатель с двуыя переключаемь иi койденсаг TopaMJjI. б) лек$1р двигётел| с двумя рабочими конденсаторами; в)электродвигатель с тремя переключаемыми крнденсатйрэ1|1и;г)электродвигательО тремя рабочими-конденсаторами; д)электродвигатель с одним рабочим конденсатором и двумя пер&ключае|мыми конденсаторами е} электррдв1ггатель с дв,умя рабочими и одним перек но-; .  -  . :.... I . чаемр конде&саторо... Фш.З - 2хвма включения I Нереверсивного электродвигателя, для прямо б направления вращения (вариант I): а)- с двумя рабочими конденсаторами; б)- с тремя..рабочими конденсаторами; в)- с двумяпереключаемьши конденсаторами; г)- с тремя переключаемыми конденсаторами; д)- с одним рабочим и двумя переключаемыми конденсаторами;е)- с двумя.рабочими и одним переключаемым конденсатором. Фиг.4 - Схема включения реверсивного двигателя с двумя рабочими конденсаторами: а)для прямого направления вращения (вариант I); б)для otSpaTHora направления вращения (вариант 2). -..--..  Фиг .5,6 ,7 - векторные диаграммы режимов работы электродвигател. Согласно варианту однофазный конденсаторный электродвига .-.;. .. , (фиг.Ха) содержит, размещенную на статоре многофазную ойлотку, ящую из 4-х обмоток ,3,4, первый конденсатор 5, второй контор бив исполнении с тремя конденсаторами (фиг.1в) - третий 40-/Г///У 1
конденсатор 7. В электродвигателе по фиг.1а, 1в обмотки 1,2,3, имеющие, соответственно начала IH-3H и концы IK-3K, размещены на статоре в прямой последовательности через 120 электрических градусов, обмотка 4, имеющая начала 4Н и конец 4К, размещена на статоре синфазно с обмоткой 3, при этом начало 2Н и конец 4К четвертой обмоток электрически соединены, образуя первый главный вывод 8 электродвигателя, конец 2К второй и начало ЗН третьей обмоток электрически соединены, образуя второй главный вывод 9 электродвигателя, начало IH первой, конец ЗК третьей обмоток и один вывод первого конденсатора 5 электрически соединены, образуя третий главный вывод 10 электродвигателя, конец IK первой, начало 4Н четвертой обмоток и один вывод второго конденсатора 6 электрически соединены, образуя четвертый главный вывод II электродвигателя, а другие выводы первого 5 и второго 6 конденсаторов электрически не связаны с обмотками статора и являются, соответственно, первым 12 и вторым 13 дополнительными выводами электродвигателя .
В исполнении с треыя конденсаторами (фиг.1в) один вывод третьего конденсатора 7 электрически соединен с концом IK обмотки I и началом 4Н обмотки 4, образующими четвертый главный вывод II электродвигателя, а другой вывод третьего конденсатора 7 электрически не связан с обмотками статора и является третьим дополнительным выводом 14 электродвигателя.
Однофазный конденсаторный электродвигатель по второму варианту (фиг.2а) содержит размещенную на статоре многофазную обмотку, схтоящую из 4-х обмоток 1,2,3,4, первый конденсатор 5, второй конденсатор бив исполнении с тремя конденсаторами (фиг.2в) - третий конденсатор 7. Обмотки 1,2,3, имеющие, соответственно, начала IH-3H и концы IK-3K, размещены на статоре в прямой последовательности через 120 электрических градусов, обмотка 4, имеющая начало 4Н и конец 4К, размещена на статоре синфазно с обмоткой 3, при этом
начало IH первой и конец ЗК третьей обмоток электрически с оединены, образуя первый главный вывод 8 электродвигателя, конец IK первой и начало 4Н чертвертой обмоток электрически соединены, образуя второй главный вывод 9 электродвигателя, начало ЗН третьей, конец 2К второй обмоток и один вывод первого конденсатора 5 электрически соединены, образуя третий главный вывод 10 электродвигателя, начало 2Н второй, конец АК четвертой обмоток и один вывод второго конденсатора 6 электрически соединены, образуя четвертый главный вывод II электродвигателя, а другие выводы первого 5 и второго 6 конденсаторов электрически не связаны с обмотками статора и являются, соответственно, первым 12 и вторым 13 дополнительными выводами электродвигателя.
В исполнении с тремя конденсаторами (фиг.2в) один вывод третьего конденсатора 7 электрически соединен с началом 2Н обмотки 2 и концом 4К обмотки 4, образующими четвертый главный вывод II электродвигателя, а другой вывод третьего конденсатора 7 электрически не связан с обмотками статора и является третьим дополни те льнык выводом 14 электродвигателя.
В электродвигателях по фиг.1а, 1в (вариант I) и по фиг.2а, 2в (вариант 2) одни концы конденсаторов подключены к обмотками, а другие остаются свободными, образуя дополнительныэ внешние выводы электродвигателя, что приводит к увеличению общего количества выводов электродвигателя до шести (фигЛа, 2а) или семи (фиг.1в, 2в). Однако это не является недостаткам электродвигателя, т.к. увеличение количества внешних выводов позволяет с помощью коммутационной аппаратуры осуществлять переключения электрических соединений oб 5oтoк и конденсаторов в режимах пуска и нормальной работы, и, соответственно, улучшать пусковые и рабочие характеристики двигателей.
,
механизмов с тяжелши условиями пуска.
Для привода механизмов с легкими условиями пуска (с малым пусковым моментом) предназначены электродвигатели с постоянно включенными рабочими конденсаторами (см. фиг.16, 26 и фиг.1г, 2г).
В электродвигателе с двумя рабочими кондеюаторами как по первому (фиг. 16), так и по второму (фиг.26) вариантам не только одни выводы, но и другие выводы конденсаторов 5 и 6 электрически соединены с обмотками двигателя.
В электродвигателе с двумя рабочими конденсаторами по варианту I (фиг.16) другой вывод конденсатора 5 соединен с началом 2Н обмотки 2 и концом 4К обмотки 4, образующими первый главный вывод 8 электродвигателя, а другой вывод конденсатора 6 соединен с концсм 2К обмотки 2 и началом ЗН обмотки 3, образующими второй главный вывод 9 электродвигателя.
В электродвигателе с двумя рабочими конденсаторами по варианту 2 (фиг.26) другой вывод конденсатора 5 соединен с концом IK обмотки I и началом 4Н обмотки 4, образующими второй главный вывод 9 электродвигателя, а другой вывод конденсатора 6 соединен с началом IH обмотки I и концш ЭД обмотки 3, образующими первый главный вывод 8 электродвигателя,
В электродвигателе с тремя рабочими конденсаторами как по первому (фиг.1г), так и по второму (фиг.2г) вариантам не только одни выводы конденсаторов 5,6,7, но и другие выводы этих конденсаторов электрически соединены с обмотками двигателя.
В электродвигателе с тремя рабочими конденсаторами по варианту I (фиг.1г) другой вывод конденсатора 5 соединен с началом 2Н обмотки 2 и концом 4К обмотки 4, образующими первый главный вьюод 8 электродвигателя, другой вывод конденсатора 6 соединен с концсм 2К обмотки 2 и началом ЗН  3, образующими второй главный вывод 9 электродвигателя, а третий конденсатор 7 включен между
/3-сГ//ДЖ ш .IP и, ч,еа Ввр5Ы1Г II главными выводами электродвигателя. В электродвигателе с тремя рабочими конденсаторами по варианту 2 (фиг.2г) другой вывод конденсатора 5 соединен с концом IK обмотки I и началом 4Н обмотки 4, образующими второй главный вывод 9 электродвигателя, другой вывод конденсатора 6 соединен с началом IH обмотки I и концом ЗК обмотки 3, образующими первый главный вывод 8 электродвигателя, а третий конденсатор 7 включен между вторым 10 и третьим II главными выводами электродвигателя. Электродвигатель с постоянно включенными рабочими конденсаторами (см. фиг.16, .26 и фиг.1г, 2г) прост в изготовлении и эксплуатации, т.к. он имеет малое количество выводов (4 вывода), при этом только два из них (например, выводы 8 и 9) являются рабочими и используются для подключения к однофазной сети питания. Однако электродвигатель с постоянно включенными рабочими конденсаторами имеет, соответственно, и неизменную механическую характеристику, которая во многих случаях не обеспечивает одновременную оптимизацию пускового и рабочего режимов электродвигателя. При необходимости оптимизации как пускового, так и рабочего режимов, помимо рассмотренных выше двигателей с двумя (фиг.1а, 2а) или тремя (фиг.1в, 2в) переключаемыми конденсаторами применяются также комбинированные электродвигатели: электродвигатель с одним постоянно включенным рабочим конденсатором и двумя переключаемыми конденсаторами (фигДд, 2д) и электродвигатель с двумя постоянно включенными рабочими конденсаторами и одним переключаемым конденсатором (фигЯе, 2е). В электродвигателе по фиг.1д, 2д конденсатор 7 включен между главными выводами 10 и II электродвигателя, конденсаторы 5 и 6 одними своими выводами соединены, соответственно, с главными выводами электродвигателя 10 и II, а другие выводы конденсаторов 5 и 6 являются, соответственно, дополнительными вьтодами 12 . .i:f7/ T//f la.
и 13 электродвигателя.
В двигателе по фигДе конденсатор 5 включен между выводами 8 и 10, конденсатор 6 - между выводами 9 и II, конденсатор 7 одним своим выводом соединен с выводом II двигателя, а другой вывод конденсатора 7 является дополнительным выводом 14 электродвигателя.
В двигателе по фиг.2е конденсатор 5 включен между выводами 9 и 10, конденсатор 6 - между выводами 8 и II, конденсатор 7 одним своим выводом соединен с выводом II двигателя, а другой вывод конденсатора 7 является дополнительным выводом 14 двигателя.
Электродвигатели по вариантам I и 2 подключаются к сети питания с помощью известных устройств (пускатели, реле, коммутационные устройства на базе полупроводниковых элементов и т.д.).
В электродвигателях с постоянно включенными конденсаторами электрические соединения между обмотками и конденсаторами выполнены  непосредственно на клеммнике двигателя и эти двигатели подключаются к сети питания (см. фиг.За, 36) всего одним коммутирующим устройством 15.
В электродвигателях с переключаемыми конденсаторами электрические соединения между обмотками и конденсаторами изменяются в зависимости от режима работы, вследствие чего для включения двигателя и обеспечения его оптимальных характеристик при пуске и работе используется не только пусковое коммутирующее устройство 15, но и дополнительные коммутирующие устройства 16, 17, 18, 19 (см. фиг.Зв, Зг и фиг.4а, 46). Предлагаемые электродвигатели работают следующим образом: Для включения в работу двигателя с двумя рабочими конденсаторами по фигJ6 (вариант I) в прямом направлении вращения (команда вперед) его выводы подключают к однофазной двухпроводной сети питания с помощью коммутационного устройства 15 таким образом, что его первый главный вывод 8 подключается к одному проводу (клемме, сети питания, а его второй главный вывод 9 - к
Л7//У//
.
другому проводу (клемме) сети питания (фиг.За, 4а), При таком включении обмотка 2 статора двигателя получает питание от однофазной сети непосредственно, а смещенные в пространстве обмотки I, 3, 4 через фаз ос двигающие устройства 5 и 6, что обеспечивает появление взаимного временного сдвига меаду токами в обмотках и, соответственно, возникновение вращающего момента на валу двигателя.
Двигатель разгоняется в прямом направлении вращения и после разгона переходит на работу в установившемся режиме, параметры которого (токи в обмотках, момент на валу, коэффициент мощности и т.п.) определяются величиной ёмкхти рабочих конденсаторов 5 и 6.
При необходимости реверса электродвигателя с двумя рабочими конденсаторами (см. фиг.16), по команде назад отключают коммутирующее устройство 15 и включают коммутирующее устройство 19 (фигЛа). При таком включении непосредственное питание от сети получает обмотка I электродвигателя, а обмотки 2, 3 и 4 получают питание через фаз ос двигающие устройства - конденсаторы 5 и 6, что обеспечивает изменение знака вращающего момента на валу двигателя на противоположный и, соответственно, разгон двигателя в обратном направлении.
Предлагаемый одвофавный конденсаторный электродвигатель выполняется на базе 3-х фазного электродвигателя. Однофазный электродвигатель с двумя рабочими конденсаторами (фиг J6, 26) рекомендуется к применению в том случае, если в качестве базовой конструкции использован трехфазный электродвигатель с относительно высокими энергетическими показателями (to3f  0,,9). При пониженных показателях базового 3-х фазного электродвигателя (СлЦ 0,,85) рекомендуется применение однофазного двигателя с тршя рабочими конденсаторами (см. фиг. 1г, 2г). Запуск в работу такого электродвигателя осуществляется так же, как и двигателя с двумя рабочими конденсаторами, с помощью всего одного коммутирующего устройства 15 (см. фиг.36), а оптимизация рабочего режима дхтигается за счет
16
12
выбора параметров третьего .кондешаюра 7, включенного между выводами 10 и II электродвигателя.
Электродвигатели с постоянно включенными рабочими кондешаторами (фиг. 16, 1г и 26, 2г) характеризуются высокими техническими показателями при работе в режиме номинальной нагрузки и номинальной частоты вращения, но имеют относительно малый пусковой момент, вследствие чего эти двигатели применяются для привода механизмов с лёгкими условиями пувка.
Для механизмов с тяжелыми условиями пуска применяются электродвигатели с переключаемыми конденсаторами. В качестве примера рассмотрим работу электродвигателя с двумя переключаемыми конденсаторами (фиг.1а).
Подключение электродвигателя к сети питания осуществляют (см. фиг.Зв) с помощью коммутирующего устройства 15, при этом в начальный момент пуска конденсаторы 5 и 6 с помощью коммутирующего устройства 16 подключают между выводами 10 и II электродвигателя. При таком включении конденсаторы 5 и 6 соединяются на параллельную работу и получают питание повышенного напряжения, чем достигается увеличение тока в конденсаторных обмотках I, 3, 4 и, соответственно, увеличение пускового момента на валу. Кроме того пусковой момент электродвигателя дополнительно увеличивается за счет изменения фазового сдвига токов в конденсаторных обмотках I, 3, 4 на 30 электрических градусов, что определяется соответствующим сдвигом по фазе вектора напряжения, питающего конденсаторы 5 и б в момент пуска. Развивая повышенный пусковой момент и преодолевая момент сопротивления механизма, электродвигатель разгоняется до заданного уровня частоты вращения, после чего коммутирующее устройство 16 отключают и включают устройство 17, осуществляя переключение конденсаторов 5 и 6 на новую схему электрич:еских соединений, при этом конденсатор 5 подключают между выводами 8 и 10, а конденсатор 6 - между выводами 9 и II. После указанных переключений электродвигатель переводится
из режима пуска в установившийся режим работы, параметры которого определяются параметрами конденсаторов 5 и 6, рассчитанных из условия их подключения между выводами 8-10 (конденсатор 5) и выводами 9-II (конденсатор 6) для обеспечения длительной эффективной работы электродвигателя.
Работа электродвигателя с тремя переключаемыми конденсаторами (см. фиг.Зг) принципиально не отличается от работы электродвигателя с двря переключаемыми конденсаторами. Отличие состоит только в том, что в процессе пуска электродвигателя, с целью повышения пускового момента, к клеммам 10 и II, помимо конденсаторов 5 и б, с помощью коммутирующего устройства 18 подключают дополнительно конденсатор 7.
После окончания пуска конденсатор 7 может быть отключен или оставлен в работе, что определяется конкретными требованиями по обеспечению пускового и рабочего режимов электродвигателя.
Выше рассмотрена работа электродвигателя по варианту I (для прямого направления вращения). Аналогично работают и электродвигатели по варианту 2 (для обратного направления вращения).
В качестве примера на фиг.46 представлена схема включения реверсивного электродвигателя с двумя рабочими конденсаторами по варианту 2. Данный электродвигатель работает также, как и рассмотренный выше электродвигатель по варианту (гЛа) с тем отличием, что работе электродвигателя по варианту 2 в режиме вперед (включено коммутирующее устройство 15 на фиг.46) соответствует обратное направление вращения ротора, а в режиме назад (включено кгаимутирующее устройство 19 на фиг.46) - вращение ротора двигателя в прямом направлении.
Работа комбинированного двигателя, в котором одни конденсаторы подключены постоянно, а другие - являются переключаемыми (см. фиг. 1д, 2д, 1е, 2е), принципиально не отличаются от работы
.
1
электродвигателей с рабочими или переключаемыми конденсаторами.
.
При выборе схемы комбинированного двигателя или реального механизма следует учитывать, что подключение конденсаторов между клеммами 10 и II улучшает пусковые характеристики двигателя, а включение конденсаторов между клеммами 8-10 и 9-II улучшает его рабочие характеристики для установившегося режима.
Широко известно, что установившийся режим работы однофазных конденсаторных двигателей в большинстве случаев является несимметричным, т.е. двигатель работает не при круговом, а при эллиптическом вращающемся поле. Однако в известных конденсаторных двигателях возможно также возникновение режима работы с круговым вращающимся полем, что зависит от схемы взаимного соединения обмоток статора и конденсаторов, а также от нагрузки на валу. Предлагаемый электродвигатель также обеспечивает возникновение режима работы о круговым вращающимся полем. Так, например, в двигателях с двумя рабочими конденсаторами (см. фиг.16) режим работы с круговым вращающимся полем возникает при такой нагрузке, при которой коэффициент мощности двигателя в схеме трехфазного включения достигает величины    J  0,867, что
подтверждается рассмотрением векторной диаграммы, представленной на фиг .5.
На векторной диаграмме по фиг.5 имеем:
Д6  вектор напряжения однофазной сети питания двигателя;
- векторы напряжений на обмотках
Ф
Xf Tv  векторы токов в обмотках
- векторы IOKOB в конденсаторах 5Г, 6, .
3 сдвига вектора тока в обютке статора двигателя
по отношению к вектору напряжения на этой обмотке. Векторная диаграмма по фиг.5 построена из условия, что в двигателе достигнут и сохраняется режим работы с круговым вращающимся полем.
в соответствии с формулой полезной модели обмотки I, 2, 3 размещены на статоре со сдвигом на 120 электрических градусов, обмотка 4 размещена синфазно с обмоткой 3, обмотки I и 2 являются первой и второй фазами симметричной 3-х фазной электромагнитной системы двигателя, а третья и четвертая обмотки являются одинаковыми полови нами третьей фазы двигателя. Из этого следует, что при работе двигателя с круговым вращающимся полем векторы напряжений Hj, И2, Hg на обмотках I, 2, 3 сдвинуты во времени на 120 электрических градусов, вектор И-j- равен по величине вектору И2, вектор Ид в два раза меньше векторов ИJ и И2, а вектор Кц, напряжения на обмотке 4 равен пг величине вектору напряжения Ид и совпадает с ним по направлению, что и отражено на векторной диаграмме по фиг.5. Для конденсаторных двигателей справедлива следующая аксиома: сумма токов обмоток (фаз) двигателя в точке подключения конденсатора равна по величине и противоположна по знаку току конденсатора. Исходя из этой аксиомы для
данного двигателя, имеем:
1х  TS  -Гз я  °)
Izj. - TI  -1б (для точки II)
Так как направление векторов J и 2 токов в конденсаторах 5
и 6 определено из условия, что вектор тока, протекающего через конденсатор перпендикулярен вектору напряжения на конденсаторе, то
приведенные выше равенства достигаются только при условии, что угол
сдвига векторов токов Xj, 1 Хз 14  обмотках двигателя по отношению к векторам напряжений на этих обмотках равен 30 электрических градусов (C-OS  0,867),. а величина тока конденсаторов 5 и б в  раз превышает токи в обмотках, что и подтверждается векторной диаграммой по фиг.5.
0 //7//: /f
16..
конденсаторами, включенными между клеммами 8-10 (конденсатор 5) и клеммами 9-II (конденсатор 6), режим работы с круговым вращающимся полем достигается при такой нагрузке, при которой угол сдвига векторов тока в обмотках равен 30 электрическим градусам, чему соответствует коэффициент мощности двигателя COS  0,867.
Нетрудно доказать, что в электродвигателе с двумя переключаемыми конденсаторами (см, фиг. 1а) при включении конденсаторов 5 и 6 между клеммами 10 и II режим работы с круговым вращающимся полем достигается, когда угол сдвига векторов токов в обмотках, 2, 3, 4 по отношению к соответствующим напряжениям на этих обмотках составляет 60 электрических градусов, чему соответствует коэффициент мощности двигателя COS  0,5. Данный режим работы представлен на векторной диаграмме по фиг.6. Анализ векторной диаграммы по фиг.6 и сравнение её с диаграммой по фиг.5 показывает, что возникновение режима работы двигателя с круговым вращающимся полем при новых условиях (при увеличенном на 60 электрических градусов угле сдвига токов в обмотках) определяется изменением положения векторов токов конденсаторов 5 и 6, что в свою очередь определяется соответствующим изменением положения вектора напряжения, питающего эти конденсаторы  CicA-Hd t f.S; U-AC, Cic/i-H cpi z.6).
На векторной диаграмме по фиг.5, 6 представлены два крайних режима работы электродвигателя с круговым вращающимся полем:
-при работе с коэффициентом мощности    0,867
(угол У  30 эл.градусов), что достигается при включении конденсаторов между клеммами 8-10 и 9-II;
-при работе с коэффициентом мощности  0,5 (угол
60 эл.градусОБ), что достигается при включении конденсаторов между клеммами IO-II.
С промежуточным значением коэффициента мощности в границах: 0,867  0,5 ();.
Очевидно, что получение режима работы двигателя с круговым вращающимся полем для любого значения коэффициента мощности в указанных выше пределах возможно при одновременном включении конденсаторов между клеммами 8-10, 9-II и IO-II, при этом каждому промежуточному значению коэффициента мощности при заданном токе нагрузки соответствует определенное значение ёмкости конденсаторов. C« -f jy.
Таким образом, предлагаемый однофазный конденсаторный двигатель с многофазной обмоткой характеризуется следующими положительными свойствами:
1)Двигатель может быть выполнен на базе стандартного 3-х фазного электродвигателя, что позволяет использовать технологические линии по производству 3-х фазных двигателей для изготовления 2-х фазных двигателей;
2)Статор двигателя содержит меньшее количество отдельных обмоток (4 обмотки против 6-ти обмоток у прототипа) и имеет меньшее число соединений оСмоток, что упрощает технологический процесс изготовления двигателя;
3)Двигатель обеспечивает максимальную оптимизацию пусковых и рабочих характеристик за счёт создания режима работы с круговым вращающимся полем как при пуске, так и при нормальной работе;
4)Режим работы с круговым вращающимся полем достигается при одинаковой токовой загрузке всех статорных обмоток, что обеспечивает максимальное использование активных материалов и габаритной мощнхти двигателя.
Перечисленные выше дтетоинства определяют существенные преимущества предлагаемого двигателя по сравнению с известными техническими решениями, что и определяет перспективность его использования во многих областях техники.
-г 2-/ /Jy/f
1.Юферов §J. Электрические машины автоматических устройств.
М. Высшая школа, 1988 г., 101 с.
2.Усманходжаев НЛ. Методы регулирования скорости однофазных
конденсаторных асинхронных двигателей. М. Энергия, 1980 г., 9 с.
3.Патент США № 47927АО. МКИ Ю2Р 7/48 Трехфазны асинхронный
электродвигатель с однофазным источником питания. Опубл. 20.12.88.
ЖТЕРАТУРА