В воздушном зазоре конденсаторного двигателя создается вращающееся магнитное поле, которое может стать круговым. Для этого достаточно, чтобы намагничивающие силы двух обмоток, образованных из трех фаз исходного трехфазного двигателя были численно равны, а токи обмоток сдвинуты во времени на XU периода. Однако равенство намагничивающих сил обмоток достигается лишь в частном случае, т.е. соответствует одной определенной нагрузке. С другой стороны, при вращении ротора обратное поле существенно ослабляется, особенно если нагрузка на валу двигателя равна номинальной или близка к ней. Предполагается также, что рабочая емкость подобрана правильно.
Изложенное позволяет пренебречь влиянием обратного поля на работу двигателя и принять близкое к действительности допущение, что вращающееся магнитное поле машины является круговым. Силовые линии этого поля, пересекая проводники статорных обмоток, индуктируют в них переменные электродвижущие силы.
Из сказанного следует возможность использования конденсаторного двигателя с тремя статорными обмотками для преобразования числа фаз, т. е. в режиме преобразователя однофазного напряжения питающей сети в трехфазное.
Такой преобразователь может найти широкое применение в условиях сельскохозяйственного производства, когда трехфазная сеть отсутствует и в то же время возникает необходимость в источниках питания трехфазных двигателей небольшой мощности (ручной электроинструмент, машинки для электрострижки овец и др.).
Одна из возможных схем конденсаторного двигателя — преобразователя числа фаз, предназначенного для электроснабжения потребителей трехфазного тока, приведена на рис. 1. Статорные обмотки двигателя и сопротивления фаз нагрузки имеют схему соединения звездой.
Рис 1. Схема асинхронного конденсаторного двигателя — преобразователя фаз:
V — напряжение питающей сети; V U^, — напряжения статорных об
моток двигателя; Iд, /с — токи статорных обмоток; — ток
; Uа, Ujj, Uc — напряжения фаз нагрузки; 1а. /е — токи фаз нагрузки
Рис. 2. Векторные диаграммы напряжений конденсаторного двигателя:
а — фазные напряжения; б — линейные напряжения; е — фазные и линейные напряжения
Для конденсаторного двигателя — преобразователя фаз — возможны следующие режимы:
1) двигателя (нагрузка приложена со стороны вала, рубильник S разомкнут);
2) преобразователя фаз (нагрузка на валу отсутствует, рубильник S замкнут);
3) двигателя — преобразователя фаз (нагрузка приложена со стороны вала, рубильник S замкнут).
Очевидно, что в любом из отмеченных режимов ток наиболее нагруженной фазы не должен превышать номинального.
Будем полагать, что рубильник 5 замкнут и что двигатель используется в качестве преобразователя фаз.
Напряжения статорных обмоток образуют несимметричную трехфазную систему (рис. 2, а), в которой по сравнению с симметричной сохраняется только порядок следования фаз, отмеченный стрелкой; численные значения напряжений неодинаковы; углы сдвига фаз между векторами UA, UB, Цс существенно отличаются от 120°. Положение этих векторов, показанных исходящими из, одной точки, устанавливается по векторной диаграмме двигателя.
Геометрическая сумма напряжений первых двух фаз дает линейное напряжение UAB, равное напряжению сети:
С другой стороны (см. рис. 1), геометрическая сумма двух других линейных напряжений также равна напряжению сети:
Таким образом, векторы линейных напряжений образуют замкнутый треугольник (рис. 2,6). Построив внутри него векторы фазных напряжений, получим векторную диаграмму напряжений конденсаторного двигателя (рис. 2, в) с соединением обмоток статора звездой.
Векторная диаграмма напряжений в цепи приемников трехфазного тока приведена на рис. 3. Установим соотношения для фазных напряжений Ua, Ub, Uc нагрузки.
Рис. 3. Векторная диаграмма фазных и линейных напряжений симметричной нагрузки
Сумма токов линейных проводов равна нулю или, если представить токи в виде произведения напряжений на соответствующие проводимости,
Ua Ya + UbYh + UcYc = О,
где Ya, Yb, Yc — комплексные проводимости фаз нагрузки.
С комплексными величинами по существу мы уже встречались при построении векторных диаграмм. Положение вектора на плоскости (называемой комплексной) определяется его проекциями на взаимно перпендикулярные оси — ОхнОу. Условимся первую называть осью вещественных, вторую — осью мнимых чисел. В комплексном выражении
А = а1 + /я2,
где А — вектор (комплексное число); а1 — его проекция на ось Ох; а2— проекция вектора на ось Оу; 1 — комплексный множитель (мнимая единица).
