После своего изобретения трехфазные двигатели успешно используются до сих пор без каких-либо существенных изменений. Подключение асинхронного двигателя к однофазной сети было лишь делом времени, так как они намного проще в эксплуатации и обслуживании, чем их коллекторные собратья. А ведь в домашних условиях используется именно однофазная сеть, а хороший двигатель нужен не только на производстве. Какие электрические машины можно использовать дома или на даче, и как правильно их запустить в работу от обычных 220 В?

Одна фаза вместо трех

Самый распространенный вариант – трехфазный асинхронный двигатель. В пазах неподвижного статора уложены три обмотки со сдвигом 120 электрических градусов. Для пуска необходимо через них пропустить трехфазный ток, который, проходя по каждой обмотке в разное время, создает вращающий момент, раскручивающий ротор. При подключении однофазной сети такого не происходит. Поэтому здесь необходимы дополнительные элементы, такие как фазосдвигающий конденсатор. Это самый простой способ.

На скорость вращения ротора это не повлияет, а вот мощность такой электрической машины упадет. В зависимости от нагрузки на валу, емкости конденсатора, схемы подключения, потери составляют 30–50 %.

Стоит сразу отметить, что аппараты не всех марок работают по однофазной схеме. Но все-таки большинство позволяет проводить с собой подобные манипуляции. Всегда стоит обращать внимание на прикрепленные таблички. Там есть все характеристики, глядя на которые можно увидеть, какая это модель и где она будет работать.

Из первой картинки (А) можно сделать вывод, что данный двигатель рассчитан на два напряжения – 220 и 380 В. Включение обмоток – треугольник и звезда. От обычной домашней сети его запустить можно (есть соответствующее напряжение), и желательно треугольником.

Вторая (Б) показывает: электрическая машина рассчитана на 380 В, включение звездой. Теоретически, на меньшее напряжение переключиться возможно, но для этого нужно разбирать корпус, искать соединение обмоток и переключать их на треугольник. Можно, конечно, ничего не переключать просто поставив конденсатор. Однако потери мощности будут колоссальными.

Если на табличке написано: Δ/Ỵ 127/220, то к сети 220 В такой аппарат можно включать только звездой, иначе он сгорит!

Подключение фазосдвигающего конденсатора

Оптимальный вариант подключения трехфазной машины в работу от 220 вольт, это треугольником. Так потери составят около 30%. Два конца в борне идут непосредственно к сети, а между третьим концом и любым из этих двух включают конденсатор.

Такой пуск возможен если нет никакой серьезной нагрузки: например, при подключении вентилятора. Если будет нагрузка, то ротор либо не будет крутиться вообще, либо запуск будет происходить очень долго. В этом случае стоит добавить пусковой конденсатор.

При этом будет хорошо использовать выключатель, у которого один контакт замыкался бы и фиксировался, пока его не отключишь, а другой отключался, когда его отпускают. Так можно на непродолжительное время подсоединять в работу пусковой конденсатор. Направление вращения изменяется переключением конденсатора в схеме на другую фазу.

На практике это может выглядеть так:

Схема для пуска в работу трехфазного двигателя к однофазной цепи звездой тоже несложная. Потери будут больше, но иногда другого выхода просто нет.

Расчет конденсатора

Вполне естественный вопрос о том, конденсатор с какими параметрами нужно использовать для запуска и работы такого аппарата. Все зависит от того, звездой или треугольником соединены обмотки на трехфазной машине.

• Для звезды существует такой расчет: Cр = 2800•I/U.
• Треугольник:Cр = 4800•I/U.

Cр– емкость рабочего конденсатора в микрофарадах, I – ток в амперах, U – напряжение сети в вольтах.

• Ток можно посчитать таким образом: I = P/(1.73•U•n•cos ф).

Р – это мощность асинхронного аппарата, написанная на его бирке,n – его КПД. Он указан там же, рядом написан и cos ф.

Есть и упрощенный вариант расчета. Он выглядит таким образом: C = 70•Pн, где Pн – это номинальная мощность, кВт (на бирке). Из этой формулы можно сделать вывод, что на каждые 100 Вт должно быть около 7 мкФ емкости.

При завышенной емкости конденсатора обмотки будут сильно греться, при заниженной ротор будет тяжело раскручиваться. Поэтому идеальным вариантом является, когда после всех расчетов делается своеобразная «подгонка»: замеряется ток при помощи клещей и добавляются или убираются дополнительные конденсаторы.

Если нужен пусковой конденсатор, то необходимо подобрать его так, чтобы общая емкость (Ср+Сп) в 2–3 раза превышала рабочую(Ср).

Постепенный разгон

Как можно осуществить плавный пуск асинхронного двигателя в однофазной сети? Стоит сразу оговориться, что для домашнего использования это обойдется дорого. Сама схема очень сложна и пробовать собрать ее самостоятельно не имеет смысла. Существуют специальные устройства плавного пуска, которые успешно используются для этой цели. Суть их заключается в том, что первые секунды включения напряжение питания подается заниженным, вследствие чего занижен пусковой момент.

Но так как частота вращения роторатаких аппаратов зависит от частоты питающего напряжения, а не от его величины, то такой вариант подходит только тогда, когда нет значительной нагрузки на валу: насосы, вентиляторы. Если есть нагрузка, тогда лучше всего использовать частотный преобразователь. Он также обеспечит плавный запуск, а также много других замечательных возможностей. Правда, стоит он дороже. Из этого следует вывод: такие устройства больше подходят для использования на производстве, пусть даже небольшом. Для дома это дорого.

Как видно, этот частотник можно питать как трехфазным напряжением, так и одной фазой.

Одна фаза

Для того чтобы выполнить подключение однофазного асинхронного двигателя, достаточно двух кнопок: одна с фиксатором, другая без него. Стандартная схема: две обмотки, включенные последовательно (хотя, в зависимости от модели, могут быть варианты). Та, у которой большее сопротивление – пусковая, другая – рабочая.

Каждая модель электрической машины имеет свои характеристики, а значит, и варианты подключения могут различаться. У некоторых для запуска используется два конденсатора, у других – один.

Следовательно, начинать необходимо с выяснения модели и ее технических характеристик.

Как видно, запуск короткозамкнутых электрических машин возможен по-разному. Подключение возможно как в домашних условиях, так и на производстве, что сделало их такими популярными. И, по большому счету, более чем за сто лет не было придумано ничего лучше.

Как подключить асинхронный двигатель

С момента изобретения асинхронного двигателя появились различные вариации его исполнения. Но способы подключения остались прежними. Наиболее популярны две схемы: звезда и треугольник. Рассмотрим преимущества и недостатки каждой из них. Выясним, какой метод подключения оптимален.

Подключение звездой

При соединении обмоток статора асинхронного двигателя по схеме «звезда их концы объединяют в одной точке. При питании от трехфазной электролинии вольтаж подается на их начала.

Способ подходит для подключения трехфазных двигателей к трехфазной линии по большему напряжению. Например:

• Двигатель 380 к сети 380 Вольт;
• Двигатель 220В к сети под напряжением 220 единиц;
• Двигатель 127 220В к сети 220 Вольт;
• Двигатель 220 380 к сети 380 Вольт.

Преимущество метода заключается в плавном запуске мотора и его мягкой работе. Это благоприятно сказывается на его эксплуатационном сроке. Но в этом кроется недостаток: схема «звезда» несет потери по мощности в полтора раза по сравнению с подключением способом «треугольник».

Остается вопрос: можно ли, и если да, то, как подключить асинхронный двигатель на 220 или 127 Вольт (низшие значения вольтажа из двух номинальных) звездой? Да, можно. Но это будет невыгодно из-за высокой потери мощности, которая прямо пропорциональна подающемуся напряжению и зависит от способа включения. Поэтому потери мощности по специфике соединения будут сочетаться с потерями по вольтажу (вместо 380 Вольт будет 220В).

Подключение треугольником

Схема «треугольник» отличается от предыдущей тем, что обмотки соединяются последовательно. Тогда конец первой обмотки соединяется с началом второй, конец которой – с началом третьей, вывод которой – с началом первой.

Преимущество способа заключается в том, что он обеспечивает достижение максимальной мощности. Но при запуске двигателя образуются высокие пусковые токи, которые могут привести к уничтожению изоляции. Поэтому не рекомендуется подавать высокое напряжение.

Треугольное соединение используется для подключения однофазного двигателя к однофазной сети 127 или 220 Вольт. Она же применяется для трехфазных электродвигателей с двумя номинальными напряжениями при включении в однофазную сеть (только на меньшее значение):

• Мотор 220 380 к сети с напряжением 220 Вольт;
• Мотор 127 220В к сети с вольтажом 127 единиц.

Внимание! Существуют трехфазные электросети: 600, 380, 220 и 127 Вольт. Но к бытовым из них относят только с напряжением в 380. А 220 в быту относится к однофазным линиям. Поэтому наибольшее распространение получили моторы 220/380В, которые можно подключить как в городе, так и в частном доме.

С технической точки зрения для высокого значения номинального напряжения схема «треугольник» тоже подходит. Но ввиду высоких пусковых токов это нецелесообразно и очень опасно: изоляция сгорит от тепла, выделяемого обмоткой.

Подключение методом «звезда-треугольник»

Для продолжительной эксплуатации электродвигателя важен мягкий запуск, а для высокой производительности – большая мощность. Для того чтобы сочетать преимущества описанных выше способов соединения обмоток, была разработана новая схема: треугольник-звезда. Она подходит для высокомощных моторов от 5 кВт.

Для подключения электродвигателя таким способом понадобится реле времени. Технически управление выглядит следующим образом:

1. Через реле времени К1 и контакт К2 на участке электроцепи контактора, обозначаемого К3, подается оперативное напряжение;
2. Контактор К3 замыкается, но размыкается контакт К3 на части электроцепи контактора, условно обозначаемого К2 для блокировки ошибочного включения. Одновременно в электроцепи контактора К1, совмещенного с клеммами временного реле, включается контакт К3;
3. При подключении контактора К1 замыкается контакт К1, расположенный на участке электроцепи с его катушкой. Тут же срабатывает реле времени, которое разъединяет контакт К1 на участке цепи с катушкой контактора К3, но соединяет его с катушкой контактора, обозначаемого на схеме К2;
4. Контактор К3 выключается, а контакт К3, расположенный на части цепи, где находится катушка второго контактора К2, замыкается;
5. Включается контактор К2, но контакт К2 на участке третьего контактора К3 размыкается в целях блокировки ошибочного включения.

Описание принципа питания:

1. После включения третьего контактора замыкается третий контакт. При этом на блоке расключения начал обмоток (БРНО) замыкаются концы обмоток по схеме «звезда»: U2, V2 и W2;
2. После включения первого контактора замыкается первый контакт. При этом питание подается на концы обмоток: U1, V1 и W1;
3. После срабатывания временного реле происходит переключение на соединение треугольником;
4. Контактор третий отключается, но включается второй с замыканием второго контакта;
5. Питание теперь подается на концы обмоток, расположенных на БРНО (U2, V2 и W2).

Описать можно простыми словами: включение в работу электродвигателя сначала происходит посредством соединения обмоточных выводов в звезду. Этим обеспечивается мягкий и плавный запуск без перегревания. Когда мотор наберет обороты, автоматические происходит переключение на треугольное соединение. Момент переведения сопровождается незначительным снижением скорости вращения. Однако она быстро восстанавливается.

Подключение многоскоростных моторов

Если работа асинхронного электродвигателя может иметь несколько режимов, отличающихся по скорости вращения ротора, то говорят, что он многоскоростной. Различают двухскоростной, трехскоростной и четырехскоростной вариант исполнения. Схемы их подключения сложные, но основываются на уже рассмотренных нами способах соединения: «звезда» и «треугольник».

Двухскоростной мотор может подключаться тремя способами:

1. Треугольник/двойная звезда (на рисунках обозначен буквой «а»). Подходит для подключения электродвигателя, низшая частота вращения которого вдвое меньше высшей частоты (отношение 1 к 2). Схема «треугольник» активна при низких оборотах, а «двойная звезда» — при высоких;
2. Треугольник/сдвоенная звезда с прибавочной обмоткой (на рисунках буква «б»). Схема хороша для двигателей со следующими отношениями частот: 2 к 3 и 3 к 4;
3. Тройная звезда/тройная звезда без дополнительной обмотки (на рисунке буква «в»). Схема подходит в тех же случаях, что и треугольник/двойная звезда с использованием дополнительной обмотки.

Подключение трехскоростного асинхронного двигателя отличается лишь тем, что у такого мотора не одна, а две обмотки, которые не зависят друг от друга. Первая подключается так же, как двухскоростной мотор с одной обмоткой по схеме «а». Вторая соединяется звездой. Всего выводов – 9.

У четырехскоростного мотора тоже две независимые друг от друга обмотки. Но в отличие от трехскоростного двигателя подключение каждой обмотки производится по схеме треугольник/сдвоенная звезда.

Нахождение начал и концов обмоток

Для асинхронных электродвигателей, работающих на одной скорости, характерно наличие шести контактов для трех обмоток (по одному контакту на начало и конец для каждой из них). Если на моторе указано их предназначение, то можно сразу приступать к подсоединению. Но иногда следы меток стираются, или их нет совсем. Тогда перед подключением необходимо определить пары выводов, а также места, где намотка начинается, а где заканчивается.

Поиск парных клемм

Сначала нужно определить выводы, принадлежащие только одной обмотке. Всего получится три пары. Для этого используйте лампу и соединительные провода:

1. Ко второму зажиму в сети подсоедините один из выводов. Свободных останется 5;
2. Включите лампу в сеть через третий зажим;
3. Второй конец провода соедините с одной из клемм статора;
4. Если свечения нет, то разъедините их и подключите к другому выводу;
5. Меняйте соединение лампы со свободными контактами до тех пор, пока не будет замечено накала в лампочке. Как только появился свет, подключенные к сети контакты статора пометьте. Это пара одной из намоток;
6. Точно так же определите две оставшиеся пары;
7. Пометьте каждую пару так, чтобы в последующем не приходилось вновь их искать.

Внимание! Во время работы следите, чтобы оголенные выводы намоток не касались друг друга. Иначе пары могут быть определены ошибочно.

Пометка начал обмоток и их концов

Есть два метода:

• Трансформационный;
• Подбор фаз.

Внимание! Для краткости: Н – начало, К – конец.

Описание метода трансформации:

1. В одну пару включите лампу, а две оставшиеся соедините между собой последовательно, после чего подайте напряжение;
2. Если свечения нет (рисунок б), то намотки были соединены К-Н-Н-К или Н-К-К-Н. Тогда нужно одну из намоток перевернуть, поменяв местами зажимы;
3. Если появилось свечение (рисунок а), то на месте соединения двух пар можно смело пометить один из выводов концом, а другой – началом;
4. Чтобы определить Н и К для обмотки, в которую включена лампа, нужно переставить ее на одну из намоток с уже определенными концами (рисунок в).

Описание способа поиска Н и К подбором фаз:

1. Наугад попробуйте соединить двигатель звездой;
2. Включите в сеть и следите за его работой. Если он гудит, то контакты одной из намоток поменяйте местами;
3. Если мотор все равно гудит при работе, то верните контакты на место, но соедините с центром звезды противоположный вывод другой намотки;
4. Если гудение пропало, то все выводы в центре – концы, а их противоположные стороны – начала. Если еще гудит, то поменяйте местами соединения третьей намотки.

Внимание! Метод подбора фаз подходит только для маломощных моторов до 5 кВт.

Однофазный мотор можно подключить только к однофазной линии. Трехфазный двигатель подходит как для однофазной, так и для трехфазной линии. Причем для однофазного подключения в сеть 127 или 220 Вольт выгодна схема «треугольник», а для линий 220 и 380 Вольт с тремя фазами – «звезда». В зависимости от технических характеристик мотора подключение может выполняться путем комбинаций этих методов.

Схема и способы подключения электродвигателя

В промышленности наибольшее распространение получили трехфазные асинхронные двигатели. Такие привода обладают массой достоинств, как, например, жесткая характеристика. Это выражается в том, что при увеличении нагрузки и снижении оборотов крутящий момент резко возрастает. Схема подключения трехфазного асинхронного двигателя имеет свои особенности, которые необходимо учитывать при монтаже и ремонте устройств.

Условия для подключения электродвигателя

Основным условием для нормальной работы трехфазных двигателей является стабильность напряжения и тока в каждой из фаз электрической сети. Обрыв хотя бы одной фазы приведет к тому, что двигатель потеряет значительную часть мощности и при нагрузке на валу свыше 50 % нормативной остановится и выйдет из строя. Пуск на двух фазах возможен только при полном отсутствии нагрузки и только в то время, когда ротор сохраняет хотя бы небольшую угловую скорость.

К сведению! В момент пуска асинхронный двигатель потребляет ток, в 3-5 раз превышающий номинальный до тех пор, пока ротор не наберет определенные обороты. Это явление исходит из принципа работы двигателя.

Таким образом, если в рабочем режиме ток двигателя позволяет использовать обычные автоматические выключатели, то для обеспечения нормального пуска коммутацию следует производить через мощный контактор (магнитный пускатель).

В отдельных случаях возможно подключение трехфазного двигателя в бытовую однофазную сеть. При этом сильно падают мощностные характеристики. Такая ситуация возникает очень часто, когда необходимо использовать промышленный привод в бытовых условиях. Используя специальную схему включения, обеспечивают нормальную работу мотора с учетом снижения мощности.

Как подготовить для подключения

Для правильного включения трехфазного двигателя необходимо помнить, что существует несколько схем соединения обмоток, среди которых:

• «Звезда». Одни концы обмотки соединяют вместе, а другими подключаются к фазным проводам сети;
• «Треугольник». Все три обмотки соединяются последовательно — конец каждой обмотки с началом следующей. Напряжение сети подается на точки соединения.

Обратите внимание! Для получения одинаковой мощности при соединении типа «звезда» требуется напряжение в √3 раз больше, чем при «треугольнике». Для двигателей, у которых допускается произвольное переключение обмоток, на шильдике обязательно указывается рабочее напряжение «220/380» или «127/220». Первое значение относится к соединению «треугольник», второе к «звезде».

В таких электродвигателях на клеммную колодку попарно в три ряда выведены начало и концы всех обмоток:

• начало первой обмотки — конец второй;
• начало второй — конец третьей;
• начало третьей — конец первой.

Для соединения «звезда» подключают один ряд из трех клемм двумя перемычками, а для соединения «треугольник» замыкают каждую пару тремя перемычками.

Как правильно подсоединить электродвигатель

От правильности включения обмоток электродвигателя зависит как ток потребления, так и направление вращения. Ток потребления вырастает, если двигатель, у которого на данное напряжение сети обмотки должны быть соединены «звездой», переключить на «треугольник». Такой режим работы является аварийным и приведет к выходу из строя.

Из теории трехфазного тока известно, что направление вращения электрической машины можно изменить, поменяв любые две фазы из трех местами. На этом основана схема реверсирования трехфазных асинхронных электродвигателей.

Важно! Схема реверсирования должна обеспечивать невозможность переключения фаз до момента остановки двигателя (прекращения подачи питания). В противном случае произойдет короткое замыкание сети.

Как подключить с 3 или 6 проводами

В большинстве случаев соединение двигателя с питающей сетью производится при помощи трех проводов. Даже если на клеммную колодку выведено шесть проводов, что соответствует трем парам обмотки, то путем соединения в нужную схему для подключения к питанию используется три провода.

Для мощных устройств учитывается, что асинхронный двигатель в момент запуска потребляет в несколько раз больший ток, поэтому используется сложная схема запуска, в которой в момент пуска обмотки подключаются «звездой», а после того как ротор наберет необходимые минимальные обороты, обмотки переключаются в «треугольник».

Важно! Для таких схем включения нужно подсоединять все шесть проводов обмоток электрической машины.

Схема подключения асинхронного электродвигателя

Асинхронные двигатели бывают не только трехфазные. Разработаны конструкции, которые могут подключаться в бытовую однофазную сеть. Схема электродвигателя для подключения к однофазной сети состоит из двух обмоток — рабочей и пусковой. Пусковая обмотка предназначена для формирования внутри статора вращающегося магнитного сдвига в момент пуска. Это необходимо для обеспечения начала вращения ротора. Фазный сдвиг осуществляется за счет включения пусковой обмотки через конденсатор.

После того как ротор наберет обороты, пусковая обмотка уже не нужна. Маломощный однофазный привод будет работать нормально в таком режиме, но мощность двигателя возрастет, если оставить в работе пусковую обмотку, включенную через рабочий конденсатор.

Обратите внимание! Емкость рабочего конденсатора меньше, чем у пускового, так как нет необходимости сильного сдвига фазы. При высокой емкости через пусковую обмотку будет проходить большой ток, что приведет к ее перегреву.

В трехфазную электрическую сеть электромоторы включаются согласно их характеристикам и напряжению сети. Здесь главное — правильно выполнить необходимые соединения обмоток в соответствии с напряжением питания.

Нестандартная схема подключения трехфазного асинхронного электродвигателя применяется при использовании промышленных устройств в быту.

Подсоединение производят по нескольким вариантам:

• с использованием частотного преобразователя;
• через конденсатор.

Электронный частотный преобразователь (инвертор) позволяет не только сохранить мощность, но и улучшить целый ряд характеристик, недостижимых при включении по стандартной схеме. Это:

1. Плавный пуск.
2. Регулирование мощности.
3. Регулирование оборотов.

Частотный преобразователь преобразует однофазное питание в полноценную трехфазную сеть, в которой можно менять частоту, амплитуду, выполнять стабилизацию тока и напряжения в фазных проводах.

Обратите внимание! Большой недостаток частотных инверторов — их высокая стоимость.

Схема с конденсатором разработана таким образом, чтобы получить на одной из трех обмоток сдвиг фазы, достаточный для работы двигателя. Конденсаторная электросхема работоспособна как для «треугольника», так и для «звезды». Включение электромотора через конденсатор является наиболее простым решением проблемы, но имеет несколько недостатков:

• максимальная мощность двигателя снижается до 50 %;
• емкость фазосдвигающего конденсатора сильно зависит от нагрузки на электродвигатель.

То есть при работе на холостом ходу емкость должна быть минимальна и достигать максимума на полной мощности двигателя. Наиболее высокий ток потребления у асинхронного двигателя в момент запуска.

Обратите внимание! На практике используют усредненное значение емкости для наиболее ожидаемого режима работы, поскольку малое значение не даст необходимую мощность, а высокое приведет к перегреву обмоток.

Правильный расчет емкости учитывает напряжение сети, схему включения обмоток и мощность двигателя. Конденсаторная схема включения должна предусматривать запуск двигателя через отдельный пусковой конденсатор, емкость которого должна быть выше рабочей в 2-3 раза.

Принципиальный момент — реверс обеспечивается подключение конденсатора к любой другой обмотке.

Однолинейная схема подключения электродвигателя

В энергетике часто применяются однолинейные схемы, в которых все линии питания вне зависимости от количества проводов и фаз обозначаются одной линией. Однолинейный чертеж не перегружен мелкими деталями, и это упрощает его чтение.

По однолинейной схеме удобно получать общее представление о работе и устройстве электроустановки. Трехфазные электродвигатели также обозначаются на однолинейных схемах. Важно учитывать при этом, что при разных способах коммутации фаз необходимо на чертеже указывать каждую фазу во избежание путаницы.

Чтобы подключать электрический двигатель к сети важно правильное определение назначения выводов обмоток и уже на основании имеющихся данных количество фаз, напряжение, мощность. Немаловажно выбрать наиболее подходящую схему включения.

Схемы подключения электродвигателя 380 и 220 (фото, видео)

Одним из ключевых моментов, обеспечивающих нормальную работу привода, является правильная схема подключения электродвигателя – ключевого звена цепи. Соблюдение всех соединений гарантирует отсутствие нештатных ситуаций, повреждения обмоток, долговечную работу и прогнозируемую агрегата. Важно понимать, что существуют общепринятые решения для включения эл. моторов одно- и трехфазных (220 и 380 В), с потреблением постоянного/переменного тока, с пускателем и защитой теплового реле, а также специфические схемы, например, моторы с фазным ротором, или П 41, работающие на 110/220 В, выходящие за привычные рамки.

Классические варианты подключения

Большинство эл. моторов для современных электроприводах работают от переменной трехфазной линии (каждая из трех фаз подается отдельным проводником). Соответственно, клеммная коробка содержит выводы (входной и выходной) трех обмоток. Между собой и с сетью они могут соединяться по двух классическим схемам: «звезда» и «треугольник».

Схема подключения Звездой и Треугольником

Для первой характерной особенностью является замыкание концевых выводов каждой катушки в одну точку (на практике это одну нейтраль). На входные вывода между тем подается напряжение сети. Подобная схема характеризуется более мягким ходом, но к сожалению, не позволяет развить полную мощность.

Второй вариант с треугольником характеризуется последовательным соединением выводов обмоток: конец первой соединяется с началом второй и т. д. Такой вариант пуска гарантирует достижение паспортной мощности, но во время включения возможно возникновение больших по значению токов, которые могут термически повредить обмоточные выводы.

Если снять крышку клеммной коробки, то оба варианта подключения будут выглядеть следующим образом:

Применение магнитного контактора

Для организации плавного пуска приходится внедрять в цепь питания специальное коммутирующее устройство – пускатель. Это один из вариантов коннектора, который можно дополнить опциональными элементами, например, тепловым реле. Огромным преимуществом такой схемы является возможность организации не только пуска эл. двигателя, но и его остановки, реверса, а также защиты соединений от повреждения избыточными токами. Кроме того, сердечник или катушка может иметь номинал по напряжению 380 или 220В, что позволяет включать мотор в силовую и бытовую сеть.

Классические электросхемы подключения моторов через пускатель можно разделить на два типа:

1. Нереверсивная. Соединение агрегата и сети без необходимости/возможности организации его обратного хода. В этом случае есть возможность интеграции, как в силовую, так и бытовую (220В) сеть,

Нереверсивная схема подключения

2. Реверсивная. Электросхема, которая объединяет два пускателя (блок) с прерывателем цепи. Менять направление вращения роторного узла можно также для силовых и бытовых (220В) сетей.

Реверсивная схема подключения

Как можно судить по иллюстрациям, отличия между «сетевыми» вариантами заключаются в точках подключения выводов контактора:

• для 380 вольт контакты замыкаются на 2 из 3 фаз,
• для 220 вольт один из контактов соединяется с крайней фазой, а второй – с нулем.

Тепловое реле

Кроме того, во всех четырех вариантах присутствует элемент, обозначенный, как «Р». Это не что иное, как тепловое реле. Оно подключается в цепь последовательно с катушкой контактора и служит для обеспечения защиты двигателя от превышения токовых нагрузок.

По принципу действия тепловое реле является ключом, то есть при достижении критических для работоспособности агрегата и контактора токовых значений, происходит временный разрыв цепи питания. Некоторые виды теплового реле или «теплушки» используют для цепей постоянного тока или специфических режимах (затянутый пуск, выпадение фазы и т. п).

Постоянное включение магнитного пускателя приводит к механическому износу контактов, чего лишена тиристорная или бесконтактная схема. Разрыв цепи происходит не механическим путем (разведение контактной группы), а электронным – за счет диодных мостов.

Работа устройств со специфической подвижной частью

Привычным вариантом роторного узла трехфазного асинхронного электродвигателя является короткозамкнутый типа «беличья клетка», который набирается из стальных пластин. Когда существует необходимость снизить номинал пусковых токов с возможностью регулирования частоты вращения, тогда используется фазный ротор. Характерной его особенностью являются две группы выводов:

1. Статорная. Классический клеммный блок, на который подводится напряжение сети (380 или 220В),
2. Роторная. Дополнительный клеммник для выводов обмоток фазного ротора, к которым подключаются контакты реостата (блока сопротивлений).

Последний необходим для плавного пуска с постепенным включением/отключением отдельных сопротивлений в обмоточной цепи фазного ротора.

Работа ДПТ типа П 41

Электрическая машина, питание которой осуществляется постоянным током 220 В, имеет более сложную конструкцию в сравнении с вышеописанными агрегатами. Специфика работы, например, модели П 41, требует наличия коллекторно-щеточного узла, катушки якоря, вспомогательных полюсов статора (индуктора). Двигатели данного типоразмера модели относятся к машинам с электромагнитным индуктором. То есть, для подключения и пуска П 41 используется не постоянный магниты, а независимая или смешанная обмотка возбуждения на 110 или 220В.

Как можно судить, работа трехфазных (380 В) и однофазных (220 В) машин переменного тока или ДПТ типа П 41 может быть организована самыми разными способами, от классических до специфических, учитывающих реальные условия эксплуатации.

Подключение асинхронного двигателя на 220. Трехфазный асинхронный двигатель.

Теоретический материал, изложенный в первой части темы, посвященной однофазному подключению трехфазного электродвигателя, предназначен для того, чтобы домашний мастер мог осознанно перевести промышленные устройства сети 380 вольт на бытовую электрическую проводку 220.

Благодаря ей вы не просто механически повторите наши рекомендации, а будете выполнять их осознанно.

Оптимальные схемы для подключений трехфазного двигателя к бытовой однофазной сети

Среди многочисленных способов подключения электродвигателя на практике широкое распространение получило всего два, именуемые коротко:

1. звездой;
2. треугольником.

Название дано по методу соединения обмоток в электрической схеме внутри статора. Оба способы отличаются тем, что у них на каждую фазу двигателя прикладывается напряжение разной величины.

В схеме звезды линейное напряжение подводится сразу на две обмотки, соединенные последовательно. Их электрическое сопротивление складывается, осуществляет бо́льшее противодействие проходящему току.

У треугольника линейное напряжение подается на каждую обмотку индивидуально и поэтому ему оказывается меньшее сопротивление. Токи создаются выше по амплитуде.

Обращаем внимание на два этих отличия и делаем практические выводы для их использования:

1. схема звезды обладает пониженными токами в обмотках, позволяет эксплуатировать электродвигатель длительно с минимальными нагрузками, обеспечивать небольшие крутящие моменты на валу;
2. более высокие токи, создаваемые схемой треугольника, обеспечивают лучшую выходную мощность, позволяют использовать двигатель в экстремальных нагрузках, поэтому ему требуется надежное охлаждение для длительной работы.

Два этих отличия подробно объяснены на картинке. Внимательно посмотрите на нее. Красными стрелками для наглядности специально помечены приходящие напряжения с линии (линейные) и приложенные к обмоткам (фазные). У схемы треугольника они совпадают, а для звезды — снижены за счет подключения двух обмоток через нейтраль.

Эти способы следует проанализировать применительно к условиям работы вашего будущего механизма на этапе проектирования, до начала его создания. Иначе двигатель схемы звезды может не справляться с подключенными нагрузками и будет останавливаться, а у треугольника — перегреваться и в итоге сгорит. Нагрузку по току двигателя можно предусмотреть выбором схемы подключения.

Как узнать схему подключения обмоток статора у асинхронного двигателя

На каждом заводе принято на корпусе электротехнического оборудования помещать информационные таблички. Пример ее исполнения для трехфазного электродвигателя показан на фотографии.

Домашнему мастеру можно обращать внимание не на всю информацию, а только на:

1. мощность потребления: по ее величине судят о работоспособности подключаемого привода;
2. схему соединения обмоток — вопрос только что разобран;
3. число оборотов, которое может потребовать подключения редуктора;
4. токи в фазах — под них созданы обмотки;
5. класс защиты от воздействий внешней среды — определяет условия эксплуатации, включая защиту от атмосферной влаги.

Сведениям завода обычно можно доверять, но они создавались для нового двигателя, поставляемого в продажу. Эта схема за все время эксплуатации может подвергаться реконструкции несколько раз, потеряв свой первозданный вид. Старый двигатель при неправильном хранении может потерять работоспособность.

Следует выполнить электрические измерения его схемы и проверить состояние изоляции.

Как определить схемы подключения обмоток статора

Для проведения электрических замеров необходимо иметь доступ к каждому окончанию всех трех обмоток. Обычно шесть их выводов подключены на свои болты внутри клеммной коробки.

Но, среди способов заводского монтажа встречается такой, когда специальные асинхронные модели изготовлены по схеме звезды так, что нейтральная точка собрана концами обмоток внутри корпуса, а на вводную коробку заведена одной жилой ее сборка. Этот неудачный для нас вариант потребует раскручивания на корпусе шпилек крепления крышек для снятия последних. Затем надо подобраться к месту соединения обмоток и разъединить их концы.

Электрическая проверка концов обмоток статора

После нахождения обоих концов для одной обмотки их необходимо пометить собственной маркировкой для проведения последующих проверок и подключения.

Замеры полярности у обмоток статора

Поскольку обмотки навиты строго определённым образом, то нам необходимо точно найти у них начала и окончания. Для этого существует два простых электрических метода:

1. кратковременная подача постоянного тока в одну обмотку для создания импульса;
2. использование источника переменной ЭДС.

В обоих случаях работает принцип электромагнитной индукции. Ведь обмотки собраны внутри магнитопровода, хорошо обеспечивающего трансформацию электроэнергии.

Проверка импульсом от батарейки

Работа выполняется сразу на двух обмотках. Картинка показывает этот процесс для трех — так меньше рисовать.

Процесс состоит из двух этапов. Вначале определяются однополярные обмотки, а затем проводится контрольная проверка, позволяющая исключить возможную ошибку у выполненных измерений.

Для поиска однополярных зажимов на любую свободную обмотку подключается вольтметр постоянного тока, переключенный на предел чувствительной шкалы. По нему будем осуществлять , появляющегося за счет трансформации импульса.

Минусовой вывод батарейки жестко соединяют с произвольным концом второй обмотки, а плюсом кратковременно дотрагиваются до ее второго окончания. Этот момент на картинке показан контактом кнопки Кн.

Наблюдают поведение стрелки вольтметра, реагирующей на подачу импульса в своей цепи. Она может двигаться к плюсу или минусу. Совпадение полярностей обеих обмоток будет показано положительным отклонением, а отличие — отрицательным.

При снятии импульса стрелка пойдет в обратную сторону. На это тоже обращают внимание. Затем маркируют концы.

После этого замер выполняют на третьей обмотке, а контрольную проверку осуществляют переключением батарейки на другую цепочку.

Проверка понижающим трансформатором

Источник ЭДС переменного тока на 24 вольта рекомендуется использовать в целях обеспечения электрической безопасности. Пренебрегать этим требованием не рекомендуется.

Вначале берут две произвольные обмотки, например, №2 и №3. Попарно соединяют вместе их вывода и к этим местам подключают вольтметр, но уже переменного тока. В оставшуюся обмотку №1 подают напряжение от понижающего трансформатора и наблюдают появление показаний от него на вольтметре.

Если вектора направлены одинаково, то они не будут влиять друг на друга и вольтметр покажет их общую величину — 24 вольта. Когда же полярность перепутана, то на вольтметре встречные вектора сложатся, дадут в сумме число 0, которое отобразится на шкале показанием стрелки. Сразу после замера тоже следует маркировать концы.

Затем необходимо проверить полярность для оставшейся пары и выполнить контрольный замер.

Такими простыми электрическими опытами можно надёжно определить принадлежность концов к обмоткам и их полярность. Это поможет их правильно собрать для схемы конденсаторного запуска.

Проверка сопротивления изоляции обмоток статора

Если двигатель при хранении находился в неотапливаемом помещении, то он контактирова

асинхронных двигателей переменного тока | Как работают двигатели переменного тока

Реклама

Крис Вудфорд. Последнее обновление: 21 апреля 2020 г.

Знаете ли вы, как работают электродвигатели? Ответ, вероятно, да и нет! Хотя многие из нас узнали, как основные моторные работы, от простых научных книг и веб-страниц, таких как это, многие из двигатели, которые мы используем каждый день — во всем, от заводских машин до электрички — вообще-то не работают.Какие книги научите нас о простых двигателях постоянного тока, которые имеют петля проволоки вращается между полюсами постоянного магнита; в реальной жизни, большинство мощных двигателей используют переменный ток (AC) и работать совершенно по-другому: это то, что мы называем индукцией двигатели, и они очень изобретательно используют вращающееся магнитное поле. Давайте внимательнее посмотрим!

Фото: повседневный асинхронный двигатель переменного тока со снятым корпусом и ротором, на котором показаны медные обмотки катушек, составляющих статор (статическая, неподвижная часть двигателя).Эти катушки предназначены для создания вращающегося магнитного поля, которое вращает ротор (движущуюся часть двигателя) в пространстве между ними. Фото Дэвида Парсонса любезно предоставлено US DOE / NREL.

Как работает обычный двигатель постоянного тока?

Работа: Электродвигатель постоянного тока основан на петле проволоки, вращающейся внутри неподвижного магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом. Коммутатор (разрезное кольцо) и щетки (угольные контакты к коммутатору) меняют электрический ток каждый раз, когда проволока переворачивается, что позволяет ему вращаться в одном направлении.

Простые двигатели, которые вы видите в научных книгах, основаны на кусок проволоки согнут в прямоугольную петлю, которая подвешена между полюса магнита. (Физики назвали бы это проводник с током, сидящий в магнитном поле.) Когда Вы подключаете провод к батарее таким образом, чтобы через него протекал постоянный ток, создавая вокруг него временное магнитное поле. Это временное поле отталкивает исходное поле от постоянного магнита, вызывая проволоку перевернуть.Обычно провод останавливается в этой точке, а затем снова переворачивается, но если мы используем гениальное вращающееся соединение называется коммутатором, мы можем сделать текущий обратный каждый раз, когда провод переворачивается, и это означает, что провод будет вращаться в в том же направлении, пока ток течет. Это Суть простого электродвигателя постоянного тока, который был задуман в 1820-е годы Майкл Фарадей и превратился в практическое изобретение о десятилетие спустя Уильям Стерджен. (Более подробную информацию вы найдете в нашей вводной статье об электродвигателях.)

Прежде чем мы перейдем к двигателям переменного тока, давайте быстро Подводя итог, что здесь происходит. В двигателе постоянного тока магнит (и его магнитное поле) фиксируется на месте и образует внешнюю, статическую часть двигатель (статор), в то время как катушка провода, несущего электрический ток формирует вращающуюся часть двигателя (ротор). Магнитное поле исходит от статора, который является постоянный магнит, в то время как вы подаете электроэнергию на катушку, которая составляет ротор. Взаимодействие между постоянным магнитом поле статора и временное магнитное поле, создаваемое ротором, составляет что заставляет мотор вращаться.

Как работает двигатель переменного тока?

В отличие от игрушек и фонариков, в большинстве домов, офисов, заводы и другие здания не питаются от маленьких батарей: они не снабжаются постоянным током, а переменным током (AC), который меняет свое направление примерно 50 раз в секунду (с частотой 50 Гц). Если вы хотите запустить двигатель от электросети переменного тока вашей семьи, вместо батареи постоянного тока вам нужен другой дизайн двигателя.

В двигателе переменного тока есть кольцо электромагнитов расположены снаружи (составляют статор), которые предназначены для создания вращающегося магнитного поля.Внутри статора есть цельнометаллическая ось, петля из проволоки, катушка, короткозамкнутый каркас из металлических стержней и соединений (подобно вращающимся клеткам, люди иногда забавляют домашних мышей), или какая-то другая свободно вращающаяся металлическая деталь, которая может проводить электричество. В отличие от двигателя постоянного тока, где вы посылаете энергию на внутренний ротора, в двигателе переменного тока вы посылаете питание на внешние катушки, которые составляют статор. Катушки подаются в пары, последовательно, создавая магнитное поле, которое вращается вокруг двигателя.

Фото: статор создает магнитное поле, используя плотно намотанные витки медного провода, которые известны как обмотки. Когда электродвигатель изнашивается или перегорает, можно заменить его другим двигателем. Иногда проще заменить обмотки двигателя новым проводом — квалифицированная работа, которая называется перемоткой, что и происходит здесь. Фото Сет Скарлетт любезно предоставлено ВМС США.

Как это вращающееся поле заставляет двигатель двигаться? Помните, что ротор, подвешенный внутри Магнитное поле, является электрическим проводником.Магнитное поле постоянно меняется (потому что оно вращается), поэтому согласно законам электромагнетизма (точнее, закону Фарадея), магнитное поле производит (или индуцирует, если использовать термин Фарадея) электрический ток внутри ротора. Если проводник представляет собой кольцо или провод, ток течет вокруг него в виде петли. Если проводник представляет собой просто твердый кусок металла, то вокруг него циркулируют вихревые токи. В любом случае, индуцированный ток производит его собственное магнитное поле и, согласно другому закону электромагнетизма (Закон Ленца) пытается остановить то, что его вызывает — вращающееся магнитное поле — также вращением.(Вы можете думать о роторе отчаянно пытаясь «догнать» вращающееся магнитное поле, пытаясь устранить разница в движении между ними.) Электромагнитная индукция является ключом к тому, почему такой двигатель вращается, и именно поэтому он называется асинхронным двигателем.

Как работает асинхронный двигатель переменного тока?

Вот небольшая анимация, чтобы подвести итог и, надеюсь, прояснить все:

1. Две пары электромагнитных катушек, показанные здесь красным и синим, поочередно запитываются от источника переменного тока (не показан, но подключается к выводам справа).Две красные катушки соединены последовательно и под напряжением вместе, а две синие Катушки подключены одинаково. Поскольку это переменный ток, ток в каждой катушке не включается и не выключается внезапно (как показывает эта анимация), но плавно поднимается и опускается в форме синусоиды: когда красные катушки наиболее активны, синие катушки полностью неактивны, и наоборот. Другими словами, их токи не совпадают (смещение по фазе на 90 °).
2. Когда катушки находятся под напряжением, магнитное поле, которое они создают между собой, вызывает электрический ток в роторе.Этот ток создает свое собственное магнитное поле, которое пытается противостоять тому, что его вызвало (магнитное поле от внешних катушек). Взаимодействие между двумя полями вызывает вращение ротора.
3. Поскольку магнитное поле чередуется между красной и синей катушками, оно эффективно вращается вокруг двигателя. Вращающееся магнитное поле заставляет ротор вращаться в одном направлении и (в теории) почти с одинаковой скоростью.

Асинхронные двигатели на практике

Что контролирует скорость двигателя переменного тока?

В синхронных двигателях переменного тока ротор вращается с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле; в асинхронном двигателе ротор всегда вращается с меньшей скоростью, чем поле, что делает его примером того, что называется асинхронным двигателем переменного тока.Теоретическая скорость вращения ротора в асинхронном двигателе зависит от частоты источника переменного тока и количества катушек, составляющих статор, и без нагрузки на двигатель приближается к скорости вращающегося магнитного поля. На практике нагрузка на двигатель (независимо от того, что он ведет) также играет свою роль — имеет тенденцию замедлять ротор. Чем больше нагрузка, тем больше «скольжение» между скоростью вращающегося магнитного поля и фактической скоростью вращения ротора. Чтобы контролировать скорость двигателя переменного тока (заставить его двигаться быстрее или медленнее), вы должны увеличить или уменьшить частоту источника переменного тока, используя так называемую частотно-регулируемый привод.Поэтому, когда вы регулируете скорость чего-то вроде заводской машины, работающей от асинхронного двигателя переменного тока, вы действительно контролируете цепь, которая поворачивает частоту тока, который приводит двигатель в движение вверх или вниз.

Что такое «фаза» двигателя переменного тока?

Нам не обязательно приводить ротор с четырьмя катушками (две противоположные пары), как показано здесь. Можно построить асинхронные двигатели со всеми другими типами катушек. Чем больше у вас катушек, тем плавнее будет работать мотор.Число отдельных электрических токов, подающих питание на катушки независимо друг от друга, известно как фаза двигателя, поэтому показанная выше конструкция представляет собой двухфазный двигатель (с двумя токами, питающими четыре катушки, которые работают ступенчато в двух парах). ). В трехфазном двигателе мы могли бы иметь три катушки, расположенные вокруг статора в виде треугольника, шесть равномерно расположенных катушек (три пары) или даже 12 катушек (три набора по четыре катушки) с одной, двумя или четырьмя катушками. включаются и выключаются вместе тремя отдельными токами в противофазе.

Анимация

: трехфазный двигатель, питаемый от трех токов (обозначается красным, зеленым и синие пары катушек), 120 ° в противофазе.

Преимущества и недостатки асинхронных двигателей

Преимущества

Самым большим преимуществом асинхронных двигателей переменного тока является их простота. У них есть только одна движущаяся часть, ротор, что делает их недорогими, тихими, долговечными и относительно безотказными. ОКРУГ КОЛУМБИЯ моторы, напротив, имеют коммутатор и угольные щетки, которые изнашиваются и нуждаются в замене время от времени.Трение между щетками и Коммутатор также делает двигатели постоянного тока относительно шумными (а иногда даже довольно вонючими).

Artwork: Электродвигатели чрезвычайно эффективны, обычно преобразуя около 85 процентов поступающей электрической энергии в полезную, уходящую механическую работу. Несмотря на это, внутри обмоток все еще расходуется много энергии, поэтому двигатели могут сильно нагреваться. Большинство промышленных двигателей переменного тока имеют встроенные системы охлаждения.Внутри корпуса есть вентилятор, прикрепленный к валу ротора (на противоположном конце оси, который управляет машиной, к которой подключен двигатель), показанный здесь красным. Вентилятор всасывает воздух в двигатель, обдувая его снаружи корпуса мимо вентиляционных ребер. Если вы когда-нибудь задумывались, почему электродвигатели имеют эти выступы снаружи (как вы можете видеть на верхнем фото на этой странице), это причина: они охлаждают двигатель.

Недостатки

Поскольку скорость асинхронного двигателя зависит от частоты переменного тока, который приводит его в движение, он вращается со постоянная скорость, если вы не используете частотно-регулируемый привод; Скорость двигателей постоянного тока намного проще контролировать, просто увеличивая или уменьшая напряжение питания.Хотя асинхронные двигатели относительно просты, они могут быть довольно тяжелыми и громоздкими из-за своей обмотки катушки. В отличие от двигателей постоянного тока, они не могут работать от батарей или любого другого источника питания постоянного тока (например, от солнечных батарей) без использования инвертора (устройства, которое превращает постоянный ток в переменный ток). Это потому, что им нужно изменение магнитного поля, чтобы вращать ротор.

Кто изобрел асинхронный двигатель?

Работа: оригинальный дизайн Никола Тесла для асинхронного двигателя переменного тока. Он работает точно так же, как анимация выше, с двумя синими и двумя красными катушками, попеременно включаемыми генератором справа.Это произведение искусства получено из оригинального патента Tesla, депонированного в Бюро по патентам и товарным знакам США, которое вы можете прочитать сами в ссылках ниже.

Никола Тесла (1856–1943) был физиком и плодовитый изобретатель, чей удивительный вклад в науку и технику никогда не был полностью признан. После того, как он прибыл в Соединенные Штаты в возрасте 28 лет, он начал работает на знаменитого пионера электротехники Томаса Эдисона. Но двое мужчин выпали катастрофически и вскоре стали жестокими соперниками.Тесла твердо верил что переменный ток (AC) намного превосходил постоянный ток (DC), в то время как Эдисон думал об обратном. Со своим партнером Джорджем Вестингауз, Тесла защищал AC, в то время как Эдисон был решил управлять миром на DC и придумал все виды рекламные трюки, чтобы доказать, что AC был слишком опасен для широкого использования (изобретая электрический стул, чтобы доказать, что переменный ток может быть смертельным, и даже электрический ток Топси слону с AC, чтобы показать, насколько смертельно и жестоко это было). Битва между этими двумя очень разные взгляды на электроэнергию иногда называют войной течений.

Несмотря на лучшие (или худшие) усилия Эдисона, Тесла выиграл день, и теперь электричество переменного тока дает много сил мира. Именно поэтому многие из электродвигателей, которые водить технику в наших домах, фабриках и офисах переменного тока асинхронные двигатели, работающие от вращающихся магнитных полей, которые Тесла разработан в 1880-х годах (его патент, показанный здесь, был выдан в мае 1888 года). Итальянский физик по имени Галилео Феррарис независимо придумал ту же идею примерно в то же время, но история относилась к нему еще более жестоко, чем Тесла и его имя теперь почти забыты.

Узнайте больше

На этом сайте

На других сайтах

книг

Для пожилых читателей

Для младших читателей

• Электричество для молодых производителей: веселые и простые проекты «Сделай сам». Автор Mark deVinck. Maker Media / O’Reilly, 2017. Отличное практическое знакомство с электричеством, в том числе пара мероприятий, которые включают создание электродвигателей с нуля.Возраст 9–12.
• Эксперименты с электродвигателем Эд Собей. Enslow, 2011. Это отличное общее введение в электродвигатели с широким научным и технологическим контекстом. Однако по очевидным практическим соображениям и соображениям безопасности он сфокусирован только на проектах двигателей постоянного тока и подходит для возраста 11–14 лет.
• Сила и Энергия Криса Вудфорда. Факты в архиве, 2004. Одна из моих книг, рассказывающая об истории человеческих усилий по использованию энергии с древних времен до наших дней.Возраст 10+.
• Никола Тесла: Крис Вудфорд, разработчик электроэнергии, в книге «Изобретатели и изобретения», том 5. Нью-Йорк: Маршалл Кавендиш, 2008. Краткая биография Теслы, которую я написал несколько лет назад. На момент написания статьи все это было доступно через Интернет по этой ссылке в Google Книгах. Возраст 9–12.

Патенты

Патенты предлагают более глубокие технические детали — и собственные идеи изобретателя в своей работе. Вот очень маленький выбор из многих патентов США, касающихся асинхронных двигателей.

• Патент США 381 968: Электромагнитный двигатель, Никола Тесла, 1 мая 1888 года. Оригинальный патент на асинхронный двигатель переменного тока.
• Патент США 2,959,721: Многофазные асинхронные двигатели, Томас Х. Бартон и др., Lancashire Dynamo & Crypto Ltd, 8 ноября 1960 г. Асинхронный двигатель с улучшенным управлением скоростью.
• Патент США 4311932: жидкостное охлаждение для асинхронных двигателей. Автор — Raymond N. Olson, Sundstrand Corporation, 19 января 1982 г. Эффективный метод жидкостного охлаждения двигателя без чрезмерного гидравлического сопротивления вращающихся компонентов.
• Патент США 5,751,082: Асинхронный двигатель с высоким пусковым моментом, Umesh C. Gupta, Vickers, Inc., 12 мая 1998 года. Современный двигатель с высоким начальным крутящим моментом.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты.

Статьи с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным наказаниям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2012, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.

Следуйте за нами

Поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать об этом друзьям:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2012/2020) Асинхронные двигатели. Получено с https://www.explainthatstuff.com/induction-motors.html. [Доступ (Введите дату здесь)]

Подробнее на нашем сайте…

,

Базовая конструкция трехфазных асинхронных двигателей переменного тока, о которых вы должны знать

Трехфазные асинхронные двигатели переменного тока

Для промышленных и горнодобывающих применений асинхронные двигатели переменного тока являются основными двигателями для подавляющего большинства машин. Этими двигателями можно управлять либо непосредственно от сети, либо от преобразователей частоты.

В современных промышленно развитых странах более половины всей электрической энергии, используемой в этих странах, преобразуется в механическую энергию с помощью асинхронных двигателей переменного тока.

Базовая конструкция трехфазных асинхронных двигателей переменного тока, о которых вы должны знать (фото любезно предоставлено: capolight.wordpress.com)

Применение этих двигателей охватывает практически все стадии производства и обработки.

Приложения

также распространяются на коммерческие здания и бытовые условия. Они используются для привода насосов, вентиляторов, компрессоров, смесителей, мешалок, мельниц, конвейеров, дробилок, станков, кранов и т. Д. И т. Д.

Не удивительно, что этот тип электродвигателя настолько популярен, если учесть его простоту, надежность и низкую стоимость.В последнее десятилетие все более распространенной практикой стало использование трехфазных асинхронных двигателей переменного тока с короткозамкнутым ротором с преобразователями переменного напряжения (VVVF) для применений с частотно-регулируемым приводом (VSD).

Чтобы четко понять, как работает система VSD, необходимо понять принципы работы этого типа двигателя.

Несмотря на то, что базовая конструкция асинхронных двигателей не претерпела существенных изменений за последние 50 лет, современные изоляционные материалы, компьютерные методы оптимизации конструкции и автоматизированные методы производства позволили получить двигателей меньшего физического размера и более низкой стоимости за кВт .

Международная стандартизация физических размеров и размеров рамы означает, что двигатели большинства производителей физически взаимозаменяемы и имеют сходные рабочие характеристики.

Надежность асинхронных двигателей переменного тока с короткозамкнутым ротором по сравнению с двигателями постоянного тока составляет и . Единственные части мотора короткозамкнутого ротора, которые могут износиться, — это подшипники. Скользящие пружины и щетки не требуются для этого типа конструкции. Усовершенствования в современной конструкции подшипников с предварительной смазкой продлили срок службы этих двигателей.

Несмотря на то, что однофазные асинхронные двигатели переменного тока довольно популярны и распространены для применений с малой мощностью до примерно 2,2 кВт, они редко используются в промышленных и горнодобывающих отраслях. Однофазные двигатели чаще используются в быту.

Информация в этой статье в основном относится к 3-фазным асинхронным двигателям переменного тока с короткозамкнутым ротором, который наиболее часто используется с преобразователями VVVF.

Базовая конструкция

Асинхронный двигатель переменного тока состоит из 2 электромагнитных частей:

• Стационарная часть называется статором
• Вращающаяся часть, называемая ротором, поддерживаемая на каждом конце на подшипниках

Статор и ротор каждый состоит из:

• Электрическая цепь, обычно сделанная из изолированной меди или алюминия, для передачи тока
• Магнитная цепь, обычно изготовленная из ламинированной стали, для переноса магнитного потока

Статор

Статор является внешней стационарной частью двигателя, которая состоит из:

• Внешняя цилиндрическая рама двигателя , которая изготовлена ​​из сварной листовой стали, чугуна или литого алюминиевого сплава.Это может включать ножки или фланец для монтажа.
• Магнитный путь , который содержит набор стальных пластин с прорезями, вдавленных в цилиндрическое пространство внутри внешней рамы. Магнитный путь ламинирован, чтобы уменьшить вихревые токи, снизить потери и уменьшить нагрев.
• Набор изолированных электрических обмоток , которые размещены внутри прорезей многослойного магнитного пути. Площадь поперечного сечения этих обмоток должна быть достаточно большой для номинальной мощности двигателя.Для 3-фазного двигателя требуется 3 комплекта обмоток, по одной для каждой фазы.

Рисунок 1: Расслоения статора и ротора

ротор

Это вращающаяся часть двигателя. Как и в случае статора, описанного выше, ротор состоит из набора стальных пластин с прорезями, спрессованных вместе в форме цилиндрического магнитного пути и электрической цепи. Электрическая цепь ротора может быть любой:

• Намоточный ротор типа , который состоит из 3 комплектов изолированных обмоток с соединениями, выведенными на 3 накладки, установленные на валу.Внешние соединения с вращающейся деталью выполнены через щетки на скользящих пружинах. Следовательно, этот тип двигателя часто называют двигателем скольжения.
• Ротор с короткозамкнутым ротором типа , который содержит набор медных или алюминиевых стержней, установленных в пазы, которые соединены с торцевым кольцом на каждом конце ротора. Конструкция этих обмоток ротора напоминает «беличную клетку». Алюминиевые стержни ротора обычно отливаются под давлением в пазы ротора, что приводит к очень прочной конструкции.Даже если алюминиевые роторные стержни находятся в непосредственном контакте со стальными пластинами, практически весь ток ротора протекает через алюминиевые бруски, а не через пластинки.

Другие части

Другие детали, необходимые для завершения асинхронного двигателя:

• Два концевых фланца для поддержки двух подшипников, один со стороны привода (DE), а другой со стороны без привода (NDE)
• Два подшипника для поддержки вращающегося вала, в DE и NDE
• Стальной вал для передачи крутящего момента на нагрузку
• Охлаждающий вентилятор, расположенный в NDE для принудительного охлаждения статора и ротора
• Клеммная коробка сверху или сбоку для подключения внешних электрических соединений

Рисунок 2. Детали сборки типичного асинхронного двигателя переменного тока

Как работают асинхронные двигатели (ВИДЕО)

Справочник // Практические приводы с регулируемой скоростью и силовая электроника Малколма Барнса

,

Выбор асинхронных двигателей для промышленного применения (часть 1)

Введение в асинхронные двигатели

Все типы отраслей промышленности обязательно должны устанавливать различные типы электродвигателей в качестве основного двигателя для управления технологическим оборудованием, участвующим в их соответствующей производственной линии. Непрерывный процесс технического развития привел к появлению высоко диверсифицированных типов электродвигателей.

Выбор асинхронных двигателей для промышленного применения (часть 1) — фоторепортаж: fwworldwide.ком
Следовательно, следует проявлять предельную осторожность при выборе наиболее подходящего типа двигателя, учитывая количество технических факторов для каждого приложения , чтобы двигатель обеспечивал желаемой и оптимальной производительности .

Характеристики двигателей широко варьируются в зависимости от характера их применения и типа обязанностей, которые они должны выполнять. Например, такие приложения, как постоянная скорость, постоянный крутящий момент, переменная скорость, непрерывный / прерывистый режим работы, крутые / внезапные пуски, частые пуски / остановки и т. Д.следует принимать во внимание при выборе типа двигателя для этого конкретного применения.

Кроме того, от двигателей требуется для довольно частой работы в ненормальных условиях в течение их общего срока службы.

В свете вышесказанного, неправильный выбор двигателя всегда ставит промышленных покупателей на все виды проблем, в том числе преждевременный отказ двигателя , вызывает серьезные сокращения производства.

Как и упомянутый выше, ряд других факторов и конструктивных особенностей, таких как погодных условий , жестких системных условий , ненормальных условий , опасных зон, рабочего цикла , КПД двигателя и т. Д.следует учитывать при определении номинальной мощности и последующем составлении технических характеристик двигателя.

Повреждения статора и ротора

Ненормальные условия и последствия

Обычные ненормальные условия, с которыми сталкиваются двигатели, приведены ниже.

1. Ненормальные системные условия

1. Напряжение
   1. Пониженное напряжение
   2. перенапряжения
   3. Дисбаланс в 3-фазном
   4. Однофазный
   5. скачков напряжения
2. Частота
   1. Низкочастотный
   2. Высокая частота

2.Ненормальные условия эксплуатации

1. заблокированный ротор или заглохший ротор
2. Переключение / Частые пуски-остановки
3. Мгновенное прерывание / Автобусный трансфер
4. Перегрузка
5. Неправильный размер кабеля

3. Условия окружающей среды

1. Высокая / низкая температура окружающей среды
2. Большая высота
3. Высокая влажность
4. Коррозионная атмосфера
5. Опасная атмосфера / окружение
6. Воздействие пара / насыщенного солью воздуха / масляных паров

4.Механические проблемы

1. Захваченные подшипники
2. Неправильное выравнивание / выравнивание фундамента
3. Неправильная фиксация сцепления
4. Высокая виброизоляция
5. Внешний удар из-за нагрузки

5. Состояние на месте

1. Плохая вентиляция
2. Скопление грязи
3. Воздействие прямых солнечных лучей

Несмотря на то, что вышеупомянутые отклонения могут преобладать в течение короткой или большой продолжительности или могут быть переходными по своему характеру, основное влияние перечисленных ненормальных условий заключается в перегреве двигателя наряду с одним или несколькими другими эффектами, как указано ниже.

Изменение рабочих характеристик двигателя, например, увеличение мощности и, как следствие, ухудшение КПД двигателя и т. Д.

Увеличение механических напряжений приводит к:

1. Стрижка валов
2. Повреждение намоточного свеса
3. Отказ подшипников
4. Изоляционные повреждения

Повышение температуры обмотки статора и ротора приводит к:

1. Преждевременный выход из строя статора или изоляции ротора (для двигателя с намотанным ротором)
2. Повышенная пожароопасность
3. Обрыв стержня ротора и / или торцевого кольца (для короткозамкнутых двигателей)

Все двигатели сталкиваются с несколькими или несколькими из этих неисправностей в течение срока их службы.Учет перечисленных ненормальных условий на этапе проектирования очень помогает минимизировать влияние ненормальных условий для поддержания стабильной производительности.

Особенности проектирования

Ниже приведены наиболее важных конструктивных факторов , которые необходимо учитывать при выборе двигателя для любого из самых разнообразных промышленных применений.

Мощность в кВт / л.с.

Существуют два основных ограничения для выбора мощности двигателя:

1.Механическое ограничение

Крутящий момент пробоя , который является максимальным крутящим моментом, который может развить двигатель при работе без остановки. Это является критическим конструктивным фактором для применения в двигателях, , особенно для двигателей, подверженных периодическим экстремальным нагрузкам .

Другим критическим фактором является крутящий момент при заблокированном роторе, который представляет собой максимальный крутящий момент, который двигатель может создать во время запуска из стационарного состояния, что является критической характеристикой конструкции для приводов конвейера.

2. Электрическое ограничение из-за изоляции на обмотках двигателя

Электрическая нагрузка на двигатель может быть наложена до тех пор, пока изоляция обмотки не сможет выдержать предписанное повышение температуры по сравнению с окружающей средой для этого конкретного класса изоляции. Срок службы мотора сильно зависит от повышения температуры обмоток.

Ожидаемый срок службы двигателя может быть достигнут при условии, что он работает на своей номинальной мощности без перегрузки и неукоснительно соблюдает предписанные методы профилактического обслуживания.

Скорость Мотора

Большинство двигателей напрямую связаны с приводным оборудованием , где скорость двигателя и приводное оборудование будут одинаковыми.

Чтобы соответствовать скорости приводимого оборудования, между двигателем и приводным оборудованием вводятся такие устройства, как коробка передач , цепи или ремни . В этом случае может возникнуть необходимость снабдить вал ротора , пригодный для его крепления, устройством для уменьшения или увеличения скорости, и, следовательно, спецификация должна включать такие конкретные требования.

В случае использования привода с переменной скоростью для изменения скорости, двигатель должен быть совместим с этим конкретным применением. Стандартный двигатель может не обеспечивать желаемой производительности при работе с приводом с регулируемой скоростью.

Варианты напряжения питания и частоты

Вариации параметров источника питания, то есть напряжения и частоты, существенно влияют на общую производительность двигателя. Как указано в IS: 325-1996, , допустимое отклонение напряжения составляет от ± 5 до ± 10% , допустимая частота составляет 50 Гц ± 3% , а допустимое комбинированное изменение составляет ± 6% .

Эффект пониженного напряжения является более серьезным, чем эффект перенапряжения.

Более высокий крутящий момент из-за перенапряжения может справиться с небольшой перегрузкой без чрезмерного нагрева обмотки, но только на короткое время. Непрерывная работа в условиях пониженного напряжения увеличивает ток со скоростью около 20% на каждые 5% снижения напряжения питания, увеличивая номинальные потери в меди.

Это приводит к нагреву и длительному повышению температуры , и, наконец, к горению обмотки .Во время запуска двигателя крутящий момент уменьшается на 10% на каждые 5% снижения напряжения питания, вызывая больший пусковой ток и, следовательно, более быстрый нагрев обмотки
.

Большой сгоревший асинхронный двигатель

Двигатель обеспечивает пониженную эффективность при повышенном или пониженном напряжении. Коэффициент мощности резко падает при повышении напряжения и улучшается при снижении напряжения. Даже когда двигатель слегка нагружен, перенапряжение вызывает повышение тока и температуры, что сокращает срок службы двигателя.Изменение частоты на +5% уменьшает крутящий момент примерно на 10%, и наоборот, при частоте — 5% крутящий момент увеличивается примерно на 10%.

Поэтому крайне важно учитывать совокупный эффект изменения напряжения и частоты как при покупке двигателя.

Дисбаланс напряжения питания приводит к дисбалансу тока, который в 6-10 раз превышает дисбаланс напряжения в процентах. Это, в свою очередь, приводит к образованию токов обратной последовательности в роторе, вызывающих его перегрев и преждевременный выход из строя.

Поэтому крайне важно указать допустимые пределы изменений параметров электропитания для двигателя в соответствии с требованиями к приводимому оборудованию. Однако допустимые пределы никогда не должны быть больше, чем указано в применимом индийском стандарте IS: 325-1996 (подтверждено в 2002 году).

Будет продолжено в ближайшее время…

,

Фабрика соединения асинхронного двигателя, Изготовленная на заказ OEM / ODM производственная компания соединения асинхронного двигателя Всего найдено 141 предприятий и компаний по подключению асинхронных двигателей с 423 продуктами. Источник высококачественного соединения асинхронного двигателя от нашего большого выбора надежных заводов-изготовителей соединения асинхронного двигателя. Diamond Member

Тип бизнеса:	Производитель / Factory , Торговая компания
Основная продукция:	Моторы низкого напряжения IEC , Моторы низкого напряжения NEMA , Моторы с опасными зонами МЭК , Моторы специального применения 900, Моторы среднего и высокого напряжения Индукционные двигатели Моторы
Mgmt.Сертификация:	ISO9001: 2015, ISO14001: 2015, OHSAS18001: 2007, IATF16949
владение фабрикой:	Общество с ограниченной ответственностью
R & D Емкость:	Собственная марка, ODM, OEM
Расположение:	Сюаньчэн, Аньхой

Золотой участник

Тип бизнеса:	Производитель / Factory , Торговая компания
Основная продукция:	Взрывозащищенный мотор , мотор , сварочный аппарат
Mgmt.Сертификация:	ISO9001: 2008
владение фабрикой:	Общество с ограниченной ответственностью
R & D Емкость:	Собственная марка, ODM, OEM
Расположение:	Тайчжоу, Чжэцзян

Diamond Member

Тип бизнеса:	Производитель / Factory , Торговая компания
Основная продукция:	Мотор AC , Мотор DC
Mgmt.Сертификация:	ISO 9001
владение фабрикой:	Общество с ограниченной ответственностью
R & D Емкость:	Собственная марка, ODM, OEM
Расположение:	Янчжоу, Цзянсу

Diamond Member

Тип бизнеса:	Производитель / Factory , Торговая компания
Основная продукция:	Электрический Мотор
Mgmt.Сертификация:	ISO 9001: 2015
владение фабрикой:	Общество с ограниченной ответственностью
R & D Емкость:	Собственная марка, ODM, OEM
Расположение:	Тайчжоу, Чжэцзян

Тип бизнеса:	Производитель / Factory , Торговая компания
Основная продукция:	Электродвигатель , двигатель , Электродвигатель переменного тока , двигатель , Электродвигатель переменного тока, Электродвигатель , индуктор , трехфазный , Электродвигатель , однофазный двигатель , , Электродвигатель ,
R & D Емкость:	OEM, собственный бренд
Расположение:	Тайчжоу, Чжэцзян
Линии производства:	4

Diamond Member

Тип бизнеса:	Производитель / Factory , Торговая компания
Основная продукция:	Двигатели высокого напряжения и низкого напряжения , двигатели , скользящие кольца , двигатели , большие синхронные двигатели , , асинхронные двигатели , , двигатели постоянного тока , двигатели и генераторы
Mgmt.Сертификация:	ISO 9001, ISO 14001
владение фабрикой:	Общество с ограниченной ответственностью
R & D Емкость:	ODM, OEM
Расположение:	Шанхай, Шанхай

Diamond Member

Тип бизнеса:	Производитель / Factory
Основная продукция:	Электродвигатель Мотор , КПП Мотор , Вентилятор Мотор
Mgmt.Сертификация:	ISO 9001
владение фабрикой:	Общество с ограниченной ответственностью
R & D Емкость:	Собственная марка, ODM, OEM
Расположение:	Тайчжоу, Чжэцзян

.

No related posts.

Подключен