Однофазный асинхронный двигатель схема подключения с помощью конденсаторов

На чтение 28 мин. Обновлено 16 ноября, 2020

Однофазный двигатель с конденсатором – советы электрика

Однофазные электродвигатели 220в: особенности подключения

В наше время трудно найти человека, который бы не знал что такое однофазный электродвигатель. Однофазные электродвигатели 220 в выпускаются серийно уже довольно много лет. Они востребованы в сельском хозяйстве, быту человека, на производстве, в частных и государственных мастерских. Однофазные двигатели 220 В пользуются высокой популярностью.

Общие понятия

Асинхронный двигатель 220 вольт, однофазный, требует питания переменным электрическим током, сеть для подключения такого агрегата должна быть однофазной. Однофазные двигатели 220 в работают при напряжении в сети 220 вольт, частоте 50 герц.

Эти электрические величины поддерживаются во всех бытовых электрических сетях, в домах, квартирах, дачах, коттеджах, по всей территории России, а в США напряжение в бытовой электрической сети составляет 110 вольт.

На производстве же в нашей стране сетевое напряжение имеется однофазное, трёхфазное, и другие виды электрических сетей.

Применение однофазных моторов

Такой тип моторов применяют для работы устройств с малой мощностью.

1. Бытовая техника.
2. Вентиляторы небольшого размера.
3. Электронасосы.
4. Станки, предназначенные для обработки сырья.

Заводы производят электродвигатели однофазные 220 В малой мощности различных моделей, с разным числом оборотов и мощностью. Стоит отметить, что однофазные моторы уступают трёхфазным в нескольких параметрах.

1. Эти моторы имеют меньшие значения КПД.
2. Пускового момента.
3. Мощности.
4. Способность выдерживать перегрузку у трёхфазных электромоторов выше, чем у однофазных.

Эти параметры меньше при условии, когда трёхфазные моторы имеют такой же размер.

Устройство электродвигателя

Однофазные двигатели 220 В имеют две фазы, но основная работа выполняется одной, и такие моторы стали называть однофазными. В состав мотора входят следующие детали.

1. Статор, или неподвижная часть мотора.
2. Ротор, или подвижная (вращающаяся) часть мотора.

Однофазный электромотор можно охарактеризовать как асинхронный электрический мотор, в котором имеется рабочая обмотка на его неподвижной части, она подключается к сети переменного однофазного тока.

Пусковая катушка

Для того чтобы однофазный мотор мог самостоятельно запускаться и начинать вращение, на них устанавливается ещё одна катушка. Она разработана для запуска двигателя.

Пусковая катушка устанавливается по отношению к рабочей со смещением на 90 градусов. Для того чтобы получить сдвиг токов, следует установить в цепь звено, которое будет сдвигать фазы.

В качестве фазосдвигающего звена могут выступать несколько средств.

1. Активный резистор.
2. Конденсатор.
3. Катушка индуктивности.

Ротор и статор мотора металлические. Для того чтобы изготовить ротор или статор, нужна специальная электротехническая сталь марки 2212.

Двух и трёхфазные моторы

Существует возможность 2 или 3-фазный мотор подключить к однофазному источнику питания. Иногда по ошибке такие моторы называют однофазными. Это заблуждение, правильно будет называть это «двух (или трёх) фазный электромотор, подключённый в однофазную сеть питания переменного тока». Просто подключить двух или трёхфазный мотор в однофазную сеть не получится. Нужна схема согласования.

Таких схем есть несколько, согласование можно реализовать при помощи конденсаторов. После подключения к мотору конденсаторов согласно схеме, мотор будет работать, причём все фазы мотора будут работать, они всё время будут находиться под напряжением и выполнять работу по вращению ротора.

Принцип действия

Переменный электроток создаёт магнитное поле в статоре, которое имеет два поля, они одинаковы по амплитуде, частоте, но разнонаправленны.

Эти поля воздействуют на неподвижный ротор, и, вследствие того, что поля разнонаправленны, ротор начинает вращение. При отсутствии в моторе пускового механизма, то ротор будет стоять на месте.

Ротор, начав вращение в одну сторону, будет вращаться далее в этом же направлении.

Запуск мотора

Посредством магнитного поля производится запуск мотора, магнитное поле, воздействуя на ротор, принуждает его вращаться. Создают магнитное поле главная и дополнительная катушки, пусковая имеет меньший размер, подключается она к дополнительной через конденсатор, катушку индуктивности или активный резистор.

Если мотор низкой мощности, пусковая фаза замкнута. Чтобы запустить такой двигатель, подключать электричество к пусковой катушке можно лишь временно, не более чем на три секунды. Для этого существует пусковая кнопка. Кнопка вставлена в пусковое устройство.

Когда происходит нажатие пусковой кнопки, происходит подача электроэнергии на рабочую и на пусковую катушку одновременно, двигатель в эти первые секунды запуска работает как двухфазный, но через три секунды ротор уже набрал обороты, мотор запустился, и кнопка отпускается. Прекращается подача электроэнергии на пусковую катушку, но подача электричества на рабочую обмотку не прекращается, так устроено пусковое устройство, затем устройство работает уже как однофазное.

Важно помнить, что не следует долго держать пусковую кнопку, так как пусковая катушка может перегреться и выйти со строя, она рассчитана на работу несколько секунд. Для обеспечения безопасности в корпусе однофазного силового агрегата может быть встроено тепловое реле, центробежный выключатель.

Центробежный выключатель устроен таким образом, что когда ротор набрал обороты, центробежный выключатель выключается сам, без вмешательства человека. Пусковой ток однофазного двигателя выше рабочего, после запуска ток снижается до уровня рабочего.

Схему подключения однофазного двигателя смотрите здесь.

Тепловое реле

Тепловое реле действует следующим образом: при нагревании обмоток до установленного на реле предела, реле производит прекращение подачи электроэнергии на обе фазы, таким образом, исключается выход из строя при перегрузке или другой причине, это не даст возникнуть пожару.

Достоинства

К положительным качествам такого мотора можно отнести простоту его устройства, ротор в этой конструкции короткозамкнутый, обмотка статора не представляет собой большой сложности.

Недостатки

Кроме достоинств, в этом моторе имеются и некоторые недостатки.

1. Невысокий пусковой момент мотора.
2. Низкий КПД электродвигателя.
3. Электродвигатель не способен генерировать магнитное поле, которое выполняет вращение.

По этой причине такой двигатель сам не может начать вращение. Дело в том что для того, чтобы мотор начал вращение, он должен иметь не менее двух обмоток, а следовательно, и двух фаз, но мотор имеет одну фазу изначально, таково его устройство. Кроме наличия двух фаз, требуется чтобы одна обмотка была смещена по отношению к другой на определённый угол.

Подключение двигателя

Подключать двигатель нужно в однофазную сеть переменного напряжения 220 вольт, частотой 50 герц. Эти номиналы электроэнергии имеются во всех жилых помещениях нашей страны, и вследствие этого однофазные моторы имеют огромную популярность. Они установлены во всей бытовой технике, такой как.

1. Холодильник.
2. Пылесос.
3. Соковыжималка.
4. Триммер.
5. Кусторез электрический.
6. Швейная машинка.
7. Электродрель.
8. Миксер кухонный.
9. Вентилятор.
10. Насос водяной.

Разновидности подключения

1. Подключение с пусковой катушкой.
2. Подключение с рабочим конденсатором.

Электродвигатели однофазные 220 В малой мощности с пусковой катушкой имеют включённый в цепь конденсатор во время старта. После разгона ротора катушка отключается. Если мотор сделан с рабочим конденсатором, цепь пуска не размыкается, идёт постоянная работа пусковой обмотки через конденсатор.

Существует возможность использовать один электромотор для разных целей. Один и тот же мотор можно снять с одной техники и установить на другую. Включать однофазный двигатель можно тремя схемами.

1. Происходит временное включение электричества на пусковую обмотку через конденсатор.
2. Происходит кратковременная подача напряжения на пусковое устройство через резистор, без конденсатора.
3. Электричество подаётся через конденсатор на пусковую обмотку постоянно, одновременно с работой рабочей обмотки.

При использовании в цепи пуска резистора, обмотка будет иметь активное сопротивление выше. Произойдёт сдвиг фаз, достаточный для начала вращения. Можно использовать пусковую обмотку, в которой большее сопротивление и меньшая индуктивность. Чтобы обмотка соответствовала своим параметрам, она должна иметь меньше витков, тоньше провод.

Конденсаторный пуск представляет собой подключение конденсатора к пусковой обмотке и временную подачу электроэнергии.

Чтобы достичь максимального значения момента пуска, нужно круговое магнитное поле, оно должно выполнить вращение. Для этого нужно расположение обмоток под углом 90 градусов. Такого сдвига резистором добиться невозможно.

Если ёмкость конденсатора рассчитать правильно, то удастся сдвинуть обмотки под угол 90 градусов.

Вычисление принадлежности проводов

Чтобы вычислить провода, подключающие пусковую обмотку и рабочую, нужно иметь прибор, измеряющий омы или тестер. Нужно замерять сопротивления обмоток.

Сопротивление рабочей обмотки должно быть меньше, чем пусковой. Например, если замеры показали у одной обмотки 12 Ом, а у другой 30 Ом, то первая из них рабочая, а вторая пусковая.

Рабочая обмотка будет иметь большее сечение чем пусковая.

Подборка ёмкости конденсатора

Чтобы подобрать ёмкость конденсатора, нужно знать, какой ток потребляет электромотор. Если он потребляет ток 1,4 ампера, то нужен конденсатор, ёмкость которого составляет 6 микрофарад.

Проверка работоспособности

Начать проверку следует с визуального осмотра.

1. Если у агрегата была отломана опора, то вследствие этого он тоже мог работать плохо.
2. В случае если потемнел корпус посередине, это говорит о том что он чрезмерно перегревался.
3. Возможно, что в разрез корпуса попали разные посторонние вещи, это будет замедлять его и способствовать перегреву.
4. Если подшипники загрязнены, будет происходить перегревание.
5. Износ подшипников будет причиной перегревания.
6. Если к пусковой обмотке 220v подключён конденсатор завышенной ёмкости, то он будет перегреваться. При подозрении на конденсатор нужно отключить его от пусковой обмотки, включить двигатель в сеть, вручную прокрутить вал, произойдёт запуск и начнётся вращение. Нужно дать мотору поработать около пятнадцати минут, затем проверить, не нагрелся ли он. Если мотор не нагрелся, то причина была в повышенной ёмкости конденсатора. Нужно установить конденсатор меньшей ёмкости.

Электродвигатели однофазные 220 в малой мощности выпускаются совершенно разных моделей и для разных целей, и, прежде чем купить изделие, нужно чётко понимать, какова нужна мощность, тип крепления, количество оборотов в минуту, и прочие характеристики.

Схема подключения однофазного двигателя с пусковой обмоткой

Как определить рабочую и пусковую обмотки у однофазного двигателя

Однофазные двигатели — это электрические машины небольшой мощности. В магнитопроводе однофазных двигателей находится двухфазная обмотка, состоящая из основной и пусковой обмотки.

Две обмотки нужны для того, что бы вызвать вращение ротора однофазного двигателя. Самые распространенные двигатели такого типа можно разделить на две группы: однофазные двигатели с пусковой обмоткой и двигатели с рабочим конденсатором.

У двигателей первого типа пусковая обмотка включается через конденсатор только на момент пуска и после того как двигатель развил нормальную скорость вращения, она отключается от сети. Двигатель продолжает работать с одной рабочей обмоткой. Величина конденсатора обычно указывается на табличке-шильдике двигателя и зависит от его конструктивного исполнения.

У однофазных асинхронных двигателей переменного тока с рабочим конденсатором вспомогательная обмотка включена постоянно через конденсатор. Величина рабочей емкости конденсатора определяется конструктивным исполнением двигателя.

То есть если вспомогательная обмотка однофазного двигателя пусковая, ее подключение будет происходить только на время пуска, а если вспомогательная обмотка конденсаторная, то ее подключение будет происходить через конденсатор, который остается включенным в процессе работы двигателя.

Знать устройство пусковой и рабочей обмоток однофазного двигателя надо обязательно. Пусковая и рабочие обмотки однофазных двигателей отличаются и по сечению провода и по количеству витков. Рабочая обмотка однофазного двигателя всегда имеет сечение провода большее, а следовательно ее сопротивление будет меньше.

Посмотрите на фото наглядно видно, что сечение проводов разное. Обмотка с меньшим сечением и есть пусковая. Замерять сопротивление обмоток можно и стрелочным и цифровым тестерами, а также омметром. Обмотка, у которой сопротивление меньше – есть рабочая.

Рис. 1. Рабочая и пусковая обмотки однофазного двигателя

А теперь несколько примеров, с которыми вы можете столкнуться:

Если у двигателя 4 вывода, то найдя концы обмоток и после замера, вы теперь легко разберетесь в этих четырех проводах, сопротивление меньше – рабочая, сопротивление больше – пусковая. Подключается все просто, на толстые провода подается 220в.

И один кончик пусковой обмотки, на один из рабочих. На какой из них разницы нет, направление вращения от этого не зависит. Так же и от того как вы вставите вилку в розетку.

Вращение, будет изменятся, от подключения пусковой обмотки, а именно – меняя концы пусковой обмотки.

Следующий пример. Это когда двигатель имеет 3 вывода. Здесь замеры будут выглядеть следующим образом, например – 10 ом, 25 ом, 15 ом. После нескольких измерений найдите кончик, от которого показания, с двумя другими, будут 15 ом и 10 ом. Это и будет, один из сетевых проводов.

Кончик, который показывает 10 ом, это тоже сетевой и третий 15 ом будет пусковым, который подключается ко второму сетевому через конденсатор. В этом примере направление вращения, вы уже не измените, какое есть такое и будет.

Здесь, чтобы поменять вращение, надо будет добираться до схемы обмотки.

Еще один пример, когда замеры могут показывать 10 ом, 10 ом, 20 ом. Это тоже одна из разновидностей обмоток. Такие, шли на некоторых моделях стиральных машин, да и не только.

В этих двигателях, рабочая и пусковая – одинаковые обмотки (по конструкции трехфазных обмоток). Здесь разницы нет, какой у вас будет рабочая, а какая пусковая обмотка. Подключение пусковой обмотки однофазного двигателя.

также осуществляется через конденсатор.

Трехфазный асинхронный двигатель – подключение на 220 вольт

Бытовых ситуаций много, особенно у тех, кто проживает в своем собственном частном доме. К примеру, необходимо установить в гараже точильный станок с асинхронным электродвигателем, который работает от трехфазной сети переменного тока.

А на участок проведена лишь однофазная сеть на 220 В. Что делать? В принципе, это не проблема, потому что любой трехфазный электрический движок можно подключить и к однофазной сети, главное знать, как это сделать.

Итак, наша задача в этой статье разобраться в позиции – асинхронный двигатель подключение на 220 вольт.

Существуют две классические схемы такого подключения, в которых присутствуют конденсаторы. То есть, сам электродвигатель становится не асинхронным, а конденсаторным. Вот эти схемы:

Конечно, это не единственные варианты, но в этой статье будем говорить именно о них, как о самых простых и часто используемых.

На схемах хорошо видно, что в них установлены конденсаторы: рабочий и пусковой, которые в свою очередь называются фазосдвигающими. А так как в данной схеме эти элементы являются основными, то самый важный момент – это правильно подобрать конденсатор по емкости, которая бы соответствовала мощности мотора.

Выбираем конденсаторы

Существует формула, по которой емкость можно рассчитать. Правда, для схемы звезда и треугольника она отличается коэффициентом. Для схемы звезда формула вот такая:

С=2800*I/U, где I – это ток, который можно замерить в питающем проводе клещами, U – это напряжение однофазной сети – 220 В.

Формула для треугольника:

Здесь загвоздка может быть только в определение силы тока, просто клещей может не оказаться под рукой, поэтому предлагаем упрощенный вариант формулы:

С=66*Р, где Р – это мощность электродвигателя, которая наносится на шильдик мотора или в его паспорте. По сути, получается так, что емкость рабочего конденсатора в размере 7 мкФ должно хватить на 0,1 кВт мощности двигателя.

Обычно электрики берут именно это соотношение, когда перед ними ставиться вопрос, как подключить асинхронный двигатель с 380 на 220 В. И еще один момент – конденсатор контролирует силу тока, поэтому так важно правильно подобрать его емкость.

И самое главное в подключении двигателя добиться того, чтобы значение тока при эксплуатации электродвигателя не поднималось выше номинальной величины.

Что касается пускового конденсатора, то его обязательно устанавливают в схему, если при пуске мотора действует хотя бы минимальная нагрузка. Включается он обычно буквально на пару секунд, пока ротор не наберет свои обороты. После чего он просто отключается. Если по каким-то причинам пусковой конденсатор не отключится, то произойдет перекос фаз, и двигатель перегреется.

Есть еще один показатель, на который необходимо обратить внимание при выборе. Это напряжение. Правило здесь одно: напряжение конденсатора должно быть больше напряжения в однофазной сети на 1,5.

Тип конденсаторов

Специалисты рекомендуют в качестве пускового и рабочего конденсаторов использовать одинаковые модели. Самый простой вариант – это бумажные конструкции в герметичном металлическом корпусе.

Правда, есть у них один существенный недостаток – большие габаритные размеры.

Поэтому если перед вами стоит вопрос, как подключить небольшой мощности двигатель 380 на 220 вольт, то количество таких конденсаторов будет приличным, и вся конструкция будет смотреться не очень.

Можно использовать для этих целей электролитические приборы, но их схема подключения отличается от предыдущей, потому что в нее придется установить резисторы и диоды. К тому же эти конденсаторы при пробое взрываются. Есть более современные виды – это полипропиленовые модели металлизированного типа. Себя они зарекомендовали хорошо, претензий к ним сейчас у специалистов нет.

Полезные советы

• Обращаем ваше внимание на тот факт, что при подключении трехфазного двигателя к однофазной сети можно говорить и снижении мощности электрического агрегата. В общем, его фактический показатель не будет превышать номинальный 70-80%. При этом скорость вращения ротора не уменьшится.
• Если используемый движок имеет схему переключения 380/220, это обязательно указывается на шильдике, то в однофазную сеть его надо подключать только треугольником.
• В том случае, если на шильдике указаны схема подключения звездой и только трехфазное подключение на 380 вольт, то вам придется вскрыть клеммную коробку и добраться до соединения концов обмоток двигателя. Потому что внутри агрегата уже установлена схема звезда, ее-то и придется разобрать и вывести наружу шесть концов обмотки статора.

Установка реверса

Иногда возникает необходимость провести подключение так, чтобы трехфазный двигатель, подсоединенный к однофазной сети, вращался то в одну, то в другую стороны. Для этого необходимо установить в схему любой управляющий прибор. Это может быть тумблер, кнопка или ключи управление. Но здесь есть два основных требования:

1. Обращайте внимание на силу тока, которую этот управляющий прибор может выдержать. Чтобы он был больше нагрузки, создаваемой электродвигателем.
2. В конструкции управляющего прибора должно быть две пары контактов: нормально замкнутые и нормально разомкнутые.

Вот схема, по которой подключается этот элемент в питание электродвигателя:

Здесь видно, что реверс осуществляется подачей электроэнергии на разные полюса конденсаторов.

Заключение по теме

Схема трехфазного асинхронного двигателя с подключением к 220 вольт – дело реальное. Проблем с ним быть не должно. Здесь главное, и это было показано в статье, правильно подобрать конденсаторы (рабочие и пусковые) и правильно выбрать схему подключения. Особое внимание придется уделить правилам соединения, где в основе будет лежать сам двигатель, а, точнее, его возможности.

Как подключить однофазный электродвигатель через конденсатор – особенности разных схем

Главная » Электрооборудование » Электродвигатели » Однофазные » Как подключить однофазный электродвигатель через конденсатор: пусковой, рабочий и смешанный варианты включения

Как подключить однофазный электродвигатель через конденсатор: пусковой, рабочий и смешанный варианты включения

В технике нередко используются двигатели асинхронного типа. Такие агрегаты отличаются простотой, хорошими характеристиками, малым уровнем шума, легкостью эксплуатации. Для того, чтобы асинхронный двигатель вращался, необходимо наличие вращающегося магнитного поля.

Такое поле легко создается при наличии трехфазной сети. В этом случае в статоре двигателя достаточно расположить три обмотки, размещенные под углом 120 градусов друг от друга и подключить к ним соответствующее напряжение. И круговое вращающееся поле начнет вращать статор.

Однако бытовые приборы обычно используются в домах, в которых чаще всего имеется только однофазная электрическая сеть. В этом случае обычно применяются однофазные двигатели асинхронного типа.

Почему применяют запуск однофазного двигателя через конденсатор?

Если на статоре двигателя поместить одну обмотку, то при протекании переменного синусоидального тока в ней образуется пульсирующее магнитное поле. Но это поле не сможет заставить ротор вращаться. Чтобы запустить двигатель надо:

• на статоре разместить дополнительную обмотку под углом около 90° относительно рабочей обмотки;
• последовательно с дополнительной обмоткой включить фазосдвигающий элемент, например, конденсатор.

В этом случае в двигателе возникнет круговое магнитное поле, а в короткозамкнутом роторе возникнут токи.

Взаимодействие токов и поля статора приведет к вращению ротора. Стоит напомнить, что для регулировки пусковых токов — контроль и ограничение их величины — используют частотный преобразователь для асинхронных двигателей .

Варианты схем включения — какой метод выбрать?

• пусковым,
• рабочим,
• пусковым и рабочим конденсаторами.

Наиболее распространенной методом является схема с пусковым конденсатором .

В этом случае конденсатор и пусковая обмотка включаются только на момент старта двигателя. Это связано со свойством продолжения агрегатом своего вращения даже после отключения дополнительной обмотки. Для такого включения чаще всего используется кнопка или реле .

Поскольку пуск однофазного двигателя с конденсатором происходит довольно быстро, то дополнительная обмотка работает небольшое время.

Это позволяет для экономии выполнять ее из провода с меньшим сечением, нежели основная обмотка. Для предупреждения перегрева дополнительной обмотки в схему часто добавляют центробежный выключатель или термореле.

Эти устройства отключают её при наборе двигателем определенной скорости или при сильном нагреве.

Схема с пусковым конденсатором имеет хорошие пусковые характеристики двигателя. Но рабочие характеристики при таком включении ухудшаются.

Это связано с принципом работы асинхронного двигателя. когда вращающееся поле является не круговым, а эллиптическим. В результате этого искажения поля возрастают потери и падает КПД.

Есть несколько вариантов подключения асинхронных двигателей под рабочее напряжение. Соединение звездой и треугольником (а также комбинированный способ) имеют свои преимущества и недостатки. Выбранный метод включения влияет на пусковые характеристики агрегата и его рабочую мощность.

Принцип действия магнитного пускателя основан на возникновении магнитного поля при прохождении электричества через втягивающую катушку. Подробнее об управлении двигателем с реверсированием и без читайте в отдельной статье.

Более хорошие рабочие характеристики можно получить при использовании схемы с рабочим конденсатором .

В этой схеме конденсатор после запуска двигателя не отключается. Правильным подбором конденсатора для однофазного двигателя можно компенсировать искажение поля и повысить КПД агрегата. Но для такой схемы ухудшаются пусковые характеристики.

Необходимо также учитывать, что выбор величины емкости конденсатора для однофазного двигателя производится под определенный ток нагрузки.

При изменении тока относительно расчетного значения поле будет переходить от круговой к эллиптической форме и характеристики агрегата ухудшатся.

В принципе, для обеспечения хороших характеристик необходимо при изменении нагрузки двигателя менять величину емкости конденсатора. Но это может слишком усложнить схему включения.

Компромиссным решением является выбор схемы с пусковым и рабочим конденсаторами. Для такой схемы рабочие и пусковые характеристики будут средними по сравнению с рассмотренными ранее схемами.

В общем, если при подключении однофазного двигателя через конденсатор требуется большой пусковой момент, то выбирается схема с пусковым элементом, а при отсутствии такой необходимости – с рабочим.

Подключение конденсаторов для запуска однофазных электродвигателей

Перед подключением к двигателю можно проверить конденсатор мультиметром на работоспособность.

При выборе схемы у пользователя всегда есть возможность выбрать именно ту схему, которая ему подходит. Обычно все выводы обмоток и выводы конденсаторов выведены в клеммную коробку двигателя.

Наличие трехжильной проводки в частном доме предполагает использование системы заземления. которую можно сделать своими руками. Как заменить электропроводку в квартире по типовым схемам, можно узнать здесь .

При необходимости модернизировать схему или самостоятельно сделать расчет конденсатора для однофазного двигателя можно, исходя из того, что на каждый киловатт мощности агрегата требуется емкость в 0,7 — 0,8 мкФ для рабочего типа и в два с половиной раза большая емкость для пускового.

При выборе конденсатора необходимо учитывать, что пусковой должен иметь рабочее напряжение не меньше 400 В.

Это связано с тем, что при пуске и остановке двигателя в электрической цепи из-за наличия ЭДС самоиндукции возникает всплеск напряжения, достигающий 300-600 В.

1. Однофазный асинхронный двигатель широко используется в бытовых приборах.
2. Для запуска такого агрегата необходима дополнительная (пусковая) обмотка и фазосдвигающий элемент — конденсатор.
3. Существуют различные схемы подключения однофазного электродвигателя через конденсатор.
4. Если надо иметь больший пусковой момент, то используется схема с пусковым конденсатором, при необходимости получения хороших рабочих характеристик двигателя используется схема с рабочим конденсатором.

Подробное о том, как подключить однофазный двигатель через конденсатор

Подключение однофазного двигателя

Прежде чем приступить к подключению любого электродвигателя, необходимо быть полностью уверенным, что двигатель рабочий. Провести полную ревизию для проверки качества подшипников, отсутствия люфтов на посадочных местах ротора и в крышках двигателя. Провести проверку обмоток на замыкание между собой и на корпус.

Так-же при подключении необходимо соблюдать технику безопасности, быть предельно внимательным и работать без спешки.

Для подключения однофазного электродвигателя с пусковой обмоткой нам понадобится включатель с пусковым контактом – ПНВС. Число после букв означает силу тока на которую рассчитан данный выключатель.

В предыдущей статье я рассказал как определить тип двигателя, трёхфазный он или однофазный.

И если вы сомневаетесь в том, конденсаторный это двигатель или с пусковой обмоткой, то вам необходимо сначала подключить двигатель как с пусковой обмоткой и если он не запустится значит он конденсаторный.

Для того, чтобы узнать какая из двух обмоток является рабочей, необходимо измерить их сопротивление. Та катушка, которая будет иметь меньшее сопротивление является рабочей. Исключение составляет очень небольшой процент конденсаторных двигателей, у которых и рабочая обмотка и конденсаторная одинаковы и имеют одно сопротивление.

Пусковая обмотка подключается только для запуска двигателя и после того как двигатель набрал обороты – отключается. В работе остаётся только рабочая обмотка. Правильно намотанный двигатель, с проведённой ревизией без нагрузки на валу выходит на положенные обороты не больше чем за несколько секунд, но чаще – мгновенно. Поэтому при пробном пуске двигатель должен быть надёжно закреплён.

Чтобы запустить двигатель с пусковой обмоткой необходимо подключить его по такой схеме:

Один конец рабочей и пусковой соединяем вместе и подключаем к одной из крайних клейм кнопки. Это будет общий провод. Второй конец рабочей обмотки подключаем ко второй крайней клейме кнопки. А оставшийся провод пусковой катушки соединяем со средней клеймой кнопки.

При этом мы задействуем клеймы только с одной стороны кнопки. Три клеймы с другой стороны пока остаются свободными. К двум крайним из них подключаем сетевой шнур. А к центральной клейме подводим перемычку от той крайней клеймы, напротив которой подсоединён один рабочий провод.

Закрываем крышку кнопки, закрепляем двигатель, делаем пробное включение-выключение кнопки чтобы убедится в её работоспособности и знать что она находится в выключенном состоянии. Включаем вилку в розетку, нажимаем кнопку пуск и удерживаем до набора двигателем оборотов.

Но не более нескольких секунд. Затем кнопку отпускаем. Если двигатель гудит, но вращаться не начинает, значит двигатель конденсаторный и подключать его нужно по другой схеме.

Для подключения конденсаторного двигателя пусковая кнопка не нужна.

Поэтому подойдёт любой подходящий по мощности пускатель, тумблер или выключатель который может смыкать и размыкать одновременно два контакта.

Соединяем один конец рабочей и один конец пусковой обмоток вместе и подводим к одной из клейм выключателя. Вторые концы обмоток подключаем к разным выводам конденсатора и при этом провод от рабочей катушки подводим ещё и к второй клейме выключателя. На противоположенные клеймы выключателя подключаем сетевой шнур.

Переключаем тумблер в положение выключено, проверяем надёжность закрепления двигателя, включаем вилку в розетку и включаем тумблер. Двигатель без нагрузки на валу должен запуститься мгновенно.

Для того, чтобы однофазный двигатель вращался в другую сторону, необходимо поменять выводы одной из обмоток местами.

Если нам необходимо чтобы двигатель вращался и в одну и в другую стороны, то необходимо поставить тумблер реверса. Причём поставить его так, чтоб мы не могли переключить его во время работы двигателя. Это касается конденсаторного двигателя. Тумблер должен быть на 2 или 3 положения и иметь шесть выводов.

В одном положении два средних вывода замыкаются с двумя крайними, а в другом с двумя другими крайними. Подключаем два провода одной из катушек двигателя к центральным клеймам переключателя, а крайнии клеймы соединяем по диагонали и отводим от них два провода которые подключаем туда, откуда отключили концы обмотки. Теперь при переключении тумблера двигатель будет запускаться в другую сторону.
Схема реверса однофазного двигателя с пусковой обмоткой и кнопкой ПНВ.

О том как подобрать конденсатор к конденсаторному двигателю я расскажу в одной из следующих статей.

Как подключить однофазный электродвигатель

Электричество сегодня является основным источником, обеспечивающим работу большого количества механизмов. Для выполнения таких процессов применяют несколько видов двигателей.

Они могут быть, как одно-, так и трехфазными и отличаться принципом подключения. Более подробно узнать о подобных конструкциях можно на сайте http://ovk.dp.ua/odnofaznyye-elektrodvigateli/.

Варианты подключения

Пуск однофазных асинхронных двигателей зачастую осуществляется с помощью конденсатора. Для таких целей можно использовать несколько основных вариантов, которые отличаются способом подключения ранее указанного элемента:

1. Пусковая схема предполагает применение конденсатора в качестве системы для запуска. Следует отметить, что такой способ, хотя и обеспечивает неплохие пусковые параметры, но рабочие характеристики при этом несколько ухудшаются.
2. Схемы с рабочим конденсатором. Отличительной особенностью такой конструкции является то, что он не отключается после запуска двигателя. Данный вариант запуска уже наоборот снижает пусковые показатели.
3. Оптимальной схемой подключения является применение пускового и рабочего конденсатора. Это позволит добиться усредненных показателей, как при запуске, так и рабочей мощности.

Подключение конденсатора

Следует понимать, что такой способ подключения не является единственным. Существуют и другие варианты, зависящие в основном от типа двигателя.

Но если все же вы выбрали схемы с конденсаторами, тогда вам следует выполнить несколько простых рекомендаций:

• В первую очередь следует произвести расчеты всех параметров подобных конструкций. Выполняется это согласно определенным схемам, которые желательно тщательно изучить, чтобы понимать весь принцип расчета.
• Затем покупается конкретный конденсатор, который желательно проверять на работоспособность с помощью специальных мультиметров.
• Также ранее следует определить конкретную схему, которая может меняться в зависимости от ваших потребностей. Обратите внимание, что из обмотки двигателя может выходить несколько проводов, что и позволяет варьировать все параметры и способы соединения.

Не следует выполнять подобные операции, если вы не разобрались с работой двигателя. Это может привести к выходу его из строя (перегорание обмотки и т.д.). Альтернативным вариантом подключения является доверие подобных работ опытному электрику, который сделает все качественно и надежно.

Подключение трёхфазного двигателя к однофазной сети

Автор: admin, 31 Мар 2013

В этой статье рассмотрим подключение трёхфазного асинхронного двигателя к однофазной сети с помощью фазосдвигающего конденсатора, а также расчёт ёмкости пускового и рабочего конденсаторов, подключение трёхфазного двигателя «звездой» и «треугольником».

Самый простой пуск трёхфазного двигателя в однофазной цепи возможен с помощью фазосдвигающего конденсатора, включённого в третью обмотку двигателя. КПД(коэффициент полезного действия) двигателя в этом случае будет около 60% (по сравнению с трёхфазным включением).

При пуске маломощного асинхронного электродвигателя ( до 500 Вт), или при пуске двигателя без нагрузки на его вал, можно ограничится использованием только, так называемого, рабочего конденсатора.

При пуске более мощных двигателей нужно использовать ещё и пусковой конденсатор, необходимый для разгона двигателя.

Схема включения двигателя в однофазную сеть

Подключение трёхфазного двигателя

В схеме обозначено:

• FU1, FU2 — предохранители.
• S1 — двухполюсный выключатель.
• S2 — переключатель направления движения вала двигателя (реверс).
• S3 — кнопка подключения пускового конденсатора (разгон двигателя).
• Сп — пусковой конденсатор.
• Ср — рабочий конденсатор.
• R1 — разрядный резистор.
• М — электродвигатель.

После включения выключателя S1 необходимо сразу нажать кнопку S3, после разгона двигателя (2-3 сек) кнопку отпустить.

Расчёт элементов схемы включения двигателя

Ёмкость рабочего конденсатора для данной схемы (соединение обмоток электродвигателя «треугольником») рассчитывается по следующей формуле:

Ср = 4800*I/U, где

Ср — ёмкость рабочего конденсатора в мкФ;
I — ток электродвигателя, А;
U — сетевое напряжение(220 В).

При соединении обмоток электродвигателя «звездой» ёмкость рабочего конденсатора определяется по формуле:

Ср = 2800*I/U , обозначения те же.

Если неизвестен ток электродвигателя, но известна мощность, то ток можно рассчитать по формуле:

I = P/(√3*U*ɳ*cosφ) , где

P — мощность электродвигателя, Вт;
ɳ — КПД электродвигателя;
cosφ — коэффициент мощности.

Приблизительно можно принять ɳ=0,6, cosφ = 0,8. Тогда формула упростится и примет вид:

I = P/(0,83*U).

Ёмкость пускового конденсатора должна быть в 2-3 раза больше ёмкости рабочего.

Нужную ёмкость конденсатора можно собрать из нескольких, имеющихся в наличии конденсаторов, как это сделать описано здесь. Лучше всего применять металлобумажные или плёночные конденсаторы. Рабочее напряжение конденсаторов не ниже 300В.

В некоторых статьях предлагают использовать электролитические конденсаторы, соединив пару конденсаторов минусовыми выводами и зашунтировав их диодами.

Я не рекомендую этого делать, так как при выходе из строя диода (при его электрическом пробое), через электролитический конденсатор потечёт переменный ток и он скорее всего взорвётся из-за нагрева.

Разрядный резистор R1 служит для разряда пускового конденсатора после его отключения. Можно обойтись и без него, но тогда следует помнить, что на устройстве может остаться опасное напряжение, даже после его выключения. Можно взять резистор сопротивлением 0,5 — 1 мОм, на мощность рассеяния не ниже 0,5 Вт.

Все выключатели и предохранители должны выдерживать рабочий ток электродвигателя.

Советы: лучше всего использовать соединение «треугольником», при соединении обмоток «звездой» значительная часть мощности двигателя теряется.

На шильдике двигателя указывается схема соединения обмоток, возможность её изменения и рабочее напряжение обмоток. Например: ∆/Ү 220/380 обозначает, что обмотки электродвигателя могут быть подсоединены либо «треугольником» на 220 В, либо «звездой» на напряжение 380В.

Обозначение Ү 380 — говорит о том, что обмотки подсоединены по схеме «звезда» и рассчитаны на 380 В и в распредкоробку двигателя выведено всего три провода. Тут придётся подключать по схеме «звезда», потеряв мощность.

Можно конечно залезть внутрь двигателя и вывести недостающие концы в распредкоробку, но это работа уже для специалиста.

Ёмкость рабочего конденсатора (в мкФ) можно приблизительно рассчитать умножив мощность двигателя (в кВт) на 100. Ёмкость пускового конденсатора можно уменьшить, подобрав экспериментальным путём.

Если вам помогла эта статья, то вы можете поделиться ей со своими друзьями, нажав кнопки социальных сетей, расположенные ниже.

Источник

Однофазный асинхронный электродвигатель: устройство, принцип работы, подключение

Практически всем хорошо известны трехфазные электродвигатели, они широко применяются в промышленности, позволяют решать самые различные задачи. Да и принцип получения переменного тока, как физической величины мы привыкли рассматривать на примере тех же трехфазных асинхронных генераторов. Но как быть в бытовых условиях, где присутствует только одна фаза, народные умельцы научились выполнять подключение трехфазных электрических машин, но это не обязательно. На практике давно используется  однофазный асинхронный электродвигатель, который может выполнять все свои функции даже в домашней сети переменного тока.

Конструктивные особенности

Если сравнивать однофазный электродвигатель с другими электрическими машинами, то конструктивно он также состоит из подвижного и неподвижного элемента —  статора и ротора. Статор, за счет протекания электрического тока по его обмоткам, создает магнитное поле, вступающее во взаимодействие с ротором. В результате электромагнитного взаимодействия ротор приводится во вращение.

Рис. 1. Конструкция однофазного асинхронного электродвигателя

Однако все не так просто, как может показаться на первый взгляд, если бы вы убрали из обычного трехфазного электродвигателя лишние две обмотки и подключили в розетку, вращение бы не началось. Мотору  попросту не хватит момента для вращения ротора. Поэтому конструкция однофазного асинхронного электродвигателя имеет ряд особенностей.

Ротор

Ротор однофазного электродвигателя представляет собой такой же металлический вал, который оснащается обмоткой. На валу собирается ферромагнитный каркас из шихтованной стали по ее внешней поверхности проделываются пазы.

В пазах на валу ротора устанавливаются стержни из меди или алюминия, которые выступают в роли обмотки, проводящей электрический ток. На концах стержни соединяются двумя кольцами, из-за такой конструкции его также называют беличьей клеткой.

При воздействии электромагнитного потока от статора на короткозамкнутые обмотки ротора в беличьей клетке начинает протекать ток. Ферромагнитная вставка на валу помогает усилить поток, проходящий через него. Однако далеко не во всех моделях существует магнитный проводник, в некоторых он выполняется из немагнитных сплавов.

Статор

Конструкция статора в однофазном электродвигателе имеет такой же состав, как и в большинстве электрических машин:

• металлический корпус;
• установленный внутри магнитопровод из ферромагнитного материала;
•  обмотка статора, представленная медными проводниками.

Обмотки статора такого электродвигателя подразделяются на две – основную, она же рабочая, через которую осуществляется постоянная циркуляция нагрузки и пусковая, которая задействуется только в момент запуска. Обе обмотки однофазного двигателя расположены под углом 90° друг относительно друга. Такая конструкция делает их схожими с двухфазными электродвигателями, где также применяются две обмотки.

Но их объем, относительно всего пространства асинхронного двигателя  отличается, основная составляет только 2/3 от общего числа пазов, а пусковые обмотки занимают 1/3.

Принцип работы

Принцип действия однофазного асинхронного электродвигателя заключается в создании пульсирующего магнитного потока от протекания электрического тока по основной обмотке статора, если рассматривать вариант пуска от вспомогательного витка. Таким образом, подключение однофазного мотора к сети мы рассмотрим на примере одно витка.

Рис. 2. Принцип формирования магнитного потока в статоре

Как видите на рисунке выше, переменный электрический ток, протекая по проводнику, согласно правила буравчика, создает концентрические магнитные потоки. При появлении максимума синусоиды магнитный поток также достигнет своего максимума. Однако в сети однофазного переменного электрического напряжения ток  меняет свое направление движения в витке с частотой в 50 Гц. Это означает, что как только кривая пересечет ось  абсцисс, ток будет протекать по витку обмотки в противоположном направлении и создаваемый ним магнитный поток получит противоположные полюса и направленность результирующего вектора:

Рис. 3. Формирование потока обратного направления

С физической точки зрения оба потока равнозначны, поэтому их смена с периодичностью 100 раз в секунду даст нулевой результат при сложении. Прямой магнитный поток окажется равным обратному:

Ф_пр = Ф_обр

Это означает, что если в таком поле окажется ротор электродвигателя, вращаться он не будет. 100 раз в минуту в нем произойдет смена магнитного потока, и короткозамкнутый ротор будет просто гудеть, оставаясь на месте.  Однако ситуация в корне измениться, если возникнет импульс к начальному движению. В таком случае появиться скольжение, которое и приведет к постоянному вращению вала:

S_пр = (n₁ — n₂

) / n₁, где

• n₁ – частота вращения магнитного поля однофазного электродвигателя;
• n₂ – частота вращения ротора асинхронного электродвигателя;
• S – величина скольжения однофазного индукционного мотора.

При смене магнитного потока направление вращения и поля статора и ротора электродвигателя совпадут, поэтому скольжение получит иное выражение для вычисления:

S_обр = (n₁ — ( — n₂)) / n₁, где

Попеременное пересечение стержней магнитными потоками разного направления создаст в них ЭДС, которая сгенерирует электрический ток в роторе и ответный магнитный поток. А он, в свою очередь, также вступит во взаимодействие с полем статора однофазного электродвигателя, как показано на рисунке ниже.

Рис. 4. Получение ЭДС в роторе

Как видите, чтобы подключить трехфазный электродвигатель, достаточно подать на него напряжение, но с однофазным такой вариант не сработает.

Для запуска мотора необходим первичный импульс, который на практике может быть получен посредством:

• раскрутки вала вручную;
• кратковременного введения пусковой катушки;
• расщепления магнитного поля короткозамкнутым контуром.

Из вышеприведенных способов сегодня первый используется только в лабораторных экспериментах, из практического применения он вышел из-за опасности травмирования оператора.

Схемы подключения

Для получения базового импульса вращения могут использоваться различные схемы подключения. Со временем, некоторые из них утрачивали свою актуальность и сменялись более прогрессивными, поэтому далее мы рассмотрим наиболее эффективные, которые применяются и сейчас.

С пусковым сопротивлением

Так как в индукционных электродвигателях сопротивление обмоток имеет комплексную форму, вектор магнитного потока можно легко сместить, если в пусковую обмотку добавить сопротивление. Наличие активной составляющей даст необходимый угол сдвига между рабочими катушками однофазного электродвигателя и пусковой, от 15° до  50°, что и обеспечит разницу для начального вращения.

Рис. 5. Схема с пусковым сопротивлением

С конденсаторным запуском

В отличии от предыдущего способа, в схеме с конденсаторным пуском электродвигателя применяется емкостной элемент, который позволяет сместить электрические величины в основной и пусковой катушках на 90°, обеспечивая максимальное усилие.

Рис. 6. Схема с конденсаторным пуском

На практике пусковой конденсатор вместе с дополнительной обмоткой вводятся кнопкой пуска одновременно с подачей основного питания. Пусковая кнопка устроена таким образом, что контакт C

n возвращается пружиной в изначальное положение, сразу после окончания конденсаторного запуска.

С расщепленными полюсами

В отличии от конденсаторных двигателей, такой способ пуска предусматривает наличие особой конструкции статорного магнитопровода. В этом случае каждый полюс разделяется на два, один из которых комплектуется короткозамкнутым витком, изменяющим характеристики магнитного потока.

Рис. 7. Схема с расщепленными полюсами

Существенным недостатком этого метода пуска однофазного электродвигателя является постоянная потеря мощности и снижение КПД мотора. Поэтому его применяют только в электрических машинах до 100 кВт.

Область применения

Однофазные электродвигатели находят широкое применение в бытовых устройствах или промышленных аппаратах малой механизации. Они охватывают относительно маломощное однофазное оборудование, которое питается от 220В.

Это различные станки для обработки древесины, металла, пластика и т.д. Также однофазные электродвигатели используются в установках сельскохозяйственной отрасли для смешивания зерновых, изготовления бетона и т.д. В быту их применяют в некоторых моделях микроволновок, вытяжек, стиральных машин и куллеров, питающихся от однофазного источника.

Видео по теме

Однофазный асинхронный двигатель: его устройство и принцип действия

Дмитрий Левкин

Основными компонентами любого электродвигателя являются ротор и статор. Ротор — вращающаяся часть электродвигателя, статор — неподвижная часть электродвигателя, с помощью которого создается магнитное поле для вращения ротора.

Основные части однофазного двигателя: ротор и статор

Статор имеет две обмотки, расположенные под углом 90° относительно друг друга. Основная обмотка называется главной (рабочей) и обычно занимает 2/3 пазов сердечника статора, другая обмотка называется вспомогательной (пусковой) и обычно занимает 1/3 пазов статора.

Двигатель фактически является двухфазным, но так как рабочей является только одна обмотка, электродвигатель называют однофазным.

Ротор обычно представляет из себя короткозамкнутую обмотку, также из-за схожести называемой «беличьей клеткой». Медные или алюминиевые стержни которого с торцов замкнуты кольцами, а пространство между стержнями чаще всего заливается сплавом алюминия. Так же ротор однофазного двигателя может быть выполнен в виде полого немагнитного или полого ферромагнитного цилиндра.

Однофазный двигатель с вспомогательной обмоткой имеет 2 обмотки расположенные перпендикулярно относительно друг друга

Принцип работы однофазного асинхронного двигателя

Для того чтобы лучше понять работу однофазного асинхронного двигателя, давайте рассмотрим его только с одним витком в главной и вспомогательной обмотки.

Проанализируем случай с двумя обмотками имеющими по оному витку

Рассмотрим случай когда в вспомогательной обмотки не течет ток. При включении главной обмотки статора в сеть, переменный ток, проходя по обмотке, создает пульсирующее магнитное поле, неподвижное в пространстве, но изменяющееся от +Фmах до -Фmах.

Пульсирующее магнитное поле

Если поместить ротор, имеющий начальное вращение, в пульсирующее магнитное поле, то он будет продолжать вращаться в том же направлении.

Чтобы понять принцип действия однофазного асинхронного двигателя разложим пульсирующее магнитное поле на два одинаковых круговых поля, имеющих амплитуду равную Фmах/2 и вращающихся в противоположные стороны с одинаковой частотой:

• где nпр – частота вращения магнитного поля в прямом направлении, об/мин,
• nобр – частота вращения магнитного поля в обратном направлении, об/мин,
• f1 – частота тока статора, Гц,
• p – количество пар полюсов,
• n1 – скорость вращения магнитного потока, об/мин

Разложение пульсирующего магнитного потока на два вращающихся

Рассмотрим случай когда ротор, находящийся в пульсирующем магнитном потоке, имеет начальное вращение.

Например, мы вручную раскрутили вал однофазного двигателя, одна обмотка которого подключена к сети переменного тока.

В этом случае при определенных условиях двигатель будет продолжать развивать вращающий момент, так как скольжение его ротора относительно прямого и обратного магнитного потока будет неодинаковым.

Будем считать, что прямой магнитный поток Фпр, вращается в направлении вращения ротора, а обратный магнитный поток Фобр — в противоположном направлении. Так как, частота вращения ротора n2 меньше частоты вращения магнитного потока n1, скольжение ротора относительно потока Фпр будет:

• где sпр – скольжение ротора относительно прямого магнитного потока,
• n2 – частота вращения ротора, об/мин,
• s – скольжение асинхронного двигателя

Прямой и обратный вращающиеся магнитные потоки вместо пульсирующего магнитного потока

Магнитный поток Фобр вращается встречно ротору, частота вращения ротора n2 относительно этого потока отрицательна, а скольжение ротора относительно Фобр

• где sобр – скольжение ротора относительно обратного магнитного потока

Согласно закону электромагнитной индукции прямой Фпр и обратный Фобр магнитные потоки, создаваемые обмоткой статора, наводят в обмотке ротора ЭДС, которые соответственно создают в короткозамкнутом роторе токи I2пр и I2обр. При этом частота тока в роторе пропорциональна скольжению, следовательно:

• где f2пр – частота тока I2пр наводимого прямым магнитным потоком, Гц

• где f2обр – частота тока I2обр наводимого обратным магнитным потоком, Гц

Таким образом, при вращающемся роторе, электрический ток I2обр, наводимый обратным магнитным полем в обмотке ротора, имеет частоту f2обр, намного превышающую частоту f2пр тока ротора I2пр, наведенного прямым полем.

Пример: для однофазного асинхронного двигателя, работающего от сети с частотой f1 = 50 Гц при n1 = 1500 и n2 = 1440 об/мин,

скольжение ротора относительно прямого магнитного потока sпр = 0,04;частота тока наводимого прямым магнитным потоком f2пр = 2 Гц;скольжение ротора относительно обратного магнитного потока sобр = 1,96;частота тока наводимого обратным магнитным потоком f2обр = 98 Гц

• Согласно закону Ампера, в результате взаимодействия электрического тока I2пр с магнитным полем Фпр возникает вращающий момент
• ,

• где Mпр – магнитный момент создаваемый прямым магнитным потоком, Н∙м,
• сM — постоянный коэффициент, определяемый конструкцией двигателя

Электрический ток I2обр, взаимодействуя с магнитным полем Фобр, создает тормозящий момент Мобр, направленный против вращения ротора, то есть встречно моменту Мпр:

,

• где Mобр – магнитный момент создаваемый обратным магнитным потоком, Н∙м

Результирующий вращающий момент, действующий на ротор однофазного асинхронного двигателя,

,

Справка: В следствие того, что во вращающемся роторе прямым и обратным магнитным полем будет наводиться ток разной частоты, моменты сил действующие на ротор в разных направлениях будут не равны. Поэтому ротор будет продолжать вращаться в пульсирующем магнитном поле в том направлении в котором он имел начальное вращение.

При работе однофазного двигателя в пределах номинальной нагрузки, то есть при небольших значениях скольжения s = sпр, крутящий момент создается в основном за счет момента Мпр. Тормозящее действие момента обратного поля Мобр — незначительно.

Это связано с тем, что частота f2обр много больше частоты f2пр, следовательно, индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора х2обр = x2sобр току I2обр намного больше его активного сопротивления.

Поэтому ток I2обр, имеющий большую индуктивную составляющую, оказывает сильное размагничивающее действие на обратный магнитный поток Фобр, значительно ослабляя его.

,

• где r2 — активное сопротивление стержней ротора, Ом,
• x2обр — реактивное сопротивление стержней ротора, Ом.

Если учесть, что коэффициент мощности невелик, то станет, ясно, почему Мобр в режиме нагрузки двигателя не оказывает значительного тормозящего действия на ротор однофазного двигателя.

Действие пульсирующего поля на неподвижный ротор

При неподвижном роторе (n2 = 0) скольжение sпр = sобр = 1 и Мпр = Мобр, поэтому начальный пусковой момент однофазного асинхронного двигателя Мп = 0. Для создания пускового момента необходимо привести ротор во вращение в ту или иную сторону. Тогда s ≠ 1, нарушается равенство моментов Мпр и Мобр и результирующий электромагнитный момент приобретает некоторое значение .

Пуск однофазного двигателя. Как создать начальное вращение?

Одним из способов создания пускового момента в однофазном асинхронном двигателе, является расположение вспомогательной (пусковой) обмотки B, смещенной в пространстве относительно главной (рабочей) обмотки A на угол 90 электрических градусов.

Чтобы обмотки статора создавали вращающееся магнитное поле токи IA и IB в обмотках должны быть сдвинуты по фазе относительно друг друга.

Для получения фазового сдвига между токами IA и IB в цепь вспомогательной (пусковой) обмотки В включают фазосмещающий элемент, в качестве которого используют активное сопротивление (резистор), индуктивность (дроссель) или емкость (конденсатор) [1].

После того как ротор двигателя разгонится до частоты вращения, близкой к установившейся, пусковую обмотку В отключают. Отключение вспомогательной обмотки происходит либо автоматически с помощью центробежного выключателя, реле времени, токового или дифференциального реле, или же вручную с помощью кнопки.

Таким образом, во время пуска двигатель работает как двухфазный, а по окончании пуска — как однофазный.

Подключение однофазного двигателя

С пусковым сопротивлением

Двигатель с расщепленной фазой — однофазный асинхронный двигатель, имеющий на статоре вспомогательную первичную обмотку, смещенную относительно основной, и короткозамкнутый ротор [2].

Однофазный асинхронный двигатель с пусковым сопротивлением — двигатель с расщепленной фазой, у которого цепь вспомогательной обмотки отличается повышенным активным сопротивлением.

Для запуска однофазного двигателя можно использовать пусковой резистор, который последовательно подключается к пусковой обмотки. В этом случае можно добиться сдвига фаз в 30° между токами главной и вспомогательной обмотки, которого вполне достаточно для пуска двигателя. В двигателе с пусковым сопротивлением разность фаз объясняется разным комплексным сопротивлением цепей.

Также сдвиг фаз можно создать за счет использования пусковой обмотки с меньшей индуктивностью и более высоким сопротивлением. Для этого пусковая обмотка делается с меньшим количеством витков и с использованием более тонкого провода чем в главной обмотке.

Отечественной промышленностью изготавливается серия однофазных асинхронных электродвигателей с активным сопротивлением в качестве фазосдвигающего элемента серии АОЛБ мощностью от 18 до 600 Вт при синхронной частоте вращения 3000 и 1500 об/мин, предназначенных для включения в сеть напряжением 127, 220 или 380 В, частотой 50 Гц.

С конденсаторным пуском

Двигатель с конденсаторным пуском — двигатель с расщепленной фазой, у которого цепь вспомогательной обмотки с конденсатором включается только на время пуска.

Среди фазосдвигающих элементов, только конденсатор позволяет добиться наилучших пусковых свойств однофазного асинхронного электродвигателя.

Двигатели в цепь которых постоянно включен конденсатор используют для работы две фазы и называются — конденсаторными. Принцип действия этих двигателей основан на использовании вращающегося магнитного поля.

Однофазный электродвигатель с экранированными полюсами

Двигатель с экранированными полюсами — двигатель с расщепленной фазой, у которого вспомогательная обмотка короткозамкнута.

Статор однофазного асинхронного двигателя с экранированными полюсами обычно имеет явно выраженные полюса. На явно выраженных полюсах статора намотаны катушки однофазной обмотки возбуждения.

Каждый полюс статора разделен на две неравные части аксиальным пазом. Меньшую часть полюса охватывает короткозамкнутый виток.

Ротор однофазного двигателя с экранированными полюсами — короткозамкнутый в виде «беличьей» клетки.

При включении однофазной обмотки статора в сеть в магнитопроводе двигателя создается пульсирующий магнитный поток. Одна часть которого проходит по неэкранированной Ф’, а другая Ф» — по экранированной части полюса.

Поток Ф» наводит в короткозамкнутом витке ЭДС Ek, в результате чего возникает ток Ik отстающий от Ek по фазе из-за индуктивности витка. Ток Ik создает магнитный поток Фk, направленный встречно Ф», создавая результирующий поток в экранированной части полюса Фэ=Ф»+Фk.

Таким образом, в двигателе потоки экранированной и неэкранированной частей полюса сдвинуты во времени на некоторый угол.

Пространственный и временной углы сдвига между потоками Фэ и Ф’ создают условия для возникновения в двигателе вращающегося эллиптического магнитного поля, так как Фэ ≠ Ф’.

Пусковые и рабочие свойства рассматриваемого двигателя невысоки. КПД намного ниже, чем у конденсаторных двигателей такой же мощности, что связано со значительными электрическими потерями в короткозамкнутом витке.

Однофазный электродвигатель с асимметричным магнитопроводом статора

Источник: https://engineering-solutions.ru/motorcontrol/induction1ph/

Двигатель асинхронный однофазный — устройство, принцип работы и схема подключения

Никто глубоко не задумывался о том, как бы жили люди без такого изобретения, как электродвигатель асинхронный однофазный. Казалось бы, что такое умное слово никого не касается и витает где-то в заоблачной дали. Но этот большой помощник в быту встречается на каждом шагу.

Скажите, как можно обходиться без холодильника или пылесоса. А ведь не будь двигателя, всего этого не было бы сейчас. Предлагаем в статье узнать все подробности об этом устройстве, а дочитавшим до конца будет бонус в виде полезного справочника по асинхронным двигателям

Так выглядит однофазный асинхронный двигатель.

История возникновения

Более 60 лет понадобилось многим ученым, пока однофазный асинхронный двигатель начал покорять просторы земного шара. Началось все с 1820-х годов, когда Джозеф Генри и Майкл Фарадей – открыли явления индукции и начали первые эксперименты.

В 1889-1891годах русский электротехник, поляк по происхождению, Михаил Осипович Доливо-Добровольский придумал ротор в виде “беличьей клетки”. К этому изобретению его подтолкнул доклад Феррариса «О вращающемся магнитном поле». С началом ХХ века пришло широкое внедрение электромеханических устройств.

Применение однофазных асинхронных двигателей

Известно, что однофазные двигатели уступают трехфазным по некоторым характеристикам. Однофазные моторы имеют в основном бытовое назначение:

• пылесосы;
• вентиляторы;
• электронасосы;
• холодильники;
• машины для переработки сырья.

Будет интересно➡  Что такое трехфазный двигатель и как он работает

Для того, чтобы выполнить подключение асинхронного двигателя нужна однофазная сеть переменного тока. Такие двигатели работают при напряжении 220 Вольт и частоте 50 Гц.

Прилагательное «асинхронный» указывает на то, что скорость вращения якоря отстает от магнитного поля статора.

Однофазные двигатели имеют две независимых цепи, но работают они в основном на одной, отсюда и название. Основные части двигателя:

1. Статор (неподвижный элемент).
2. Ротор (вращающаяся часть).
3. Механическое соединение этих двух частей.
4. Поворотные подшипники.

Соединение состоит из внутренних колец, установленных на закрепленных втулках вала ротора, наружных колец в защитных боковых крышках, прикрепленных к статору.

Для запуска однофазного асинхронного двигателя с пусковой обмоткой установлена ​​другая катушка. Обмотка стартера установлена ​​со смещением от рабочей катушки на 900 С. Для создания сдвига тока, в цепи однофазного двигателя имеется схема сдвига фаз. Сдвиг можно получить при помощи различных элементов. Это могут быть:

1. Активное сопротивление.
2. Емкостное.
3. Индуктивное.

В видео, представленном ниже, показан принцип работы однофазных асинхронных двигателей.

Принцип действия

Обмотки статора при помощи переменного тока образуют магнитные поля. Они имеют одинаковую амплитуду и частоту, но действуют в разных направлениях, поэтому статический ротор начинает вращаться.

Если в двигателе отсутствует пусковой механизм, ротор останавливается, потому что результирующий крутящий момент равен нулю. В случае, когда ротор начинает вращаться в одном направлении, соответствующий крутящий момент становится выше, когда вал двигателя продолжает вращаться в заданном направлении.

Принцип работы однофазного асинхронного двигателя.

Момент запуска

Сигналом к запуску становится магнитное поле двух обмоток, вращающее подвижную часть двигателя. Оно создается 2 обмотками: главной и пусковой. Дополнительная обмотка меньшего размера является пусковой и подключается к основной схеме включения однофазного двигателя через ёмкостное или индуктивное сопротивление.

Пусковая обмотка может работать кратковременно. Более длительное время нахождения под нагрузкой может вызвать перегревание и воспламенение изолирующих элементов, что приведет к выходу из строя.

Надежность повышается за счет встраивания в схему однофазного асинхронного двигателя таких элементов как тепловое реле и центробежный выключатель. Последний отключает пусковую фазу в тот момент, когда ротор разгоняется до номинальной скорости. Отключение происходит автоматически.

Работа реле происходит следующим образом: когда обмотки нагреваются до предельного значения, установленного на реле, механизм прерывает подачу питания на обе фазы, предотвращая отказ из-за перегрузки или по любой другой причине. Это защищает от возгорания.

Возможно, вам будет интересно также почитать все, что нужно знать о шаговых электродвигателях в другой нашей статье.

Варианты подключения

Для того, чтобы мотор заработал необходимо иметь одну 220-вольтовую фазу. Это значит, что подойдет любая стандартная розетка. Благодаря этой простоте двигатели завоевали популярность в быту. Любой прибор, начиная от стиральной машины и до соковыжималки, имеет подобные механизмы в своем составе.

Известны два типа однофазных двигателей в зависимости от способа подключения:

1. Однофазный асинхронный двигатель с пусковой обмоткой.
2. Однофазный двигатель с конденсатором.

Схема подключения однофазного асинхронного двигателя с помощью конденсаторов изображена на рисунке.

Схема подключения однофазного асинхронного двигателя с помощью конденсаторов.

Схема содержит пусковую обмотку с конденсатором. После ускорения ротора происходит выключение катушки. Рабочий конденсатор не позволяет размыкаться пусковой цепи, и запускающая обмотка работает через конденсатор в постоянном режиме.

Одновременно с рабочей обмоткой пусковая катушка снабжена током через конденсатор. При использовании в режиме пуска у катушки более высокое активное сопротивление. Фазовый сдвиг при этом имеет достаточную величину, чтобы началось вращение.

Допускается брать пусковую обмотку, с меньшей индуктивностью и большим сопротивлением. Запуск конденсатора осуществляется при подключении его к пусковой обмотке и временному источнику питания.

Чтобы достичь максимального значения пускового момента требуется вращающееся магнитное поле. Для этого нужно добиться положения обмоток под углом 900. При правильно рассчитанной емкости конденсатора обмотки могут быть смещены на 900 градусов. Расчет однофазного асинхронного двигателя зависит от схем подключения, которые приведены ниже.

Схемы включения однофазного асинхронного двигателя.

Различные варианты подключения:

• временное включение электрического тока на стартовую обмотку через конденсатор;
• подача на пусковое устройство через резистор, без конденсатора;
• запуск через конденсатор на пусковую обмотку постоянно, одновременно с работой рабочей обмотки.

Расчет проводной принадлежности

Для расчета проводов, соединяющих рабочую и пусковую обмотки, понадобится омметр. Измеряется сопротивление обмоток. R рабочей обмотки должно быть ниже, чем у стартера. Например, если измерения составили 12 Ом для одной обмотки и 30 Ом для другой, то сработают обе. У рабочей обмотки поперечное сечение больше, чем у выходной.

Выбор емкости конденсатора

Чтобы определить емкость конденсатора, необходимо знать ток потребления электродвигателя. Если ток 1,4 А, то понадобится конденсатор емкостью 6 микрофарад. Также можно ориентироваться на таблицу расчета емкости конденсатора, приведенную ниже.

Таблица расчета емкости конденсаторов.

Проверка работоспособности

Тестирование начинается с визуального осмотра. Возможные неисправности:

1. Если опорная часть на устройстве была сломана, это может привести к неисправностям.
2. При потемнении корпуса в средней части идет перегрев. Бывает попадание в корпус различных посторонних предметов, это способствует перегреванию. При износе и загрязнении подшипников возможен перегрев.
3. Когда однофазный электродвигатель на 220 вольт имеет в схеме подключения конденсатор увеличенного размера, он начинает перегреваться.

Запустить двигатель минут на пятнадцать, а затем проверить, не прогрелся ли он. Если двигатель не греется, причиной являлась увеличенная емкость конденсатора. Необходимо установить конденсатор, имеющий меньшую емкость.

Для лучшего понимания механизма работы двигателей, рекомендуем также подробнее прочитать, что такое трехфазный двигатель и как он работает.

Достоинства и недостатки

Основными плюсами являются:

• простота конструкции;
• повсеместная доступность однофазных сетей переменного тока 220 В при частоте 50 Гц (практически во всех районах).

К минусам можно отнести следующие обстоятельства:

• невысокий пусковой момент двигателя;
• низкая эффективность.

Основные достоинства и недостатки однофазных асинхронных двигателей

Заключение

Маломощные однофазные электродвигатели выпускаются в разной модификации и для разного назначения. Перед приобретением необходимо точно знать некоторые характеристики. Подробно с устройством данного типа двигателей можно ознакомиться, скачав книгу Алиева И. И. Асинхронные двигатели в трехфазном и однофазном режимах.

Российские производители предлагают некоторые серии устройств, имеющие мощность от 18 до 600 Вт, частоту вращения 3000 и 1500 об/мин. Все они предназначены для подключения в сеть с напряжением 127, 220 или 380 Вольт и частотой 50 Гц.

Источник: https://ElectroInfo.net/jelektricheskie-mashiny/odnofaznye-asinhronnye-dvigateli-na-sluzhbe-chelovechestva.html

Асинхронный двигатель — принцип работы и устройство

8 марта 1889 года величайший русский учёный и инженер Михаил Осипович Доливо-Добровольский изобрёл трёхфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Современные трёхфазные асинхронные двигатели являются преобразователями электрической энергии в механическую. Благодаря своей простоте, низкой стоимости и высокой надёжности асинхронные двигатели получили широкое применение.

Они присутствуют повсюду, это самый распространённый тип двигателей, их выпускается 90% от общего числа двигателей в мире. Асинхронный электродвигатель поистине совершил технический переворот во всей мировой промышленности.

Огромная популярность асинхронных двигателей связана с простотой их эксплуатации, дешивизной и надежностью.

Асинхронный двигатель — это асинхронная машина, предназначенная для преобразования электрической энергии переменного тока в механическую энергию. Само слово “асинхронный” означает не одновременный.

При этом имеется ввиду, что у асинхронных двигателей частота вращения магнитного поля статора всегда больше частоты вращения ротора. Работают асинхронные двигатели, как понятно из определения, от сети переменного тока.

Устройство

• На рисунке: 1 — вал, 2,6 — подшипники, 3,8 — подшипниковые щиты, 4 — лапы, 5 — кожух вентилятора, 7 — крыльчатка вентилятора, 9 — короткозамкнутый ротор, 10 — статор, 11 — коробка выводов.
• Основными частями асинхронного двигателя являются статор (10) и ротор (9).

Статор имеет цилиндрическую форму, и собирается из листов стали. В пазах сердечника статора уложены обмотки статора, которые выполнены из обмоточного провода. Оси обмоток сдвинуты в пространстве относительно друг друга на угол 120°. В зависимости от подаваемого напряжения концы обмоток соединяются треугольником или звездой.

Роторы асинхронного двигателя бывают двух видов: короткозамкнутый и фазный ротор.

Короткозамкнутый ротор представляет собой сердечник, набранный из листов стали.

В пазы этого сердечника заливается расплавленный алюминий, в результате чего образуются стержни, которые замыкаются накоротко торцевыми кольцами. Эта конструкция называется «беличьей клеткой«.

В двигателях большой мощности вместо алюминия может применяться медь. Беличья клетка представляет собой короткозамкнутую обмотку ротора, откуда собственно название.

Фазный ротор имеет трёхфазную обмотку, которая практически не отличается от обмотки статора. В большинстве случаев концы обмоток фазного ротора соединяются в звезду, а свободные концы подводятся к контактным кольцам.

С помощью щёток, которые подключены к кольцам, в цепь обмотки ротора можно вводить добавочный резистор. Это нужно для того, чтобы можно было изменять активное сопротивление в цепи ротора, потому что это способствует уменьшению больших пусковых токов.

Подробнее о фазном роторе можно прочитать в статье — асинхронный двигатель с фазным ротором.

Принцип работы

При подаче к обмотке статора напряжения, в каждой фазе создаётся магнитный поток, который изменяется с частотой подаваемого напряжения. Эти магнитные потоки сдвинуты относительно друг друга на 120°, как во времени, так и в пространстве. Результирующий магнитный поток оказывается при этом вращающимся.

Результирующий магнитный поток статора вращается и тем самым создаёт в проводниках ротора ЭДС.

Так как обмотка ротора, имеет замкнутую электрическую цепь, в ней возникает ток, который в свою очередь взаимодействуя с магнитным потоком статора, создаёт пусковой момент двигателя, стремящийся повернуть ротор в направлении вращения магнитного поля статора. Когда он достигает значения, тормозного момента ротора, а затем превышает его, ротор начинает вращаться. При этом возникает так называемое скольжение.

Скольжение s — это величина, которая показывает, насколько синхронная частота n1 магнитного поля статора больше, чем частота вращения ротора n2, в процентном соотношении.

Скольжение это крайне важная величина.

В начальный момент времени она равна единице, но по мере возрастания частоты вращения n2 ротора относительная разность частот n1-n2 становится меньше, вследствие чего уменьшаются ЭДС и ток в проводниках ротора, что влечёт за собой уменьшение вращающего момента.

В режиме холостого хода, когда двигатель работает без нагрузки на валу, скольжение минимально, но с увеличением статического момента, оно возрастает до величины sкр — критического скольжения.

Если двигатель превысит это значение, то может произойти так называемое опрокидывание двигателя, и привести в последствии к его нестабильной работе. Значения скольжения лежит в диапазоне от 0 до 1, для асинхронных двигателей общего назначения оно составляет в номинальном режиме — 1 — 8 %.

Как только наступит равновесие между электромагнитным моментом, вызывающим вращение ротора и тормозным моментом создаваемым нагрузкой на валу двигателя процессы изменения величин прекратятся.

Выходит, что принцип работы асинхронного двигателя заключается во взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и токов, которые наводятся этим магнитным полем в роторе. Причём вращающий момент может возникнуть только в том случае, если существует разность частот вращения магнитных полей.

Рекомендуем к прочтению — однофазный асинхронный двигатель. 

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4.73 (440 Голоса)

Источник: https://electroandi.ru/elektricheskie-mashiny/asdvig/asinkhronnyj-dvigatel-printsip-raboty-i-ustrojstvo. html

Асинхронный двигатель

Содержание:

Среди устройств, преобразующих электрическую энергию в механическую, несомненным лидером является трехфазный асинхронный двигатель – простой и надежный в эксплуатации агрегат.

Благодаря своим качествам, он получил широкое применение в промышленности и других областях, где используются механизмы. Название двигателя связано с основным принципом его работы.

У этих устройств магнитное поле статора вращается с частотой, превышающей частоту вращения ротора. Работа агрегата осуществляется от сети переменного тока.

Где применяются

Асинхронные двигатели активно используются во многих отраслях промышленности и сельского хозяйства.

Они потребляют примерно 70% всей энергии, предназначенной для преобразования электричества во вращательное или поступательное движение.

Асинхронные двигатели зарекомендовали себя наиболее эффективными в качестве электрической тяги, без которой не обходятся многие технологические операции.

Асинхронные двигатели обладают множеством положительных качеств. Простая конструкция позволяет изготавливать наиболее дешевые и надежные устройства. Минимальные расходы по эксплуатации обеспечиваются отсутствием скользящего узла токосъема, что одновременно повышает и надежность агрегата.

Данный тип электродвигателей может быть трехфазным или однофазным, в зависимости от количества питающих фаз. В случае необходимости и при соблюдении определенных условий, трехфазный агрегат может питаться и работать от однофазной сети.

Эти устройства применяются не только в промышленности, но и в бытовых условиях, а также на садовых участках или домашних мастерских.

Однофазные двигатели обеспечивают работу и вращение вентиляторов, стиральных машин, небольших станков, водяных насосов и электроинструмента.

Для нормального действия асинхронного агрегата необходимо выбирать наиболее рациональную схему управления. Трехфазный двигатель будет работать в однофазном режиме при условии правильного расчета конденсаторов, выбора типа и сечения проводов, аппаратуры защиты и управления.

Устройство асинхронного двигателя

Понятие асинхронный означает не совпадающий по времени, неодновременный. В связи с этим, ротор такого двигателя вращается с частотой, меньшей чем частота вращения электромагнитного поля статора.

Подобное отставание называется скольжением и обозначается символом S в формуле, применяемой для расчетов:

• S = (n1 – n2)/n1 – 100%, где n1 является синхронной частотой магнитного поля статора, а n2 – частотой вращения вала.

Конструктивно, стандартный асинхронный электродвигатель включает в себя следующие элементы и детали:

• Статор с обмотками. Эту функцию также может выполнять станина, внутри которой помещается статор с обмотками.
• Короткозамкнутый ротор. Если используется фазный – он может называться якорем или коллектором.
• Подшипники различного типа – качения или скольжения. На двигателях повышенной мощности в передней части установлены крышки для подшипников с уплотнениями.
• Металлический или пластмассовый охлаждающий вентилятор, помещенный в кожух с прорезями для подачи воздуха.
• Подключение кабелей осуществляется с помощью клеммной коробки.

Данные конструктивные элементы могут незначительно изменяться, в зависимости от модификации электродвигателя.

Как уже отмечалось, асинхронные двигатели бывают трехфазными или однофазными. Первый вариант, в свою очередь, выпускается с короткозамкнутым или фазным ротором. Наибольшее распространение получили трехфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, поэтому их следует рассмотреть более подробно.

Статор обладает круглой формой и собирается из специальных стальных листов, изолированных между собой. В результате, конструктивно образуется сердечник с пазами, в которые укладываются обмотки.

Для этих целей используется обмоточный медный провод, изолированный лаком. В мощных агрегатах обмотки делаются в виде шины. При укладке они сдвигаются между собой на 120 градусов.

Соединение осуществляется по схеме звезды или треугольника.

Конструкция самого короткозамкнутого ротора изготавливается в виде вала с надетыми на него стальными листами. Этот набор листов образует сердечник с пазами, заливаемые расплавленным алюминием. Равномерно растекаясь по пазам, алюминий образует стержни, края которых замыкают алюминиевые кольца.

Фазный ротор состоит из вала с сердечником и трех обмоток. С одного конца они соединяются звездой, а с другого – соединяются с токосъемными кольцами, на которые с помощью щеток подается электрический ток. Во время запуска образуется большой пусковой ток асинхронного двигателя. Его можно уменьшить путем добавления к фазным обмоткам нагрузочного реостата.

Принцип работы

Устройство и конструктивные особенности асинхронного двигателя определяют и принцип действия данного агрегата. Когда на обмотку статора подается напряжение, в ней образуется магнитное поле.

Такая подача напряжения приводит к изменениям магнитного потока и всего магнитного поля статора. Измененные магнитные потоки поступают к ротору, приводят его в действие, после чего он начинает вращаться.

Для того чтобы статор и ротор работали асинхронно, требуется, чтобы значения напряжения и магнитного потока были равны переменному току, используемому в качестве источника питания.

Сам двигатель работает следующим образом:

• Вращающееся магнитное поле воздействует на короткозамкнутую обмотку, специально приспособленную для вращения.
• Поле пересекает проводники роторной обмотки, индуктируя в них электродвижущую силу.
• Под воздействием силы в проводниках ротора начнется течение электрического тока, взаимодействующего с вращающимся магнитным полем. Это приводит к появлению электромагнитных сил, воздействующих на обмотку ротора.
• В сумме, действия приложенных сил вызывают появление вращающего момента, приводящего во вращение ротор в направлении магнитного поля.

Величина индуктированной ЭДС зависит от частоты пересечения проводников вращающимся магнитным полем. То есть, чем выше разница между n1 и n2, тем больше будет величина ЭДС. Ротор будет вращаться с частотой n2, которая всегда будет отставать от синхронной частоты поля статора n1.

Эта разница между обеими частотами и будет частотой скольжения ∆n= n1- n2. Данное неравенство является необходимым условием появления электромагнитного вращающегося момента в асинхронном двигателе.

Поэтому агрегат так и называется, поскольку вращение ротора происходит несинхронно с полем статора.

Что такое скольжение

Понятие скольжения представляет собой отношение частоты вращения к частоте поля. Данная величина S берется в процентном отношении от частоты вращения магнитного поля. В соответствии с формулой, рассмотренной ранее, частота вращения ротора, определяемая с помощью скольжения составит: n2 = n1 x (1 – S).

Ротор асинхронного двигателя вращается в том же направлении, что и его магнитное поле. В свою очередь, направление вращения поля зависит от последовательности фаз трехфазной сети.

Изменить направление вращения ротора возможно за счет изменения направления вращения поля, создаваемого статором. В этом случае изменяется порядок поступления импульсов тока к отдельным обмоткам.

В случае необходимости может быть задано вращение по часовой или против часовой стрелки.

Важным моментом считается пуск асинхронного двигателя, при котором происходит пересечение обмотки ротора вращающимся магнитным полем. В результате, индуктируется большая ЭДС, создающая высокий пусковой ток. Подобное состояние компенсируется специальной нагрузкой, снижающей скорость вращения ротора.

Источник: https://electric-220.ru/news/asinkhronnyj_dvigatel/2017-12-09-1400

Принцип действия асинхронного двигателя — Asutpp

Электродвигатель предназначен для преобразования, с малыми потерями, электрическую энергию в механическую.

Предлагаем рассмотреть принцип действия асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, трехфазного и однофазного типа, а также его конструкцию и схемы подключения.

Строение двигателя

Основные элементы электродвигателя это – статор, ротор, их обмотки и магнитопровод.

Преобразование электрической энергии в механическую происходит во вращающейся части мотора — роторе.

У двигателя переменного тока, ротор получает энергию не только за счет магнитного поля, но и при помощи индукции. Таким образом, они называются асинхронными двигателями. Это можно сравнить с вторичной обмоткой трансформатора. Эти асинхронные двигатели еще называют вращающимися трансформаторами. Чаще всего используется модели рассчитанные на трех фазное включение.

Конструкция асинхронного двигателя

Направление вращения электродвигателя задается правилом левой руки буравчика: оно демонстрирует связь между магнитным полем и проводником.

Второй очень важный закон – Фарадея:

1. ЭДС наводиться в обмотке, но электромагнитный поток меняется во временем.
2. Величина наведенной ЭДС прямо пропорциональна скорости изменения электрического потока.
3. Направление ЭДС противодействует току.

Принцип действия

При подаче напряжения на неподвижные обмотки статора, оно создает магнитное в статора. Если подается напряжение переменного тока, то магнитный поток, созданный им, изменяется. Так статор производит изменение магнитного поля, и ротор получает магнитные потоки.

Таким образом, ротор электродвигателя принимает эти поток статора и, следовательно, вращается. Это основной принцип работы и скольжения в асинхронных машинах. Из вышеизложенного следует отметить, что магнитный поток статора (и его напряжение) должно быть равно переменному току для вращения ротора, так что асинхронная машина может работать только от сети переменного тока.

Принцип работы асинхронного двигателя

Когда такие двигатели действуют в качестве генератора, они будет генерировать непосредственно переменный ток. В случае такой работы, ротор вращается с помощью внешних средств скажем, турбины.

Если ротор имеет некоторый остаточный магнетизм, то есть некоторые магнитные свойства, которые сохраняет по типу магнита внутри материала, то ротор создает переменный поток в стационарной обмотке статора.

Так что это обмотки статора будут получать наведенное напряжение по принципу индукции.

Индукционные генераторы используются в небольших магазинах и домашних хозяйствах, чтобы обеспечить дополнительную поддержку питания и являются наименее дорогостоящими из-за легкого монтажа.

В последнее время они широко используется людьми в тех странах, где электрические машины теряют мощность из-за постоянных перепадов напряжения в питающей электросети.

Большую часть времени, ротор вращается при помощи небольшого дизельного двигателя соединенного с асинхронным генератором переменного напряжения.

Как вращается ротор

Вращающийся магнитный поток проходит через воздушный зазор между статором, ротором и обмоткой неподвижных проводников в роторе.

Этот вращающийся поток, создает напряжение в проводниках ротора, тем самым заставляя наводиться в них ЭДС.

В соответствии с законом Фарадея электромагнитной индукции, именно это относительное движение между вращающимся магнитным потоком и неподвижными обмотками ротора, которые возбуждает ЭДС, и является основой вращения.

Двигатель с короткозамкнутым ротором, в котором проводники ротора образовывают замкнутую цепь, в следствии чего возникает ЭДС наводящая ток в нем, направление задается законом Ленса, и является таким, чтобы противодействовать причине его возникновения.

Относительное движение ротора между вращающимся магнитным потоком и неподвижным проводником и является его действием к вращению. Таким образом, чтобы уменьшить относительную скорость, ротор начинает вращаться в том же направлении, что и вращающийся поток на обмотках статора, пытаясь поймать его.

Частота наведенной на него ЭДС такая же, как частота питания.

Гребневые асинхронные двигатели

Когда напряжение питания низкое, возбуждение обмоток короткозамкнутого ротора не происходит.

Это обусловлено тем что, когда число зубцов статора и число зубьев ротора равное, таким образом вызывая магнитную фиксацию между статором и ротором.

Этот физический контакт иначе называется зубо-блокировкой или магнитной блокировкой. Данная проблема может быть преодолена путем увеличения количества пазов ротора или статора.

Подключение

Асинхронный двигатель можно остановить, просто поменяв местами любые два из выводов статора. Это используется во время чрезвычайных ситуаций. После он изменяет направление вращающегося потока, который производит вращающий момент, тем самым вызывая разрыв питания на роторе. Это называется противофазным торможением.

• Видео: Как работает асинхронный двигатель
• Для того чтобы этого не происходило в однофазном асинхронном двигателе, необходимо использование конденсаторного устройства.
• Его нужно подключить к пусковой обмотке, но предварительно обязательно проводится его расчет. Формула
• QC = Uс I2 = U2 I2 / sin2

Схема: Подключение асинхронного двигателя

Из которой следует, что электрические машины переменного тока двухфазного или однофазного типа, должны снабжаться конденсаторами с мощностью, равной самой мощности двигателя.

Аналогия с муфтой

Рассматривая принцип действия асинхронного электродвигателя, используемого в промышленных машинах, и его технические характеристики, нужно сказать про вращающуюся муфту механического сцепления .

Крутящий момент на валу привода должен равняться крутящему моменту на ведомом валу.

Кроме того, следует подчеркнуть, что эти два момента являются одним и тем же, поскольку крутящий момент линейного преобразователя вызывается трением между дисков внутри самой муфты.

Электромагнитная муфта сцепления

Похожий принцип действия и у тягового двигателя с фазным ротором. Система такого мотора состоит из восьми полюсов (из которых 4 – основные, а 4 – добавочные), и остовы. На основных полюсах расположены медные катушки.

Вращение такого механизма обязано зубчатой передаче, которая получает крутящий момент от вала якоря, так же называемого сердечником. Включение в сеть, производится четырьмя гибкими кабелями.

Основное назначение многополюсного электродвигателя – приведение в движение тяжелой техники: тепловозы, тракторы, комбайны и в некоторых случаях, станки.

Достоинства и недостатки

Устройство асинхронного двигателя является практически универсальным, но так же, у данного механизма есть свои плюсы и минусы.

Преимущества асинхронных двигателей переменного тока:

1. Конструкция простой формы.
2. Низкая стоимость производства.
3. Надежная и практичная в обращении конструкция.
4. Не прихотлив в эксплуатации.
5. Простая схема управления

Эффективность этих двигателей очень высока, так как нет потерь на трение, и относительно высокий коэффициент мощности.

Недостатки асинхронных двигателей переменного тока:

1. Не возможен контроль скорости без потерь мощности.
2. Если увеличивается нагрузка – уменьшается момент.
3. Относительно небольшой пусковой момент.

Источник: https://www.asutpp.ru/princip-dejstviya-asinxronnogo-dvigatelya.html

Однофазный асинхронный двигатель: принцип работы

Особенности устройства и работы

Двигатель имеет простое устройство. Статор укомплектован двумя обмотками: первая обмотка — основная, т.е. рабочая, вторая обмотка — пусковая, которая работает только во время запуска мотора.

Если сравнивать с другими двигателями, у однофазного асинхронного мотора нет момента впуска. Если присмотреться, ротор внешне напоминает клетку для грызунов. Ток одной фазы создает магнитное поле, которое состоит из двух полей. При включении двигателя ротор остается без движения.

• Расчет результирующего момента при неподвижном роторе находится в основе магнитных полей, которые образуют два вращающих момента.
• Расчет:
• Mn = М1 — М2
• М — противоположные моменты;
• n — частота вращения.

Асинхронный однофазный двигатель: принцип работы

При задействовании неподвижной части наступает вращающий момент. Поскольку он возникает только после запуска, мотор укомплектован отдельным пусковым устройством.

У однофазного асинхронного мотора есть немало отличий от, к примеру, трехфазных. Если говорить об основных, стоит отметить особенности статора. На пазах предусмотрена двухфазная обмотка: основная, т.е. рабочая, и пусковая.

Магнитные оси расположены друг к другу перпендикулярно. При работе основная фаза не вызывает вращение ротора, ось магнитного поля остается неподвижной.

Для расчета обмоток статора разработаны специальные программы.

Какие бывают типы однофазных двигателей

На сегодня существуют следующие типы однофазных асинхронных моторов: с конденсаторным и бифилярным механизмом. У каждого из механизмов свои особенности, достоинства и недостатки.

Бифилярный пуск

Бифилярная обмотка в постоянном режиме не используется, поскольку при таком использовании падает значение КПД. С увеличением оборотов, она обрывается. Обмотка пуска включается на пару секунд, расчет работы по 3 сек до 30 раз в час. Если будет превышен запуск, витки перегреются.

Конденсаторный пуск

Фаза расщепленная, цепь вспомогательной обмотки начинает работать при запуске. Для того, чтобы был достигнут пусковой момент, необходимо создать круговое магнитное поле.

Для наилучшего пускового момента используется конденсатор. Моторы с включенными конденсаторами в цепи называются конденсаторными и работают на основе вращения поля магнитов.

У конденсаторного мотора предусмотрено две катушки, которые находятся под постоянным напряжением.

Основные принципы работы

В основе принципа работы находится короткозамкнутый ротор. Магнитное поле имеет вид двух кругов с противоположными последовательностями, они двигаются в разные стороны с одинаковой скоростью. Достаточно разогнать ротор в нужную сторону, чтобы он продолжил движение в ту же сторону.

Именно поэтому для запуска однофазного асинхронного двигателя используют кнопку пуска. С ее нажимом статор начинает работу. Токи заставляют вращаться магнитное поле, в воздушном зазоре появляется магнитная индукция. Всего спустя несколько секунд разгон ротора равняется номинальной скорости.

Если кнопку пуска отпустить, электродвигатель переходит с режима двух фаз на одну фазу. Однофазный режим поддерживается за счет переменного поля магнитов, которое из-за скольжения вращается быстрее ротора.

Схема центробежного выключателя

Для эффективной работы однофазного асинхронного двигателя принято встраивать центробежный выключатель, а также реле с замыкающими контактами.

Выключатель прерывает пуск статорной обмотки при достижении номинальной скорости ротора. Тепловое реле отключает двухфазную обмотку при перегреве.

Это оптимальная комплектация мотора, которая обеспечит безопасную и надежную работу оборудования на долгие годы.

Изменение направления роторного вращения происходит при перемене направления тока в любой из фаз обмотки при запуске. Для этого достаточно нажать пусковую кнопку и переустановить одну или две металлические пластины. Для образования фазового сдвига необходимо добавить в цепь конденсатор или дроссель, резистор.

При запуске двигателя работает две фазы, потом — только одна. Как видите, асинхронный однофазный двигатель принцип работы имеет достаточно простой и понятный. В отличие от других моторов, с ним просто и легко работать.

В чем достоинства однофазного асинхронного двигателя:

• доступная цена;
• простая конструкция;
• небольшой вес, компактность;
• большая двигательная способность из-за отсутствия коллектора;
• питание от синусоидальной сети.

В чем недостатки однофазного асинхронного двигателя:

• небольшой диапазон регулировки частоты вращения;
• отсутствие или небольшой пусковой момент, низкий КПД.

Источник: http://www.poroselectromotor.ru/stati/odnofaznij-asinhronnij-dvigatel-princip-raboti

Расчет емкости конденсатора асинхронного двухфазного двигателя (конденсаторный двигатель) — Help for engineer

Расчет емкости конденсатора асинхронного двухфазного двигателя (конденсаторный двигатель)

Однофазный асинхронный двигатель

Обмотка статора однофазного асинхронного двигателя занимает приблизительно 2/3 окружности, именно по этой причине его мощность на 1/3 меньше мощности трехфазного двигателя таких же габаритов.

Ток, протекая по обмотке статора, создает пульсирующее магнитное поле, которое можно представить как два поля, вращающиеся в разных направлениях. Поле, которое вращается в направлении ротора называется прямым полем, а второе – обратным. Они воздействуют на ротор и создают соответствующие моменты (М_пр и М_обр).

По причине разных направлений вращения эти электрические машины не могут самостоятельно совершить пуск, так как при неподвижном роторе, то есть при S=1, пусковой момент, он же М_рез, равен нолю (смотри Рисунок 1). Однако, если придать движение ротору, то прямой и обратный моменты не будут равны и двигатель продолжит вращение в том же направлении (ток, протекающий по обмотке ротора будет оказывать размагничивающее действие и при этом будет ослабляться обратное поле).

Рисунок 1 — Зависимость механических характеристик от прямого и обратного вращающих полей

Пуск двигателя с помощью пусковых устройств

Для того чтоб запустить однофазный асинхронный двигатель применяют устройства для пуска двигателя:

— Конденсатор – C;

— Резистор – R.

Пуск трехфазных асинхронных двигателей осуществляется более простым способом из-за уже имеющегося в сети сдвига фаз на 120 электрических градусов

Для получения пускового момента используют пусковую обмотку статора, которая по отношению к рабочей обмотке сдвинута на 90 электрических градусов. Применяют фазосдвигающие элементы, которые подключают к пусковой обмотке. Эта обмотка работает, обычно, около 3 первых секунд, после чего принудительно отключается вручную или с помощью автоматов. По этой причине ее изготовляют из провода меньшего сечения и с меньшим количеством витков по сравнению с рабочей обмоткой.

Пуск при помощи резистора производится при малых необходимых пусковых моментах, то есть если нагрузка на валу незначительна. Рисунок 2 иллюстрирует применение пускового а) конденсатора и б) резистора; где Р – рабочая обмотка, П – пусковая обмотка.

Рисунок 2 – Схема подключения однофазного асинхронного двигателя

Двухфазные асинхронные двигатели

Наличие конденсатора значительно улучшает характеристики двигателя, по этой причине используются двухфазные асинхронные двигатели. В них две обмотки являются рабочими, в одну из них вводится конденсатор для смещения угла между фазами на 90 градусов и создания кругового магнитного поля. Такие двигатели называют конденсаторными.

Расчет емкости конденсатора для двигателя:

Емкость такого конденсатора определяется по формуле:

,

где – ток, протекающий в обмотке статора,

sinφ₁ – сдвиг фаз между напряжение и током без конденсатора,

f– частота питающей сети,

U – напряжение сети,

n – коэффициент трансформации.

,

Где и k_об1,_{kоб2 — обмоточные коэффициенты,}

W₁, W₂, — количество витков обмоток статора и ротора.

Напряжение на зажимах конденсатора выше чем напряжение сети и определяется следующей формулой:

Для повышения пусковых характеристик Существуют двигатели в одну обмотку которых ставятся два конденсатора, один из которых пусковой, второй – рабочий. Пусковой конденсатор обычно имеет емкость в разы большую чем рабочий. При этом пусковой отключается при достижении 70-80% номинальной скорости электрической машины.

Рисунок 3 – Пример подключения пары конденсаторов (конденсаторный двигатель)

Преимущества и недостатки конденсаторных двигателей

Недостатки по сравнению с трехфазным двигателем:

— Меньшая мощность;

— Увеличенное скольжение при номинальном режиме;

— Скорость вращения вала при холостом ходу ниже;

— Пониженная кратность пускового момента;

— Повышенная кратность пускового тока.

Преимущества:

— Имеют высокую эксплуатационную надежность;

— Не требуют трехфазного источника тока.

Недостаточно прав для комментирования

Однофазные электродвигатели. Виды, принцип действия, схемы включения однофазных электродвигателей.

Однофазные электродвигатели

Зачастую основное внимание уделяется изучению трёхфазных электродвигателей, частично в связи с тем, что трёхфазные электродвигатели применяются чаще, чем однофазные. Однофазные электродвигатели имеют тот же принцип действия, что и трёхфазные электродвигатели, только с более низкими пусковыми моментами. Они подразделяются по типам в зависимости от способа пуска.

Стандартный однофазный статор имеет две обмотки, расположенные под углом 90° по отношению друг к другу. Одна из них считается главной обмоткой, другая — вспомогательной, или пусковой. В соответствии с количеством полюсов каждая обмотка может делиться не несколько секций.

На рисунке приведен пример двухполюсной однофазной обмотки с четырьмя секциями в главной обмотке и двумя секциями во вспомогательной.

Следует помнить, что использование однофазного электродвигателя — это всегда, своего рода, компромисс. Конструкция того или иного двигателя зависит, прежде всего, от поставленной задачи. Это значит, что все электродвигатели разрабатываются в соответствии с тем, что наиболее важно в каждом конкретном случае: например, КПД, вращающий момент, рабочий цикл и т.д. Из-за пульсирующего поля однофазные электродвигатели CSIR и RSIR могут иметь более высокий уровень шума по сравнению с двухфазными электродвигателями PSC и CSCR, которые работают намного тише, так как в них используется пусковой конденсатор. Конденсатор, через который производится пуск электродвигателя, способствует его плавной работе.

Основные типы однофазных индукционных электродвигателей

Бытовая техника и приборы низкой мощности работают от однофазного переменного тока, кроме того, не везде может быть обеспечено трёхфазное электропитание. Поэтому однофазные электродвигатели переменного тока получили широкое распространение, особенно в США. Очень часто электродвигателям переменного тока отдают предпочтение, так как их отличает прочная конструкция, низкая стоимость, к тому же они не требуют технического обслуживания.

Как видно из названия, однофазный индукционный электродвигатель работает по принципу индукции; тот же принцип действует и для трёхфазных электродвигателей. Однако между ними есть различия: однофазные электродвигатели, как правило, работают при переменном токе и напряжении 110 -240 В, поле статора этих двигателей не вращается. Вместо этого каждый раз при скачке синусоидального напряжения от отрицательного к положительному меняются полюса.

В однофазных электродвигателях поле статора постоянно выравнивается в одном направлении, а полюса меняют своё положение один раз в каждом цикле. Это означает, что однофазный индукционный электродвигатель не может быть пущен самостоятельно.

Теоретически, однофазный электродвигатель можно было бы запустить при помощи механического вращения двигателя с последующим немедленным подключением питания. Однако на практике пуск всех электродвигателей осуществляется автоматически.

Выделяют четыре основных типа электродвигателей:

• индукционный двигатель с пуском через конденсатор / работа через обмотку (индуктивность) (CSIR),

• индукционный двигатель с пуском через конденсатор/работа через конденсатор (CSCR),

• индукционный двигатель с реостатным пуском (RSIR) и

• двигатель с постоянным разделением емкости (PSC).

На приведённом ниже рисунке показаны типичные кривые соотношения вращающий момент/частота вращения для четырёх основных типов однофазных электродвигателей переменного тока.

Однофазный электродвигатель с пуском через конденсатор/работа через обмотку (CSIR)

Индукционные двигатели с пуском через конденсатор, которые также известны как электродвигатели CSIR, составляют самую большую группу однофазных электродвигателей.

Двигатели CSIR представлены несколькими типоразмерами: от самых маломощных до 1,1 кВт. В электродвигателях CSIR конденсатор последовательно соединён с пусковой обмоткой. Конденсатор вызывает некоторое отставание между током в пусковой обмотке и в главной обмотке.

Это способствует задержке намагничивания пусковой обмотки, что приводит к появлению вращающегося поля, которое влияет на возникновение вращающего момента. После того как электродвигатель наберёт скорость и приблизится к рабочей частоте вращения, открывается пускатель. Далее электродвигатель будет работать в обычном для индукционного электродвигателя режиме. Пускатель может быть центробежным или электронным.

Двигатели CSIR имеют относительно высокий пусковой момент, в диапазоне от 50 до 250 процентов от вращающего момента при полной нагрузке. Поэтому из всех однофазных электродвигателей эти двигатели лучше всего подходят для случаев, когда пусковые нагрузки велики, например для конвейеров, воздушных компрессоров и холодильных компрессоров.

Однофазный электродвигатель с пуском через конденсатор/ работа через конденсатор (CSCR)

Этот тип двигателей, которые коротко называются «электродвигатели CSCR», сочетает в себе лучшие свойства индукционного двигателя с пуском через конденсатор и двигателя с постоянно подключённым конденсатором. Несмотря на то, что из-за своей конструкции эти двигатели несколько дороже других однофазных электродвигателей, они остаются наилучшим вариантом для применения в сложных условиях. Пусковой конденсатор электродвигателя CSCR последовательно соединён с пусковой обмоткой, как и в электродвигателе с пуском через конденсатор. Это обеспечивает высокий пусковой момент.

Электродвигатели CSCR также имеют сходство с двигателями с постоянным разделением емкости (PSC), так как у них пуск тоже осуществляется через конденсатор, который последовательно соединён с пусковой обмоткой, если пусковой конденсатор отключен от сети. Это означает, что двигатель справляется с максимальной нагрузкой или перегрузкой.

Электродвигатели CSCR могут использоваться для работы с низким током полной нагрузки и при более высоком КПД. Это даёт некоторые преимущества, в том числе обеспечивает работу двигателя с меньшими скачками температуры, в сравнении с другими подобными однофазными электродвигателями.

Электродвигатели CSCR — самые мощные однофазные электродвигатели, которые могут использоваться в сложных условиях, например, в насосах для перекачивания воды под высоким давлением и в вакуумных насосах, а также в других высокомоментных процессах. Выходная мощность таких электродвигателей лежит в диапазоне от 1,1 до 11 кВт.

Однофазный электродвигатель с пуском через сопротивление/работа через обмотку (индуктивность) (RSIR)

Данный тип двигателей ещё известен как «электродвигатели с расщеплённой фазой». Они, как правило, дешевле однофазных электродвигателей других типов, используемых в промышленности, но у них также есть некоторые ограничения по производительности.

Пусковое устройство электродвигателей RSIR включает в себя две отдельные обмотки статора. Одна из них используется исключительно для пуска, диаметр проволоки данной обмотки меньше, а электрическое сопротивление — выше, чем у главных обмоток. Это вызывает отставание вращающегося поля, что, в свою очередь, приводит в движение двигатель. Центробежный или электронный пускатель отсоединяет пусковую обмотку, когда частота вращения двигателя достигает, приблизительно, 75% от номинальной величины. После этого электродвигатель продолжит работу в соответствии со стандартными принципами действия индукционного электродвигателя.

Как уже говорилось раньше, для электродвигателей RSIR есть некоторые ограничения. У них низкие пусковые моменты, часто в диапазоне от 50 до 150 процентов от номинальной нагрузки. Кроме того, электродвигатель создаёт высокие пусковые токи, приблизительно от 700 до 1000% от номинального тока. В результате продолжительное время пуска будет вызывать перегрев и разрушение пусковой обмотки. Это означает, что электродвигатели данного типа нельзя использовать там, где необходимы большие пусковые моменты.

Электродвигатели RSIR рассчитаны на узкий диапазон напряжения питания, что, естественно, ограничивает области их применения. Их максимальные вращающие моменты варьируются в пределах от 100 до 250% от расчетной величины. Необходимо также отметить, что дополнительной трудностью является установка тепловой защиты, так как довольно сложно найти защитное устройство, которое срабатывало бы достаточно быстро, чтобы не допустить прогорания пусковой обмотки. Электродвигатели RSIR подходят для использования в небольших приборах для рубки и перемалывания, вентиляторах, а также для применения в других областях, в которых допускается низкий пусковой момент и требуемая выходная мощность на валу от 0,06 кВт до 0,25 кВт. Они не используются там, где должны быть высокие вращающие моменты или продолжительные циклы.

Однофазный электродвигатель с постоянным разделение емкости (PSC)

Как видно из названия, двигатели с постоянным разделением емкости (PSC) оснащены конденсатором, который во время работы постоянно включен и последовательно соединён с пусковой обмоткой. Это значит, что эти двигатели не имеют пускателя или конденсатора, который используется только для пуска. Таким образом, пусковая обмотка становится вспомогательной обмоткой, когда электродвигатель достигает рабочей частоты вращения.

Конструкция электродвигателей PSC такова, что они не могут обеспечить такой же пусковой момент, как электродвигатели с пусковыми конденсаторами. Их пусковые моменты достаточно низкие: 30-90% от номинальной нагрузки, поэтому они не используются в системах с большой пусковой нагрузкой. Это компенсируется за счёт низких пусковых токов — обычно меньше 200% от номинального тока нагрузки, — что делает их наиболее подходящими двигателями для областей применения с продолжительным рабочим циклом.

Двигатели с постоянным разделением емкости имеют ряд преимуществ. Рабочие параметры и частоту вращения таких двигателей можно подбирать в соответствии с поставленными задачами, к тому же они могут быть изготовлены для оптимального КПД и высокого коэффициента мощности при номинальной нагрузке. Так как они не требуют специального устройства пуска, их можно легко реверсировать (изменить направление вращения на обратное). В дополнение ко всему вышесказанному, они являются самыми надёжными из всех однофазных электродвигателей. Вот почему Grundfos использует однофазные электродвигатели PSC в стандартном исполнении для всех областей применения с мощностями до 2,2 кВт (2-полюсные) или 1,5 кВт (4-полюсные).

Двигатели с постоянным разделением емкости могут использоваться для выполнения целого ряда различных задач в зависимости от их конструкции. Типичным примером являются низкоинерционные нагрузки, например вентиляторы и насосы.

Двухпроводные однофазные электродвигатели

Двухпроводные однофазные электродвигатели имеют две главные обмотки, пусковую обмотку и рабочий конденсатор. Они широко используются в США с однофазными источниками питания: 1 ½ 115 В / 60 Гц или 1 ½ 230 В / 60 Гц. При правильном подключении данный тип электродвигателей можно использовать для обоих видов электропитания.

Ограничения однофазных электродвигателей

В отличие от трёхфазных для однофазных электродвигателей существуют некоторые ограничения. Однофазные электродвигатели ни в коем случае не должны работать в режиме холостого хода, так как при малых нагрузках они сильно нагреваются, также рекомендуется эксплуатировать двигатель при нагрузке меньшей 25% от полной нагрузки.

Электродвигатели PSC и CSCR имеют симметричное/ круговое вращающееся поле в одной точке приложения нагрузки; это значит, что во всех остальных точках приложения нагрузки вращающееся поле асимметричное/эллиптическое. Когда электродвигатель работает с асимметричным вращающимся полем, сила тока в одной или обеих обмотках может превышать силу тока в сети. Такие избыточные токи вызывают потери, в связи с этим одна или обе обмотки (что чаще происходит при полном отсутствии нагрузки) нагреваются, даже если ток в сети относительно небольшой. Смотрите примеры.

О напряжении в однофазных электродвигателях

Важно помнить о том, что напряжение на пусковой обмотке электродвигателя может быть выше сетевого напряжения питания электродвигателя. Это относится и к симметричному режиму работы. Смотрите пример.

Изменение напряжения питания

Нужно отметить, что однофазные электродвигатели обычно не используются для больших интервалов напряжения, в отличие от трёхфазных электродвигателей. В связи с этим может возникнуть потребность в двигателях, которые могут работать с другими видами напряжения. Для этого необходимо внести некоторые конструкционные изменения, например, нужна дополнительная обмотка и конденсаторы различной ёмкости. Теоретически, ёмкость конденсатора для различного сетевого напряжения (с одной и той же частотой) должна быть равна квадрату отношения напряжений:

Таким образом, в электродвигателе, рассчитанном на питание от сети в 230 В, используется конденсатор 25µФ/400 В, для модели электродвигателя на 115 В необходим конденсатор ёмкостью 100µФ с маркировкой более низкого напряжения — например 200 В.

Иногда выбирают конденсаторы меньшей ёмкости, например 60µФ. Они дешевле и занимают меньше места. В таких случаях обмотка должна подходить для определённого конденсатора. Нужно учитывать, что производительность электродвигателя при этом будет меньше, чем с конденсатором ёмкостью 100µФ — например, пусковой момент будет ниже.

Заключение

Однофазные электродвигатели работают по тому же принципу, что и трёхфазные. Однако у них более низкие пусковые моменты и значения напряжения питания (110-240В).

Однофазные электродвигатели не должны работать в режиме холостого хода, многие из них не должны эксплуатироваться при нагрузке меньше 25 % от максимальной, так как это вызывает повышение температуры внутри электродвигателя, что может привести к его поломке.

Подключение однофазного двигателя и запуск генератора

Каждый бытовой прибор и механизм работает благодаря электродвигателю. Именно от особенностей устройства электродвигателя зависит мощность и функциональность прибора. Таким образом, мотор является одной из основных движущих сил, заставляющих механизм работать. Иногда электроприборы выходят из строя из-за повреждения корпуса. В таком случае электродвигатель можно извлечь для вторичного использования.

Виды и описание электродвигателей

Как известно, двигатели бывают разных типов, каждый из которых определяется особенностями обустройства и функциональностью:

1. Однофазный.
2. Двухфазный.
3. Трехфазный.

Как правило, однофазные и двухфазные моторы имеют самое простое строение, потребляют мало электроэнергии и достаточно функциональны. Благодаря этому, механизм используется практически в любом производстве электроприборов.

Трехфазный используется в основном для обустройства станков в цехах и сложного оборудования на массовых производствах. Его удельная мощность позволяет выполнять большой объем работы. Из этого следует то, что этот механизм потребляет большое количество энергии.

Особенности подключения мотора

Чтобы механизм заработал, стоит правильно подключить его к электродвигателю. Схема подключения однофазного электродвигателя очень проста, как и само строение электрической составляющей. Мотор состоит из двух одинаковых обмоток. При этом они находятся на определённом расстоянии между друг другом. Главный моток подключают в сеть, а второстепенный — подключают к конденсатору, который, в свою очередь, заряжается от электросети.

Но при этом действии можно допустить ошибку. Чтобы избежать замыкания в процессе проверки, запуск механизма не должен осуществляться без предварительной проверки. Дополнительная обмотка находится под напряжением и показывает то, что катушка намагничена. Но не стоит забывать, что, если устройство не работает, значит, нужно обратить внимание на пусковой механизм и ротор.

Стоит также уделить внимание такому виду соединения, как подключение однофазного генератора к трехфазной сети дома. Подпитка мотора осуществляется благодаря системе пусковой обмотки и кнопки запуска, которая размыкает контакт соединения. Размыкающиеся контакты подключают к стартовому ротору.

Когда осуществляется замена электродвигателя, то специальный прибор показывает, какая обмотка будет работать. На выходе мотор имеет три или даже четыре провода, которые обеспечивают надёжное подключение. При монтаже трехфазного мотора два исходника из трёх проходят через одну из обмоток.

Далее, при помощи специального прибора следует определить сопротивление каждого из трёх контактов. Провод, который отвечает за рабочее напряжение, всегда подключается к клемме с минимальным сопротивлением двигателя. К пусковому механизму всегда подключается среднее напряжение, а самое высокое отводится на выход рабочего механизма.

После проделанной работы нужно дополнительно три контакта присоединить к кнопке запуска. На ней располагается всегда три гнёзда для обеспечения качественного подключения. Пусковой провод стоит присоединить к центральному выходу, а остальные по двум сторонам. Боковые обеспечивают выход к разъёму розетки, проводящей 220 В. Такое подключение однофазного двигателя с пусковой обмоткой всегда очень востребовано и эффективно. Присоединение мотора простое дело, но требует при этом внимания к деталям.

Характеристика асинхронного двигателя

Электродвигатель такого типа может быть и однофазным, и трехфазным. Асинхронный мотор состоит из стартера завода и ротора. Представленный вид мотора работает практически бесшумно. Любой станок, оснащённый этим видом мотора, будет работать без создания низкочастотных звуковых волн. Такая работа очень важна в огромных цехах. Например, они входят в холодильники и в кондиционеры.

Асинхронный электродвигатель представлен двумя видами:

1. Бифилярные.
2. Конденсаторные.

Различие состоит в том, что в бифилярном — стартер работает до разгона двигателя. Для выключения используют щиток или специальный рубильник. Эта процедура нужна для того, чтобы не было снижения коэффициента полезного действия, так как весь механизм тормозит основной вал.

Конденсаторные механизмы находятся в работе все время. Главные катушки находятся на определённом расстоянии друг от друга под разными углами, имея различную полярность. Это даёт возможность сменить направления вращения ротора в обратную сторону.

Разобраться, какой из представленных двигателей находится в механизме, можно с помощью измерения мотков.

В бифилярном электродвигателе мощность и сопротивление в 2 раза меньше конденсаторного. В механизме обязательно должно присутствовать пусковое реле или рубильник. Так как во втором виде двигателя работа идёт одновременно и постоянно, то хватает обычной пусковой кнопки.

Подключение однофазного асинхронного двигателя и принцип его работы | ENARGYS.

RU

Используемые в настоящее время бытовые приборы в своем подавляющем большинстве работают при помощи однофазного асинхронного двигателя. Максимальная мощность такого двигателя не превышает 500 Вт.

Однофазный асинхронный двигатель: принцип работы

Однофазный двигатель работает за счет вращающегося магнитного поля, которое возникает при смещении в пространстве двух обмоток статора, соединенных параллельно, относительно друг друга. Важным условием работы однофазного двигателя является сдвиг по фазе токов обмоток. Для этого в конструкции двигателя предусмотрен фазосмещающий элемент (как правило, это конденсатор), он подключен последовательно одной из статорных обмоток. Роль фазосмещающего сетевого элемента может выполнять активное сопротивление или индуктивность.

В том случае если при работе двигателя цепь обмотки разрывается, прекращается движение магнитного потока (Ф) статора. Происходит инерционное вращение ротора, поэтому, поток остается вращающимся по отношению к обмотке ротора и наводит ЭДС, силу тока (I) и собственный магнитный поток (Ф), при этом движение магнитного потока (Ф) ротора совпадает со статорным магнитным потоком.

Магнитный поток ротора изменяется. Данное действие основывается на синусоидальном законе согласно которому, изменяя направление на противоположное, ротор остается в состоянии вращения. В связи с этим запуск мотора возможен в том случае если наличествует внешний фактор, который способен осуществить возвратное вращательное движение ротора в первоначальное направление.

Так как при запуске однофазного двигателя применяется пусковая катушка с применением фазосмещающего элемента. Сопротивление активного типа используется в этом роде очень часто, в связи с дешевизной.

После запуска двигателя возникает отключение обмотки действующей для запуска. Обмотка пуска работает в кратковременном режиме, и для ее изготовления применяется более тонкий провод, чем идет на изготовление рабочей обмотки.

Подключение однофазного асинхронного двигателя

Рис. №1.Схемы подключения асинхронного двигателя к однофазной сети

Для подключения однофазного асинхронного двигателя к однофазной сети прибегают к помощи резистора, используемого для запуска, и присоединенного к пусковой катушке (обмотке) последовательным методом, таким образом, между токами, которые присутствуют в обмотке двигателя, наблюдается сдвиг фаз на 30^о, этого хватает для запуска асинхронной машины в работу. В конструкции двигателя, в котором присутствует сопротивление пуска, наличие фазового угла объясняется неодинаковым комплексным сопротивлением в электрических цепях двигателя.

Рис. №2. Схема включения асинхронного однофазного двигателя с распределенной статорной обмоткой, используемой в качестве привода активатора стиральных машин бытового назначения.

Кроме, использования сопротивления пуска применяется подключение однофазного двигателя к однофазной цепи с конденсаторным пуском. Двигатель, выполняющий эту операцию, будет использовать расщепленную фазу. Особенность этого способа в том, что вспомогательная катушка, в которую встроен конденсатор используется в момент времени запуска. Чтобы достигнуть максимально возможного эффекта сдвиг токов относительно обмоток должен достигать максимально высокого значения угла – 90^о.

Среди разнообразия элементов, используемых для сдвига фаз, только использование конденсатора дает возможность получения максимально лучшего пускового эффекта однофазного асинхронного двигателя.

Однофазный двигатель с расщепленной фазой и экранированными полюсами

При рассмотрении однофазных электродвигателей нельзя забыть о моделях двигателей в конструкции, которых применяются экранированные полюса, в такой машине присутствует расщепленная фаза и короткозамкнутая вспомогательная обмотка. Статор такого двигателя имеет явно выраженные полюса, каждый из которых разделен аксиальным пазом на две неодинаковые части, на меньшей части находится короткозамкнутый виток.

При присоединении статора двигателя в электрическую сеть, магнитный поток, для которого характерно пульсирующее действие и созданный в магнитопроводе машины, делится на 2 части. Движение одной из них идет по части полюса без экрана, вторая следует по части полюса покрытой экраном. Индуктивность витка приводит к отставанию тока по фазе от наведенной магнитным потоком ЭДС. Магнитный поток короткозамкнутой обмотки создает результирующий поток, который движется в экранированной части полюса. В разноименных частях полюсов наблюдается сдвиг разных магнитных потоков на определенное значение угла, а также на разницу во времени.

Недостаток этих моделей заключается в значительных электрических потерях, которые присутствуют в витках обмотки замкнутой накоротко.

Используется в конструкции тепловентиляторов и вентиляторов.

Однофазный двигатель с ассиметричным магнитопроводом статора

Особенность конструкции заключается в наличии явно выраженных полюсов, расположенных на несимметричном сердечнике, изготовленным шихтованным способом. Конструкция ротора короткозамкнутая, тип обмотки – «беличья клетка». В конструкции такого двигателя характерно отсутствие элементов для сдвига по фазе. Улучшение пусковой характеристики достигается добавление в конструкцию магнитных шунтов.

Рис. №3. Чертеж асимметричного статора асинхронной машины.

Недостатки этих машин:

1. Малый КПД.
2. Невозможность реверсирования.
3. Невысокий пусковой момент.
4. Сложность операций по изготовлению магнитных шунтов.

Несмотря на наличие недостатков, однофазные асинхронные машины широко используются для конструирования бытовой техники, причина в невысокой мощности бытовой электрической сети, которой соответствует мощность однофазных асинхронных двигателей.

типов однофазных асинхронных двигателей | Схема подключения однофазного асинхронного двигателя

Однофазные асинхронные двигатели традиционно используются в жилых помещениях, таких как потолочные вентиляторы, кондиционеры, стиральные машины и холодильники. Эти двигатели состоят из двигателей с расщепленной фазой, экранированных полюсов и конденсаторных двигателей.

Двигатель переменного тока (переменного тока) — это электромеханическое устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическое движение за счет использования электромагнетизма и изменения частоты и напряжения, производимых коммунальной компанией или контроллером двигателя.

Электродвигатели переменного тока составляют основу потребления электроэнергии в мире, потому что они делают так много и с минимальным вмешательством человека. Электродвигатель переменного тока, безусловно, самый простой и дешевый двигатель, используемый в промышленности.

Рис.1: Статор и ротор двигателя

В двигателе переменного тока очень мало деталей, пока они не выходят за рамки своих рабочих характеристик, они могут проработать до 100 лет при минимальном техническом обслуживании. там. Основными частями двигателя переменного тока являются ротор и статор, как показано на рисунке 1. .

Ротор — это вращающаяся часть электродвигателя переменного тока, которая поддерживается набором подшипников, обеспечивающих безупречное вращение внутри концевых колец. Подшипники запрессованы в набор концевых колец, которые заполнены смазкой для обеспечения плавного движения.

Статор — это неподвижная или неподвижная часть двигателя, к которой прикреплены концевые раструбы, а обмотки намотаны вокруг многослойных листов железа, которые создают электромагнитное вращающееся поле, когда катушка находится под напряжением.

Двигатели — это очень универсальные электромеханические компоненты, поскольку они могут иметь размеры, конфигурацию и конструкцию, подходящие для любой ситуации или для выполнения любых задач. Большой процент двигателей, используемых в промышленности, составляют однофазные и трехфазные двигатели, как показано на рисунке 2.

Рис.2: Трехфазный асинхронный двигатель (Изображение предоставлено Википедией)

Однофазный индукционный Двигатели

Однофазный асинхронный двигатель — это электродвигатель, который работает от одной формы волны переменного тока.Однофазные асинхронные двигатели используются в жилых помещениях для электроприборов переменного тока в одном или нескольких жилищах. Существует три типа однофазных асинхронных двигателей: двигатели с экранированными полюсами, двигатели с разделением фаз и конденсаторные двигатели.

Электродвигатель с экранированным полюсом

Электродвигатели с экранированным полюсом , , как показано на рисунке 3, представляют собой однофазные асинхронные двигатели, используемые для работы с небольшими охлаждающими вентиляторами внутри холодильников компьютеров. Они принадлежат к семейству асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, которые используются в ограниченном количестве приложений, требующих менее 3/4 лошадиных сил, обычно в диапазоне от 1/20 до 1/6 лошадиных сил.

Самая большая нагрузка: двигатель с экранированными полюсами может повернуть очень легкий компонент, способный вращаться с низкой плотностью вращения. . Обычно, когда двигатели с экранированными полюсами выходят из строя, их выбрасывают в мусорную корзину и покупают новый.

Рис.3: Электродвигатель с экранированными полюсами

Рис.4: Схема электрических соединений электродвигателя с экранированными полюсами

Полюса статора оснащены дополнительной обмоткой в ​​каждом углу, называемой обмоткой , как показано на рис. .Эти обмотки не имеют электрического соединения для запуска, но используют индуцированный ток для создания вращающегося магнитного поля.

Структура полюсов двигателя с экранированными полюсами позволяет создавать вращающееся магнитное поле, задерживая нарастание магнитного потока. Медный проводник изолирует заштрихованную часть полюса, образуя полный виток вокруг него. В заштрихованной части магнитный поток увеличивается, но задерживается током, индуцированным в медном экране. Магнитный поток в незатененной части увеличивается с током обмотки, формирующим вращающееся поле.

Двигатель с разделенной фазой

Асинхронный двигатель с разделенной фазой — это однофазный асинхронный двигатель с двумя обмотками, называемыми рабочей обмоткой, вторичной пусковой обмоткой и центробежным переключателем, как показано на рисунке 6. Двигатели с разделенной фазой обычно работают при 1/20 л.с. ДО 1/3 л.с.

Эти двигатели с короткозамкнутым ротором являются ступенью выше двигателей с экранированными полюсами, потому что они могут немного больше работать с более тяжелой нагрузкой, приложенной к валу ротора.

Рис.5: Электродвигатель с расщепленной фазой

Рис.6: Схема подключения электродвигателя с расщепленной фазой

Электродвигатель с расщепленной фазой используется в приложениях, требующих от 1/20 до 1/3 л. с. потолочные вентиляторы, ванны стиральных машин, нагнетательные двигатели для нефтяных печей и небольшие насосы.

Центробежный выключатель — это нормально замкнутое управляющее устройство, подключенное к пусковой обмотке. Цель этой конфигурации состоит в том, чтобы пусковая обмотка двигателя была отключена от цепи, когда двигатель достигнет 75-80% своей номинальной скорости.Несмотря на то, что это считается надежным двигателем, этот центробежный переключатель является подвижной частью, которая иногда не включается, когда двигатель перестает вращаться.

Как работают двигатели с расщепленной фазой

• Для запуска двигателя с расщепленной фазой пусковая и рабочая обмотки должны быть соединены параллельно
• При 75% полной скорости центробежный переключатель размыкается, отсоединяя пусковую обмотку.
• Поскольку пусковая обмотка отключена от цепи, двигатель работает через пусковую обмотку.
• Для отключения питания двигателя с расщепленной фазой при скорости 40% полной нагрузки центробежный переключатель замыкается. Выключение мотора.

Конденсаторные двигатели

Однофазные конденсаторные двигатели — следующий шаг в семействе однофазных асинхронных двигателей. Конденсаторные двигатели содержат такую ​​же пусковую и рабочую обмотку, что и двигатель с расщепленной фазой, за исключением конденсатора, который дает двигателю больший крутящий момент при запуске или во время работы. Конденсатор предназначен для возврата напряжения в систему при отсутствии напряжения и синусоидального сигнала ЦАП в однофазной системе.

В однофазной системе переменного тока есть только одна форма волны напряжения, и в течение одного цикла из нездоровых 60 гц, необходимых для создания напряжения, напряжение не создается в двух точках. Работа конденсатора состоит в том, чтобы заполнить эту пустоту, чтобы двигатель всегда находился под напряжением, что означает, что при работе двигателя создается большой крутящий момент.

Есть три типа конденсаторных двигателей: конденсаторный пуск, конденсаторный двигатель и конденсаторный пуск и пуск.

Асинхронный двигатель с конденсаторным пуском

Конденсаторный пуск Асинхронные двигатели , как показано на рисунке 7, представляют собой однофазный асинхронный двигатель, в котором конденсатор включен последовательно с пусковой обмоткой и центробежным переключателем двигателя.Эта конфигурация дает двигателю более высокую пусковую мощность, но приложение не требует большой мощности во время работы. Во время работы инерция нагрузки играет большую роль в работе двигателя, когда есть проблема с двигателем, обычно это происходит из-за неисправного конденсатора. Двигатель обычно не вращается, если внешняя сила не раскручивает вал; после запуска он будет продолжать нормально работать до тех пор, пока не будет отключено питание двигателя.

Двигатели с конденсаторным пуском обычно используются в блоках переменного тока, больших двигателях воздуходувок и вентиляторах конденсатора.Конденсатор этих двигателей иногда встроен в двигатель или расположен на удалении от двигателя, что упрощает замену.

Рис.7: Конденсаторный пусковой двигатель

Конденсаторный двигатель Работа

• Имеет пусковую обмотку, рабочую обмотку и центробежный переключатель, который размыкается при скорости полной нагрузки от 60 до 80%, как показано на рисунке 8.
• Пусковая обмотка и конденсатор больше не используются после размыкания центробежного переключателя, как показано на рисунке 9.
• Конденсатор используется только для пуска с высоким крутящим моментом.

Рис.8: Пусковой конденсатор

Рис.9: Центробежный переключатель

Асинхронный двигатель с конденсатором

Конденсаторные асинхронные двигатели , как показано на рисунках 10 и 11, очень похожи на конденсатор пусковой индукционный пуск, за исключением пусковой обмотки и пусковой обмотки, которые все время остаются в цепи. Для этого типа двигателя требуется низкий пусковой крутящий момент, но он должен поддерживать постоянный крутящий момент во время работы. Этот тип двигателя иногда можно встретить в компрессоре кондиционера. Пусковая обмотка постоянно подключена к конденсатору последовательно.

Рис.10: Конденсаторный двигатель

Рис.11: Конденсаторный двигатель

Конденсаторный рабочий режим

• Используется конденсатор более низкого номинала, потому что конденсатор находится в цепи при полной скорости нагрузки раз.
• Используется для более высокого крутящего момента.

Конденсаторный асинхронный двигатель пусковой конденсатор

Конденсаторный индукционный двигатель пускового конденсатора — это однофазные асинхронные двигатели, у которых есть конденсатор в пусковой обмотке и в ходовой обмотке, как показано на рисунках 12 и 13 (электрическая схема ).Этот тип двигателя разработан для обеспечения высокого пускового момента и стабильной работы в таких приложениях, как большие водяные насосы.

Рис. 12: Пуск конденсатора и двигатель работы конденсатора

Рис.13: Схема электрических соединений двигателя пуск-конденсатор

Работа двигателя пуск-конденсатор

• Состоит из двух конденсаторов
• Один конденсатор соединен последовательно с пусковой обмоткой; другой конденсатор включен последовательно с ходовой обмоткой.
• Оба конденсатора имеют разные номиналы.
• Конденсаторный пуск и работа Двигатель имеет такой же пусковой момент и более высокий рабочий крутящий момент, потому что у него больше емкости.
• Конденсатор большей емкости для запуска и конденсатор меньшей емкости для работы.

Схемы однофазных электродвигателей

Уважаемый г-н электрик: Где я могу найти схемы подключения однофазного электродвигателя?

Ответ: Ниже я составил группу схем подключения однофазных электродвигателей и клеммных соединений.Внизу поста также видео о шунтирующих двигателях постоянного тока. ПРИМЕЧАНИЕ. Текстовые ссылки ниже указывают на соответствующие продукты на Amazon и EBay.

Клеммы вращения двигателя — одно напряжение

ВРАЩЕНИЕ	L1	L2
По часовой стрелке	1,5	4,8
Против часовой стрелки	1,8	4,5

Вращение двигателя — двойное напряжение, только основная обмотка

НАПРЯЖЕНИЕ	ВРАЩЕНИЕ	L1	L2	СОЕДИНЕНИЕ
Высокая	Против часовой стрелки	1	4, 5	2 и 3 и 8
Высокий	CW	1	4, 8	2 и 3 и 5
Низкая	Против часовой стрелки	1, 3, 8	2, 4, 5	—
Низкий	CW	1, 3, 5	2, 4, 8	—

Вращение двигателя — двойное напряжение, основная и вспомогательная обмотки

НАПРЯЖЕНИЕ	ВРАЩЕНИЕ	L1	L2	СОЕДИНЕНИЕ
Высокая	Против часовой стрелки	1, 8	4, 5	2 и 3, 6 и 7
Высокий	CW	1, 5	4, 8	2 и 3, 6 и 7
Низкая	Против часовой стрелки	1, 3, 6, 8	2, 4, 5, 7	—
Низкий	CW	1, 3, 5, 7	2, 4, 6, 8	—

Подключения переключателя вспомогательной обмотки должны быть выполнены таким образом, чтобы обе вспомогательные обмотки были обесточены при размыкании переключателя.

СХЕМА ВНУТРЕННЕЙ ПРОВОДКИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Электрические схемы электродвигателей малой и малой мощности

Индукция с разделенной фазой
Постоянно подключенный конденсатор с разделенной фазой
Запуск с разделенным фазным конденсатором
Работа с разделенным фазным конденсатором
Работа с другим разделенным фазным конденсатором
Индукция в работе с разделенным фазным конденсатором (обратимая)
Пусковое напряжение с разделением фаз
Однозначный конденсатор с разделенной фазой 904 (Двойное напряжение запуска реактора
Отталкивание
Индукция начала отталкивания (обратимая)
Затененный полюс
Скелетный затененный полюс
Универсальный

Асинхронный электродвигатель с расщепленной фазой.

Асинхронный электродвигатель с расщепленными фазами оснащен короткозамкнутым ротором для работы с постоянной скоростью и имеет пусковую обмотку с высоким сопротивлением, которая физически смещена в статоре от основной обмотки.

Последовательно с пусковой обмоткой находится центробежный пусковой выключатель, который размыкает пусковую цепь, когда двигатель достигает примерно 75-80 процентов синхронной скорости. Функция пускового выключателя заключается в том, чтобы предотвратить потребление двигателем чрезмерного тока, а также защитить пусковую обмотку от чрезмерного нагрева.Двигатель может быть запущен в любом направлении путем реверсирования основной или вспомогательной (пусковой) обмотки.

Эти двигатели подходят для масляных горелок, воздуходувок, бизнес-машин, полировальных машин, шлифовальных машин , и т. Д.

Amazon продает электродвигатели

Электродвигатель с постоянно подключенным конденсатором с расщепленной фазой.

Электродвигатель с постоянно подключенным конденсатором с расщепленной фазой также имеет короткозамкнутый ротор с основной и пусковой обмотками.Конденсатор постоянно включен последовательно со вспомогательной обмоткой. Двигатели этого типа запускаются и работают с фиксированным значением емкости последовательно с пусковой обмоткой.

Двигатель получает свой пусковой крутящий момент от вращающегося магнитного поля, создаваемого двумя физически смещенными обмотками статора. Основная обмотка подключается непосредственно к линии, в то время как вспомогательная или пусковая обмотка подключается к линии через конденсатор , обеспечивающий электрический фазовый сдвиг.

Этот двигатель подходит для приводов с прямым подключением, требующих низкого пускового момента, таких как вентиляторы, нагнетатели, некоторые насосы и т. Д.

Электродвигатель запуска конденсатора с расщепленной фазой.

Электродвигатель с пусковым механизмом с разделением фаз с конденсатором. можно определить как двигатель с разделенной фазой, в котором конденсатор включен последовательно со вспомогательной обмоткой. Вспомогательная цепь размыкается центробежным переключателем, когда двигатель достигает 70-80 процентов синхронной скорости.

Также известен как асинхронный двигатель с конденсаторным пуском.Ротор представляет собой беличью клетку. Основная обмотка подключается непосредственно через линию, в то время как вспомогательная или пусковая обмотка подключается через конденсатор, который может быть включен в схему через трансформатор с обмоткой соответствующей конструкции и конденсатором таких значений, что две обмотки будут находиться друг от друга примерно на 90 градусов. .

Двигатели этого типа подходят для систем кондиционирования и охлаждения, вентиляторы с ременным приводом, и т. Д.

Электродвигатель, работающий через конденсатор, разделенный фазой

Электродвигатель, работающий через конденсатор, разделенный фазой. A Конденсатор с разделенной фазой Электродвигатель рабочего типа имеет рабочий конденсатор, постоянно включенный последовательно со вспомогательной обмоткой. Пусковой конденсатор подключен параллельно рабочему конденсатору только во время пускового периода. Двигатель запускается при замкнутом центробежном выключателе.

После того, как двигатель достигает 70–80 процентов синхронной скорости, пусковой выключатель размыкается и отключает пусковой конденсатор. Рабочий конденсатор обычно представляет собой масляно-заполненный конденсатор с промежутками между бумагами, обычно рассчитанный на 330 В переменного тока для непрерывной работы.Они могут варьироваться от 3 до 16 микрофарад.

Пусковой конденсатор обычно электролитического типа и может находиться в диапазоне от 80 до 300 мкФ для двигателей на 110 В, 60 Гц.

Эти двигатели подходят для применений, требующих высокого пускового момента, таких как компрессоры, нагруженные конвейеры, поршневые насосы, холодильные компрессоры и т. Д.

Amazon продает центробежные переключатели

Другой электродвигатель, работающий на конденсаторе с расщепленной фазой.

Другой тип электродвигателя с расщепленным фазным конденсатором Тип использует блок конденсаторного трансформатора и относится к типу с короткозамкнутым ротором с расщепленной фазой, в котором основная и вспомогательная обмотки физически смещены в статоре.В нем используется однополюсный двухпозиционный переключатель передачи для подачи высокого напряжения на конденсатор во время запуска.

После того, как двигатель достигнет скорости от 70 до 80 процентов от синхронной, передаточный переключатель срабатывает для изменения отводов напряжения на трансформаторе. Напряжение, подаваемое на конденсатор с помощью трансформатора, может варьироваться от 600 до 800 вольт во время запуска. Для непрерывной работы выдается около 350 вольт.

Подходит для применений с высоким пусковым моментом, таких как компрессоры , нагруженные конвейеры, поршневые насосы, холодильные компрессоры и т. Д.

Асинхронный электродвигатель (реверсивный), работающий на разделенных фазах.

Асинхронный электродвигатель, работающий с разделенным фазным конденсатором, А (реверсивный). Когда реверсивный переключатель находится в положении «B», вспомогательная обмотка становится основной обмоткой, а основная обмотка становится вспомогательной. В положении «A» обмотки работают, как показано на схеме.

В двигателях с расщепленной фазой смена обмотки заставляет двигатель работать в обратном направлении. Обе обмотки должны быть идентичны по сечению провода и количеству витков.

Используйте его, когда вам нужен реверсивный двигатель конденсаторного типа с переменным номинальным током и высоким крутящим моментом.

Электродвигатель с разделенной фазой и запуском реактора.

Асинхронный электродвигатель с разделенной фазой и пуском реактора. Этот двигатель оснащен вспомогательной обмоткой, смещенной в магнитном положении относительно основной обмотки и подключенной параллельно ей. Реактор снижает пусковой ток и увеличивает запаздывание по току в основной обмотке.

При примерно 75% синхронной скорости пусковой переключатель срабатывает, чтобы шунтировать реактор, отключая вспомогательную обмотку от цепи.

Это двигатель с постоянной скоростью вращения, который лучше всего подходит для легких работающих машин, таких как вентиляторы, небольшие воздуходувки, бизнес-машины, шлифовальные машины и т. Д.

Amazon продает пусковые конденсаторы двигателя

Электродвигатель с однофазным конденсатором, разделенный фазой (тип двойного напряжения).

Электродвигатель с однофазным конденсатором, разделенный фазой (тип двойного напряжения). Этот двигатель имеет две одинаковые основные обмотки, которые могут быть включены последовательно или параллельно. При параллельном включении основной обмотки напряжение в сети обычно составляет 240 Ом.Когда основные обмотки соединены последовательно, используется напряжение 120 В.

Вспомогательная пусковая обмотка смещена в пространстве от основной на 90 градусов. Он также имеет центробежный выключатель и пусковой конденсатор. Обмотка такого типа дает только половину пускового момента при 120 В по сравнению с подключением на 240 В.

Электродвигатель отталкивания.

Электродвигатель отталкивания по определению является однофазным двигателем, который имеет обмотку статора, предназначенную для подключения к источнику энергии, и обмотку ротора, подключенную к коммутатору.Щетки и коммутаторы замкнуты накоротко и размещены так, чтобы магнитная ось обмотки ротора была наклонена к магнитной оси обмотки статора.

Он имеет изменяющуюся характеристику скорости, высокий пусковой момент и умеренный пусковой ток. Благодаря низкому коэффициенту мощности, за исключением высоких скоростей, он может быть преобразован в двигатель с компенсированным отталкиванием, у которого есть другой набор щеток, расположенный посередине между короткозамкнутым набором, и этот дополнительный набор соединен последовательно с обмотками статора.

Электродвигатель индукционный с пуском отталкивания (реверсивный).

Асинхронный электродвигатель с отталкивающим пуском (реверсивный) Асинхронный электродвигатель с отталкивающим запуском — это однофазный электродвигатель, имеющий ту же обмотку, что и отталкивающий электродвигатель, но при заданной скорости обмотка ротора замкнута накоротко или иным образом соединена, чтобы дать эквивалент обмотка беличьей клетки.

Этот двигатель запускается как отталкивающий двигатель, но работает как асинхронный двигатель с постоянной скоростью.Он имеет однофазную обмотку с распределенным возбуждением, ось щеток которой смещена относительно оси обмотки возбуждения. Якорь имеет изолированную обмотку. Ток, индуцированный в якоре, передается щетками и коммутатором, что приводит к высокому пусковому моменту.

Когда достигается почти синхронная скорость, в коммутаторе происходит короткое замыкание, так что якорь по своим функциям аналогичен якорю с короткозамкнутым ротором. На схеме изображен реверсивный тип, в котором две обмотки статора смещены, как показано.Реверс двигателя достигается путем перестановки соединений обмотки возбуждения.

Электродвигатель с экранированными полюсами.

Электродвигатель с экранированными полюсами A — это однофазный асинхронный двигатель, снабженный вспомогательной короткозамкнутой обмоткой или обмоткой, смещенной в магнитном положении относительно основной обмотки. Используется несколько различных методов строительства, но основной принцип тот же.

Затеняющая катушка состоит из медных перемычек с низким сопротивлением, встроенных с одной стороны каждого полюса статора и используемых для обеспечения необходимого пускового момента.Когда ток в основных катушках увеличивается, в затеняющих катушках индуцируется ток, который противодействует магнитному полю, которое создается в части полюсных наконечников, которые они окружают.

Когда ток основной катушки уменьшается, ток в затеняющей катушке также уменьшается до тех пор, пока полюсные наконечники не будут намагничены равномерно. По мере того, как ток основной катушки и магнитный поток полюсного наконечника продолжают уменьшаться, ток в затеняющих катушках меняется на противоположный и стремится поддерживать магнитный поток в части полюсных наконечников.

Когда ток в основной катушке падает до нуля, ток все еще течет в затеняющих катушках, создавая магнитный эффект, который заставляет катушки создавать вращающееся магнитное поле, которое заставляет двигатель самозапускаться.

Используется там, где требования к питанию невелики, например, в часах, приборах, фенах , маленьких вентиляторах и т. Д.

Каркасный электродвигатель с экранированными полюсами

Каркасный электродвигатель с экранированными полюсами. Электродвигатель с экранированными полюсами каркасного типа разработан для приложений, где требования к мощности очень малы. Цепь возбуждения с ее обмоткой построена вокруг обычного ротора с короткозамкнутым ротором и состоит из перфораций, которые поочередно уложены друг на друга, образуя перекрывающиеся соединения, таким же образом, как собираются сердечники небольших трансформаторов.

Такие двигатели могут работать только на переменном токе, они просты по конструкции, дешевы и чрезвычайно прочны и надежны. Однако их основными ограничениями являются низкий КПД и низкий пусковой и рабочий крутящий момент.

Электродвигатель с экранированными полюсами не является реверсивным, если на каждой стороне полюса не предусмотрены затеняющие катушки и не предусмотрены средства для размыкания одной и замыкания другой катушки. По своей природе высокое скольжение двигателя с экранированными полюсами позволяет удобно получать изменение скорости при нагрузке вентилятора, например, за счет снижения напряжения.

Ebay продает ручные пускатели двигателей

Универсальный электродвигатель.

Универсальный электродвигатель разработан для работы от переменного или постоянного тока (AC / DC). Это двигатель с серийным заводом. Он снабжен обмоткой возбуждения на статоре, которая последовательно соединена с коммутирующей обмоткой на роторе. Обычно производится с дробными размерами в лошадиных силах.

Скорость вращения при полной нагрузке обычно составляет от 5000 до 10 000 об / мин, а скорость холостого хода от 12 000 до 18 000 об / мин.Типичное применение — портативные инструменты, офисная техника, электрические чистящие средства, кухонная техника, швейные машины и т. Д.

Скорость универсальных двигателей можно регулировать, последовательно подключив к двигателю сопротивление соответствующей величины. Это делает его подходящим для таких приложений, как швейные машины, которые работают в диапазоне скоростей. Универсальные двигатели могут быть компенсированными или некомпенсированными, причем последний тип используется только для более высоких скоростей и более низких номиналов.

Реверс этого двигателя достигается путем замены проводов щеткодержателя, при этом якорь подключен к нейтрали.В трехпроводном универсальном электродвигателе реверсивного типа с разделенным последовательным соединением одна обмотка статора используется для получения одного направления, а другая обмотка статора — для получения другого направления, при этом в цепи одновременно находится только одна обмотка статора. Соединения якоря должны находиться в нейтральном положении, чтобы обеспечить удовлетворительную работу в обоих направлениях вращения.

РАЗМЕР РАМЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Ниже приведена таблица размеров корпуса двигателя, которую я нашел в старой книге.

Таблица размеров электродвигателя

Эту информацию о монтажных размерах двигателя я нашел в той же книге.

Таблица монтажных размеров электродвигателя NEMA C и J-Face.

НЕКОТОРЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯХ ПОСТОЯННОГО ТОКА Схема электрических соединений двигателя постоянного тока

Другие электрические схемы можно найти здесь .

типов однофазных асинхронных двигателей | Схема электрических соединений однофазного асинхронного двигателя

Поскольку жилые дома и многие коммерческие здания имеют только однофазное питание, однофазные асинхронные двигатели переменного тока находят множество применений.В домашних условиях стиральные и сушильные машины имеют по существу однофазный асинхронный двигатель мощностью около 1/3 лошадиных сил.

Типичный холодильный холодильник без замораживания имеет три двигателя: один является неотъемлемой частью компрессорного агрегата, один для вентилятора для циркуляции холодного воздуха и один для запуска таймера цикла размораживания.

В системах воздушного отопления имеется двигатель вентилятора. Кухонные приборы, такие как блендеры и миксеры, инструменты, такие как дрели, и другие устройства могут легко иметь несколько десятков однофазных асинхронных двигателей.

Асинхронный двигатель с расщепленной фазой

На рисунке 1 показан асинхронный двигатель с расщепленной фазой. Электродвигатель с расщепленной фазой полагается исключительно на разницу в сопротивлении и реактивном сопротивлении обмоток для создания фазового сдвига.

В цепи вспомогательной обмотки есть центробежный выключатель, который размыкается, когда двигатель достигает полной скорости. Электродвигатель с расщепленной фазой характеризуется относительно низким пусковым моментом, возможно, 100% -150% от номинального момента.

РИСУНОК 1: Схема (проводка) однофазного асинхронного двигателя (SPIM) и кривая крутящего момента-скорости.

Асинхронные двигатели с конденсаторным запуском

На рисунке 2 показан асинхронный двигатель с конденсаторным запуском. Двигатель с конденсаторным пуском использует конденсатор для фазового сдвига.

Его размер обеспечивает высокий пусковой крутящий момент, до 300% от номинального крутящего момента. Конденсатор не предназначен для непрерывной работы, поэтому в этом двигателе есть центробежный выключатель, который снимает вспомогательную обмотку после запуска.

РИСУНОК 2: Схема (проводка) асинхронного двигателя с конденсаторным пуском (CSIM) и кривая крутящего момента-скорости.

Однофазные двигатели по своей природе более шумные и менее плавные, чем многофазные двигатели. Поскольку существует компонент магнитного потока, вращающийся в обратном направлении, возникают пульсирующие крутящие моменты, поэтому кривая крутящего момента-скорости на самом деле является просто представлением среднего крутящего момента.

Если мы оставим конденсатор во вспомогательной обмотке после запуска двигателя, мы сможем приблизиться к двухфазной работе и получить более плавный и тихий двигатель.

Двигатель с постоянным разделенным конденсатором

Поскольку реактивное сопротивление обмотки двигателя и конденсатора являются функциями частоты, мы можем получить истинную двухфазную работу только при одной скорости двигателя для данного конденсатора.

Двигатель с постоянным разделенным конденсатором, показанный на рисунке 3, имеет конденсатор, рассчитанный на работу, что означает, что пусковой крутящий момент очень низкий, возможно, всего 75% от номинального крутящего момента.

РИСУНОК 3: Схема (электропроводка) двигателя с постоянным разделенным конденсатором (PSC) и кривая крутящего момента-скорости.

Реверсивный двигатель с постоянным разделенным конденсатором, показанный на рисунке 4, использует две идентичные обмотки, один конденсатор и селекторный переключатель. Селекторный переключатель используется для переключения конденсатора между двумя обмотками.

В положении переключателя 1 конденсатор помещается последовательно с обмоткой b, а в положении переключателя 2 конденсатор устанавливается последовательно с обмоткой a. В результате направление вращения меняется на противоположное.

РИСУНОК 4: Схема реверсивного двигателя с постоянным разделенным конденсатором (проводка)

Конденсатор пусковой конденсаторный двигатель

Для обеспечения хорошего пускового момента и хороших рабочих характеристик можно использовать два конденсатора, как показано на рисунке 5.

Один конденсатор обеспечивает высокий пусковой момент и отключается, когда двигатель достигает номинальной скорости. Другой конденсатор , меньшего размера, всегда остается в цепи. Этот тип двигателя называется двигателем , пусковым конденсатором, .

РИСУНОК 5: Схема (электропроводка) двигателя пускового конденсатора пускового конденсатора и кривая крутящего момента-скорости.

Рисунок 6 — фотография асинхронного двигателя с конденсаторным пуском.Характерный выступ в верхней части двигателя — это место, где расположен конденсатор.

Асинхронный двигатель с расщепленной фазой не будет иметь горба, поскольку в нем нет конденсатора. На рисунке 7 показана фотография и конденсатора пробега , .

На рисунках 8 и 9 представлены фотографии ротора и статора, оборудованных центробежным переключателем. На рисунке 8 грузы на валу отклоняются, когда двигатель приближается к синхронной скорости, в результате чего шайба на конце перемещается в сторону беличьей клетки.Это освобождает переключатель, который установлен в концевой раме двигателя, как показано на Рисунке 9.

РИСУНОК 6: Асинхронный двигатель с конденсаторным пуском (CSIM). ( предоставлено Baldor Electric Company )

РИСУНОК 7: Рабочий конденсатор для PSC или двухконденсаторного двигателя.

РИСУНОК 8: Ротор с короткозамкнутым ротором с вращающейся частью центробежного переключателя.

РИСУНОК 9: Стационарная часть центробежного переключателя в концевой раме статора.

Электродвигатель с расщепленными полюсами

Другой член семейства асинхронных электродвигателей — электродвигатели с расщепленными полюсами. Обычно двигатель с экранированными полюсами представляет собой очень маленькую машину (0,05 л.с.), используемую для легко запускаемых нагрузок, таких как вентилятор.

Хотя это не очень эффективный, это простой, дешевый и надежный аппарат. Тот факт, что это маленькая машина, как правило, компенсирует ее неэффективность. На рис. 10 показан принцип работы двигателя с расщепленными полюсами.

Конструкция двигателя с экранированными полюсами

Часть железа статора обернута несколькими короткозамкнутыми витками медного проводника.Согласно закону Фарадея, ток в закороченных витках (затеняющая катушка) будет создавать поток, который будет противодействовать любому изменению потока через него.

На левом медном кольце на Рисунке 10 показан поток, увеличивающийся через кольцо. Изменение магнитного потока вызывает в замкнутом кольце ток, который противодействует изменению магнитного потока, как показано.

Кольцо справа показывает, что происходит, когда поток через кольцо уменьшается. Теперь индуцированный ток пытается поддерживать поток в кольце.В нижней половине рисунка 10 показан один тип двигателя с расщепленными полюсами. Пластины прямоугольные, с вырезом для катушки и еще одним вырезом для ротора, как показано. Катушка намотана через прямоугольное окно в стопке пластин.

РИСУНОК 10: Конструкция двигателя с экранированными полюсами и работа экранирующей вехи.

Работа двигателя с экранированными полюсами

Работа двигателя с прямоугольным экранированным полюсом показана на Рисунке 11.

Первый вид (1) показывает двигатель, когда ток увеличивается в положительном направлении, как показано на синусоиде в середине рисунка. В течение этого интервала большая часть потока проходит через центр ротора, а не через заштрихованные полюса.

В интервале секунд ток и магнитный поток уменьшаются. Таким образом, заштрихованный полюс пытается поддерживать поток, и большая часть потока проходит через заштрихованные полюса. Обратите внимание, что в результате общее направление потока изменилось с верхнего левого угла на нижний левый угол.

Процесс продолжается на экранах 3 и 4, и в результате получается квази-вращающееся поле, которого достаточно для запуска и запуска двигателя. Направление вращения двигателя с расщепленными полюсами можно изменить только путем физического разборки двигателя и изменения направления ротора на обратное.

РИСУНОК 11: Диаграммы магнитного потока в двигателе с расщепленными полюсами.

Главное преимущество двигателя с расщепленными полюсами заключается в том, что он очень дешевый. Многие читатели могли купить в дисконтном магазине большой вентилятор с несколькими скоростями менее чем за 15 долларов.00.

Поскольку электродвигатель с расщепленными полюсами работает при больших значениях скольжения, регулирование скорости также очень дешево. Вспомните уравнение для напряжения, индуцируемого в катушке:

$ {{E} _ {rms}} = 4.44fN {{\ phi} _ {\ max}} $

Управление скоростью двигателя с экранированным полюсом

напряжение, подаваемое на двигатель, конечно, постоянно (или, по крайней мере, почти постоянное). Если бы количество витков в обмотке было изменено, то поток изменился бы в противоположном направлении. Таким образом, скоростью двигателя с экранированными полюсами можно управлять, изменяя количество вольт на один виток обмотки статора, как показано на рисунке 12.

Регулировка скорости осуществляется с помощью отводной обмотки и селекторного переключателя, как показано на рисунке 12 (а). Увеличение числа витков приведет к меньшему напряжению на виток и меньшему магнитному потоку; меньший магнитный поток означает меньший крутящий момент от машины, что приводит к работе с более высоким значением скольжения и более низкой скоростью.

РИСУНОК 12: Регулировка скорости двигателя с расщепленными полюсами.

На рис. 13 представлена ​​фотография ротора и статора двигателя с расщепленными полюсами. На рис. 14 представлена ​​фотография круглого двигателя с расщепленными полюсами и шестью выступающими полюсами на статоре.

РИСУНОК 13: Ротор и статор с расщепленными полюсами.

РИСУНОК 14: Двигатель с круглыми расщепленными полюсами.

Универсальный двигатель

Универсальный двигатель, по сути, представляет собой двигатель постоянного тока, предназначенный для работы от переменного тока. Поскольку катушки возбуждения воспринимают переменный ток, статор должен быть сделан из пластин, как и якорь. Якорь и поле соединены последовательно, как показано на виде в разрезе на рисунке 15.

Когда ток меняет полярность, поток, создаваемый обеими обмотками, также меняет полярность, что приводит к однонаправленному вращению.

Наблюдая за течением тока в каждом виде на Рисунке 15 и применяя правило левой руки для двигателей, можно увидеть, что направление вращения всегда против часовой стрелки для этого конкретного расположения обмоток.

РИСУНОК 15: Универсальный двигатель с источником переменного тока.

Универсальный двигатель, как и последовательный двигатель постоянного тока, имеет очень высокую скорость холостого хода, которая быстро падает с увеличением нагрузки.На рисунке 16 показаны скоростные характеристики универсального двигателя.

Скорость холостого хода может быть настолько высокой, что центробежная сила может разорвать двигатель. Таким образом, двигатель должен быть постоянно подключен к некоторой механической нагрузке.

В отличие от асинхронного двигателя вариаций , универсальный двигатель не ограничивается работой со скоростью ниже синхронной. Универсальные двигатели используются в переносных дрелях, пилах, фрезерных станках, пылесосах и подобных устройствах.

РИСУНОК 16: Характеристика крутящего момента универсального двигателя.

Направление вращения универсального двигателя можно изменить, поменяв местами относительные полюса ротора и статора. Это достигается путем изменения щеточных соединений на коммутаторе, чтобы позволить току изменить свое направление в роторе, продолжая течь в том же направлении в статоре. Скорость универсального двигателя обычно регулируется с помощью электронных устройств.

Покажи и расскажи: асинхронные двигатели переменного тока

Двигатели переменного тока просты в управлении, надежны и экономичны для общего применения.По этим причинам они являются наиболее популярным типом электродвигателей в различных отраслях промышленности. В этом посте мы кратко представим асинхронные двигатели и продемонстрируем, как ими управлять.

Немного истории

Термин «индукция» в асинхронных двигателях (также известных как асинхронные двигатели) относится к электромагнитной индукции, которая является основной теорией работы асинхронных двигателей. Я объясню это в следующем разделе. Согласно Википедии, с изобретением асинхронного двигателя переменного тока связано несколько имен.В 1824 году французский физик Франсуа Араго открыл вращающиеся магнитные поля и ввел термин «Вращения Араго» (или «Диск Араго»). В 1831 году Майкл Фарадей смог объяснить эффекты, представив теорию электромагнитной индукции. В 1879 году Уолтер Бейли продемонстрировал первый примитивный асинхронный двигатель, включив и выключив его вручную. Первые трехфазные асинхронные двигатели переменного тока без коммутатора были независимо изобретены Галилео Феррарисом в 1885 году и Николой Тесла в 1887 году.Оба опубликовали в 1888 году статьи, объясняющие эти технологии. Тесла подал заявку на патенты в США в 1887 году и получил некоторые из этих патентов в 1888 году. Джордж Вестингауз, который в то время разрабатывал систему переменного тока, получил лицензию на патенты Теслы в 1888 году и приобрел опцион на патент США на концепцию асинхронного двигателя Феррари. развивать технологию дальше. General Electric (GE) начала разработку трехфазных асинхронных двигателей в 1891 году. ^{К 1896 году General Electric и Westinghouse подписали соглашение о взаимном лицензировании на конструкцию ротора со стержневой обмоткой, позже названного ротором с короткозамкнутым ротором.Та же концепция используется и сегодня.}

Асинхронные двигатели идеальны для приложений, требующих непрерывной работы в одном направлении , таких как конвейеры, миксеры и вращающиеся знаки. Они рассчитаны на длительный режим работы и обычно служат долгое время благодаря своей простой конструкции.

Конструкция и теория эксплуатации

На этом изображении показана структура асинхронного двигателя переменного тока, который является основным типом двигателей переменного тока с постоянными разделенными конденсаторами.Вращающийся элемент, ротор, поддерживается в корпусе двигателя двумя шарикоподшипниками для длительного срока службы. Статор расположен вокруг ротора с тонким воздушным зазором. Выходной вал соединен с ротором. Подводящие провода подключаются к обмоткам статора. Фланцевый кронштейн запрессован в корпус двигателя для обеспечения качества.

Поскольку переменный ток подается на медные обмотки статора, вокруг ротора создается вращающееся магнитное поле со скоростью колебаний переменного тока.Согласно правилу левой руки Флеминга, движущееся магнитное поле индуцирует ток на алюминиевых стержнях (проводнике) в стальном роторе, который генерирует свои собственные противоположные магнитные поля (закон Ленца). Магнитные поля от ротора затем взаимодействуют с вращающимся магнитным полем от статора, и ротор начинает вращаться.

Теория работы асинхронного двигателя переменного тока может быть объяснена с помощью диска Arago , который представляет собой наблюдаемое явление, включающее правило правой руки Флеминга и правило левой руки Флеминга. Хотите узнать больше о теории работы двигателей переменного тока?

Однофазные асинхронные двигатели

Однофазные асинхронные двигатели предлагаются с различным напряжением и частотой для разных регионов мира. Для США однофазные двигатели обычно предлагаются на 110/115 вольт или 220/230 вольт, которые легко доступны. 60 Гц — типичная частота источника питания.

Вот действующие схемы подключения этих стандартных 3-проводных двигателей. FYI направление вращения двигателя указано, если смотреть со стороны выходного вала двигателя.

Хотя принцип работы должен быть одинаковым для всех однофазных двигателей переменного тока с постоянным разделенным конденсатором, представленных на рынке, цвета выводных проводов могут быть разными для разных производителей.

Для стандартного 3-проводного двигателя цвета выводов обычно белый, красный и черный. Черный всегда связан с нейтралью (N). И белый, и черный подключены к 2 клеммам специального конденсатора.Когда ток (L) подключен к черному или красному через клемму конденсатора, двигатель начнет вращаться в заданном направлении. Для двигателей с клеммной коробкой принцип работы такой же. Однако клеммы обозначены Z2, U2 и U1.

Подключение конденсатора

Для однофазных двигателей конденсатор критически важен для запуска. Без пускового момента, обеспечиваемого конденсатором, вам пришлось бы помогать запускать двигатель, вручную вращая вал.Это похоже на старые пропеллеры на старинном самолете. Убедитесь, что вы не забыли правильно подключить конденсатор. Это был очень распространенный случай устранения неполадок, когда я работал инженером службы поддержки.

Вот пример подключения 4-контактного конденсатора и однофазного двигателя.

Пусть вас не смущает количество выводов на конденсаторе. На приведенной ниже схеме внутренней проводки показано, что две ближайшие клеммы имеют внутреннее соединение. В электрическом отношении это то же самое, что и у традиционных конденсаторов с двумя выводами, которые имеют только по одному выводу с каждой стороны.

Мы также сняли видео, чтобы продемонстрировать правильный способ подключения этих двигателей, включая автоматические выключатели, переключатели и конденсатор.

Трехфазные асинхронные двигатели

Трехфазные асинхронные двигатели обычно предлагаются в США на 220/230 вольт и 50/60 Гц. В некоторых случаях предлагается 460 вольт. Трехфазные двигатели могут работать либо с постоянной скоростью, либо с инвертором / частотно-регулируемым приводом для приложений с регулируемой скоростью.

Вот действующие схемы подключения этих стандартных 3-проводных двигателей. FYI направление вращения двигателя указано, если смотреть со стороны выходного вала двигателя.

Для трехпроводного трехфазного двигателя у нас такие же цвета проводов. Три фазы от источника питания обозначены L1 (R), L2 (S) и L3 (T). Подключите красный к L1 (R), белый к L2 (S) и черный к L3 (T). Для двигателей с клеммной коробкой клеммы имеют маркировку U, V и W.Теория работы такая же. Для переключения направления вращения переключите любое из 2 соединений между R, S и T.

При перегрузке или блокировке вала рекомендуется использовать либо электромагнитный переключатель, либо электронную тепловую функцию инвертора, чтобы предотвратить перегорание двигателя.

Вы наверное обратили внимание, что на схеме подключения нет конденсатора . Для однофазных двигателей требуется конденсатор для создания многофазного источника питания. Для трехфазных двигателей конденсатор не требуется.Мы также сняли видео, чтобы продемонстрировать правильную проводку.

И последнее, но не менее важное. Не забудьте электрически заземлить двигатели с помощью специальной клеммы защитного заземления (PE), чтобы избежать удара или травм со стороны персонала.

Это все, что нужно для подключения однофазных и трехфазных асинхронных двигателей. Следите за новостями в следующем посте, где я расскажу о подключении других типов двигателей переменного тока, таких как реверсивные двигатели и двигатели с электромагнитным тормозом.

Не забудьте подписаться!

Узнайте о серии KII и KIIS Вот видео, в котором кратко объясняется история разработки двигателей переменного тока Oriental Motor с 1966 года, когда серия K считалась фактическим стандартом для всех двигателей переменного тока, до введения серий KII и KIIS, которые являются новейшим стандартом одно- и трехфазные двигатели сегодня.

Однофазные асинхронные двигатели | Двигатели переменного тока

Трехфазный двигатель может работать от однофазного источника питания.Однако он не запускается самостоятельно. Его можно запустить вручную в любом направлении и набрать скорость за несколько секунд. Он будет развивать только 2/3 номинальной мощности 3-φ, потому что одна обмотка не используется.

Двигатель с 3 фазами работает от мощности 1 фазы, но не запускается

Одна катушка однофазного двигателя

Одиночная катушка однофазного асинхронного двигателя создает не вращающееся магнитное поле, а пульсирующее поле, достигающее максимальной напряженности при электрическом напряжении 0 ° и 180 °.

Однофазный статор создает невращающееся пульсирующее магнитное поле

Другая точка зрения заключается в том, что одиночная катушка, возбуждаемая однофазным током, создает два вектора магнитного поля, вращающихся в противоположных направлениях, совпадающих дважды за оборот при 0 ° (рисунок выше-a) и 180 ° (рисунок e). Когда векторы поворачиваются на 90 ° и -90 °, они отменяются на рисунке c.

При 45 ° и -45 ° (рисунок b) они частично складываются по оси + x и сокращаются по оси y.Аналогичная ситуация наблюдается на рисунке d. Сумма этих двух векторов — это вектор, неподвижный в пространстве, но чередующийся во времени. Таким образом, пусковой крутящий момент не создается.

Однако, если ротор вращается вперед со скоростью немного меньшей, чем синхронная скорость, он будет развивать максимальный крутящий момент при 10% скольжении по отношению к вектору вращения вперед. Меньший крутящий момент будет развиваться выше или ниже 10% скольжения.

Ротор будет испытывать скольжение на 200% — 10% относительно вектора магнитного поля, вращающегося в противоположных направлениях.Небольшой крутящий момент (см. Кривую зависимости крутящего момента от скольжения), за исключением двукратной пульсации частоты, вырабатывается вектором встречного вращения. Таким образом, однофазная катушка будет развивать крутящий момент после запуска ротора.

Если ротор запускается в обратном направлении, он будет развивать такой же большой крутящий момент, поскольку он приближается к скорости вращающегося в обратном направлении вектора.

Однофазные асинхронные двигатели имеют медную или алюминиевую короткозамкнутую клетку, встроенную в цилиндр из стальных пластин, типичных для многофазных асинхронных двигателей.

Двигатель с постоянным разделением конденсаторов

Одним из способов решения проблемы с однофазным двигателем является создание двухфазного двигателя, получающего двухфазное питание от однофазного. Для этого требуется двигатель с двумя обмотками, разнесенными друг от друга на 90 ° , электрический, питаемый двумя фазами тока, смещенными во времени на 90 ° . Это называется конденсаторным двигателем с постоянным разделением.

Асинхронный двигатель с постоянным разделением конденсаторов

Этот тип двигателя подвержен увеличенной величине тока и сдвигу во времени назад, когда двигатель набирает скорость, с пульсациями крутящего момента на полной скорости.Решение состоит в том, чтобы уменьшить емкость конденсатора (импеданс), чтобы минимизировать потери.

Потери меньше, чем у двигателя с экранированными полюсами. Эта конфигурация двигателя хорошо работает до 1/4 лошадиных сил (200 Вт), хотя обычно применяется к меньшим двигателям. Направление двигателя легко изменить, включив конденсатор последовательно с другой обмоткой. Этот тип двигателя может быть адаптирован для использования в качестве серводвигателя, описанного в другом месте этой главы.

Однофазный асинхронный двигатель со встроенными катушками статора

Однофазные асинхронные двигатели могут иметь катушки, встроенные в статор двигателей большего размера.Тем не менее, меньшие размеры требуют меньшего количества сложностей для создания концентрированных обмоток с выступающими полюсами.

Асинхронный двигатель с конденсаторным пуском

На рисунке ниже конденсатор большего размера может использоваться для пуска однофазного асинхронного двигателя через вспомогательную обмотку, если он отключается центробежным переключателем, когда двигатель набирает скорость. Кроме того, во вспомогательной обмотке может быть намного больше витков из более тяжелого провода, чем в двигателе с разделенным сопротивлением, чтобы уменьшить чрезмерное повышение температуры.

В результате для тяжелых нагрузок, таких как компрессоры кондиционеров, доступен больший пусковой крутящий момент. Эта конфигурация двигателя работает настолько хорошо, что доступна в многомощных (несколько киловаттных) размерах.

Асинхронный двигатель с конденсаторным пуском

Асинхронный двигатель с конденсаторным двигателем

Вариант двигателя с конденсаторным пуском (рисунок ниже) заключается в запуске двигателя с относительно большим конденсатором для высокого пускового момента, но с оставлением конденсатора меньшей емкости на месте после запуска для улучшения рабочих характеристик, не потребляя чрезмерного тока.Дополнительная сложность конденсаторного двигателя оправдана для двигателей большего размера.

Асинхронный двигатель с конденсаторным двигателем

Пусковой конденсатор двигателя может быть неполярным электролитическим конденсатором с двойным анодом, который может представлять собой два последовательно соединенных поляризованных электролитических конденсатора + к + (или — к -). Такие электролитические конденсаторы переменного тока имеют такие высокие потери, что их можно использовать только в прерывистом режиме (1 секунда во включенном состоянии, 60 секунд в выключенном состоянии), например, при запуске двигателя.

Конденсатор для работы двигателя должен быть не электролитического типа, а из полимера с меньшими потерями.

Асинхронный двигатель с двухфазным двигателем с сопротивлением

Если во вспомогательной обмотке намного меньше витков, меньший провод размещен под углом 90 ° ° к основной обмотке, он может запустить однофазный асинхронный двигатель. При более низкой индуктивности и более высоком сопротивлении ток будет испытывать меньший фазовый сдвиг, чем основная обмотка.

Может быть получено около 30 ° разности фаз.Эта катушка создает умеренный пусковой момент, который отключается центробежным переключателем на 3/4 синхронной скорости. Эта простая (без конденсатора) конструкция хорошо подходит для двигателей мощностью до 1/3 лошадиных сил (250 Вт), управляющих легко запускаемыми нагрузками.

Асинхронный электродвигатель с разделенным фазным сопротивлением

Этот двигатель имеет больший пусковой крутящий момент, чем двигатель с экранированными полюсами (следующий раздел), но не такой большой, как двухфазный двигатель, построенный из тех же частей.Плотность тока во вспомогательной обмотке во время пуска настолько высока, что последующий быстрый рост температуры исключает частый перезапуск или медленные пусковые нагрузки.

Корректор коэффициента мощности Nola

Фрэнк Нола из НАСА предложил корректор коэффициента мощности для повышения эффективности асинхронных двигателей переменного тока в середине 1970-х годов. Он основан на предположении, что асинхронные двигатели неэффективны при нагрузке ниже полной. Эта неэффективность коррелирует с низким коэффициентом мощности.

Коэффициент мощности меньше единицы возникает из-за тока намагничивания, необходимого для статора.Этот фиксированный ток составляет большую долю от общего тока двигателя по мере уменьшения нагрузки двигателя. При небольшой нагрузке полный ток намагничивания не требуется. Его можно уменьшить, уменьшив подаваемое напряжение, улучшив коэффициент мощности и эффективность.

Корректор коэффициента мощности определяет коэффициент мощности и снижает напряжение двигателя, тем самым восстанавливая более высокий коэффициент мощности и уменьшая потери.

Поскольку однофазные двигатели примерно в 2–4 раза менее эффективны, чем трехфазные двигатели, существует потенциальная экономия энергии для двигателей 1-φ.Для полностью нагруженного двигателя нет экономии, поскольку требуется весь ток намагничивания статора.

Напряжение не может быть уменьшено. Но есть потенциальная экономия от менее чем полностью загруженного двигателя. Двигатель с номинальным напряжением 117 В переменного тока рассчитан на работу при напряжении от 127 В переменного тока до 104 В переменного тока. Это означает, что он не полностью загружен при работе при более чем 104 В переменного тока, например, при работе холодильника на 117 В переменного тока.

Контроллер коэффициента мощности может безопасно снизить сетевое напряжение до 104–110 В переменного тока.Чем выше начальное напряжение в сети, тем больше потенциальная экономия. Конечно, если энергокомпания подаст напряжение ближе к 110 В переменного тока, двигатель будет работать более эффективно без каких-либо дополнительных устройств.

Любой практически неработающий однофазный асинхронный двигатель с 25% FLC или менее является кандидатом на использование PFC. Однако он должен работать большое количество часов в год. И чем больше времени он простаивает, как на пилораме, штамповочном прессе или конвейере, тем выше вероятность оплаты контроллера через несколько лет эксплуатации.

За него должно быть втрое проще платить по сравнению с более эффективным 3-φ-двигателем. Стоимость PFC не может быть возмещена для двигателя, работающего всего несколько часов в день.

Краткое описание: Однофазные асинхронные двигатели

• Однофазные асинхронные двигатели не могут запускаться самостоятельно без вспомогательной обмотки статора, приводимой в действие противофазным током около 90 ° . После запуска вспомогательная обмотка необязательна.
• Вспомогательная обмотка электродвигателя с постоянным разделением конденсаторов имеет конденсатор, включенный последовательно с ней во время пуска и работы.
• Асинхронный двигатель с конденсаторным запуском имеет только конденсатор, включенный последовательно со вспомогательной обмоткой во время запуска.
• Двигатель с конденсаторным питанием обычно имеет большой неполяризованный электролитический конденсатор, включенный последовательно со вспомогательной обмоткой для запуска, а затем меньший неэлектролитический конденсатор во время работы.
• Вспомогательная обмотка электродвигателя с разделением фаз с сопротивлением при запуске развивает разность фаз по сравнению с основной обмоткой из-за разницы в сопротивлении.

СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:

Схема и работа однофазного двигателя

Однофазные двигатели очень широко используются в домах, офисах, мастерских и т. Д., Поскольку в большинство домов и офисов подается однофазное питание. К тому же однофазные двигатели надежны, дешевы по стоимости, просты в конструкции и легко ремонтируются.

1. Однофазный асинхронный двигатель (разделенная фаза, конденсатор, экранированный полюс и т. Д.)
2. Однофазный синхронный двигатель
3. Тяговый двигатель и др.

В этой статье объясняется основная конструкция и принцип работы однофазного асинхронного двигателя .

Однофазный асинхронный двигатель

Конструкция однофазного асинхронного двигателя аналогична конструкции трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, за исключением того, что статор намотан для однофазного питания.Статор также снабжен «пусковой обмоткой», которая используется только для пусковых целей. Это можно понять из схемы однофазного асинхронного двигателя слева.

Принцип работы однофазного асинхронного двигателя

Когда на статор однофазного двигателя подается однофазное питание, он создает переменный магнитный поток в обмотке статора. Переменный ток, протекающий через обмотку статора, вызывает индуцированный ток в стержнях ротора (ротора с короткозамкнутым ротором) в соответствии с законом Фарадея об электромагнитной индукции.Этот индуцированный ток в роторе также будет создавать переменный магнитный поток. Даже после установки обоих переменных потоков двигатель не запускается (причина объясняется ниже). Однако, если ротор запускается внешней силой в любом направлении, двигатель разгоняется до конечной скорости и продолжает работать с номинальной скоростью. Такое поведение однофазного двигателя можно объяснить с помощью теории вращения двойного поля.

Теория вращения двойного поля

Теория вращения двойного поля утверждает, что любая переменная величина (здесь переменный поток) может быть разделена на две составляющие, величина которых равна половине максимальной величины переменной величины, и обе эти составляющие вращаются в противоположном направлении.

Следующие рисунки помогут вам понять теорию вращения двойного поля.

Почему однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически?

Статор однофазного асинхронного двигателя намотан с однофазной обмоткой. Когда на статор подается однофазное питание, он создает переменный магнитный поток (который изменяется только вдоль одной оси пространства). Переменный поток, действующий на ротор с короткозамкнутым ротором, не может производить вращение, только вращающийся поток может. Вот почему однофазный асинхронный двигатель не запускается самостоятельно.

Как сделать самозапуск однофазного асинхронного двигателя?

• Как объяснено выше, однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически . Для самозапуска его можно временно преобразовать в двухфазный двигатель при запуске. Это может быть достигнуто путем введения дополнительной «пусковой обмотки», также называемой вспомогательной обмоткой.
• Следовательно, статор однофазного двигателя имеет две обмотки: (i) основная обмотка и (ii) пусковая обмотка (вспомогательная обмотка).Эти две обмотки подключены параллельно к однофазному источнику питания и разнесены на 90 электрических градусов друг от друга. Разность фаз 90 градусов может быть достигнута подключением конденсатора последовательно с пусковой обмоткой.
• Следовательно, двигатель ведет себя как двухфазный двигатель, а статор создает вращающееся магнитное поле, которое заставляет ротор вращаться. Как только двигатель набирает скорость, скажем, до 80 или 90% от своей нормальной скорости, пусковая обмотка отключается от цепи с помощью центробежного переключателя, и двигатель работает только от основной обмотки.

ОДНОФАЗНЫЕ ИНДУКЦИОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ (Электродвигатель)

1,2
Существует много типов однофазных электродвигателей. В этом разделе обсуждение будет ограничено типами, наиболее распространенными для двигателей с интегральной мощностью от 1 л.с. и выше.
По возможности, в промышленности следует использовать трехфазные асинхронные двигатели. Как правило, трехфазные электродвигатели имеют более высокий КПД и коэффициенты мощности и более надежны, поскольку не имеют пусковых переключателей или конденсаторов.
В тех случаях, когда трехфазные электродвигатели недоступны или не могут использоваться из-за источника питания, для промышленного и коммерческого применения рекомендуются следующие типы однофазных двигателей: (1) двигатель с конденсаторным пуском, (2 ) двигатель с двумя конденсаторами и (3) двигатель с постоянным разделением конденсаторов.
Краткое сравнение характеристик однофазных и трехфазных асинхронных двигателей поможет лучше понять, как работают однофазные двигатели:
1. Трехфазные двигатели имеют фиксированный крутящий момент, потому что в воздушном зазоре в состоянии покоя имеется вращающееся поле. .Однофазный двигатель не имеет вращающегося поля в состоянии покоя и, следовательно, не развивает крутящий момент заторможенного ротора. Дополнительная обмотка необходима для создания вращающегося поля, необходимого для запуска. В однофазном двигателе со встроенной мощностью это часть сети RLC.
2. В трехфазном двигателе ток ротора и потери ротора незначительны без нагрузки. Однофазные двигатели имеют значительный ток ротора и потери в роторе без нагрузки.
3. Для данного момента пробоя однофазный двигатель требует значительно большего магнитного потока и большего количества активного материала, чем эквивалентный трехфазный двигатель.
4. Сравнение потерь между однофазными и трехфазными двигателями показано на рис. 1.11. Обратите внимание на значительно более высокие потери в однофазном двигателе.
Общие характеристики этих типов однофазных асинхронных двигателей следующие.
1.2.1

Двигатели с конденсаторным пуском

Двигатель с конденсаторным пуском — это однофазный асинхронный двигатель, основная обмотка которого предназначена для прямого подключения к источнику питания, а вспомогательная обмотка подключена последовательно с конденсатором и пусковым выключателем для отключения вспомогательной обмотки от источника питания после запуска.На рисунке 1.12 представлена ​​принципиальная схема двигателя с конденсаторным пуском. Наиболее часто используемый тип пускового выключателя — это выключатель с центробежным приводом, встроенный в двигатель. Рисунок

РИСУНОК 1.11 Сравнение потерь в процентах одно- и трехфазных двигателей.

РИСУНОК 1.12 Однофазный двигатель с конденсаторным пуском.
1.13 иллюстрирует промышленный каплезащищенный однофазный двигатель с конденсаторным пуском; обратите внимание на механизм переключения с центробежным приводом.
Однако другие типы устройств, такие как реле, чувствительные к току и напряжению, также используются в качестве пусковых переключателей.Совсем недавно были разработаны твердотельные переключатели, которые используются в однофазном двигателе

РИСУНОК 1.13 с конденсаторным пуском. (С любезного разрешения Magnetek, Сент-Луис, Миссури)
в ограниченной степени. Твердотельный коммутатор будет коммутатором будущего, поскольку он будет усовершенствован, а затраты уменьшены.
Все переключатели установлены так, чтобы оставаться замкнутыми и поддерживать цепь вспомогательной обмотки в работе до тех пор, пока двигатель не запустится и не разгонится примерно до 80% от скорости при полной нагрузке. На этой скорости переключатель размыкается, отключая цепь вспомогательной обмотки от источника питания.
Двигатель работает от основной обмотки как асинхронный. Типичные характеристики скорости-момента для двигателя с конденсаторным пуском показаны на рис. 1.14. Обратите внимание на изменение крутящего момента двигателя в точке перехода, в которой срабатывает пусковой выключатель.
Типичные характеристики асинхронных двигателей с встроенной мощностью 1800 об / мин с конденсаторным пуском и пуском от конденсатора приведены в таблице 1.6. Для этих однофазных двигателей будет значительно более широкий разброс значений крутящего момента заторможенного ротора, крутящего момента пробоя и тягового момента, чем для сопоставимых трехфазных двигателей, и такое же изменение также существует для КПД и коэффициента мощности. (ПФ).Обратите внимание, что в однофазных двигателях тяговый момент является фактором, обеспечивающим запуск с высокоинерционными или трудно запускаемыми нагрузками. Поэтому важно знать характеристики конкретного двигателя с конденсаторным пуском, чтобы убедиться, что он подходит для применения.
1.2.2

Двухзначные конденсаторные двигатели

Конденсаторный двигатель с двумя номиналами — это конденсаторный двигатель с разными значениями емкости для запуска и работы. Очень часто двигатель этого типа называют двигателем с конденсаторным запуском и запуском от конденсатора.
Изменение значения емкости от пускового к рабочему режиму происходит автоматически с помощью пускового переключателя, который такой же, как и для двигателей с конденсаторным пуском. Предусмотрены два конденсатора: высокое значение емкости для условий запуска и более низкое значение для условий работы. Пусковой конденсатор обычно электролитического типа, что обеспечивает высокую емкость на единицу объема. Рабочий конденсатор обычно представляет собой блок из металлизированного полипропилена, рассчитанный на непрерывную работу.На рисунке 1.15 показан один из способов установки обоих конденсаторов на двигатель.
Принципиальная схема двухзначного конденсаторного двигателя показана на рис. 1.16. Как показано, при пуске и пуске, и работе

РИСУНОК 1.14 Кривая скорость-момент для двигателя с конденсаторным пуском. Конденсаторы
включены последовательно со вспомогательной обмоткой. Когда пусковой переключатель размыкается, он отключает пусковой конденсатор от цепи вспомогательной обмотки, но оставляет рабочий конденсатор последовательно со вспомогательной обмоткой, подключенной к источнику питания.Таким образом, как основная, так и вспомогательная обмотки находятся под напряжением, когда двигатель работает, и вносят свой вклад в мощность двигателя. Типичный

ТАБЛИЦА 1.6 Типовые характеристики двигателей с конденсаторным пуском3

л.с.		Производительность при полной нагрузке				Крутящий момент, фунт-фут
	об / мин	А	Эфф.	PF Крутящий момент	Заблокировано	Разбивка	Подтягивание
1	1725	7.5	71	70 3,0	9,9	7,5	7,6
2	1750	12,5	72	72 6,0	17,5	14,7	11,5
3	1750	17,0	74	79 9,0	23,0	21,0	18,5
5	1745	27,3	78	77 15.0	46,0	32,0	35,0

a Четырехполюсные однофазные двигатели 230 В. Источник: любезно предоставлено Magnetek, Сент-Луис, Миссури. Кривая
скорость-момент для двухклапанного конденсаторного двигателя показана на рис. 1.17.
Для данного двигателя с конденсаторным пуском эффект добавления рабочего конденсатора в цепь вспомогательной обмотки следующий:
Повышенный момент пробоя: 5-30% Повышенный крутящий момент заторможенного ротора: 5-10% Повышение эффективности при полной нагрузке: 2-7 точек

РИСУНОК 1.15 Двухзначный конденсатор, однофазный двигатель. (С любезного разрешения Magnetek, Сент-Луис, Миссури)

РИСУНОК 1.16 Двухзначный конденсатор, однофазный двигатель.
Повышенный коэффициент мощности при полной нагрузке: 10-20 баллов Сниженный рабочий ток при полной нагрузке Пониженный магнитный шум Работает охладитель
Добавление рабочего конденсатора к однофазному двигателю с правильно спроектированными обмотками позволяет его рабочие характеристики приближаться к характеристикам трехфазный мотор. Типичные характеристики двухзначных конденсаторных двигателей с интегральной мощностью показаны в таблице 1.7. Сравнение этих характеристик с характеристиками, показанными в таблице 1.6 для двигателей с конденсаторным пуском, показывает улучшение как эффективности, так и коэффициента мощности.
Оптимальные характеристики, которые могут быть достигнуты в однофазном двигателе с конденсаторами с двумя номиналами, зависят от экономических факторов, а также от технических соображений при проектировании двигателя. Чтобы проиллюстрировать это, в Таблице 1.8 показаны характеристики однофазного двигателя, конструкция которого оптимизирована для различных значений рабочей емкости./ кВтч. Обратите внимание, что основное улучшение характеристик двигателя достигается при первоначальном переходе с конденсаторного запуска на двухзначный конденсаторный двигатель с относительно низким значением рабочей емкости. Это первоначальное изменение конструкции также показывает самый короткий период окупаемости.
Определение оптимального двухзначного конденсаторного двигателя для конкретного применения требует сравнения стоимости двигателя и энергопотребления всех таких доступных двигателей. / кВтч, срок окупаемости для этих двигателей составил 8-20 месяцев.

ТАБЛИЦА 1.8 Сравнение рабочих характеристик конденсаторного двигателя и двухзначного конденсаторного двигателя

		Тип двигателя
	Конденсатор пусковой	Конденсатор двухзначный
Рабочий конденсатор, MFD	0	7,5	15	30	65
КПД при полной нагрузке	70	78	79	81	83
Полная нагрузка PF	79	9-1	97	99a	99: 1
Снижение потребляемой мощности,%	0	10.1	11,5	13,3	15
Стоимость,%	100	130	110	151	196
Ориентировочный срок окупаемости	–	1,3	1,0	1,8	2,9

a Опережающий коэффициент мощности.

ТАБЛИЦА 1.9 Сравнение эффективности: стандартные и энергоэффективные однофазные двигатели для бассейнов со скоростью 3600 об / мин

л.с.	Стандартные эффективные двигатели	Энергоэффективные двигатели
0.75	0,677	0,76
1,00	0,709	0,788
1,50	0,749	0,827
2,00	0,759	0,85
3,00	0,809	0,869

РИСУНОК 1.18 Сравнение эффективности энергоэффективных и стандартных однофазных двигателей бассейновых насосов. (Предоставлено Magnetek, St.Луис, Миссури)

РИСУНОК 1.19 Годовая экономия на энергоэффективном двигателе для бассейнов мощностью 1 л.с., работающем 365 дней в году. (С любезного разрешения Magnetek, Сент-Луис, Миссури)
1.2.3

Двигатели с постоянным разделенным конденсатором

Однофазные асинхронные двигатели с постоянным разделением конденсаторов — это конденсаторные двигатели с одинаковым значением емкости, используемым как для запуска, так и для работы. Этот тип двигателя также называют однозначным конденсаторным двигателем.Применение однофазного двигателя этого типа обычно ограничивается прямым приводом таких нагрузок, как вентиляторы, нагнетатели или насосы, которые не требуют нормального или высокого пускового момента. Следовательно, основным применением электродвигателя с постоянным разделением конденсаторов были вентиляторы и нагнетатели с прямым приводом. Эти двигатели не подходят для систем с ременным приводом и обычно ограничиваются более низкими значениями мощности в лошадиных силах.
Принципиальная схема двигателя с постоянным разделением конденсаторов показана на рис.1.20. Обратите внимание на отсутствие пускового переключателя. Этот тип двигателя по существу аналогичен двухзначному конденсаторному двигателю

РИСУНОК 1.20 Однофазный двигатель
с постоянным разделенным конденсатором, работающий от рабочего соединения, и будет иметь примерно такие же характеристики крутящего момента. Поскольку только рабочий конденсатор (который имеет относительно низкую емкость) последовательно соединен со вспомогательной обмоткой при запуске, пусковой момент значительно снижается. Пусковой момент составляет всего 20-30% крутящего момента при полной нагрузке.Типичная кривая скорости-момента для двигателя с постоянным разделением конденсаторов показана на рис. 1.21. Рабочие характеристики этого типа двигателя с точки зрения КПД и коэффициента мощности такие же, как у двухзначного конденсаторного двигателя. Однако из-за низкого пускового момента его успешное применение требует тесной координации между производителем двигателя и производителем приводного оборудования.
Специальная версия конденсаторного двигателя используется для многоскоростных приводов вентиляторов. Этот тип конденсаторного двигателя обычно имеет главную обмотку с ответвлениями и ротор с высоким сопротивлением.Ротор с высоким сопротивлением используется для улучшения стабильной скорости и увеличения пускового момента. Существует ряд вариантов и способов намотки двигателей. Наиболее распространенная конструкция — двухскоростной двигатель, имеющий три обмотки: основную, промежуточную и вспомогательную. Для сети 230 В обычное соединение обмоток называется Т-образным соединением. Принципиальные схемы двухскоростных двигателей с Т-образным соединением показаны на рис. 1.22 и 1.23. Для

РИСУНОК 1.21 Кривая скорость-момент для двигателя с постоянным разделением конденсаторов.
в высокоскоростном режиме, промежуточная обмотка не включена в схему, как показано на рис. 1.23, а линейное напряжение подается последовательно на основную обмотку и вспомогательную обмотку и конденсатор. Для работы на малой скорости промежуточная обмотка включается последовательно с основной обмоткой и вспомогательной цепью, как показано на рис. 1.23. Это соединение снижает напряжение, приложенное как к основной обмотке, так и к вспомогательной цепи, тем самым уменьшая крутящий момент

РИСУНОК 1.22 Однофазный двигатель с постоянным разделенным конденсатором, Т-образное соединение и двухскоростной режим.
двигатель будет развиваться и, следовательно, скорость двигателя будет соответствовать требованиям нагрузки. Величина снижения скорости является функцией соотношения витков между основной и промежуточной обмотками и характеристиками крутящего момента ведомой нагрузки. Следует понимать, что для этого типа двигателя изменение скорости достигается за счет снижения скорости двигателя до необходимого минимума.

РИСУНОК 1.23 Однофазный двигатель с постоянным разделенным конденсатором с Т-образным соединением и расположением обмоток.
скорость; это не многоскоростной двигатель с более чем одной синхронной скоростью.
Пример кривых скорость-крутящий момент для конденсаторного двигателя с ответвленной обмоткой показан на рис. 1.24. Кривая нагрузки типичной нагрузки вентилятора накладывается на кривые скорость-крутящий момент двигателя, чтобы показать снижение скорости, полученное при низкоскоростном соединении.

No related posts.