Как правильно подключить трехфазных двигатель к однофазной сети

Бывают ситуации, когда нужно подключить электроприбор не так, как записано в его паспорте. К примеру, часто требуется подключение трехфазного двигателя к однофазной сети, что, хотя и снижает его мощность, иногда бывает вполне оправданным. Существуют основные схемы включения таких электродвигателей, которые широко и успешно применяются на практике. Также есть и некоторые нюансы, помогающие решать неожиданные трудности, связанные с отсутствием тех или иных материалов.

Работа такого двигателя в однофазной сети

Для правильного понимания поставленной задачи нужно четко представлять, по какому принципу работают трехфазные электродвигатели. Имея три обмотки, смещенные на 120°, они находятся в идеальных условиях: магнитное поле равномерно вращается по окружности, создавая движущую силу без каких-либо рывков и пульсаций. После подачи в схему напряжения, появляется пусковой момент, и ротор начинает раскручиваться до рабочих оборотов.

Работа трехфазного двигателя

Трехфазный ток можно представить как три однофазные схемы, также смещенные друг относительно друга на 120°. Понятно, почему двигатель будет работать без рывков: при повороте ротора на каждую треть, он «подхватывается» следующей фазой, которая «провожает» его еще на треть оборота. И как результат получается полный оборот.

Но вот возникла необходимость включения такого аппарата на одной фазе. Если просто взять, и на любые две обмотки подать такое напряжение, то ничего не произойдет. В одной из катушек статора будет пульсирующее магнитное поле, никак не влияющее ни на что больше. Пускового момента нет, крутящего тоже – двигатель будет только нагреваться. Но теперь, зная принцип работы таких машин, несложно понять, что нужно. Необходимо задействовать все три обмотки, при этом должно быть смещение по фазам.

Подключение такого типа двигателя к однофазной сети производится по самой распространенной схеме – с пусковым конденсатором. Такой метод позволяет задействовать все три обмотки, а также создать необходимый сдвиг по фазам.

Обмотки электродвигателя можно включить по двум основным схемам: звезда и треугольник. В зависимости от этого различается и подключение конденсатора.

Можно было бы обойтись и одним конденсатором, но чаще всего электродвигатели имеют какую-то нагрузку, а значит, чтобы их запустить, нужна будет дополнительная емкость. Поэтому в цепь нужно кратковременно включить дополнительный емкостной элемент – пусковой конденсатор.

Расчет конденсаторов

Понятно, что к цепи запуска нельзя подключать первый попавшийся конденсатор. Если емкость будет больше чем нужно, электродвигатель будет греться, если меньше – не будет устойчиво работать. Существуют специальные расчеты для нахождения нужных значений.

Пример расчетов для конденсатора

I – фазный ток статора. Его лучше всего измерить клещами, либо, если нет такой возможности, можно взять значения, указанные на шильде – бирке на станине двигателя.

Емкость пускового конденсатора берется из расчета 2–3 Сраб.

Однако все равно, лучшим вариантом будет дополнительный подбор нужных емкостей экспериментальным путем. В этом поможет таблица:

По напряжению конденсаторы должны быть в 1,5 раза выше напряжения сети. Это обусловлено тем, что 220В – это действующее напряжение, но ведь на конденсатор будет воздействовать полное, амплитудное напряжение. А оно в 2 выше действующего. Это приблизительно 1,4. Несложный математический подсчет помогает увидеть: 220*1,4=308 В. Ну а если учесть, что в розетке редко бывает ровно 220, чаще всего напряжение плавает в одну и другую сторону, то нужно брать большее значение.

Модели конденсаторов

Лучше всего использовать металлобумажные конденсаторы. Если нет подходящих по емкости, их набирают из нескольких элементов. Но что, если нет и металлобумажных? Допустимо ли использование электролитических?

Для рабочих конденсаторов – однозначно нет. Электролитические емкости полярные, то есть, они для постоянного тока, и при подключении важно соблюдать полярность. В сети переменного тока, или при неправильном соединении, они попросту взрываются, забрызгивая бумагой и электролитом все окружающее пространство.

Но есть и свои хитрости. Что делать, если есть только электролиты, а запустить электродвигатель нужно прямо здесь и сейчас? Самая простая схема для превращения полярного элемента в неполярный:

Соединять необходимо отрицательными выводами. При этом стоит помнить, что при таком соединении их суммарная емкость будет в два раза ниже (если значения одинаковые, то можно просто разделить на два).

Но в нашей цепи присутствуют большие токи, поэтому предпочтительнее использовать другое соединение:

Применяется встречно – параллельное соединение, следовательно, нужно правильно посчитать результирующую емкость. Диоды также выбираются по току и напряжению.

Если двигатель будет работать на мощном станке, тогда подойдут металлобумажные элементы. Для пусковой емкости используют электролиты, но здесь важно не передержать кнопку пуска.

Данные двигателя

На что стоит обратить внимание при включении в однофазную сеть 3ех фазных электродвигателей:

• полезная мощность снижается до 70–80%,
• при рабочих значениях 380/220,Ỵ/Δ, подключать на одну фазу нужно треугольником. При соединении звездой не будет максимальной мощности,
• если на шильде указано только одно значение – 380В, звезда, тогда придется двигатель разбирать, чтобы сделать переключение на треугольник, что не совсем удобно. При возможности стоит поискать другой двигатель.

Реверс в однофазной сети

Чтобы сделать реверс такого двигателя, подключенного к однофазной сети, нужно пусковой конденсатор переключить на другую обмотку. Делать это необходимо при снятом напряжении питания, и включать его только после полной остановки ротора. Это самая простая схема реверсирования.

Существуют и другие варианты решения этой проблемы, но они более сложные и дорогостоящие.

Как видно из вышесказанного, трехфазные асинхронники – это довольно универсальные электрические машины. Они хорошо зарекомендовали себя в работе, их можно включать не так, как записано в паспорте, а также в зависимости от варианта исполнения, могут работать в самых разных условиях.

Подключение трёхфазного двигателя к однофазной сети

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети

При эксплуатации или изготовлении того или иного оборудования нередко возникает необходимость подключения асинхронного трехфазного двигателя к обычной сети 220 В.

Сделать это вполне реально и даже не особо сложно, главное — найти выход из следующих возможных ситуаций, если нет подходящего однофазного мотора, а трехфазный лежит без дела, а также если имеется трехфазное оборудование, но в мастерской лишь однофазная сеть.

Схемы подключения к сети

Для начала имеет смысл вспомнить схему подключения трехфазного двигателя к трехфазной сети.

Схема подключения трехфазного электродвигателя на 220 В по схеме «Звезда» и «Треугольник»

Для простоты восприятия магнитный пускатель и прочие узлы коммутации не изображены. Как видно из схемы, каждая обмотка мотора питается от своей фазы. В однофазной же сети, как следует из ее названия, «фаза» всего одна. Но и ее достаточно для питания трехфазного электромотора. Взглянем на асинхронный двигатель, подключенный на 220 В.

Как подключить трехфазный электродвигатель 380 В на 220 В через конденсатор по схеме «Звезда» и «Треугольник»: схема.

Здесь одна обмотка трехфазного электромотора напрямую включена в сеть, две остальные соединены последовательно, а на точку их соединения подается напряжение через фазосдвигающий конденсатор С1. С2 является пусковым и включается кнопкой В1 с самовозвратом только в момент пуска: как только двигатель запустится, ее нужно отпустить.

Сразу возникает несколько вопросов:

1. Насколько такая схема эффективна?
2. Как обеспечить реверс двигателя?
3. Какие емкости должны иметь конденсаторы?

Реверсирование двигателя

Для того чтобы заставить двигатель вращаться в другую сторону, достаточно «перевернуть» фазу, поступающую на точку соединения обмоток В и С (соединение «Треугольник») или на обмотку В (схема «Звезда»).

Схема же, позволяющая изменять направление вращения ротора простым щелчком переключателя SB2, будет выглядеть следующим образом.

Реверсирование трехфазного двигателя на 380 В, работающего в однофазной сети

Здесь следует заметить, что практически любой трехфазный двигатель — реверсный, но выбирать направление вращения мотора нужно перед его пуском.

Реверсировать электродвигатель во время его работы нельзя! Сначала нужно обесточить электродвигатель, дождаться его полной остановки, выбрать нужное направление вращение тумблером SВ1 и лишь затем подать на схему напряжение и кратковременно нажать на кнопку В1.

Емкости фазосдвигающего и пускового конденсаторов

Для подсчета емкости фазосдвигающего конденсатора нужно воспользоваться несложной формулой:

• С1 = 2800/(I/U) — для включения по схеме «Звезда»;
• С1 = 4800/(I/U) — для включения по схеме «Треугольник».

Здесь:

• С1 — емкость фазосдвигающего конденсатора, мкФ;
• I — номинальный ток одной обмотки двигателя, А;
• U — напряжение однофазной сети, В.

Но что делать, если номинальный ток обмоток неизвестен? Его можно легко рассчитать, зная мощность мотора, которая обычно нанесена на шильдик устройства. Для расчета воспользуемся формулой:

I = P/1,73*U*n*cosф, где:

• I — потребляемый ток, А;
• U — напряжение сети, В;
• n — КПД;
• cosф — коэффициент мощности.

Символом * обозначен знак умножения.

Емкость пускового конденсатора С2 выбирается в 1,5−2 раза больше емкости фазосдвигающего.

Рассчитывая фазосдвигающий конденсатор, нужно иметь в виду, что двигатель, работающий не в полную нагрузку, при расчетной емкости конденсатора может греться. В этом случае номинал его нужно уменьшить.

Эффективность работы

К сожалению, трехфазный двигатель при питании одной фазой развить свою номинальную мощность не сможет. Почему? В обычном режиме каждая из обмоток двигателя развивает мощность в 33,3%.

При включении мотора, к примеру, «треугольником» лишь одна обмотка С работает в штатном режиме, а в точке соединения обмоток В и С при правильно подобранном конденсаторе напряжение будет в 2 раза ниже питающего, а значит, мощность этих обмоток упадет в 4 раза — т. е.

всего 8,325% каждая. Произведем несложный подсчет и рассчитаем общую мощность:

Обратите внимание

33,3 + 8,325 + 8,325 = 49.95%.

Итак, даже теоретически трехфазный двигатель, включенный в однофазную сеть, развивает лишь половину своей паспортной мощности, а на практике эта цифра еще меньше.

Способ повысить развиваемую мотором мощность

Оказывается, повысить мощность мотора можно, и притом существенно. Для этого даже не придется усложнять конструкцию, а достаточно лишь подключить трехфазный двигатель по приведенной ниже схеме.

Асинхронный двигатель — подключение на 220 В по улучшенной схеме

Здесь уже обмотки A и B работают в номинальном режиме, и лишь обмотка C отдает четверть мощности:

33,3 + 33,3 + 8,325 = 74.92%.

Совсем неплохо, не правда ли? Единственное условие при таком включении — обмотки A и B должны быть включены противофазно (отмечено точками). Реверсирование же такой схемы производится обычным образом — переключением полярности цепи конденсатор-обмотка C.

И последнее замечание. На месте фазосдвигающего и пускового конденсатора могут работать лишь бумажные неполярные приборы, к примеру, МБГЧ, выдерживающие напряжение в полтора-два раза выше напряжения питающей сети.

Источник: https://ObInstrumentah.info/podklyuchenie-trehfaznogo-dvigatelya-k-odnofaznoj-seti/

Как подключить 3 фазный электродвигатель к сети 220 вольт через конденсатор

Многие любители и профессионалы применяют в работе электрооборудование различного предназначения. И во многих случаях электрооборудование приводится в движение трехфазными двигателями. Но трехфазная сеть зачастую недоступна в гаражных боксах и индивидуальных домовладениях. И тогда на помощь приходят схемы подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть.

Для чего нужен конденсатор

Наиболее распространены и применяются в станках трехфазные асинхронные двигатели переменного тока с короткозамкнутым ротором. Их подключение к однофазной сети мы и будем рассматривать. При включении двигателя в трехфазную сеть по трем обмоткам, в разный момент времени протекает переменный ток. Этот ток создает вращающееся магнитное поле, которое начинает вращать ротор двигателя.

При подключении двигателя к однофазной сети, ток по обмоткам течет, но вращающегося магнитного поля нет, ротор не крутится. Выход из этой ситуации был найден.

Самым простым и действенным способом оказалось параллельное подключение конденсатора к одной из обмоток двигателя.

Конденсатор, импульсно получая и отдавая энергию создает смещение фазы, в обмотках двигателя получается вращающееся магнитное поле и он работает. Емкость постоянно находится под напряжением и называется рабочим конденсатором.

ВАЖНО! Правильно рассчитать и подобрать емкость рабочего конденсатора и его тип.

Как правильно подобрать конденсаторы

Теоретически предполагается осуществлять расчет необходимой емкости путем деления силы тока на напряжение и полученную величину умножить на коэффициент. Для разного типа соединений обмоток коэффициент составляет:

• звездой – 2800;
• треугольником – 4800.

Недостатком этого метода является то, что не всегда на электродвигателе сохранилась табличка с данными. Невозможно точно знать коэффициент мощности и мощность двигателя, а следовательно и силу тока. К тому же на силу тока могут действовать такие факторы как отклонения напряжения в сети и величина нагрузки на двигатель.

Поэтому следует применять упрощенный расчет емкости рабочих конденсаторов. Просто учесть, что на каждые 100 ватт мощности необходимо 7 микрофарад емкости.

Удобнее использовать несколько параллельно соединенных конденсаторов малой, желательно одинаковой емкости, чем один большой.

Важно

Просто суммируя емкость собранных конденсаторов, можно легко определить и подобрать оптимальное значение. Для начала лучше процентов на десять занизить суммарную емкость.

Если двигатель легко запускается и мощности его достаточно для работы, то все подобрано правильно. Если нет – нужно еще подсоединять конденсаторы, пока двигатель не достигнет оптимальной мощности.

СПРАВКА. При подключении трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в однофазную сеть теряется не менее трети его мощности.

Следует помнить, что много не всегда хорошо, и при превышении оптимальной емкости рабочих конденсаторов двигатель будет перегреваться. Перегрев может привести к сгоранию обмоток и выходу электродвигателя из строя.

ВАЖНО! Конденсаторы следует соединять между собой параллельно.

Желательно выбирать конденсаторы с рабочим напряжением не менее 450 вольт. Самыми распространенными являются так называемые бумажные конденсаторы, с буквой Б в наименовании. В настоящее время выпускаются и специализированные, так называемые моторные конденсаторы, например К78-98.

ВНИМАНИЕ! Желательно выбирать конденсаторы для переменного тока. Использование иных тоже возможно, но связано с усложнением схемы и возможными нежелательными последствиями.

В случае, если запуск двигателя осуществляется под нагрузкой и происходит тяжело, необходим еще и пусковой конденсатор. Он включается параллельно рабочему на непродолжительное время пуска электродвигателя. Его емкость должна быть равной или не более чем в два раза превышать емкость рабочего.

Схема подключения электродвигателя 380 на 220 вольт с конденсатором

Подключить трехфазный двигатель в однофазную сеть несложно и с этим справится даже электромонтер-любитель. Если возникают затруднения, следует обратиться к друзьям или знакомым. Рядом всегда найдется грамотный электрик.

Обмотки трехфазных двигателей с рабочим напряжением 380 на 220 для работы в сети на триста восемьдесят вольт соединены по схеме звезда. Это значит, что концы обмоток соединены между собой, а начала подсоединяются в сеть.

Для возможности работы электродвигателя в однофазной сети 220 вольт необходимо для начала его обмотки переключить на схему треугольник. Т.е.

Совет

конец первой соединить с началом второй, конец второй с началом третьей и конец третьей с началом первой.

Источник: https://odinelectric.ru/equipment/kak-podklyuchit-3-faznyj-elektrodvigatel-k-seti-220-volt-cherez-kondensator

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети

Здравствуйте,  дорогие читатели и гости сайта «Заметки электрика».

Частенько у каждого из нас возникает необходимость в гараже или на даче подключить трехфазный асинхронный двигатель, например, для наждачного или сверлильного станка, бетономешалки и т.п.

А в наличии имеется только источник однофазного напряжения.

Как быть в данной ситуации?

Все просто. Необходимо трехфазный асинхронный двигатель включить как конденсаторный по следующим классическим схемам.

Еще раз напоминаю, что это самые распространенные схемы подключения трехфазного двигателя к однофазной сети. Существует еще несколько способов включения, но о них в данной статье мы говорить не будем.

Как видно из схем, это осуществляется с помощью рабочего и пускового конденсаторов. Их еще называют фазосдвигающими.

Кстати, со схемой соединения звездой и треугольником обмоток асинхронного двигателя я Вас знакомил в прошлой статье. 

Выбор емкости конденсаторов

1. Выбор емкости рабочего конденсатора

Величина емкости рабочего конденсатора (Сраб.) рассчитывается по формуле:

Полученное значение емкости рабочего конденсатора получается в (мкФ).

Вышеприведенная формула может показаться Вам сложной, поэтому Вашему вниманию предлагаю более легкий вариант расчета емкости рабочего конденсатора для подключения трехфазного двигателя к однофазной сети. Для этого Вам необходимо лишь знать мощность (кВт) асинхронного двигателя.

Если сказать еще более проще, то на каждые 100 (Вт) мощности трехфазного двигателя необходимо порядка 7 (мкФ) емкости рабочего конденсатора.

При выборе емкости рабочего конденсатора необходимо контролировать ток в фазных обмотках статора в установившемся режиме. Этот ток не должен превышать номинального значения.

2. Выбор емкости пускового конденсатора

Обратите внимание

Если же у Вас пуск электродвигателя происходит при значительной нагрузке на валу, то параллельно рабочему конденсатору необходимо включать пусковой конденсатор. Включается он только на время пуска двигателя (примерно 2-3 секунды) с помощью ключа SA до набора номинальной частоты вращения ротора, а затем отключается.

Что случится, если забыть отключить пусковые конденсаторы?

Если забыть отключить пусковые конденсаторы, то возникнет сильный перекос по токам в фазах и двигатель может перегреться.

Величина емкости пускового конденсатора выбирается в 2,5-3 раза больше емкости рабочего конденсатора.

В таком случае пусковой момент двигателя становится номинальным и двигатель запустится без проблем.

Необходимая емкость набирается с помощью параллельного и последовательного соединения конденсаторов. Об этом я напишу отдельную статью в разделе «Электротехника«. Следите за обновлениями на сайте. Подписывайтесь на новые статьи.

Трехфазные двигатели мощностью до 1 (кВт) можно включать в однофазную сеть только с рабочим конденсатором. Пусковой конденсатор можно не применять.

Выбор типа конденсаторов

Как выбрать емкость рабочих и пусковых конденсаторов Вы уже знаете. Теперь необходимо разобраться, какой тип конденсаторов можно применять в представленных схемах.

Желательно использовать один и тот же тип конденсаторов, как для рабочих, так и для пусковых конденсаторов.

Чаще всего, для подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть, применяют бумажные конденсаторы в металлическом герметичном корпусе типа МПГО, МБГП, КБП или МБГО.

Кое-что я нашел у себя в запасе.

Практически все они имеют прямоугольную форму.

На самом корпусе можно увидеть их параметры:

• емкость (мкФ)
• рабочее напряжение (В)

Но у бумажных конденсаторов есть один недостаток — они выпускаются слишком громоздкие и при этом имеют небольшую емкость. Поэтому при включении трехфазного двигателя небольшой мощности в однофазную сеть, батарея набранных конденсаторов получается «солидная».

Также вместо бумажных конденсаторов  можно применять и электролитические, но схема их подключения совершенно другая и содержит в себе дополнительные элементы в виде диодов и резисторов.

Применять Вам электролитические конденсаторы я Вам настоятельно не рекомендую!!!

У них есть недостаток в виде того, что при пробое диода через конденсатор пойдет переменный ток, что вызовет его нагрев и взрыв (выход его из строя).

Важно

Тем более, что в современной электронике вышли в свет новые металлизированные полипропиленовые конденсаторы переменного тока типа СВВ.

Вот например, СВВ60 в круглом корпусе.

Или СВВ61 в прямоугольном корпусе.

В основном, они выпускаются на напряжение 400-450 (В). Вот на них то и стоит обратить внимание — очень хорошо себя зарекомендовали. Нареканий к ним нет. Кстати, такой же конденсатор у меня стоит на сверлильном станке в мастерской.

Выбор напряжения конденсаторов

Также при выборе конденсаторов для трехфазного двигателя в однофазной сети важно правильно учитывать их рабочее напряжение.

Если выбрать конденсатор с большим запасом по напряжению, то это будет не целесообразно и приведет к дополнительным затратам и увеличению габаритных размеров нашей установки.

Если же выбрать конденсатор с рабочим напряжением меньше, чем напряжение сети, то это приведет к преждевременному выходу из строя конденсаторов (даже возможен взрыв).

Принято выбирать рабочее напряжение конденсаторов  для схем, указанных в данной статье, равное 1,15 напряжению сети, а еще лучше не менее 300 (В).

Вроде бы все ясно и понятно. Но не стоит забывать, что при использовании бумажных конденсаторов в сети переменного напряжения следует разделить их рабочее напряжение примерно в 1,5-2 раза.

Например, если на бумажном конденсаторе указано напряжение 180 (В), то его рабочее напряжение при переменном токе следует принять 90-120 (В).

Пример подключения трехфазного двигателя к однофазной сети

Чтобы закрепить теорию на практике, рассмотрим пример выбора конденсаторов для подключения трехфазного двигателя АОЛ 22-4 мощностью 400 (Вт) в однофазную сеть. Кстати я уже описывал устройство этого двигателя в предыдущих статьях. Прочитать про него можете здесь.

Цель нашего эксперимента — запустить этот двигатель от однофазной сети 220 (В).

Данные двигателя АОЛ 22-4:

Т.к. мощность этого двигателя небольшая (до 1 кВт), то для его запуска в однофазной сети достаточно будет применить только рабочий конденсатор.

Определим емкость рабочего конденсатора:

Исходя из формул, принимаем среднее значение емкости рабочего конденсатора равной 25 (мкФ).

Совет

Для эксперимента я буду использовать емкость 10 (мкФ). Заодно и посмотрим, можно ли использовать емкость чуть ниже расчетной.

Далее идем в кладовку и ищем подходящие конденсаторы. Нашлись конденсаторы типа МБГО.

Теперь нам необходимо, применив навыки электротехники , собрать из этих конденсаторов необходимую нам емкость.

Емкость одного конденсатора составляет 10 (мкФ).

При параллельном соединении 2 конденсаторов мы получим емкость, равную 20 (мкФ). Но рабочее напряжение у них составляет всего 160 (В). Поэтому для увеличения рабочего напряжения до 320 (В), эти 2 конденсатора соединим последовательно с 2 такими же конденсаторами, соединенных параллельно. Общая их емкость получится 10 (мкФ). Вот как это получилось.

Подключаем полученную батарею рабочих конденсаторов согласно схемы, представленной в начале данной статьи и пробуем запустить трехфазный двигатель в однофазной сети.

Дальнейшие итоги нашего эксперимента смотрите на видео.

Эксперимент завершился УДАЧНО!!!

И вообще мне показалось, что запуск двигателя от однофазной сети с помощью конденсаторов произошел легче и быстрее, чем от трехфазной сети…Выслушаю и Ваше мнение по этому поводу!!!

При включении трехфазного асинхронного двигателя в однофазную сеть его полезная мощность не превысит 70-80% номинальной мощности, а частота вращения ротора  практически равна номинальной.

Примечание 1: если у Вас двигатель 380/220 (В), то подключать его в сеть 220 (В) необходимо только треугольником.

Примечание 2: если на бирке указана только схема звезды с напряжением 380 (В), то подключить такой двигатель в однофазную сеть 220 (В) получится только при одном условии. Нужно «распотрошить» общую точку звезды и вывести в клеммник 6 концов. Общая точка чаще всего находится в лобовой части двигателя.

Я думаю Вам будет интересно продолжение этой статьи о том, как осуществить реверс трехфазного двигателя, подключенного к однофазной сети.

Обратите внимание

P.S. Задавайте вопросы по данной теме в комментариях, я с удовольствием отвечу Вам. А также подписывайтесь на новые статьи. Дальше будет интереснее.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:

Источник: http://zametkielectrika.ru/podklyuchenie-trexfaznogo-dvigatelya-k-odnofaznoj-seti/

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети без потери мощности

Как известно, при включении трёхфазного асинхронного двигателя в однофазную сеть, по распространенным конденсаторным схемам: “треугольник”, или “звезда”, мощность двигателя используется только наполовину (в зависимости от применяемого двигателя).

Кроме того, затруднён запуск двигателя под нагрузкой.

В предлагаемой статье описан метод подключения двигателя без потери мощности.

В различных любительских электромеханических станках и приспособлениях чаще всего используются трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.

К сожалению, трехфазная сеть в быту — явление крайне редкое, поэтому для их питания от обычной электрической сети любители применяют фазосдвигающий конденсатор, что не позволяет в полном объеме реализовать мощность и пусковые характеристики двигателя.

Существующие же тринисторные “фазосдвигающие” устройства еще в большей степени снижают мощность на валу двигателей.

Вариант схемы устройства запуска трехфазного электродвигателя без потери мощности приведен на рис. 1.

Обмотки двигателя 220/380 В соединены треугольником, а конденсатор С1 включен, как обычно, параллельно одной из них. Конденсатору “помогает” дроссель L1, включенный параллельно другой обмотке. При определенном соотношении емкости конденсатора С1, индуктивности дросселя L1 и мощности нагрузки можно получить сдвиг фаз между напряжениями на трех ветвях нагрузки, равный точно 120°.

На рис. 2 приведена векторная диаграмма напряжений для устройства, представленного на рис. 1, при чисто активной нагрузке R в каждой ветви. Линейный ток Iл в векторном виде равен разности токов Iз и Ia, а по абсолютному значению соответствует величине Iф√3, где Iф=I1=I2=I3=Uл/R — фазный ток нагрузки, Uл=U1=U2=U3=220 В — линейное напряжение сети.

Важно

К конденсатору С1 приложено напряжение Uc1=U2, ток через него равен Ic1 и по фазе опережает напряжение на 90°.

Аналогично к дросселю L1 приложено напряжение UL1=U3, ток через него IL1 отстает от напряжения на 90°.

При равенстве абсолютных величин токов Ic1 и IL1 их векторная разность при правильном выборе емкости и индуктивности может быть равной Iл.

Сдвиг фаз между токами Ic1 и IL1 составляет 60°, поэтому треугольник из векторов Iл, Iс1 и IL1 — равносторонний, а их абсолютная величина составляет Iс1=IL1=Iл=Iф√3. В свою очередь, фазный ток нагрузки Iф=Р/ЗUL, где Р — суммарная мощность нагрузки.

Иными словами, если емкость конденсатора С1 и индуктивность дросселя L1 выбрать такими, чтобы при поступлении на них напряжения 220 В ток через них был бы равен Ic1=IL1=P/(√3⋅Uл)=P/380, показанная на рис. 1 цепь L1C1 обеспечит на нагрузке трехфазное напряжение с точным соблюдением сдвига фаз.

Таблица 1

P, Вт IC1=IL1, A C1, мкФ L1, Гн

100	0.26	3.8	2.66
200	0.53	7.6	1.33
300	0.79	11.4	0.89
400	1.05	15.2	0.67
500	1.32	19.0	0.53
600	1.58	22.9	0.44
700	1.84	26.7	0.38
800	2.11	30.5	0.33
900	2. 37	34.3	0.30
1000	2.63	38.1	0.27
1100	2.89	41.9	0.24
1200	3.16	45.7	0.22
1300	3.42	49.5	0.20
1400	3.68	53.3	0.19
1500	3.95	57.1	0.18

В табл. 1 приведены значения тока Ic1=IL1.

емкости конденсатора С1 и индуктивности дросселя L1 для различных величин полной мощности чисто активной нагрузки.

Реальная нагрузка в виде электродвигателя имеет значительную индуктивную составляющую. В результате линейный ток отстает по фазе от тока активной нагрузки на некоторый угол ф порядка 20…40°.

На шильдиках электродвигателей обычно указывают не угол, а его косинус — широко известный cosφ, равный отношению активной составляющей линейного тока к его полному значению.

Совет

Индуктивную составляющую тока, протекающего через нагрузку устройства, показанного на рис. 1, можно представить в виде токов, проходящих через некоторые катушки индуктивности Lн, подключенные параллельно активным сопротивлениям нагрузки (рис. 3,а), или, что эквивалентно, параллельно С1, L1 и сетевым проводам.

Из рис. 3,б видно, что поскольку ток через индуктивность противофазен току через емкость, катушки индуктивности LH уменьшают ток через емкостную ветвь фазосдвигающей цепи и увеличивают через индуктивную. Поэтому для сохранения фазы напряжения на выходе фазосдвигающей цепи ток через конденсатор С1 необходимо увеличить и через катушку уменьшить

Векторная диаграмма для нагрузки с индуктивной составляющей усложняется. Ее фрагмент, позволяющий произвести необходимые расчеты, приведен на рис. 4.

Полный линейный ток Iл разложен здесь на две составляющие: активную Iлcosφ и реактивную Iлsinφ.

В результате решения системы уравнений для определения необходимых значений токов через конденсатор С1 и катушку L1:

IC1sin30° + IL1sin30° = Iлcosφ, IC1cos30° – IL1cos30° = Iлsinφ,

получаем следующие значения этих токов:

IC1 = 2/√3⋅Iлsin(φ+60°), IL1 = 2/√3⋅Iлcos(φ+30°).

При чисто активной нагрузке (φ=0) формулы дают ранее полученный результат Ic1=IL1=Iл.

На рис. 5 приведены зависимости отношений токов Ic1 и IL1 к Iл от cosφ, рассчитанные по этим формулам Для (cosφ = √3/2 = 0,87) ток конденсатора С1 максимален и равен 2/√3Iл = 1.15Iл, а ток дросселя L1 вдвое меньше.

Этими же соотношениями с хорошей степенью точности можно пользоваться для типовых значений cosφ, равных 0,85…0,9.

Таблица 2

P, Вт IC1, A IL1, A C1, мкФ L1, Гн

100	0.35	0.18	5.1	3.99
200	0.70	0.35	10.2	2.00
300	1. 05	0.53	15.2	1.33
400	1.40	0.70	20.3	1.00
500	1.75	0.88	25.4	0.80
600	2.11	1.05	30.5	0.67
700	2.46	1.23	35.6	0.57
800	2.81	1.40	40.6	0.50
900	3.16	1.58	45.7	0.44
1000	3.51	1.75	50.8	0.40
1100	3.86	1.93	55.9	0.36
1200	4.21	2.11	61.0	0.33
1300	4.56	2.28	66.0	0.31
1400	4.91	2.46	71.1	0.29
1500	5.26	2.63	76.2	0.27

В табл.

2 приведены значения токов IC1, IL1, протекающих через конденсатор С1 и дроссель L1 при различных величинах полной мощности нагрузки, имеющей указанное выше значение cosφ = √3/2.

Для такой фазосдвигающей цепи используют конденсаторы МБГО, МБГП, МБГТ, К42-4 на рабочее напряжение не менее 600 В или МБГЧ, К42-19 на напряжение не менее 250 В.

Дроссель проще всего изготовить из трансформатора питания стержневой конструкции от старого лампового телевизора. Ток холостого хода первичной обмотки такого трансформатора при напряжении 220 В обычно не превышает 100 мА и имеет нелинейную зависимость от приложенного напряжения.

Обратите внимание

Если же в магнитопровод ввести зазор порядка 0,2…1 мм, ток существенно возрастет, а зависимость его от напряжения станет линейной.

Сетевые обмотки трансформаторов ТС могут быть соединены так, что номинальное напряжение на них составит 220 В (перемычка между выводами 2 и 2′), 237 В (перемычка между выводами 2 и 3′) или 254 В (перемычка между выводами 3 и 3′). Сетевое напряжение чаще всего подают на выводы 1 и 1′. В зависимости от вида соединения меняются индуктивность и ток обмотки.

В табл. 3 приведены значения тока в первичной обмотке трансформатора ТС-200-2 при подаче на нее напряжения 220 В при различных зазорах в магнитопроводе и разном включении секций обмоток.

Сопоставление данных табл. 3 и 2 позволяет сделать вывод, что указанный трансформатор можно установить в фазосдвигающую цепь двигателя с мощностью примерно от 300 до 800 Вт и, подбирая зазор и схему включения обмоток, получить необходимую величину тока.

Индуктивность изменяется также в зависимости от синфазного или противофазного соединения сетевой и низковольтных (например, накальных) обмоток трансформатора.

Максимальный ток может несколько превышать номинальный ток в рабочем режиме. В этом случае для облегчения теплового режима целесообразно снять с трансформатора все вторичные обмотки, часть низковольтных обмоток можно использовать для питания цепей автоматики устройства, в котором работает электродвигатель.

Таблица 3

Зазор в магнитопроводе, мм Ток в сетевой обмотке, A, при соединении выводов на напряжение, В 220 237 254

0.2	0.63	0.54	0.46
0.5	1.26	1.06	0.93
1	–	2.05	1.75

В табл. 4 приведены номинальные величины токов первичных обмоток трансформаторов различных телевизоров и ориентировочные значения мощности двигателя, с которыми их целесообразно использовать фазосдвигающую LC-цепь следует рассчитывать для максимально возможной нагрузки электродвигателя.

Таблица 4

Трансформатор Номинальный ток, A Мощность двигателя, Вт

ТС-360М	1.8	600…1500
ТС-330К-1	1.6	500…1350
СТ-320	1.6	500…1350
СТ-310	1.5	470…1250
ТСА-270-1, ТСА-270-2,ТСА-270-3	1. 25	400…1250
ТС-250, ТС-250-1, ТС-250-2, ТС-250-2М,ТС-250-2П	1.1	350…900
ТС-200К	1	330…850
ТС-200-2	0.95	300…800
ТС-180, ТС-180-2, ТС-180-4,ТС-180-2В	0.87	275…700

При меньшей нагрузке необходимый сдвиг фаз уже не будет выдерживаться, но пусковые характеристики по сравнению с использованием одного конденсатора улучшатся.

Экспериментальная проверка проводилась как с чисто активной нагрузкой, так и с электродвигателем.

Функции активной нагрузки выполняли по две параллельно соединенных лампы накаливания мощностью 60 и 75 Вт, включенные в каждую нагрузочную цепь устройства (см рис.

Важно

1), что соответствовало общей мощности 400 Вт В соответствии с табл.

1 емкость конденсатора С1 составляла 15 мкф Зазор в магнитопроводе трансформатора ТС-200-2 (0,5 мм) и схема соединения обмоток (на 237 В) были выбраны из соображений обеспечения необходимого тока 1,05 А.

Измеренны

Как правильно подключить конденсатор к электродвигателю 220в — Moy-Instrument.Ru

Как подключить однофазный двигатель

Чаще всего к нашим домам, участкам, гаражам подведена однофазная сеть 220 В. Поэтому оборудование и все самоделки делают так, чтобы они работали от этого источника питания. В этой статье рассмотрим, как правильно сделать подключение однофазного двигателя.

Асинхронный или коллекторный: как отличить

Вообще, отличить тип двигателя можно по табличке — шильдику — на которой написаны его данные и тип. Но это только в том случае, если его не ремонтировали. Ведь под кожухом может быть что угодно. Так что если вы не уверены, лучше определить тип самостоятельно.

Так выглядит новый однофазный конденсаторный двигатель

Как устроены коллекторные движки

Отличить асинхронный и коллекторный двигатели можно по строению. У коллекторных обязательно есть щетки. Они расположены возле коллектора. Еще обязательный атрибут движка этого типа — наличие медного барабана, разделенного на секции.

Такие двигатели выпускаются только однофазные, они часто устанавливаются в бытовой технике, так как позволяют получить большое число оборотов на старте и после разгона. Также они удобны тем, что легко позволяют менять направление вращения — необходимо только поменять полярность. Несложно также организовать изменение скорости вращения — изменением амплитуды питающего напряжения или угла его отсечки. Потому и используются подобные двигатели в большей части бытовой и строительной техники.

Строение коллекторного двигателя

Недостатки коллекторных двигателей — высокая шумность работы на больших оборотах. Вспомните дрель, болгарку, пылесос, стиральную машину и т.д.. Шум при их работе стоит приличный. На малых оборотах коллекторные двигатели не так шумят (стиральная машина), но не все инструменты работают в таком режиме.

Второй неприятный момент — наличие щеток и постоянного трения приводит к необходимости регулярного технического обслуживания. Если токосъемник не чистить, загрязнение графитом (от стирающихся щеток) может привести к тому, что соседние секции в барабане соединятся, мотор попросту перестанет работать.

Асинхронные

Асинхронный двигатель имеет статор и ротор, может быть одно и трёхфазным. В данной статье рассматриваем подключение однофазных двигателей, потому речь пойдет только о них.

Асинхронные двигатели отличаются невысоким уровнем шумов при работе, потому устанавливаются в технике, шум работы которой критичен. Это кондиционеры, сплит-системы, холодильники.

Строение асинхронного двигателя

Есть два типа однофазных асинхронных двигателей — бифилярные (с пусковой обмоткой) и конденсаторные. Вся разница состоит в том, что в бифилярных однофазных двигателях пусковая обмотка работает только до разгона мотора. После она выключается специальным устройством — центробежным выключателем или пускозащитным реле (в холодильниках). Это необходимо, так как после разгона она только снижает КПД.

В конденсаторных однофазных двигателях конденсаторная обмотка работает все время. Две обмотки — основная и вспомогательная — смещены относительно друг друга на 90°. Благодаря этому можно менять направление вращения. Конденсатор на таких двигателях обычно крепится к корпусу и по этому признаку его несложно опознать.

Более точно определить бифилярный или конденсаторный двигатель перед вами, можно при помощи измерений сопротивления обмоток. Если сопротивление вспомогательной обмотки больше в два раза (разница может быть еще более значительная), скорее всего, это бифилярный двигатель и эта вспомогательная обмотка пусковая, а значит, в схеме должен присутствовать выключатель или пусковое реле. В конденсаторных двигателях обе обмотки постоянно находятся в работе и подключение однофазного двигателя возможно через обычную кнопку, тумблер, автомат.

Схемы подключения однофазных асинхронных двигателей

С пусковой обмоткой

Для подключения двигателя с пусковой обмоткой потребуется кнопка, у которой один из контактов после включения размыкается. Эти размыкающиеся контакты надо будет подключить к пусковой обмотке. В магазинах есть такая кнопка — это ПНВС. У нее средний контакт замыкается на время удержания, а два крайних остаются в замкнутом состоянии.

Внешний вид кнопки ПНВС и состояние контактов после того как кнопка «пуск» отпущена»

Сначала при помощи измерений определяем какая обмотка рабочая, какая — пусковая. Обычно вывод от мотора имеет три или четыре провода.

Рассмотрим вариант с тремя проводами. В этом случае две обмотки уже объединены, то есть один из проводов — общий. Берем тестер, измеряем сопротивление между всеми тремя парами. Рабочая имеет самое меньшее сопротивление, среднее значение — пусковая обмотка, а наибольшее — это общий выход (меряется сопротивление двух последовательно включенных обмоток).

Если выводов четыре, они звонятся попарно. Находите две пары. Та, в которой сопротивление меньше — рабочая, в которой больше — пусковая. После этого соединяем один провод от пусковой и рабочей обмотки, выводим общий провод. Итого остается три провода (как и в первом варианте):

• один с рабочей обмотки — рабочий;
• с пусковой обмотки;
• общий.

С этими тремя проводами и работаем дальше — используем для подключения однофазного двигателя.

Со всеми этими

Подключение однофазного двигателя с пусковой обмоткой через кнопку ПНВС

подключение однофазного двигателя

Все три провода подключаем к кнопке. В ней тоже имеется три контакта. Обязательно пусковой провод «сажаем на средний контакт (который замыкается только на время пуска), остальные два — на крайние (произвольно). К крайним входным контактам ПНВС подключаем силовой кабель (от 220 В), средний контакт соединяем перемычкой с рабочим (обратите внимание! не с общим). Вот и вся схема включения однофазного двигателя с пусковой обмоткой (бифилярного) через кнопку.

Конденсаторный

При подключении однофазного конденсаторного двигателя есть варианты: есть три схемы подключения и все с конденсаторами. Без них мотор гудит, но не запускается (если подключить его по схеме, описанной выше).

Схемы подключения однофазного конденсаторного двигателя

Первая схема — с конденсатором в цепи питания пусковой обмотки — хорошо запускаются, но при работе мощность выдают далеко не номинальную, а намного ниже. Схема включения с конденсатором в цепи подключения рабочей обмотки дает обратный эффект: не очень хорошие показатели при пуске, но хорошие рабочие характеристики. Соответственно, первую схему используют в устройствах с тяжелым пуском (бетономешалки, например), а с рабочим конденсором — если нужны хорошие рабочие характеристики.

Схема с двумя конденсаторами

Есть еще третий вариант подключение однофазного двигателя (асинхронного) — установить оба конденсатора. Получается нечто среднее между описанными выше вариантами. Эта схема и реализуется чаще всего. Она на рисунке выше в середине или на фото ниже более детально. При организации данной схемы тоже нужна кнопка типа ПНВС, которая будет подключать конденсатор только не время старта, пока мотор «разгонится». Потом подключенными останутся две обмотки, причем вспомогательная через конденсатор.

Подключение однофазного двигателя: схема с двумя конденсаторами — рабочим и пусковым

При реализации других схем — с одним конденсатором — понадобится обычная кнопка, автомат или тумблер. Там все соединяется просто.

Подбор конденсаторов

Есть довольно сложная формула, по которой можно высчитать требуемую емкость точно, но вполне можно обойтись рекомендациями, которые выведены на основании многих опытов:

• рабочий конденсатор берут из расчета 70-80 мкФ на 1 кВт мощности двигателя;
• пусковой — в 2-3 раза больше.

Рабочее напряжение этих конденсаторов должно быть в 1,5 раза выше, чем напряжение сети, то есть, для сети 220 вольт берем емкости с рабочим напряжением 330 В и выше. А чтобы пуск проходил проще, для пусковой цепи ищите специальный конденсатор. У них в маркировке присутствует слова Start или Starting, но можно взять и обычные.

Изменение направления движения мотора

Если после подключения мотор работает, но вал крутится не в том направлении, которое вам надо, можно поменять это направление. Это делают поменяв обмотки вспомогательной обмотки. Когда собирали схему, один из проводов подали на кнопку, второй соединили с проводом от рабочей обмотки и вывели общий. Вот тут и надо перекинуть проводники.

Как подключить однофазный электродвигатель – схема с конденсатором

Функционирование однофазного электродвигателя основано на использовании переменного электрического тока посредством подсоединения к сетям с одной фазой. Напряжение в такой сети должно соответствовать стандартному значению 220 Вольт, частота – 50 Герц. Преимущественное применение моторы данного типа находят в бытовых устройствах, помпах, небольших вентиляторах и т.п.

Мощности однофазных моторов достаточно и для электрификации частных домов, гаражей или дачных участков. В этих условиях используется однофазная электрическая сеть с напряжением 220 В, что предъявляет некоторое требования к процессу подключения мотора. Здесь применяется специальная схема, предполагающая использование устройства с пусковой обмоткой.

Схема подключения однофазного двигателя через конденсатор

Однофазные электродвигатели 220в подключают к сети с применением конденсатора. Это обусловлено некоторыми конструктивными особенностями агрегата. Так, на статоре мотора обмотка с переменным током создает магнитное поле, импульсы которого компенсируются лишь при условии смены полярности с частотой 50 Гц. Несмотря на характерные звуки, которые издает однофазный двигатель, вращение ротора при этом не происходит. Крутящий момент создается за счет применения дополнительных пусковых обмоток.

Чтобы понять, как подключить однофазный электродвигатель через конденсатор, достаточно рассмотреть 3 рабочие схемы с применением конденсатора:

• пускового;
• работающего;
• работающего и пускового (комбинированная).

Каждая из перечисленных схем подключения подходит для использования при эксплуатации асинхронных однофазных электродвигателей 220в. Однако каждый вариант имеет свои сильные и слабые стороны, поэтому они заслуживают более детального ознакомления.

Идея применения пускового конденсатора состоит в его включении в цепь лишь в момент запуска мотора. Для этого схемой предусматривается наличие специальной кнопки, предназначенной для размыкания контактов после выхода ротора на заданный уровень скорости. Его дальнейшее вращение происходит под воздействием инерционной силы.

Поддержание вращательных движений на протяжении длительного промежутка времени обеспечивается магнитным полем основной обмотки однофазного двигателя с конденсатором. Функции переключателя при этом может выполнять специально предусмотренное реле.

Схема подключения однофазного электродвигателя через конденсатор предполагает наличие нажимной пружинной кнопки, разрывающей контакты в момент размыкания. Такой подход обеспечивает возможность снизить количество используемых проводов (допускается применение более тонкой пусковой обмотки). Во избежание возникновения коротких замыканий между витками рекомендуется применять термореле.

При достижении критически высоких температур этот элемент деактивирует дополнительную обмотку. Аналогичную функцию может выполнять центробежный выключатель, устанавливаемый для размыкания контактов в случаях превышения допустимых значений скорости вращения.

Для автоматического контроля скорости вращения и защиты мотора от перегрузов разрабатываются соответствующие схемы, а в конструкции агрегатов вносятся различные корректировочные компоненты. Установку центробежного выключателя можно произвести непосредственно на роторном валу либо на сопряженных с ним (прямым или редукторным соединением) элементах.

Воздействующая на груз центробежная сила способствует натяжению пружины, соединенной с контактной пластиной. Если скорость вращения достигает заданного значения, происходит замыкание контактов, подача тока на двигатель прекращается. Возможна передача сигнала другому управляющему механизму.

Существуют варианты схем, при которых в одном элементе конструкции предусматривается наличие центробежного выключателя и теплового реле. Подобное решение позволяет деактивировать двигатель посредством теплового компонента (в случае достижения критических температур) либо под воздействием раздвигающегося элемента центробежного выключателя.

В случае подключения двигателя через конденсатор часто происходит искажение линий магнитного поля в дополнительной обмотке. Это влечет за собой увеличение мощностных потерь, общее снижение производительности агрегата. Однако сохраняются хорошие показатели пуска.

Применение рабочего конденсатора в схеме подключение однофазного двигателя с пуcковой обмоткой предполагает ряд отличительных особенностей. Так, после пуска отключения конденсатора не происходит, вращение ротора осуществляется за счет импульсного воздействия со стороны вторичной обмотки. Это существенно увеличивает мощность двигателя, а грамотный побор емкости конденсатора позволяет оптимизировать форму электромагнитного поля. Однако пуск мотора становится более продолжительным.

Подбор конденсатора подходящей мощности производится с учетом токовых нагрузок, что позволяет оптимизировать электромагнитное поле. В случае изменения номинальных значений будет происходить колебание по всем остальным параметрам. Стабилизировать форму линий магнитных полей позволяет использование нескольких конденсаторов с разными емкостными характеристиками. Такой подход позволяет оптимизировать рабочие характеристики системы, однако предусматривает возникновение некоторых сложностей в процессах монтажа и эксплуатации.

Комбинированная схема подключения однофазного двигателя с пусковой обмоткой рассчитана на использование двух конденсаторов – рабочего и пускового. Это оптимальное решение для достижения средних рабочих характеристик.

Расчет емкости конденсатора мотора

Существует сложная формула, с помощью которой высчитывают необходимую точную емкость конденсатора. Однако многолетний опыт профессионалов показывает, что достаточно придерживаться следующих рекомендаций:

• на 1 кВт мощности мотора необходимо 0,8 мкФ рабочего конденсатора;
• пусковая обмотка требует, чтобы это значение было в 2 или 3 раза выше.

Рабочее напряжение для них должно быть в 1,5 раза выше, чем в электросети (в нашем случае 220 В). Для упрощения процесса запуска в пусковую цепь лучше устанавливать конденсатор с маркировкой «Starting» или «Start». Хотя допускается использование стандартных конденсаторов.

Реверс направления движения двигателя

Не исключено, что после подключения однофазные электродвигатели будут вращаться в направлении, обратном необходимому. Исправить это несложно. Во время сборки схемы один провод был выведен, как общий, ещё один проводник был подан на кнопку. Для того чтобы изменить вращающееся магнитное направление электромотора, эти 2 провода необходимо поменять местами.

Как подключить однофазный асинхронный двигатель через конденсатор?

На промышленных объектах особых проблем, как подключить электродвигатель, не испытывают, там подводится трехфазная сеть. Работают асинхронные электродвигатели с тремя подключенными обмотками, расположенными по периметру цилиндрического статора. На каждую обмотку подсоединяемого двигателя производятся включения отдельной фазы, схема подключения электродвигателя обеспечивает сдвиг фаз переменного тока, создает крутящий момент, и моторы успешно вращаются.

В случае с бытовыми условиями на жилых объектах в частных домах и квартирах трехфазных электрических линий нет, прокладываются однофазные сети, где напряжение 220 вольт. Поэтому однофазный асинхронный двигатель подключается по другой схеме, требуется устройство с пусковой обмоткой.

Конструкция и принцип работы

Подключают электродвигатель через конденсатор по причине, что одна обмотка на статоре электродвигателя на 220 В с переменным током создает магнитное поле, которое компенсирует свои импульсы за счет смены полярности с частотой 50 Гц. В этом случае движок гудит, ротор остается на месте. Для создания крутящего момента делают дополнительные подсоединения пусковых обмоток, где электрический сдвиг по фазе будет 90° по отношению к рабочей обмотке.

Не путайте геометрические понятия угла расположения с электрическим сдвигом фаз. В геометрическом измерении обмотки в статоре размещаются друг напротив друга.

Чтобы осуществить это технически, конструкция электромотора предусматривает большое количество механических деталей и составляющих электрической схемы:

• статор с основной и дополнительной обмоткой пуска;
• короткозамкнутый ротор;
• борно с группой контактов на панели;
• конденсаторы;
• центробежный выключатель и многие другие элементы, показанные выше на рисунке.

Рассмотрим, как подключить однофазный двигатель. С целью смещения фаз последовательно в пусковую обмотку включается конденсатор, при подключении однофазного асинхронного электродвигателя круговое магнитное поле наводит в роторе токи. Совокупность силы полей и токов создают вращающий импульс, прилагаемый к ротору, он начинает вращаться.

Схемы подключения

Варианты подключения двигателя через конденсатор:

• схема подключения однофазного двигателя с использованием пускового конденсатора;
• подключение электродвигателя с использованием конденсатора в рабочем режиме;
• подключение однофазного электродвигателя с пусковым и рабочим конденсаторами.

Все эти схемы успешно применяются при эксплуатации асинхронных однофазных двигателей. В каждом случае есть свои достоинства и недостатки, рассмотрим каждый вариант более подробно.

Схема с пусковым конденсатором

Идея заключается в том, что конденсатор включается в цепь только при пуске, используется пусковая кнопка, которая размыкает контакты после раскрутки ротора, по инерции он начинает вращаться. Магнитное поле основной обмотки поддерживает вращение длительное время. В качестве кратковременного переключателя ставят кнопки с группой контактов или реле.

Поскольку схема кратковременного подключения однофазного двигателя через конденсатор предусматривает кнопку на пружине, которая при отпускании размыкает контакты, это дает возможность экономить, провода пусковой обмотки делают тоньше. Чтобы исключить межвитковое короткое замыкание, используют термореле, которое при достижении критической температуры отключает дополнительную обмотку. В некоторых конструкциях ставят центробежный выключатель, который при достижении определенной скорости вращения размыкает контакты.

Схемы и конструкции регулировки скорости вращения и предотвращения перегрузок электродвигателя на автомате могут быть различны. Иногда центробежный выключатель устанавливается на валу ротора или на других элементах, вращающихся от него с прямым соединением, или через редуктор.

Под действием центробежных сил груз оттягивает пружины с контактной пластиной, при достижении установленной скорости вращения замыкает контакты, переключатель реле обесточивает двигатель или подает сигнал на другой механизм управления.

Бывают варианты, когда тепловое реле и центробежный выключатель устанавливаются в одной конструкции. В этом случае тепловое реле отключает двигатель при воздействии критической температуры или усилиями раздвигающегося груза центробежного выключателя.

В связи с особенностями характеристик асинхронного двигателя конденсатор в цепи дополнительной катушки искажает линии магнитного поля, от круглой формы до эллиптической, в результате этого потери мощности увеличиваются, снижается КПД. Пусковые характеристики остаются хорошие.

Схема с рабочим конденсатором

Отличие этой схемы в том, что конденсатор после пуска не отключается, и вторичная обмотка на протяжении всей работы импульсами своего магнитного поля раскручивает ротор. Мощность электродвигателя в этом случае значительно увеличивается, форму электромагнитного поля можно попытаться приблизить от эллиптической формы к круглой подбором емкости конденсатора. Но в этом случае момент пуска более продолжительный по времени, и пусковые токи больше. Сложность схемы заключается в том, что емкость конденсатора для выравнивания магнитного поля подбирается с учетом токовых нагрузок. Если они будут меняться, то и все параметры будут не постоянными, для стабильности формы линий магнитного поля можно установить несколько конденсаторов с различными емкостями. Если при изменении нагрузки включать соответствующую емкость, это улучшит рабочие характеристики, но существенно усложняет схему и процесс эксплуатации.

Комбинированная схема с двумя конденсаторами

Оптимальным вариантом для усреднения рабочих характеристик является схема с двумя конденсаторами — пусковым и рабочим.

Установка и подбор компонентов

Конденсаторы имеют немалые габариты, поэтому не всегда помещаются во внутреннюю часть борно (распределительная коробка на корпусе электродвигателя).

В зависимости от места установки и других условий эксплуатации конденсаторы могут располагаться на внешней стороне двигателя рядом с коробкой расключения. В некоторых случаях конденсаторы выносят в отдельный корпус, расположенный недалеко от электродвигателя.

Величину емкости конденсаторов в идеальном случае с постоянной токовой нагрузкой можно рассчитать, но в большинстве случаев нагрузка нестабильна, и методика расчетов сложная. Поэтому опытные электрики руководствуются статистикой и практическим опытом:

• для конденсаторов рабочей схемы емкость выбирается 0,75 мкФ на 1 кВт мощности;
• для пусковых конденсаторов 1,8–2 мкФ на кВт мощности, при этом надо учитывать скачки напряжения в период пуска и остановки — они колеблются в пределах 300–600 В. Поэтому по напряжению конденсатор должен быть как минимум 400 В.

Вообще при выборе схемы и конденсаторов на однофазный двигатель надо руководствоваться назначением двигателя и условиями эксплуатации. Когда нужно быстро раскрутить двигатель, используется схема с пусковым конденсатором. При необходимости иметь в процессе эксплуатации большую мощность и КПД применяют схему с рабочим конденсатором — обычно в однофазном конденсаторном двигателе для бытовых нужд небольшой мощности, в пределах 1 кВт.

Схемы подключения электродвигателя через конденсаторы

Асинхронные двигатели получили широкое применение, потому что они малошумны и легки в эксплуатации. Особенно это касается трехфазных короткозамкнутых асинхронников с их прочной конструкцией и неприхотливостью.

Основным условием для преобразования электрической энергии в механическую является факт наличия вращающегося магнитного поля. Для формирования такого поля требуется трехфазная сеть, при этом электрообмотки должны быть смещенными между собой на 120 0 . Благодаря вращающемуся полю система начнёт работать. Однако бытовая техника, как правило, используется в домах, имеющих лишь однофазную сеть 220 В.

Почему применяется запуск двигателя 220 В через конденсатор?

Для начала определимся с терминологией. Конденсатор (лат. condensatio — «накопление») – это электронный компонент, хранящий электрический заряд и состоящий из двух близкорасположенных проводников (обычно пластин), разделенных диэлектрическим материалом. Пластины накапливают электрический заряд от источника питания. Одна из них накапливает положительный заряд, а другая – отрицательный.

Емкость – это количество электрического заряда, которое хранится в электролите при напряжении 1 Вольт. Емкость измеряется в единицах Фарад (Ф).

Метод подключения двигателя через конденсатор – этот способ применяют для достижения мягкого пуска агрегата. На статоре однофазного движка с короткозамкнутым ротором размещают дополнительно к основной электрообмотке ещё одну. Две обмотки соотнесены между собой на угол 90 0 . Одна из них является рабочей, её предназначение заставить работать мотор от сети 220 В, другая – вспомогательная, нужна для запуска.

Рассмотрим схемы подключения конденсаторов:

• с выключателем,
• напрямую, без выключателя;
• параллельное включение двух электролитов.

1 вариант

К обмотке асинхронника подсоединяется фазосдвигающий конденсатор. Подключение осуществляется в однофазную сеть 220 В по специальной схеме.

Здесь видно, что электрообмотка прямо подключена к линии питания 220 В, вспомогательная соединена последовательно с конденсатором и выключателем. Последний предназначен для отключения дополнительной обмотки от источника питания после запуска.

Коммутационный аппарат настроен так, чтобы оставаться закрытым и поддерживать вспомогательную обмотку в эксплуатации до тех пор, пока мотор запускается и разгоняется примерно до 80% от полной нагрузки. На такой скорости, выключатель размыкается, отключая цепь вспомогательной обмотки от источника питания. Затем мотор работает как асинхронный двигатель на основной обмотке.

2 вариант

Схема идентична конденсаторному мотору, но без выключателя. Пусковой момент составляет только 20–30% от полной нагрузки крутящего момента.

Применение этого типа однофазных двигателей, как правило, ограничивается прямым приводом таких нагрузок, как вентиляторы, воздуходувки или насосы, которые не требуют высокого пускового крутящего момента. Возможны различные модификации схем с предварительным расчетом необходимой емкости конденсатора для подсоединения к двигателю 220 В.

Стоит отметить, что обеспечение лучших характеристик нужно при изменении нагрузки мотора. Увеличение емкости ведёт к уменьшению сопротивления в цепи переменного тока. Правда замена емкости электролита несколько усложняет схему.

3 вариант

Схема подключения двух электролитов, подсоединенных параллельно к мотору, приведена ниже. При параллельном соединении общая ёмкость равна сумме емкостей всех подключенных электролитов.

C_s – это пусковой конденсатор. Величина емкостного реактивного сопротивления Х тем меньше, чем больше ёмкость электролита. Она рассчитывается по формуле:

При этом следует учитывать, что на 1 кВт приходится 0,8 мкФ рабочей емкости, а для пусковой емкости потребуется больше в 2,5 раза. Перед подключением к движку следует «прогнать» конденсатор через мультиметр. Подбирая детали нужно помнить, что пусковой кондер должен быть на напряжение 380 В.

Для управления пусковыми токами (контролем и ограничением их величины) используют преобразователь частоты. Такая схема подключения обеспечивает тихий и плавный ход электродвигателя. Принцип действия используется в насосном оборудовании, холодильных установках, воздушных компрессорах и т. д. Машины такого типа имеют более высокий КПД и производительность, чем их аналоги, работающие лишь на основной электрообмотке.

Методы подключения трёхфазного электродвигателя

Попытка приспособить некоторое оборудование встречает определённые трудности, так как трёхфазные асинхронники большей частью подключаться должны к 380 В. А в доме у всех сеть на 220 В. Но подключить трёхфазный движок к однофазной сети – это вполне выполнимая задача.

1. Включение трехфазного асинхронного мотора.

1. Подключения трехфазного движка к 220 В, с реверсом и кнопкой управления.

1. Соединение обмоток трехфазного мотора и запуск как однофазного.

1. Другие возможные способы соединений трёхфазных электродвигателей.

Заключение

Асинхронники на 220 В широко применяются в быту. Исходя из требуемой задачи, существуют различные методы подключения однофазного и трёхфазного мотора через конденсатор: для обеспечения плавного пуска либо улучшения рабочих характеристик. Всегда можно самому легко добиться нужного эффекта.

Подключение электродвигателя через конденсатор

Тема очень востребованная и вызывающая множество вопросов. Для начала разберемся какие бывают асинхронные электродвигатели переменного тока и в каких случаях применяется подключение через конденсаторы. Затем рассмотрим схемы и формулы для выбора конденсаторов.

Двигатели по способу питания делятся на трехфазные и однофазные. Вначале разберемся с подключением через конденсатор трехфазного ЭД.

Коротенько про трехфазные асинхронные электродвигатели

Трехфазные асинхронные электродвигатели получили широкое применение в различных отраслях промышленности, сельского хозяйства, быту. ЭД состоит из статора, ротора, клеммной коробки, щитов с подшипниками, вентилятора и кожуха вентилятора.

Стягивающие шпильки я уже снимать не стал, чтобы добраться до статора с ротором. Но выпирающая часть, на которой сидит вентилятор и есть ротор. Ротор — вращающаяся часть, статор неподвижная (на рисунке его не видно).

Далее посмотрим на клеммник более внимательно. С одной стороны у нас С1-С2-С3, а ниже — С4-С5-С6. Это начала и концы обмоток фаз электродвигателя. У нас имеются три фазы, так как двигатель трехфазный — С1-С4, С2-С5, С3-С6. Также присутствует на фото ржавый болт заземления, он находится в клеммнике сверху слева.

Соединение, которое видно на фотографии называется “звезда”. Я уже писал про звезду и треугольник для трансформаторов — аналогично и для электродвигателей. Сбоку на фотографии я добавил как выглядит схематично звезда для данного электродвигателя и треугольник. Вся разница в расположении перемычек. Их комбинации определяют схему соединения ЭД.

работа трехфазного электродвигателя без одной фазы при постоянной нагрузке

Электродвигатель может работать от однофазной сети и без допо

Как подключить трехфазный двигатель в однофазную сеть своими руками

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

Рекомендуем внимательно ознакомиться с этой статьей здесь.

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

Содержание статьи

Оптимальные схемы для подключений трехфазного двигателя к бытовой однофазной сети

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

1. звездой;
2. треугольником.

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

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

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

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

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

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

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

Как узнать схему подключения обмоток статора у асинхронного двигателя

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

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

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

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

Следует выполнить электрические измерения его схемы и проверить состояние изоляции.

Как определить схемы подключения обмоток статора

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

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

Электрическая проверка концов обмоток статора

Для работы нам потребуется омметр. Можно воспользоваться тестером в этом режиме или даже простой батарейкой с лампочкой. Любым из этих приборов необходимо проверить цепь каждой обмотки. Этот вопрос более подробно изложен отдельной статьей.

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

Замеры полярности у обмоток статора

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

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

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

Проверка импульсом от батарейки

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

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

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

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

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

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

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

Проверка понижающим трансформатором

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

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

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

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

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

Проверка сопротивления изоляции обмоток статора

Если двигатель при хранении находился в неотапливаемом помещении, то он контактировал с влажным воздухом, отсырел. Его изоляция нарушилась, способна создавать токи утечек. Поэтому ее качество надо оценивать электрическими измерениями.

Тестер в режиме омметра не всегда способен выявить такое нарушение. Он покажет только явный брак: слишком маленькая мощность его источника тока не обеспечивает точный результат замера. Для проверки состояния изоляции необходимо пользоваться мегаомметром — специальным прибором с мощным источником питания, обеспечивающим приложение к измерительной цепи повышенного напряжения 500 или 1000 вольт.

Оценка состояния изоляции должна проводиться до подачи рабочего напряжения на обмотки. Если выявлены токи утечек, то можно попытаться просушить двигатель в теплой, хорошо проветриваемой среде. Часто этот прием позволяет восстановить работоспособность электрической схемы, собранной внутри сердечника статора.

Запуск асинхронного двигателя по схеме звезды

Для этого способа концы всех обмоток К1, К2, К3 соединяются в точке нейтрали и изолируются, а на их начала подается линейное напряжение.

К одному началу жестко подключается рабочий ноль сети, а к двум другим — потенциал фазы следующим способом:

• первая любая обмотка соединяется жестко;
• вторая врезается через конденсаторную сборку.

Для стационарного подключения асинхронного двигателя необходимо предварительно определить фазу и рабочий ноль питающей сети.

Как подобрать конденсаторы

В схеме запуска электродвигателя используется две цепочки для подключения обмотки через конденсаторные сборки:

• рабочая — подключенная во всех режимах;
• пусковая — используемая только для интенсивной раскрутки ротора.

В момент запуска параллельно работают обе эти схемы, а при выводе на рабочий режим цепочка пуска отключается.

Емкость рабочих конденсаторов должна соответствовать потребляемой мощности электрического двигателя. Для ее вычисления используют эмпирическую формулу:

C раб=2800∙I/U.

Входящие в нее величины номинального тока I и напряжения U как раз и вводят корректировку по электрической мощности двигателя.

Емкость пусковых конденсаторов обычно в 2÷3 крата превышает рабочую.

Правильность подбора конденсаторов влияет на образование токов в обмотках. Их необходимо проверять после запуска двигателя под нагрузкой. Для этого замеряют токи в каждой обмотке и сравнивают их по величине и углу. Хорошая эксплуатация осуществляется при минимально возможном перекосе. В противном случае двигатель работает нестабильно, а какая-то обмотка или две станут перегреваться.

Рекомендуемые выключатели

В пусковой схеме показан выключатель SA, который вводит в работу на короткое время запуска пусковой конденсатор. Существует много конструкций кнопок, позволяющих выполнять эту операцию.

Однако, хочется обратить внимание на специальное устройство, выпускаемое в советские времена промышленностью для стиральных машин с активатором — центрифугой.

В его закрытом корпусе спрятан механизм в составе:

• двух контактов, работающих на замыкание от нажатия на верхнюю кнопку «Пуск»;
• одного контакта, размыкающего всю цепь от кнопки «Стоп».

При нажатии на кнопку Пуск подается фаза схемы на двигатель через рабочие конденсаторы одной цепочкой и пусковые — другой. Когда же кнопку отпускают, то один контакт разрывается. Его подключают к пусковым конденсаторам.

Запуск асинхронного двигателя по схеме треугольник

Больших отличий этого способа от предыдущего практически нет. Пусковая и рабочая цепочки работают по тем же алгоритмам.

В этой схеме приходится учитывать повышенные токи, протекающие в обмотках и иные методы подбора для них конденсаторов.

Их расчет выполняется по похожей на предыдущую, но другой формуле:

C раб=4800∙I/U.

Соотношения между пусковыми и рабочими конденсаторами не изменяются. Не забывайте оценивать их подбор контрольными замерами токов под номинальной нагрузкой.

Заключительные выводы

1. Существующие технические способы позволяют подключать трехфазные асинхронные двигатели к однофазной сети 220 вольт. Многочисленные исследователи предлагают для этого свои экспериментальные схемы большим ассортиментом.
2. Однако, этот метод не обеспечивает эффективное использование ресурса электрической мощности из-за больших потерь энергии, связанных с некачественным преобразованием напряжения для подключения к фазам статора. Поэтому двигатель работает с низким КПД, повышенными затратами.
3. Длительная эксплуатация станков с подобными двигателями экономически не обоснована.
4. Способ можно рекомендовать только для подключения неответственных механизмов на короткий участок времени.
5. С целью эффективного использования асинхронного электродвигателя необходимо применять полноценное трехфазное подключение либо современный дорогой инверторный преобразователь соответствующей мощности.
6. Однофазный электродвигатель с такой же мощностью в бытовой сети лучше справиться со всеми задачами, а его эксплуатация обойдется дешевле.

Таким образом, конструкции асинхронных двигателей, ранее массово подключаемые к домашней проводке, сейчас не пользуются популярностью, а способ их подключения морально устарел, используется редко.

Вариант подобного механизма показан фотографией наждака со снятым для наглядности защитным щитком и ограничительным упором. Даже при таком исполнении работать на нем затруднительно из-за потерь мощности.

Практические советы Александра Шенрок, изложенные в его видеоролике, наглядно дополняют материал статьи, позволяют лучше осмыслить эту тему. Рекомендую его к просмотру, но, критически отнеситесь к замеру сопротивления изоляции тестером.

Задавайте вопросы в комментариях, делитесь статьей с друзьями через кнопки социальных сетей.

Полезные товары

Как подключить однофазный электродвигатель, схема запуска

Работа асинхронных электрических двигателей основывается на создании вращающегося магнитного поля, приводящего в движение вал. Ключевым моментом является пространственное и временное смещение обмоток статора по отношению друг к другу. В однофазных асинхронных электродвигателях для создания необходимого сдвига по фазе используется последовательное включение в цепь фазозамещающего элемента, такого как, например, конденсатор.

Содержание:

1. Отличие от трехфазных двигателей
2. Как это работает
3. Основные схемы подключения
4. Другие способы

Подбор конденсатора

Отличие от трехфазных двигателей

Использование асинхронных электродвигателей в чистом виде при стандартном подключении возможно только в трехфазных сетях с напряжением в 380 вольт, которые используются, как правило, в промышленности, производственных цехах и других помещениях с мощным оборудованием и большим энергопотреблением. В конструкции таких машин питающие фазы создают на каждой обмотке магнитные поля со смещением по времени и расположению (120˚ относительно друг друга), в результате чего возникает результирующее магнитное поле. Его вращение приводит в движение ротор.

Однако нередко возникает необходимость подключения асинхронного двигателя в однофазную бытовую сеть с напряжением в 220 вольт (например в стиральных машинах). Если для подключения асинхронного двигателя будет использована не трехфазная сеть, а бытовая однофазная (то есть запитать через одну обмотку), он не заработает. Причиной тому переменный синусоидальный ток, протекающий через цепь. Он создает на обмотке пульсирующее поле, которое никак не может вращаться и, соответственно, двигать ротор. Для того, чтобы включить однофазный асинхронный двигатель необходимо:

1. добавить на статор еще одну обмотку, расположив ее под 90˚ углом от той, к которой подключена фаза.
2. для фазового смещения включить в цепь дополнительной обмотки фазосдвигающий элемент, которым чаще всего служит конденсатор.

Редко для сдвига по фазе создается бифилярная катушка. Для этого несколько витков пусковой обмотки мотаются в обратную сторону. Это лишь один из вариантов бифиляров, которые имеют несколько другую сферу применения, поэтому, чтобы изучить их принцип действия, следует обратиться к отдельной статье.

После подключения двух обмоток такой двигатель с конструкционной точки зрения является двухфазным, однако его принято называть однофазным из-за того что в качестве рабочей выступает лишь одна из них.

Схема подключения коллекторного электродвигателя в 220В

Схема подключения однофазного асинхронного двигателя (схема звезда)

Как это работает

Пуск двигателя с двумя расположенными подобным образом обмотками приведет к созданию токов на короткозамкнутом роторе и кругового магнитного поля в пространстве двигателя. В результате их взаимодействия между собой ротор приводится в движение. Контроль показателей пускового тока в таких двигателях осуществляется частотным преобразователем.

Несмотря на то, что функцию фаз определяет схема присоединения двигателя к сети, дополнительную обмотку нередко называют пусковой. Это обусловлено особенностью, на которой основывается действие однофазных асинхронных машин – крутящийся вал, имеющий вращающее магнитное поле, находясь во взаимодействии с пульсирующим магнитным полем может работать от одной рабочей фазы. Проще говоря, при некоторых условиях, не подсоединяя вторую фазу через конденсатор, мы могли бы запустить двигатель, раскрутив ротор вручную и поместив в статор. В реальных условиях для этого необходимо запустить двигатель с помощью пусковой обмотки (для смещения по фазе), а потом разорвать цепь, идущую через конденсатор. Несмотря на то, что поле на рабочей фазе пульсирующее, оно движется относительно ротора и, следовательно, наводит электродвижущую силу, свой магнитный поток и силу тока.

Основные схемы подключения

В качестве фазозамещающего элемента для подключения однофазного асинхронного двигателя можно использовать разные электромеханические элементы (катушка индуктивности, активный резистор и др.), однако конденсатор обеспечивает наилучший пусковой эффект, благодаря чему и применяется для этого чаще всего.

однофазный асинхронный двигатель и конденсатор

Различают три основные способа запуска однофазного асинхронного двигателя через:

• рабочий;
• пусковой;
• рабочий и пусковой конденсатор.

В большинстве случаев применяется схема с пусковым конденсатором. Это связано с тем, что она используется как пускатель и работает только во время включения двигателя. Дальнейшее вращение ротора обеспечивается за счет пульсирующего магнитного поля рабочей фазы, как уже было описано в предыдущем абзаце. Для замыкания цепи пусковой цепи зачастую используют реле или кнопку.

Поскольку обмотка пусковой фазы используется кратковременно, она не рассчитана на большие нагрузки, и изготавливается из более тонкой проволоки. Для предотвращения выхода её из строя в конструкцию двигателей включают термореле (размыкает цепь после нагрева до установленной температуры) или центробежный выключатель (отключает пусковую обмотку после разгона вала двигателя).

Таким путем достигаются отличные пусковые характеристики. Однако данная схема обладает одним существенным недостатком – магнитное поле внутри двигателя, подключенного к однофазной сети, имеет не круговую, а эллиптическую форму. Это увеличивает потери при преобразовании электрической энергии в механическую и, как следствие, снижает КПД.

Схема с рабочим конденсатором не предусматривает отключение дополнительной обмотки после запуска и разгона двигателя. В данном случае конденсатор позволяет компенсировать потери энергии, что приводит к закономерному увеличению КПД. Однако в пользу эффективности проходится жертвовать пусковыми характеристиками.

Для работы схемы необходимо подбирать элемент с определенной ёмкостью, рассчитанной с учетом тока нагрузки. Неподходящий по емкости конденсатор приведет к тому, что вращающееся магнитное поле будет принимать эллиптическую форму.

Своеобразной «золотой серединой» является схема подключения с использованием обоих конденсаторов – и пускового, и рабочего. При подключении двигателя таким способом его пусковые и рабочие характеристики принимают средние значения относительно описанных выше схем.

На практике для приборов, требующих создания сильного пускового момента используется первая схема с соответствующим конденсатором, а в обратной ситуации – вторая, с рабочим.

Другие способы

При рассмотрении методов подключения однофазных асинхронных двигателей нельзя обойти внимание два способа, конструктивно отличающихся от схем для подключения через конденсатор.

С экранированными полюсами и расщепленной фазой

В конструкции такого двигателя используется короткозамкнутая дополнительная обмотка, а на статоре присутствуют два полюса. Аксиальный паз делит каждый из них на две несимметричные половины, на меньшей из которых располагается короткозамкнутый виток.

После включения двигателя в электрическую сеть пульсирующий магнитный поток разделяется на 2 части. Одна из них движется через экранированную часть полюса. В результате получается два разнонаправленных потока с отличной от основного поля скоростью вращения. Благодаря индуктивности появляется электродвижущая сила и сдвиг магнитных потоков по фазе и времени.

Витки короткозамкнутой обмотки приводят к существенным потерям энергии, что и является главным недостатком схемы, однако она относительно часто используется в климатических и нагревательных приборах с вентилятором.

С асимметричным магнитопроводом статора

Особенностью двигателей с данной конструкцией заключается в несимметричной форме сердечника, из-за чего появляются явно выраженные полюса. Для работы схемы необходим короткозамкнутый ротор и обмотка в виде беличьей клетки. Характерным отличием этой конструкции является отсутствие необходимости в фазовом смещении. Улучшенный пуск двигателя осуществляется благодаря оснащению его магнитными шунтами.

Среди недостатков этих моделей асинхронных электродвигателей выделяют низкий КПД, слабый пусковой момент, отсутствие реверса и сложность обслуживания магнитных шунтов. Но, несмотря на это, они имеют широкое применение в производстве бытовой техники.

Подбор конденсатора

Перед тем как подключить однофазный электродвигатель, необходимо произвести расчет необходимой ёмкости конденсатора. Это можно сделать самостоятельно или воспользоваться онлайн-калькуляторами. Как правило, для рабочего конденсатора на 1 кВт мощности должно приходиться примерно 0,7-0,8 мкФ емкости, и около 1,7-2 мкФ – для пускового. Стоит отметить, что напряжение последнего должно составлять не менее 400 В. Эта необходимость обусловлена возникновением 300-600 вольтного всплеска напряжения при старте и останове двигателя.

Керамический и электролитический конденсатор

Ввиду своих функциональных особенностей однофазные электродвигатели находят широкое применение в бытовой технике: пылесосах, холодильниках, газонокосилках и других приборов, для работы которых достаточно частоты вращения двигателя до 3000 об/мин. Большей скорости, при подключении к стандартной сети с частотой тока в 50 Гц, невозможно. Для развития большей скорости используют коллекторные однофазные двигатели.

Схема подключения рабочего и пускового конденсатора

Выход из строя конденсаторов в цепи компрессора кондиционеров случается не так уж и редко. А зачем вообще нужен конденсатор и для чего он там стоит?

Бытовые кондиционеры небольшой мощности в основном питаются от однофазной сети 220 В. Самые распространённые двигатели которые применяют в кондиционерах такой мощности- асинхронные со вспомогательной обмоткой, их называют двухфазные электродвигатели или конденсаторные.

В таких двигателях две обмотки намотаны так, что их магнитные полюсы расположены под углом 90 град. Эти обмотки отличаются друг от друга количеством витков и номинальными токами, ну соответственно и внутренним сопротивлением. Но при этом они рассчитаны так что при работе они имеют одинаковую мощность.

В цепь одной из этих обмоток, её производители обозначают как стартовую(пусковую), включают рабочий конденсатор, который постоянно находится в цепи. Этот конденсатор ещё называют фазосдвигающим, так как он сдвигает фазу и создаёт круговое вращающееся магнитное поле. Рабочая или основная обмотка подключена напрямую к сети.

Схема подключения пускового и рабочего конденсатора

Рабочий конденсатор постоянно включён в цепь обмотки  через  него протекает ток равный току в рабочей обмотке. Пусковой конденсатор подключается на время запуска компрессора — не более 3 секунд (в современных кондиционерах используется только рабочий конденсатор, пусковой не используется)

Расчёт ёмкости и напряжения рабочего конденсатора

Расчёт сводится к подбору такой емкости, чтобы при номинальной нагрузке было обеспечено круговое магнитное поле, так как при значении ниже или выше номинального магнитное поле изменяет форму на эллиптическое, а это ухудшает рабочие характеристки двигателя и снижает пусковой момент. В инженерных справочниках приведена формула для расчёта ёмкости конденсатора:

Ср= Isinφ/2πf U n2

I и sinφ –ток и сдвиг фаз между напряжением и током в цепи при вращающемся магнтном поле без конденсатора

f- частота переменного тока

U – напряжение питания

n- коэффициент трансформации обмоток , определяется как соотношение витков обмоток с конденсатором и без него.

Напряжение на конденсаторе рассчитывается по формуле

Uc= U√(1+n2)

Uc -рабочее напряжение конденсатора

U — напряжение питания двигателя

n — коэффициент трансформации обмоток

Из формулы видно, что рабочее напряжение фазосдвигающего конденсатора выше напряжения питания двигателя.

В пособиях по расчёту приводят приближённое вычисление – 70-80 мкФ ёмкости конденсатора на 1 кВт мощности электродвигателя, а номинал напряжения конденсатора для сети 220 В обычно ставят — 450 В.

Также параллельно к рабочему конденсатору подключают пусковой конденсатор на время пуска, примерно на три секунды, после чего срабатывает реле и отключает пусковой конденсатор. В настоящее время в кондиционерах схемы с дополнительным пусковым конденсатором не применяют.

В более мощных кондиционерах используют компрессоры с трёхфазными асинхронными двигателями, пусковые и рабочие конденсаторы для таких двигателей не требуются.

Проверка и замена пускового/рабочего конденсатора

Есть 2 типа однофазных асинхронных двигателей — бифилярные (с пусковой обмоткой) и конденсаторные. Их различие в том, что в бифилярных однофазных двигателях пусковая обмотка работает только до разгона мотора. После она выключается специальным устройством — центробежным выключателем или пускозащитным реле (в холодильниках). Это нужно потому, что после разгона она снижает КПД.

В конденсаторных однофазных двигателях конденсаторная обмотка работает все время. Две обмотки — основная и вспомогательная, они смещены относительно друг друга на 90°. Благодаря этому можно менять менять направление вращения. Конденсатор на таких двигателях обычно крепится к корпусу и по этому признаку его несложно опознать.

Схема подключения однофазного двигателя через конденсатор

При подключении однофазного конденсаторного двигателя есть несколько вариантов схем подключения. Без конденсаторов электромотор гудит, но не запускается.

• 1 схема — с конденсатором в цепи питания пусковой обмотки — хорошо запускаются, но при работе мощность выдают далеко не номинальную, а намного ниже.
• 3 схема включения с конденсатором в цепи подключения рабочей обмотки дает обратный эффект: не очень хорошие показатели при пуске, но хорошие рабочие характеристики. Соответственно, первую схему используют в устройствах с тяжелым пуском, а с рабочим конденсором — если нужны хорошие рабочие характеристики.
• 2 схема — подключения однофазного двигателя — установить оба конденсатора. Получается нечто среднее между описанными выше вариантами. Эта схема и используется чаще всего. Она на втором рисунке. При организации данной схемы тоже нужна кнопка типа ПНВС, которая будет подключать конденсатор только не время старта, пока мотор «разгонится». Потом подключенными останутся две обмотки, причем вспомогательная через конденсатор.

Схема подключения трёхфазного двигателя через конденсатор

Здесь напряжение 220 вольт распределяется на 2 последовательно соединенные обмотки, где каждая рассчитана на такое напряжение. Поэтому теряется мощность почти в два раза, но использовать такой двигатель можно во многих маломощных устройствах.

Максимальной мощности двигателя на 380 В в сети 220 В можно достичь используя соединение типа треугольник. Кроме минимальных потерь по мощности, неизменным остается и число оборотов двигателя. Здесь каждая обмотка используется на свое рабочее напряжение, отсюда и мощность.

Важно помнить: трехфазные электродвигатели обладают более высокой эффективностью, чем однофазные на 220 В. Поэтому если есть ввод на 380 В — обязательно подключайте к нему — это обеспечит более стабильную и экономичную работу устройств. Для пуска мотора не понадобятся различные пусковики и обмотки, потому что вращающееся магнитное поле возникает в статоре сразу после подключения к сети 380 В.

Онлайн расчет емкости конденсатора мотора

Введите данные для расчёта конденсаторов — мощность двигателя и его КПД

Есть специальная формула, по которой можно высчитать требуемую емкость точно, но вполне можно обойтись онлайн калькулятором или рекомендациями, которые выведены на основании многих опытов:

Рабочий конденсатор берут из расчета 0,8 мкФ на 1 кВт мощности двигателя;
Пусковой подбирается в 2-3 раза больше.

Конденсаторы должны быть неполярными, то есть не электролитическими. Рабочее напряжение этих конденсаторов должно быть минимум в 1,5 раза выше, чем напряжение сети, то есть, для сети 220 В берем емкости с рабочим напряжением 350 В и выше. А чтобы пуск проходил проще, в пусковую цепь ищите специальный конденсатор. У них в маркировке присутствует слова Start или Starting.

Пусковые конденсаторы для моторов

Эти конденсаторы можно подбирать методом от меньшего к большему. Так подобрав среднюю емкость, можно постепенно добавлять и следить за режимом работы двигателя, чтобы он не перегревался и имел достаточно мощности на валу. Также и пусковой конденсатор подбирают добавляя, пока он не будет запускаться плавно без задержек.

При нормальной работе трехфазных асинхронных электродвигателей с конденсаторным пуском, включенных в однофазную сеть предполагается изменение (уменьшение) емкости конденсатора с увеличением частоты вращения вала. В момент пуска асинхронных двигателей (особенно, с нагрузкой на валу) в сети 220 В требуется повышенная емкость фазосдвигающего конденсатора.

Реверс направления движения двигателя

Если после подключения мотор работает, но вал крутится не в том направлении, которое вам надо, можно поменять это направление. Это делают поменяв обмотки вспомогательной обмотки. Такую операцию может делать двухпозиционный переключатель, на центральный контакт которого подключается вывод от конденсатора, а на два крайних вывода от «фазы» и «нуля».

Для обеспечения надежной работы электродвигателя используются пусковые конденсаторы.

Наибольшая нагрузка на электродвигатель действует на момент его старта. Именно в этой ситуации пусковой конденсатор начинает работать. Также отметим, что во многих ситуациях пуск проводится под нагрузку. В этом случае, нагрузка на обмотки и другие компоненты очень велика. Какая же конструкция позволяет снизить нагрузку?

Все конденсаторы, в том числе и пусковые, имеют следующие особенности:

1. В качестве диэлектрика используется специальный материал. В рассматриваемом случае, часто используется оксидная пленка, которую наносят на один из электродов.
2. Большая емкость при малых габаритных размерах – особенность полярных накопителей.
3. Неполярные имеют большую стоимость и размеры, но они могут использоваться без учета полярности в цепи.

Подобная конструкция представляет собой сочетание 2 проводников, которые разделяет диэлектрик. Применение современных материалов позволяет значительно повысить показатель емкости и уменьшить его габаритные размеры, а также повысить его надежность. Многие при внушительных рабочих показателях имеют размеры не более 50 миллиметров.

Назначение и преимущества

Используются конденсаторы рассматриваемого типа в системе подключения асинхронного двигателя. В данном случае, он работает только на момент пуска, до набора рабочей скорости.

Наличие подобного элемента в системе определяет следующее:

1. Пусковая емкость позволяет приблизить состояние электрического поля к круговому.
2. Проводится значительное повышение показателя магнитного потока.
3. Повышается пусковой момент, значительно улучшается работа двигателя.

Без наличия этого элемента в системе, срок службы двигателя значительно уменьшается. Это связано с тем, что сложный пуск приводит к определенным сложностям.

Сеть переменного тока может служить источником питания в случае с использованием рассматриваемого типа конденсатора. Практически все используемые варианты исполнения неполярные, они имеют сравнительно больше для оксидных конденсаторов рабочее напряжение.

Преимущества сети, которая имеет подобный элемент, заключаются в следующем:

1. Более простой пуск двигателя.
2. Срок службы двигателя значительно больше.

Пусковой конденсатор работает на протяжении нескольких секунд на момент старта двигателя.

Схемы подключения схема подключения электродвигателя с пусковым конденсатором

Большее распространение получила схема, которая имеет в сети пусковой конденсатор.

Данная схема имеет определенные нюансы:

1. Пусковая обмотка и конденсатор включаются на момент старта двигателя.
2. Дополнительная обмотка работает небольшое время.
3. Термореле включается в цепь для защиты от перегрева дополнительной обмотки.

При необходимости обеспечения высокого момента во время пуска, в цепь включается пусковой конденсатор, который подключается вместе с рабочим. Стоит отметить, что довольно часто его емкость определяется опытным путем для достижения наибольшего пускового момента. При этом, согласно проведенным измерениям, величина его емкости должна быть в 2-3 раза больше.

К основным моментам создания цепи питания электродвигателя, можно отнести следующее:

1. От источника тока, 1 ветка идет на рабочий конденсатор. Он работает на протяжении всего времени, поэтому и получил подобное название.
2. Перед ним есть разветвление, которое идет на выключатель. Кроме выключателя может использоваться и другой элемент, который проводит пуск двигателя.
3. После выключателя устанавливается пусковой конденсатор. Он срабатывает в течение нескольких секунд, пока ротор не наберет обороты.
4. Оба конденсатора идут к двигателю.

Подобным образом можно провести подключение однофазного электродвигателя.

Стоит отметить, что рабочий конденсатор присутствует в цепи практически постоянно. Поэтому стоит помнить о том, что они должны быть подключены параллельно.

Выбор пускового конденсатора для электродвигателя

Современный подход к данному вопросу предусматривает использование специальных калькуляторов в интернете, которые проводят быстрый и точный расчет.

Для проведения расчета следует знать и ввести нижеприведенные показатели:

1. Тип соединения обмоток двигателя: треугольник или звезда. От типа соединения зависит также и емкость.
2. Мощность двигателя является одним из определяющих факторов. Этот показатель измеряется в Ваттах.
3. Напряжение сети учитывается при расчетах. Как правило, оно может быть 220 или 380 Вольт.
4. Коэффициент мощности – постоянное значение, которое зачастую составляет 0,9. Однако, есть возможность изменить этот показатель при расчете.
5. КПД электродвигателя также оказывает влияние на проводимые расчеты. Эту информацию, как и другую, можно узнать, изучив нанесенную информацию производителем. Если ее нет, следует ввести модель двигателя в интернете для поиска информации о том, какой КПД. Также, можно ввести приблизительное значение, которое свойственно для подобных моделей. Стоит помнить, что КПД может изменяться в зависимости от состояния электродвигателя.

Подобная информация вводится в соответствующие поля и проводится автоматический расчет. При этом, получаем емкость рабочего конденсата, а пусковой должен иметь показатель в 2,5 раза больше.

Провести подобный расчет можно самостоятельно.

Для этого можно воспользоваться следующими формулами:

1. Для типа соединения обмоток «звезда», определение емкости проводится при использовании следующей формулы: Cр=2800*I/U. В случае соединения обмоток «треугольником», используется формула Cр=4800*I/U. Как видно из вышеприведенной информации, тип соединения является определяющим фактором.
2. Вышеприведенные формулы определяют необходимость расчета величины тока, который проходит в системе. Для этого используется формула: I=P/1,73Uηcosφ. Для расчета понадобятся показатели работы двигателя.
3. После вычисления тока можно найти показатель емкости рабочего конденсатора.
4. Пусковой, как ранее было отмечено, в 2 или 3 раза должен превосходить по показателю емкости рабочий.

При выборе, стоит также учесть нижеприведенные нюансы:

1. Интервал рабочей температуры.
2. Возможное отклонение от расчетной емкости.
3. Сопротивление изоляции.
4. Тангенс угла потерь.

Обычно на вышеуказанные параметры не обращают особого внимания. Однако их можно учесть для создания идеальной системы питания электродвигателя.

Габаритные размеры также могут стать определяющим фактором. При этом, можно выделить следующую зависимость:

1. Увеличение емкости приводит к увеличению диаметрального размера и расстоя

Принцип работы асинхронного двигателя

— однофазный и трехфазный асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель представляет собой электрическую машину переменного тока, которая преобразует электрическую энергию в механическую. Асинхронный двигатель широко используется в различных областях, от основных бытовых приборов до тяжелой промышленности. У машины так много применений, что трудно сосчитать, и вы можете представить масштаб, зная, что почти 30% электроэнергии, производимой во всем мире, потребляется самими асинхронными двигателями.Эта удивительная машина была изобретена великим ученым Никой Тесла, и это изобретение навсегда изменило ход человеческой цивилизации.

Вот нескольких применений однофазных и трехфазных асинхронных двигателей , которые мы можем найти в повседневной жизни.

Применения однофазных асинхронных двигателей:

• Электровентиляторы в дом
• Станки сверлильные
• Насосы
• Шлифовальные машины
• Игрушки
• Пылесос
• Вытяжные вентиляторы
• Компрессоры и электробритвы

Применение трехфазных асинхронных двигателей:

• Малые, средние и крупные производства.
• Подъемники
• Краны
• Станки токарные приводные
• Маслоэкстракционные заводы
• Роботизированное оружие
• Конвейерная ленточная система
• Дробилки тяжелые

Асинхронные двигатели бывают разных размеров и форм, имеющих соответствующие характеристики и электрические характеристики. Они различаются по размеру от нескольких сантиметров до нескольких метров и имеют номинальную мощность от 0,5 до 10000 л.с. Пользователь может выбрать наиболее подходящую из множества моделей для удовлетворения своего спроса.

Мы уже обсуждали «Основы двигателей» и их работу в предыдущей статье. Здесь мы подробно обсудим конструкцию и работу асинхронного двигателя .

Принцип работы асинхронного двигателя

Чтобы понять принцип работы асинхронного двигателя, давайте сначала рассмотрим простую установку, как показано на рисунке.

Здесь,

• Берут два железных или ферритовых сердечника одинаковых размеров и подвешивают в воздухе на некотором расстоянии.
• Эмалированный медный провод намотан на верхнюю жилу, затем на нижнюю и два конца отведены в сторону, как показано на рисунке.
• Сердечник здесь действует как среда для переноса и концентрации магнитного потока, генерируемого катушкой во время работы.

Теперь, , если мы подключим источник переменного напряжения к двум концам медного провода, у нас будет что-то вроде ниже.

Во время положительного цикла AC :

Здесь в течение первого полупериода , положительное напряжение в точке «A» будет постепенно повышаться от нуля до максимума, а затем возвращается к нулю.В этот период ток в обмотке можно представить как.

Здесь,

• Во время положительного цикла источника питания переменного тока ток в обеих обмотках постепенно увеличивается от нуля до максимума, а затем постепенно возвращается от максимума к нулю. Это связано с тем, что согласно закону Ома ток в проводнике прямо пропорционален напряжению на клеммах, и мы много раз обсуждали это в предыдущих статьях.
• Обмотки намотаны таким образом, что ток в обеих обмотках течет в одном направлении, и мы можем видеть то же самое, что показано на схеме.

Теперь давайте вспомним закон, называемый законом Ленца, который мы изучили ранее, прежде чем двигаться дальше. Согласно закону Ленца, « Проводник, по которому проходит ток, будет генерировать магнитное поле вокруг своей поверхности»,

, и если мы применим этот закон в приведенном выше примере, то магнитное поле будет генерироваться каждой петлей в обеих катушках. Если мы добавим магнитный поток, создаваемый всей катушкой, то он получит значительную величину. Весь этот поток появится на железном сердечнике, так как катушка была намотана на корпус сердечника.

Для удобства, если мы нарисуем линии магнитного потока, сосредоточенные на железном сердечнике на обоих концах, то у нас будет что-то вроде ниже.

Здесь вы можете увидеть, как магнитные линии концентрируются на железных сердечниках и перемещаются через воздушный зазор.

Эта интенсивность потока прямо пропорциональна току, протекающему в катушках, намотанных на обоих металлических корпусах. Таким образом, во время положительного полупериода поток изменяется от нуля до максимума, а затем снижается с максимума до нуля.Когда положительный цикл завершится, напряженность поля в воздушном зазоре также достигнет нуля, и после этого у нас будет отрицательный цикл.

Во время отрицательного цикла AC :

Во время этого отрицательного цикла синусоидального напряжения положительное напряжение в точке «B» будет постепенно повышаться от нуля до максимума, а затем возвращается к нулю. Как обычно, из-за этого напряжения будет течь ток, и мы можем видеть направление этого тока в обмотках на рисунке ниже.

Поскольку ток линейно пропорционален напряжению, его величина в обеих обмотках постепенно увеличивается от нуля до максимума, а затем уменьшается от максимума до нуля.

Если мы рассмотрим закон Ленца, то магнитное поле появится вокруг катушек из-за протекания тока, аналогичного случаю, изученному в положительном цикле. Это поле будет сконцентрировано в центре ферритовых сердечников, как показано на рисунке. Поскольку интенсивность потока прямо пропорциональна току, протекающему в катушках, намотанных на обоих железных телах, этот поток также будет изменяться от нуля до максимума, а затем снижаться с максимума до нуля в зависимости от величины тока.Хотя это похоже на положительный цикл, есть разница, и это направление силовых линий магнитного поля. Вы можете наблюдать эту разницу в направлении потока на диаграммах.

После его отрицательного цикла следует положительный цикл, за которым следует другой отрицательный цикл, и так продолжается до тех пор, пока синусоидальное напряжение переменного тока не будет снято. И из-за этого цикла смены напряжения магнитное поле в центре на железных сердечниках продолжает меняться как по величине, так и по направлению.

В заключение, используя эту установку,

• Мы разработали область сосредоточения магнитного поля в центре железных сердечников.
• Напряженность магнитного поля в воздушном зазоре постоянно меняется как по величине, так и по направлению.
• Поле повторяет форму волны синусоидального переменного тока.

Закон электромагнитной индукции Фарадея

Эта установка, которую мы обсуждали до сих пор, лучше всего подходит для реализации закона электромагнитной индукции Фарадея.Это связано с тем, что постоянно меняющееся магнитное поле является самым основным и важным требованием для электромагнитной индукции.

Мы изучаем этот закон здесь, потому что асинхронный двигатель работает по принципу закона электромагнитной индукции Фарадея.

Теперь, чтобы изучить явление электромагнитной индукции, давайте рассмотрим установку ниже.

• Берется проводник, из него формируется квадрат с закороченными концами.
• Металлический стержень закреплен в центре квадрата проводника, который действует как ось установки.
• Теперь квадратный проводник может свободно вращаться вдоль оси и называется ротором.
• Ротор расположен в центре воздушного зазора, так что проводящая петля может испытывать максимальное поле, создаваемое катушками ротора.

Мы знаем, что согласно закону электромагнитной индукции Фарадея «, когда переменное магнитное поле разрезает металлический проводник, в проводнике индуцируется ЭДС или напряжение» .

Теперь применим этот закон к , чтобы понять работу асинхронного двигателя:

• Согласно этому закону электромагнитной индукции, ЭДС должна индуцироваться в проводнике ротора, расположенном в центре, из-за изменяющегося магнитного поля, испытываемого им.
• Из-за этой наведенной ЭДС и короткого замыкания проводника по всему контуру протекает ток, как показано на рисунке.
• Вот ключ к работе асинхронного двигателя. Мы знаем, что в соответствии с законом Ленца проводник с током создает вокруг себя магнитное поле, интенсивность которого пропорциональна величине тока.
• Поскольку закон универсален, контур проводника ротора также должен генерировать магнитное поле, потому что ток течет по нему из-за электромагнитной индукции.
• Если мы назовем магнитное поле, создаваемое обмотками статора и стальным сердечником, как основной поток или поток статора. Тогда мы можем назвать магнитное поле, создаваемое токопроводящей петлей ротора, потоком ротора.
• Из-за взаимодействия между основным потоком и потоком ротора на ротор действует сила. Эта сила пытается противодействовать индукции ЭДС в ротор, регулируя положение ротора. Следовательно, в это время мы увидим движение вала.
• Теперь магнитное поле продолжает меняться из-за переменного напряжения, сила также постоянно регулирует положение ротора без остановки.
• Таким образом, ротор продолжает вращаться из-за переменного напряжения, и, таким образом, мы имеем механический выход на валу или оси ротора.

Таким образом, мы увидели, как из-за электромагнитной индукции в роторе возникает механический выход на валу. Таким образом, название, данное этой установке, называется «Асинхронный двигатель».

До сих пор мы обсуждали принцип работы асинхронного двигателя, но не забываем, что теория и практика различны. А для работы асинхронного двигателя необходима дополнительная настройка, о которой мы поговорим ниже.

Однофазный асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель, работающий от однофазного переменного тока, называется однофазным асинхронным двигателем .

Линия электропередачи, доступная для нас дома, — это однофазная линия питания переменного тока 240 В / 50 Гц, а индукционные двигатели, которые мы используем в повседневной жизни в наших домах, называются однофазными асинхронными двигателями.

Чтобы лучше понять принцип работы однофазного асинхронного двигателя, давайте рассмотрим конструкцию однофазного асинхронного двигателя.

Здесь,

• Возьмем несколько проводов и установим их на свободно вращающийся вал, как показано на рисунке.
• Кроме того, мы закоротим концы всех проводов металлическим кольцом, создав петли из нескольких проводников, которые мы изучили ранее.
• Эта установка ротора при ближайшем рассмотрении выглядит как беличья клетка, поэтому она называется асинхронным двигателем с беличьей клеткой.Давайте посмотрим на трехмерную структуру ротора с короткозамкнутым ротором.

• Статор, который считался цельной железной частью, на самом деле представляет собой группу тонких листов железа, сложенных вместе. Они так плотно прижаты друг к другу, что между ними буквально не будет воздуха. Мы используем стопку железных листов вместо одной железной детали по той же причине, по которой мы используем прокатные железные листы в случае силового трансформатора, чтобы уменьшить потери в стали. Используя метод стекирования, мы значительно снизим потери мощности при сохранении производительности.

Работа этой установки аналогична установке, использованной для объяснения принципа работы асинхронного двигателя.

• Во-первых, мы обеспечим переменное напряжение, и из-за этого напряжения ток течет через обмотку статора, намотанную как на верхнем, так и на нижнем сегментах.
• Из-за тока на верхней и нижней обмотках создается магнитное поле.
• Большая часть железных листов действует как сердечник для переноса магнитного поля, создаваемого катушками.
• Это переменное магнитное поле, переносимое железным сердечником, концентрируется в центральном воздушном зазоре из-за преднамеренной конструкции.
• Теперь, когда ротор помещен в этот воздушный зазор, закороченные проводники, закрепленные на роторе, также испытывают это переменное поле.
• Из-за поля в проводниках ротора индуцируется ток.
• Поскольку ток проходит через проводники ротора, вокруг ротора также создается магнитное поле.
• При взаимодействии между генерируемым магнитным полем ротора и магнитным полем статора на ротор действует сила.
• Эта сила перемещает ротор вдоль оси и, таким образом, мы получаем вращательное движение.
• Поскольку напряжение постоянно изменяется, синусоидальное напряжение, ротор также продолжает непрерывно вращаться вдоль своей оси. Таким образом, у нас будет непрерывный механический выход для заданного однофазного входного напряжения.

Хотя мы предполагали, что ротор будет вращаться автоматически после подачи питания на однофазный двигатель, это не так.Поскольку поле, создаваемое однофазным асинхронным двигателем, представляет собой переменное магнитное поле, а не вращающееся магнитное поле. Таким образом, при запуске двигателя ротор блокируется в своем положении, потому что сила, испытываемая им из-за нижней и верхней катушек, будет одинаковой величины и противоположного направления. Таким образом, вначале результирующая сила, испытываемая ротором, равна нулю. Чтобы избежать этого, мы будем использовать вспомогательную обмотку для асинхронного двигателя, чтобы сделать его самозапускающимся. Эта вспомогательная обмотка будет обеспечивать необходимое поле для запуска ротора.Примером для этого случая является электрический вентилятор, который мы видим в нашей повседневной жизни, который запускает конденсатор и запускает асинхронный двигатель со вспомогательной обмоткой, соединенной последовательно с конденсатором.

Трехфазный асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель, работающий от трехфазного переменного тока, называется трехфазным асинхронным двигателем. Обычно трехфазные асинхронные двигатели используются в промышленности и не подходят для домашнего использования.

Линия электропитания, доступная для промышленности, составляет 400 В / 50 Гц. Трехфазные четырехлинейные двигатели переменного тока и индукционные двигатели, которые работают от этого источника питания в промышленности, называются трехфазными асинхронными двигателями.

Для лучшего понимания принципа работы трехфазного асинхронного двигателя давайте рассмотрим конструкцию трехфазного асинхронного двигателя.

Здесь,

• Обмотка фазы A начинается с верхнего сегмента, за которым следует нижний сегмент, как показано на рисунке.
• Что касается двух концов фазы, одна обмотка подключена к силовой линии фазы А трехфазного источника питания, а другой конец подключен к нейтрали тех же трех фаз четырехлинейного источника питания.Это возможно, потому что в трехфазном четырехлинейном источнике питания у нас есть первые три линии, несущие три линейных напряжения, а четвертая линия является нейтральной.
• Другие двухфазные обмотки следуют той же схеме, что и фаза A. На двух концах обмотки фазы B одна подключена к силовой линии фазы B трехфазного источника питания, а другой конец подключен к нейтрали тех же трех фазы четырехполюсного питания.
• Конструкция ротора похожа на короткозамкнутый ротор и представляет собой тот же тип ротора, который используется в однофазном асинхронном двигателе.

Теперь, если мы подаем электроэнергию на трехфазные обмотки статора, то ток начнет течь по всем трем обмоткам. Из-за этого протекания тока магнитное поле будет создаваться катушками, и это поле будет протекать через путь с меньшим магнитным сопротивлением, обеспечиваемый многослойным сердечником. Здесь конструкция двигателя сконструирована таким образом, что магнитное поле, переносимое сердечником, концентрируется в воздушном зазоре в центре, где размещается ротор. Таким образом, магнитное поле, сконцентрированное сердечником в центральном зазоре, влияет на проводники в роторе, вызывая в них ток.

При наличии тока в проводнике ротор также создает магнитное поле, которое взаимодействует с полем статора в любой момент времени. И из-за этого взаимодействия на ротор действует сила, которая приводит к вращению двигателя.

Здесь магнитное поле, создаваемое статором, является вращающимся из-за трехфазного питания, в отличие от переменного типа, который мы обсуждали в однофазном двигателе. И из-за этого вращающегося магнитного поля ротор начинает вращаться сам по себе даже при отсутствии первоначального толчка. Это делает трехфазный двигатель самозапускающимся типом , и нам не нужна вспомогательная обмотка для этого типа двигателя.

Однофазные асинхронные двигатели

---

---

ЦЕЛИ

• описать основные операции следующих типов асинхронных двигателей:

• Двухфазный двигатель (одно и два напряжения)
• Конденсаторный пуск, асинхронный двигатель (одинарное и двойное напряжение)
• конденсаторный пуск, конденсаторный двигатель с одним конденсатором
• конденсаторный пуск, конденсаторный двигатель с двумя конденсаторами
• конденсаторный пуск, конденсаторный двигатель с автотрансформатором с один конденсатор

• сравните двигатели в списке цели 1 в отношении запуска крутящий момент, скоростные характеристики и коэффициент мощности при номинальной нагрузке.

Два основных типа однофазных асинхронных двигателей — это двухфазные двигатель и конденсаторный двигатель. Оба типа однофазных асинхронных двигателей обычно имеют дробную оценку мощности. Используется двигатель с расщепленной фазой для работы с такими устройствами, как стиральные машины, небольшие водяные насосы, масляные горелки и другие типы небольших нагрузок, не требующие сильного пускового момента. Конденсаторный двигатель обычно используется с устройствами, требующими сильного пуска. крутящий момент, например, в холодильниках и компрессорах.Оба типа однофазных асинхронные двигатели относительно невысоки в стоимости, имеют прочную конструкцию; и демонстрируют хорошие производственные показатели.

КОНСТРУКЦИЯ ДВИГАТЕЛЯ РАЗДЕЛЕННОЙ ФАЗЫ

Асинхронный двигатель с расщепленной фазой в основном состоит из статора, ротора, центробежный выключатель, расположенный внутри двигателя, корпус с двумя торцевыми щитками подшипники, поддерживающие вал ротора, и стальная литая рама в к которому прижимается сердечник статора.Два торцевых щита прикручены к стальной литой каркас. Подшипники, размещенные в торцевых щитках, удерживают ротор. центрируется внутри статора, так что он будет вращаться с минимальным трением, без ударов и трения сердечника статора.

Статор двигателя с расщепленной фазой состоит из двух удерживаемых на месте обмоток. в пазах многослойного стального сердечника. Обе обмотки состоят из изолированных катушки распределены и соединены в две обмотки, разнесенные на 90 электрических градусы друг от друга.Одна обмотка — это бегущая обмотка, а вторая обмотка это пусковая обмотка.

Ходовая обмотка состоит из изолированного медного провода. Он находится по адресу дно пазов статора. Сечение провода в пусковой обмотке меньше, чем у бегущей обмотки. Эти катушки размещены сверху катушек ходовой обмотки в ближайших к ротору пазах статора.

Пусковая и рабочая обмотки подключены параллельно к однофазная линия при пуске двигателя.После того, как мотор разгоняется до скорости, равной примерно от двух третей до трех четвертей номинальной скорости, пусковая обмотка автоматически отключается от линии с помощью центробежного переключателя.

Ротор электродвигателя с расщепленной фазой имеет такую ​​же конструкцию, как и трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. То есть ротор состоит цилиндрического сердечника, собранного из стальных пластин. Медные прутки устанавливается возле поверхности ротора.Прутки припаиваются или привариваются к два медных концевых кольца. В некоторых двигателях ротор выполнен из литого алюминия. Блок.

илл. 1 показан типовой ротор с короткозамкнутым ротором для однофазной индукции. мотор. Этот тип ротора требует минимального обслуживания, так как нет обмотки, щетки, контактные кольца или коммутаторы. Обратите внимание на рисунок, что роторные вентиляторы являются частью ротора с короткозамкнутым ротором. Эти ротор вентиляторы поддерживают циркуляцию воздуха через двигатель, чтобы предотвратить сильное увеличение по температуре обмоток.

ил. 1 Ротор с короткозамкнутым ротором из литого алюминия.

Центробежный выключатель установлен внутри двигателя. Центробежный переключатель отключает пусковую обмотку после достижения ротором заданного скорость, обычно от двух третей до трех четвертей номинальной скорости. Выключатель состоит из неподвижной части и вращающейся части. Стационарная часть установлен на одном из торцевых щитов и имеет два контакта, которые действуют как однополюсный однонаправленный переключатель.Вращающаяся часть центробежного переключатель установлен на роторе.

Простая схема работы центробежного выключателя приведена в Рисунок 2. Когда ротор остановлен, давление пружины на волоконном кольце вращающейся части удерживает контакты замкнутыми. когда ротор достигает примерно трех четвертей своей номинальной скорости, центробежное действие ротора заставляет пружину сбросить давление на оптоволоконном кольце и контакты размыкаются.В результате пусковая обмотка цепь отключена от линии. ill 3 — типичный центробежный переключатель, используемый с асинхронными двигателями с расщепленной фазой.

ил. 2 Схема показывает работу центробежного выключателя: ротор при остановке центробежный выключатель замкнут; ротор с нормальной скоростью центробежный усилие, установленное в механизме переключателя, заставляет воротник двигаться и позволяет переключать контакты, чтобы открыть. ил. 3 Механизм центробежного переключателя с переключатель удален.

Принцип работы

Когда цепь к асинхронному двигателю с расщепленной фазой замкнута, оба пусковая и ходовая обмотки запитываются параллельно. Потому что бег обмотка состоит из проволоки относительно большого сечения, ее сопротивление составляет низкий. Напомним, что ходовая обмотка размещена внизу прорезей. сердечника статора. В результате индуктивное сопротивление этой обмотки сравнительно высока из-за массы окружающего его железа.Поскольку бегущая обмотка имеет низкое сопротивление и высокое индуктивное сопротивление, ток бегущей обмотки отстает от напряжения примерно на 90 электрические степени.

Пусковая обмотка состоит из проволоки меньшего сечения; поэтому его сопротивление высокое. Поскольку обмотка размещена в верхней части статора пазы, масса железа, окружающего его, сравнительно мала, а индуктивная реактивное сопротивление низкое. Следовательно, пусковая обмотка имеет высокое сопротивление и низкое индуктивное сопротивление.В результате ток пускового обмотка почти синфазна с напряжением.

Ток ходовой обмотки отстает от тока пусковой обмотки. примерно на 30 электрических градусов. Эти два тока разнесены на 30 электрических градусы друг от друга проходят через эти обмотки и вращающееся магнитное поле разработан. Это поле движется по внутренней части сердечника статора. Скорость магнитного поля определяется с использованием той же процедуры. дано для трехфазного асинхронного двигателя.

Если асинхронный двигатель с расщепленной фазой имеет четыре полюса на обмотках статора и подключен к однофазному источнику с частотой 60 Гц, синхронная скорость Оборотного поля:

S = 120 x f / 4

S = синхронная скорость

f = частота в герцах

S = 120 x 60/4 = 1800 об / мин

Поскольку вращающееся поле статора движется с синхронной скоростью, оно сокращает медные шины ротора и индуцирует напряжения в стержнях беличьей клетки обмотка.Эти наведенные напряжения создают токи в стержнях ротора. Как в результате создается поле ротора, которое реагирует с полем статора на развивают крутящий момент, который заставляет ротор вращаться.

Когда ротор разгоняется до номинальной скорости, центробежный выключатель отключается. пусковая обмотка от линии. Затем двигатель продолжает работать. используя только ходовую обмотку. На рисунке 4 показаны соединения центробежного выключателя в момент запуска двигателя (выключатель замкнут) и когда двигатель достигает своей нормальной скорости вращения (выключатель разомкнут).

Двигатель с расщепленной фазой должен иметь под напряжением как пусковая, так и рабочая обмотки. при запуске мотора. Двигатель похож на двухфазный асинхронный двигатель. в котором токи этих двух обмоток составляют примерно 90 электрических градусов не в фазе. Однако источник напряжения однофазный; следовательно, двигатель называется двухфазным двигателем, потому что он запускается как двухфазный двигатель от однофазной сети. Как только двигатель разгонится до значения, близкого к его номинальная частота вращения, он работает на ходовой обмотке как однофазный индукционный мотор.

Если контакты центробежного переключателя не замыкаются при остановке двигателя, тогда цепь пусковой обмотки все еще разомкнута. Когда цепь двигателя снова запитана, двигатель не запускается. Двигатель должен иметь как пусковая и рабочая обмотки находятся под напряжением в момент замыкания цепи двигателя для создания необходимого пускового момента. Если мотор не запускается, но просто издает низкий гудящий звук, а затем цепь пусковой обмотки размыкается. Либо контакты центробежного переключателя не замкнуты, либо есть обрыв катушек пусковых обмоток.Это небезопасное состояние. Бегущая обмотка потребляет чрезмерный ток и, следовательно, двигатель должен быть отключен от сети.

ил. 22-4 Подключения центробежного переключателя при пуске и работе. Асинхронный двигатель с расщепленной фазой: центробежный переключатель размыкается примерно при При 75% номинальной скорости пусковая обмотка имеет высокое сопротивление и низкое индуктивное сопротивление. Ходовая обмотка имеет низкое сопротивление и высокое индуктивное сопротивление.(обеспечивает фазовый угол 45-50 градусов для запуска крутящий момент.)

Если механическая нагрузка слишком велика при запуске двигателя с расщепленной фазой, или если напряжение на клеммах двигателя низкое, двигатель может не достичь скорости, необходимой для работы центробежного переключателя.

Пусковая обмотка предназначена для работы от сетевого напряжения в течение всего три или четыре секунды, пока двигатель ускоряется к его номинальной скорости.Важно, чтобы пусковая обмотка была отключена. от линии центробежным выключателем, как только двигатель разгонится до 75 процентов номинальной скорости. Работа двигателя при его запуске обмотка более 60 секунд может привести к сгоранию изоляции на обмотке или вызвать перегорание обмотки.

Чтобы изменить направление вращения двигателя, просто поменяйте местами провода пусковая обмотка (5). Это приводит к тому, что направление поля устанавливается обмотками статора на обратное.В результате направление вращения обратное. Направление вращения двигателя с расщепленной фазой также можно поменять местами, поменяв местами два ходовых провода обмотки. Обычно, пусковая обмотка используется для реверса.

Однофазные двигатели часто имеют двойное номинальное напряжение: 115 и 230 вольт. вольт. Для получения этих номиналов ходовая обмотка состоит из двух секций. Каждая секция обмотки рассчитана на 115 вольт. Один участок бега обмотка обычно обозначается T и T, а другая часть обозначается T и T. Если двигатель должен работать от 230 В, две обмотки по 115 В. соединены последовательно через линию 230 В.Если мотор должен быть работает от 115 вольт, затем две 115-вольтовые обмотки подключаются в параллельно линии 115 В.

ил. 5 Изменение направления вращения при двухфазной индукции мотор.

Пусковая обмотка, как правило, состоит только из одной обмотки на 115 В. В выводы пусковой обмотки обычно имеют маркировку T и T. Если двигатель должен работать от 115 вольт, обе секции ходовой обмотки подключены параллельно пусковой обмотке (6).

Для работы от 230 В в клемме заменены перемычки. коробку так, чтобы две 115-вольтовые секции ходовой обмотки были соединены последовательно по линии 230 В (7). Обратите внимание, что 115 вольт пусковая обмотка подключена параллельно одной секции ходовой обмотка. Падение напряжения на этом участке ходовой обмотки равно 115 вольт, и напряжение на пусковой обмотке тоже 115 вольт.

ил.6 Электродвигатель с двойным напряжением, подключенный на 115 В.

ил. 7 Двигатель с двойным напряжением, подключенный на 230 В.

ил. 8 Обмотка двухвольтного двигателя с двумя пусковая и две ходовые обмотки

Некоторые двухфазные двигатели с двойным напряжением имеют пусковую обмотку с двумя секции, а также ходовая обмотка с двумя секциями. Бегущая обмотка секции помечены T1 и T2 для одной секции и T3 и T4 для другой. раздел.Одна секция пусковой обмотки имеет маркировку Т5 и Т6, а вторая секция пусковой обмотки имеет маркировку Т7 и Т8.

Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) имеет цветовую кодировку терминальные выводы. Если используются цвета, их следует кодировать следующим образом: Т1 — синий; Т2 — белый; Т3 — оранжевый; Т4 — желтый; Т5 — черный; и Т6 — красный.

илл. 7 показано расположение обмоток для двухвольтного двигателя с две пусковые обмотки и две ходовые обмотки.Правильные соединения для режима 115 В и для режима 230 В приведены в таблице проиллюстрировано в 8.

У асинхронного двигателя с расщепленной фазой очень хорошее регулирование скорости. Это имеет быстродействие от холостого хода до полной нагрузки, аналогичное этому трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Процент скользит по большинству дробная мощность двигателей с разделенной фазой составляет от 4 до 6 процентов.

Пусковой момент двигателя с расщепленной фазой сравнительно низкий.В низкое сопротивление и высокое индуктивное сопротивление в цепи бегущей обмотки, а также высокое сопротивление и низкое индуктивное сопротивление в пусковой обмотке цепи приводят к тому, что два значения тока будут значительно меньше 90 электрических градусы друг от друга. Токи пусковой и ходовой обмоток во многих электродвигатели с расщепленной фазой имеют сдвиг по фазе только на 30 электрических градусов с каждым разное. В результате поле, создаваемое этими токами, не развивается. сильный пусковой момент.

КОНДЕНСАТОР ПУСК, ВПУСКНОЙ ДВИГАТЕЛЬ

Конструкция конденсаторного пускового двигателя почти такая же, как и у двигателя. асинхронного двигателя с расщепленной фазой. Однако для конденсаторного пускового двигателя конденсатор включен последовательно с пусковыми обмотками. Конденсатор обычно устанавливается в металлическом кожухе наверху двигателя. Конденсатор может быть установлен в любом удобном внешнем положении на раме двигателя и, в некоторых случаях может быть установлен внутри корпуса двигателя.Конденсатор обеспечивает более высокий пусковой момент, чем можно получить со стандартной расщепленной фазой мотор. Кроме того, конденсатор ограничивает пусковой выброс тока. до более низкого значения, чем у стандартного двигателя с расщепленной фазой.

Асинхронный двигатель с конденсаторным пуском применяется в холодильных установках, компрессорах, масляные горелки и для небольшого машинного оборудования, а также для приложений которые требуют сильного пускового момента.

ил.9 Два соединения ходовой обмотки и одна пусковая обмотка схема подключения.

Принцип работы

Когда конденсаторный пусковой двигатель подключен для более низкого напряжения и запущен, как ходовая, так и пусковая обмотки подключены параллельно через линейное напряжение при замыкании центробежного выключателя. Пусковая обмотка, однако он подключен последовательно с конденсатором. Когда мотор достигает При значении 75 процентов от его номинальной скорости центробежный выключатель размыкает и отключает пусковую обмотку и конденсатор от сети.В тогда двигатель работает как однофазный асинхронный двигатель, используя только обмотка. Конденсатор используется для улучшения пускового момента и не улучшает коэффициент мощности двигателя.

Для создания необходимого пускового момента вращающееся магнитное поле должно настраиваться обмотками статора. Пусковой ток в обмотке приведет к рабочий ток обмотки на 90 электрических градусов, если конденсатор имеет правильная емкость подключена последовательно с пусковой обмоткой.В результате магнитное поле, создаваемое обмотками статора, почти идентичен таковому у двухфазного асинхронного двигателя. Пусковой момент для конденсаторного двигателя, таким образом, намного лучше, чем у стандартного двухфазный двигатель.

Неисправные конденсаторы — частая причина неисправностей конденсатора. пусковые, асинхронные двигатели. Возможны следующие отказы конденсаторов:

• конденсатор может закоротить сам себя, о чем свидетельствует более низкий пусковой ток. крутящий момент.

• конденсатор может быть «открыт», в этом случае цепи пусковой обмотки будет открыт, в результате чего двигатель не запустится.

• конденсатор может вызвать короткое замыкание и вызвать срабатывание предохранителя для вторичная цепь двигателя на обрыв. Если номиналы предохранителей достаточно высоки и не прерывают подачу питания к двигателю достаточно быстро, запуск обмотка может перегореть.

• пусковые конденсаторы могут вызвать короткое замыкание, если двигатель многократно включается и выключается за короткий промежуток времени.Чтобы предотвратить выход из строя конденсатора, многие производители двигателей рекомендуют запускать двигатель с конденсаторным пуском. не более 20 раз в час. Поэтому этот тип двигателя используется только в тех приложениях, где относительно мало запусков в коротком временной период.

ил. 10 Соединения для конденсаторного пуска, асинхронный двигатель

Скоростные характеристики двигателя с конденсаторным пуском очень хорошие. Возрастание в процентах скольжения от холостого хода до полной нагрузки от 4 процентов до 6 процентов.В этом случае быстродействие такое же, как у стандартного двухфазный двигатель.

Провода цепи пусковой обмотки поменяны местами на реверс направление вращения конденсаторного пускового двигателя. В результате направление вращения магнитного поля, создаваемого обмотками статора в сердечнике статора меняется на противоположное, и вращение ротора меняется на противоположное. (См. Рисунок 9, где показано подключение проводов в обратном направлении.)

ил 10 — схема подключения конденсаторного пускателя. электродвигатель перед заменой проводов пусковой обмотки, чтобы направление вращения ротора.Схема на рисунке 11 показывает схемы подключения двигателя после замены выводов пусковой обмотки для изменения направления вращения.

Второй способ изменения направления вращения пускового конденсатора двигатель должен поменять местами два провода ходовой обмотки. Однако этот метод редко используется.

Конденсаторный пуск, асинхронные двигатели часто имеют двойное напряжение 115 вольт и 230 вольт. Подключения для конденсаторного пускового двигателя такие же, как для асинхронных двигателей с расщепленной фазой.

ил. 11 Соединения для реверсирования конденсаторного пуска, индукционные запустить мотор.

КОНДЕНСАТОР ЗАПУСКА, КОНДЕНСАТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Конденсаторный пуск, конденсаторный двигатель аналогичен конденсаторному пуску, асинхронный двигатель, за исключением того, что пусковая обмотка и конденсатор постоянно подключен к цепи. У этого мотора очень хороший пуск крутящий момент. Коэффициент мощности при номинальной нагрузке составляет почти 100 процентов или единицу. из-за того, что в двигателе постоянно используется конденсатор.

Для этого типа двигателя существует несколько различных конструкций. Один тип конденсаторный пуск, конденсаторный двигатель имеет две обмотки статора, которые разнесены на 90 электрических градусов. Подключена основная или ходовая обмотка непосредственно через номинальное сетевое напряжение. Конденсатор подключен последовательно с пусковой обмоткой и эта последовательная комбинация также связана через номинальное сетевое напряжение. Центробежный переключатель не используется, потому что пусковая обмотка находится под напряжением в течение всего периода работы мотор.

илл. 12 иллюстрирует внутренние соединения для запуска конденсатора, конденсатор запускает двигатель с использованием одного значения емкости.

ил. 12 Разъемы для конденсаторного пуска, конденсаторного двигателя.

Чтобы реверсировать вращение этого двигателя, проводные соединения пускового обмотку необходимо поменять местами. Этот тип конденсаторного запуска, конденсаторный запуск двигатель работает бесшумно и используется на масляных горелках, вентиляторах и небольших деревообрабатывающие и металлообрабатывающие станки.

Второй тип конденсаторного запуска, конденсаторный двигатель имеет два конденсатора. Рис. 13 представляет собой схему внутренних соединений двигателя. В в момент запуска двигателя два конденсатора включаются параллельно. когда двигатель достигает 75 процентов номинальной скорости, центробежный переключатель отключает конденсатор большей емкости. Затем двигатель работает с меньший конденсатор подключен только последовательно с пусковой обмоткой.

ил.13 Подключения для конденсаторного пуска, конденсаторного двигателя: МАЛЫЙ КОНДЕНСАТОР, ИСПОЛЬЗУЕМЫЙ ДЛЯ ЗАПУСКА И РАБОТЫ; КОНДЕНСАТОР БОЛЬШОГО РАЗМЕРА ДЛЯ ЗАПУСК.

Этот тип двигателя имеет очень хороший пусковой момент, хорошее регулирование скорости и коэффициент мощности почти 100 процентов при номинальной нагрузке. Заявки на К этому типу двигателей относятся топочные топки, холодильные агрегаты и компрессоры.

Третий тип конденсаторного запуска, конденсаторный двигатель с автотрансформатором. с одним конденсатором.Этот двигатель имеет высокий пусковой момент и высокую рабочую фактор силы. Рис. 14 представляет собой схему внутренних соединений для этот мотор. При запуске двигателя центробежный переключатель подключает обмотку 2 в точку А на отводном автотрансформаторе. Поскольку конденсатор подключен через максимальное количество витков трансформатора, он получает максимальное напряжение вывод при запуске. Таким образом, конденсатор подключается с номиналом примерно 500 вольт. В результате в обмотке имеется большое значение ведущего тока. 2, и развивается сильный пусковой крутящий момент.

Когда двигатель достигает примерно 75 процентов номинальной скорости, центробежный выключатель отключает пусковую обмотку от точки А и снова подключает эту обмотку к точке B на автотрансформаторе. Применяется меньшее напряжение к конденсатору, но двигатель работает с обеими обмотками под напряжением. Таким образом, конденсатор поддерживает коэффициент мощности, близкий к единице, при номинальной нагрузке.

Пусковой момент этого двигателя очень хороший, а регулировка скорости удовлетворительно.Приложения, требующие этих характеристик, включают большие холодильники и компрессоры.

ил. 14 Соединения для конденсаторного пуска, конденсаторного двигателя с автотрансформатором

НАЦИОНАЛЬНЫЙ КОД ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КОДА

Раздел 430-32 (b) (1) Национального электротехнического кодекса гласит, что любые двигатель мощностью не более одной лошадиных сил, который запускается вручную и находится в пределах вид с места стартера, считается защищенным от перегрузка устройством максимального тока, защищающим проводники ответвления цепь.Это устройство максимального тока ответвления не должно быть больше указанного. в статье 430, Часть D (Ответвительная цепь двигателя, короткое замыкание и замыкание на землю Защита). Исключением является то, что любой такой двигатель можно использовать при напряжении 120 вольт. или менее в ответвленной цепи, защищенной не более 20 ампер.

Считается, что расстояние более 50 футов находится вне поля зрения стартовая локация. Раздел 430-32 (c) распространяется на двигатели мощностью в одну лошадиную силу или меньше, запускаются автоматически, вне поля зрения со стартовой точки или стационарно установлен.

Раздел 430-32 (c) (1) гласит, что любой двигатель мощностью в одну или менее лошадиных сил который запускается автоматически, должен иметь отдельное устройство максимального тока который реагирует на ток двигателя. Этот блок перегрузки должен быть установлен для отключения при не более 125% номинального тока полной нагрузки мотор для моторов с маркировкой на повышение температуры не более 40 градусов Цельсия или с коэффициентом обслуживания не менее 1,15 (1,15 или выше) и не более 115 процентов для всех других типов двигателей.

РЕЗЮМЕ

Однофазный асинхронный двигатель — один из наиболее часто используемых двигателей в жилых и легких коммерческих целях. Каждое приложение подскажет правильный мотор стиль для использования. Все двигатели используют концепцию использования одной фазы или одной фазы. синусоиды, и смещение эффектов токов через катушки на создают движущееся магнитное поле. Расщепленная фаза и конденсаторный пуск в двигателе используется пусковой выключатель для отключения пусковых обмоток от линия, когда двигатель наберет скорость.Двухконденсаторные двигатели используют несколько конденсаторов или варианты конденсаторов двух номиналов для создания пусковой и рабочей цепи. Все те же правила NEC, которые применяются к трехфазному двигатели по-прежнему применимы к однофазным двигателям. Есть много исключений, применимо только к двигателям малой мощности.

ВИКТОРИНА

1. Перечислите основные части асинхронного двигателя с расщепленной фазой.

2. Что произойдет, если контакты центробежного переключателя не включатся повторно, когда мотор останавливается?

3.Объясните, как направление вращения асинхронного двигателя с расщепленной фазой обратный.

4. Асинхронный двигатель с расщепленной фазой имеет номинальное значение двойного напряжения 115/230 вольт. Двигатель имеет две ходовые обмотки, каждая из которых рассчитана на 115 вольт и одну пусковую обмотку на 115 вольт. Нарисуйте принципиальную схему этого асинхронного двигателя с расщепленной фазой, подключенного для работы на 230 В.

5. Нарисуйте принципиальную схему подключения асинхронного двигателя с расщепленной фазой. в вопросе 4 подключен для работы от 115 В.

6. Асинхронный двигатель с расщепленной фазой имеет номинальное значение двойного напряжения 115/230. вольт. Двигатель имеет две ходовые обмотки, каждая из которых рассчитана на 115 вольт. Кроме того, есть две пусковые обмотки, и каждая из этих обмоток рассчитан на 115 вольт. Нарисуйте принципиальную схему подключения этой разделенной фазы. асинхронный двигатель подключен для работы от 230 В.

7. В чем основное отличие асинхронного двигателя с расщепленной фазой от конденсаторного двигателя с асинхронным пуском?

8.Если центробежный переключатель не открывается при ускорении двигателя с расщепленной фазой до его номинальной скорости, что будет с пусковой обмоткой?

9. Какое ограничение у конденсаторного запуска асинхронного двигателя?

10. Вставьте правильное слово или фразу для завершения каждого из следующих заявления.

а. Двигатель мощностью не более одной лошадиных сил, который запускается вручную и который находится в пределах видимости от стартовой точки, считается защищенной ______

г.Двигатель мощностью в одну или менее лошадиных сил, запускаемый вручную, считается в пределах видимости места стартера, если расстояние не превышает _________

г. Конденсатор используется с конденсаторным пуском, используется асинхронный двигатель. только для улучшения ______

г. Конденсаторный пуск, асинхронный двигатель имеет лучший пусковой момент чем _________

Реверсивные однофазные асинхронные двигатели

Начиная с моей статьи о двигателях переменного тока, Меня часто спрашивают о том, как изменить асинхронный двигатель переменного тока.Ранее я подробно не рассказывал, как запускаются асинхронные двигатели. потому что это обширная тема сама по себе.

Ротор асинхронного двигателя представляет собой проницаемый железный сердечник. с залитой алюминиевой обмоткой короткого замыкания. Ты можешь видеть алюминий на обоих концах ротора. Алюминий также проходит через продольные отверстия в роторе для укорочения типа «беличья клетка» обмотка цепи. Линии едва видны под небольшим углом на роторе где проходят обмотки.

Обмотка короткого замыкания заставляет ротор сопротивляться быстрым изменениям магнитного поля. полей, поэтому, если он подвергается вращающемуся магнитному полю, он попытается следовать за ним. (подробнее об этом здесь)

В трехфазном двигателе три фазы на трех обмотках естественно создать вращающееся магнитное поле. Но для однофазных двигателей переменного тока магнитное поле только чередуется вперед и назад. Нужны некоторые хитрости для создания вращающегося поля.

Реверс двигателя с расщепленной фазой

В этом двигателе с расщепленной фазой основная обмотка (метка ‘M’) подключается непосредственно к источнику переменного тока 60 Гц, а другая обмотка (метка ‘O’) подключена последовательно с конденсатор (С).Взаимодействие между индуктивностью двигателя обмотки и емкость конденсатора приводит к тому, что обмотка составляет около 90 градусы не совпадают по фазе с основной обмоткой.

Основная обмотка создает магнитное поле, чередующееся по вертикали, а другая обмотка создает магнитное поле, чередующееся по горизонтали но не в фазе, их сумма составляет вращающееся магнитное поле. Ротор пытается следовать за ним, заставляя его вращаться.

Реверс двигателя — это просто перемещение силового соединения. так что другая обмотка находится непосредственно на переменном токе.По сути, перемещение одна сторона силового соединения от (A) до (B), в результате чего обмотка (O) быть основной обмоткой, а обмотка (M) — фазосдвинутой.

На двигателях мощностью более 1/4 л.с. две обмотки обычно имеют разные количество оборотов, поэтому этот способ реверсирования может быть неприменим. Сначала убедитесь, что сопротивление двух обмоток одинаково.

Если сопротивление обмоток не одинаковое, вы все равно можете поменять местами поменяв полярность одной из обмоток, при условии, что винты не связаны друг с другом внутри двигателя (например, более трех провода выходящие из обмоток).

Обмотки стартера на более мощных двигателях

Теперь, если мы заглянем внутрь более крупного двигателя, такого как этот двигатель мощностью 3/4 лошадиных сил, обмотки выглядят намного сложнее. Обмотки распределены по множеству пазов в статоре двигателя (C). Таким образом, там меньше резкого перехода от одного полюса к другому. Этот делает магнитное поле более гладким, что делает его тише, более эффективный мотор.

Этот двигатель имеет толстую главную обмотку (M), а также обмотку стартера. из более тонкой проволоки (S).Основная обмотка создает горизонтальную магнитное поле, а обмотка стартера создает вертикальное.

Эта обмотка стартера включена последовательно с конденсатором (C) и центробежным переключатель (S). В этом моторе установлен пусковой конденсатор. внутри основного корпуса. Обычно пусковой конденсатор устанавливается сверху корпуса под металлическим куполом.

Центробежный выключатель (S) установлен на задней панели. и активируется диском (P), который прижимается к язычку на переключатель (слева от буквы S на фото).

Сняв ротор и посмотрев на диск, можно увидеть два металлических выступа. Когда двигатель вращается, центробежная сила толкает их наружу, что по очереди вытягивает диск обратно. Это освободит пластиковый язычок на переключателе, вызывая размыкание переключателя и отключение обмотки стартера. Диск отодвигается достаточно далеко, чтобы больше не контактировать с язычком, сводящим к минимуму трение и износ. Это умный способ активировать переключатель на основе центробежной силы без необходимости переключается на вращение.

Расположение центробежного переключателя издает отчетливый «щелчок». когда он сбрасывается после выключения двигателя. Щелчок переключателя вовлечение, когда оно начинается, различить гораздо труднее.

Если обмотка стартера помогает запускать двигатель, это обязательно поможет мотор тоже работает. Так почему бы просто не оставить стартер обмотка подключена? Ну а Вся штука с фазовым сдвигом не так уж и элегантна. Размер конденсатора вы потребность очень сильно зависит от нагрузки двигателя. Чтобы быстро запустить мотор, вам нужна большая емкость, чем для эффективного непрерывного операция.Кроме того, конденсатор является электролитическим конденсатором и не является рассчитан на постоянную нагрузку. И потому что обмотка стартера только используется недолго, поэтому для экономии денег он сделан из более тонкой проволоки, потому что медь дорогая.

Есть некоторые двигатели, которые используют большой конденсатор для запуска и конденсатор меньшего размера для непрерывной работы. Такие моторы часто имеют два внешних конденсатора (C), как показано на этом в моей настольной пиле. Эти двигатели называются двигателями с конденсаторным запуском и запуском конденсатора.Конденсаторные двигатели с конденсаторным запуском обычно имеют более одного Лошадиные силы. Это 1,75 лошадиных сил.

Двигатели можно удешевить, заменив их конденсатор на резистор. Хотя обычно отдельный резистор не добавляется. Вместо, обмотка стартера сделана из более тонкой (дешевой) медной проволоки, поэтому у него большее сопротивление в самой обмотке.

Это приводит к гораздо меньшему фазовый сдвиг, чем у конденсатора, но достаточный для запуска двигателя. Обмотки двигателя по существу образуют индуктор, а когда синусоидальная волна переменного тока (например, мощность переменного тока) подается на индуктор, ток отстает от напряжения на 90 градусов.И магнитное поле строго зависит от тока.

Для резистора ток синфазен с напряжением. Если бы у нас был большой сопротивление и малая индуктивность последовательно, падение напряжения и ток будет во многом определяться резистором. Итак, ток и магнитный поле будет в значительной степени синфазным с приложенным напряжением. С участием тока в основной обмотке, отставая на 90 градусов, мы имели бы Разница между ними 90 градусов, но обмотка стартера было бы крайне неэффективно.

На самом деле компромисс гораздо меньше. фазового сдвига и большей мощности. Этого достаточно, чтобы мотор заработал. Тем не менее, стартер на этих двигателях довольно неэффективен, но он не имеет большого значения, когда двигатель работает. Однако лишний ток требуемый для стартера может сработать автоматический выключатель, поэтому этот метод обычно используется только для двигателей меньшего размера, от 1/4 до 1/2 л.с. В двигателях мощностью 3/4 или больше обычно используется пусковой конденсатор.

Если вы не знакомы с аналоговой электроникой, приведенное выше объяснение вероятно, неадекватен, и вы можете узнать больше об индукции моторы, если вы этого не понимаете.

В асинхронных двигателях изнашиваются только подшипники, выключатель стартера и конденсатор. Без конденсатора есть один меньше вещей потерпеть неудачу.

Совсем недавно я случайно зажал выключатель стартера на Мотор с резистивным запуском мощностью 1/4 л.с. от сушилки для белья (тот, что на этот вентилятор), и двигатель отключился всего за 15 секунд его схема тепловой защиты из-за перегрева обмотки стартера.

Реверс конденсаторного пускового двигателя

Так как же нам поменять местами конденсаторный пусковой двигатель? Как только началось, однофазная индукция мотор с радостью будет работать в любом направлении.Чтобы обратить это вспять, нам нужно изменить направление вращающегося магнитного поля, создаваемого основным и пусковые обмотки. И это можно сделать, изменив положение полярность стартерной обмотки. По сути, нам нужно поменять местами соединения на обоих концах обмотки стартера. Иногда это только обмотка, Иногда обмотка, переключатель и конденсатор наоборот. Порядок выключателя и конденсатора не имеет значение, если вы подключены последовательно.

Вы также можете перевернуть двигатель, перевернув главную обмотку. (тот же эффект).

Если бы вам пришлось поменять местами основную и стартерную обмотки, как это делают с двигателем с расщепленной фазой двигатель также будет реверсировать. Тем не мение, он не будет работать на полную мощность и также может сгореть. В обмотка стартера не предназначена для продолжительной работы.

Этикетка на этом двигателе указывает: «ДВИГАТЕЛЬ НЕРЕВЕРСИРУЕТСЯ».

Если вы посмотрите на предыдущие фотографии этого мотора, вы увидите, что только три провода (красный, желтый и синий) выходят из обмоток.Один конец основной и пусковой обмоток соединен между собой. прямо на обмотках.

Чтобы перевернуть обмотку стартера, мне пришлось бы разорвать это соединение внутрь обмоток и вытащить другой конец пускателя обмотка. Но я действительно не могу понять это из-за как это внутри мотора. Мне пришлось бы проделать дыру в ограждение, чтобы добраться даже до точки, где они связаны вместе. Это не то, чтобы этот двигатель нельзя было реверсировать, просто для экономии средств меры, они сделали его поворот более трудным, чем того стоит беда.

Но на реверсивных двигателях этикетка всегда указывает на то, что нужно поменять местами два провода, чтобы поменять местами.

Провода для реверса — это всегда провода, ведущие к обмотке стартера.

Если у вас двигатель, на котором отсутствует этикетка, обмотка стартера обычно имеет электрическое сопротивление примерно в три раза больше, чем основное обмотка и всегда включена последовательно с выключателем стартера и конденсатором (если есть). Если вы можете изолировать оба конца этой обмотки и поменять их местами, вы можете перевернуть мотор.Если, однако, есть только три провода выходят из обмоток, затем основная и пусковая обмотки один конец связан вместе, и двигатель не реверсивный.

Для 120-вольтового двигателя мощностью 1/2 л.с. основная обмотка обычно имеет около 1,5 Ом, а обмотка стартера около 4 Ом. Для 240 вольт 1/2 л.с. двигатели (только 240 вольт), вы должны ожидать около 6 Ом на основной обмотке и 16 Ом на обмотке стартера. Ожидайте, что сопротивление обмоток будет обратно пропорционально мощности.

У многих двигателей от обмоток отходят несколько дополнительных проводов. Часто к обмоткам прикрепляют термовыключатель, и этот переключатель может быть частично привязан к одной из обмоток. Также, если мотор можно перемонтировать на 120 и 240 вольт, основная обмотка будет состоять двух обмоток на 120 В, которые можно соединить последовательно или параллельно. Так что от обмоток может выходить довольно много проводов. Это может занять немного времени и поисков, чтобы понять это.

Для двигателей, которые могут быть подключены как на 120 В, так и на 240 В, стартер обмотка — обмотка на 120 вольт.Когда эти двигатели подключены на 240 вольт, основная обмотка используется как автотрансформатор, чтобы сделать 120 вольт для обмотки стартера. В противном случае переподключение мотора от 120 до 240 вольт было бы намного сложнее!

См. Также:

Вернуться на мой сайт woodworking Теория асинхронных двигателей

— Скачать PDF бесплатно

1 PDHonline Course E176 (3 PDH) Теория индукционных двигателей Инструктор: Джерри Р.Беднарчик, P.E PDH Online PDH Center 5272 Meadow Estates Drive Fairfax, VA Телефон и факс: утвержденный поставщик непрерывного образования

2 ТЕОРИЯ ИНДУКЦИОННОГО ДВИГАТЕЛЯ Джерри Беднарчик, ЧП ВВЕДЕНИЕ Содержание курса Асинхронный двигатель переменного тока хорошо подходит для приложений, требующих работы с постоянной скоростью. В целом асинхронный двигатель дешевле и проще в обслуживании по сравнению с другими альтернативами.Асинхронный двигатель состоит из статора или неподвижных обмоток и ротора. Статор состоит из ряда проволочных обмоток с очень низким сопротивлением, постоянно прикрепленных к корпусу двигателя. Когда напряжение и ток прикладываются к зажимам обмотки статора, в обмотках создается магнитное поле. Благодаря тому, что обмотки статора расположены, кажется, что магнитное поле синхронно электрически вращается вокруг внутренней части корпуса двигателя. Ротор состоит из нескольких тонких стержней, обычно алюминиевых, установленных в многослойном цилиндре.Штанги расположены горизонтально и почти параллельно валу ротора. На концах ротора стержни соединены между собой закорачивающим кольцом. Ротор и статор разделены воздушным зазором, который позволяет ротору свободно вращаться. Типичные роторы асинхронных двигателей Магнитное поле, создаваемое в статоре, индуцирует ЭДС в стержнях ротора. В свою очередь, ток создается в стержнях ротора и закорачивающем кольце, а в роторе индуцируется другое магнитное поле с полярностью, противоположной полярности статора.Магнитное поле, вращающееся в статоре, затем создает крутящий момент, который воздействует на поле в роторе и устанавливает вращение ротора. В конструкции асинхронного двигателя рабочие характеристики могут быть определены путем серии расчетов. Выполнение этих расчетов может помочь инженеру Страница 1 из 13

3 обеспечивает двигатель, который лучше всего подходит для конкретного применения.Эта статья продемонстрирует их применение. Страница 2 из 13

4 СИНХРОННАЯ СКОРОСТЬ Скорость, с которой вращается магнитное поле статора, которая определяет скорость ротора, называется синхронной скоростью (SS). SS — это функция частоты источника питания и количества полюсов (пар полюсов) в двигателе. Соотношение для расчета SS асинхронного двигателя: 1 SS = (120 X f) / P, где: SS = синхронная скорость (об / мин) f = частота (циклов в секунду) = 60 P = количество полюсов (пары полюсов) Примеры: Для 2-полюсного двигателя: SS = (120 X 60) / 2 SS = 3600 об / мин. Для 8-полюсного двигателя: SS = (120 X 60) / 8 SS = 900 об / мин. СКОЛЬЖЕНИЕ ДВИГАТЕЛЯ Ротор асинхронного двигателя не может повернуть на синхронной скорости.Чтобы вызвать ЭДС в роторе, ротор должен двигаться медленнее, чем SS. Если бы ротор каким-то образом поворачивался на SS, ЭДС не могла быть индуцирована в роторе и, следовательно, ротор остановился бы. Однако, если ротор остановится или даже если он значительно замедлится, в стержнях ротора снова возникнет ЭДС, и он начнет вращаться со скоростью меньше SS. Связь между скоростью ротора и SS называется проскальзыванием. Как правило, скольжение выражается в процентах от SS.Уравнение для скольжения двигателя: 2% S = (SS RS) X100 SS Где:% S = процентное скольжение SS = синхронная скорость (об / мин) RS = скорость ротора (об / мин) Страница 3 из 13

5 Пример: SS = 900 об / мин RS = 885 об / мин% S = () X% S = 1,7% (или S = ​​0,017) Если скольжение двигателя известно, скорость ротора можно выразить уравнением: 3 RS = ( 1 S) X SS Пример (с использованием информации выше): SS = 900 об / мин% S = 1.7% (или S = ​​0,017) RS = (1 S) X SS RS = () X 900 об / мин RS = 885 об / мин ЭКВИВАЛЕНТНАЯ ЦЕПЬ Для анализа рабочих и рабочих характеристик асинхронного двигателя можно нарисовать эквивалентную схему. Мы рассмотрим трехфазную машину, подключенную по схеме Y, эквивалентная схема для статора такая, как показано ниже: R 1 X 1 I 1 I x V 1 b x gx E 2 I b I g Страница 4 из 13

6 Где: V 1 = напряжение на клеммах статора I 1 = ток статора R 1 = эффективное сопротивление статора X 1 = реактивное сопротивление утечки статора Z 1 = полное сопротивление статора (R 1 + jx 1) IX = ток возбуждения (он состоит из сердечника составляющая потерь = I g, а ток намагничивания = I b) E 2 = Противодействующая ЭДС (генерируемая потоком в воздушном зазоре) Противодействующая ЭДС (E 2) равна напряжению на клеммах статора за вычетом падения напряжения, вызванного утечкой статора импеданс.4 E 2 = V 1 — I 1 (Z 1) E 2 = V 1 — I 1 (R 1 + j X 1) При анализе асинхронного двигателя эквивалентная схема может быть дополнительно упрощена путем исключения значения реакции шунта. , gx. Потери в сердечнике, связанные с этим значением, могут быть вычтены из мощности и крутящего момента двигателя, если вычесть трение, сопротивление воздуха и паразитные потери. Тогда упрощенная схема для статора становится следующей: R 1 X 1 I X V 1 I 1 E 2 X X Для завершения схемы необходимо добавить компонент для эквивалента ротора. R1 X1 X2 R2 V1 I1 IX E2 I2 R3 = R2 ((1-S) / S) XX Страница 5 из 13

7 Упрощение компонента ротора даст следующую примерную эквивалентную схему для каждой фазы.Эта схема будет использоваться при анализе двигателя в следующих разделах. R1 X1 X2 V1 I1 IX E2 I2 R2 / S XX I 2 = Ток ротора R 2 = Сопротивление ротора X 2 = Реактивное сопротивление ротора Z 2 = Импеданс ротора (R 2 / S + jx 2) X x = Z x = Импеданс воздушного зазора То, что статор видит в воздушном зазоре, эквивалентно приложению импеданса (равного R 2 / s + jx 2) к E 2. При анализе все компоненты в эквивалентной схеме двигателя относятся к статору. Решение для импеданса ротора параллельно с импедансом воздушного зазора даст следующую упрощенную эквивалентную схему: R 1 X1 Xf V1 I1 Rf 5 Z RF = R f + j X f = (R 2 / S + jx 2) параллельно с jxx АНАЛИЗ ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ЦЕПИ Характеристики асинхронного двигателя, скорость, ток, пусковой момент, максимальный крутящий момент, потери двигателя и КПД — все это может быть определено с помощью анализа эквивалентной схемы.Страница 6 из 13

8 Ток и коэффициент мощности Для начала анализа необходимо вычислить полное сопротивление двигателя. Импеданс Z RF эквивалентен фазному сопротивлению, наблюдаемому статором через зазор двигателя. 6 Z RF = Z 2 параллельно с Zx = (R 2 / S + j X 2) параллельно с jxx = (R f + j X f) Тогда общий импеданс Z равен: 7 Z = Z 1 + Z RF Ток статора: 8 I 1 = V 1 / Z Расчет мощности двигателя: Общая мощность (P g), которая будет передаваться через воздушный зазор, определяется уравнением 9 P g = qx I 2 2 x R 2 / S = qx I 1 2 x R f Где: P g = мощность, передаваемая через воздушный зазор q = количество фаз статора Потери в меди в роторе (потери I 2 R) выражаются по формуле: 10 RCL = потери в меди в роторе = S x ( qx I 2 2 x R 2 / S) = S x (qx I 1 2 x R f) = S x P g Полная мощность (PT), которая может быть затем передана ротору, представляет собой мощность, передаваемую через воздушный зазор ( P g) за вычетом потерь в меди ротора, или: 11 PT = P g RCL = (qx I 2 2 x R 2 / S) (qx I 2 2 x R 2) = (qx I 2 2 x R 2) x ( (1-S) / S) = P g (1-S) Это уравнение показывает, что по мере увеличения значения скольжения в асинхронном двигателе эффективность уменьшается.Страница 7 из 13

9 Крутящий момент двигателя: Чтобы определить внутренний электромагнитный крутящий момент, развиваемый по отношению к внутренней мощности (P g), вспомните, что механическая мощность равна крутящему моменту (T), умноженному на угловую скорость, или P = W s T. Если W s = синхронная угловая скорость ротора, тогда: 12 P g = (1-s) W s T Решение для T: 13 T = 1 / W s (P / (1-s)) или T = 1 / W s (qx I 2 2 x R 2 / S) или T = 1 / W s (qx I 1 2 x RF) Где: W s = 4πf / количество полюсов f = частота = 60 Гц Расчетный крутящий момент и мощность ротора Однако это не те значения, которые доступны на валу ротора.Потери из-за трения, сопротивления воздуха и паразитных нагрузок необходимо вычесть из рассчитанных значений крутящего момента и мощности, чтобы определить выходную мощность на валу ротора. КПД двигателя Последний расчет, который следует учитывать, — это определение КПД двигателя. Их можно рассчитать, сравнив потери с полной потребляемой мощностью двигателя. 14 КПД = (общие потери) / (вход двигателя)

стр. 8 из 13

10 ПРИМЕР Для этого примера обратитесь к эквивалентной схеме двигателя и расчетам, описанным выше.Трехфазный 8-полюсный асинхронный двигатель, подключенный по схеме Y, 460 В (линия к линии), 25 лошадиных сил, 60 Гц, имеет следующие константы в омах на фазу относительно статора: R 1 = X 1 = Z 1 = j0 0,561 R 2 = X 2 = Z 2 = (0,164 / 0,02) + j0,265 = j0,265 X x = Z x = Потери на трение, ветер и паразитные нагрузки = 265 Вт Для скольжения 2,00% (0,02), рассчитать скорость, ток статора, коэффициент мощности, выходной крутящий момент, мощность и КПД, когда двигатель работает при номинальном напряжении и частоте. Синхронная скорость двигателя определяется уравнением 1: SS = (120 X f) / P = (120 X 60) / 8 = 900 об / мин Скорость вращения ротора (скольжение двигателя известно), уравнение 2: RS = (1 S) Х СС = (1-0.02) X 900 = 882 об / мин. Полное сопротивление Z RF является эквивалентом полного сопротивления фазы, наблюдаемого статором через зазор двигателя (уравнение 5). Z RF = Z 2 параллельно с Z x Z RF = (R 2 / S + j X 2) параллельно с X x Z RF = (0,164 / j 0,265) параллельно с j РАСЧЕТ ЭКВИВАЛЕНТНОГО ИМПЕДАНСА: при вычислении эквивалента Импеданс, вычисление Zrf становится очень утомительным с использованием стандартной формы. Уравнение 6: Z RF = [(Z 2) X (Z x)] / (Z 2 + Z x) Z RF = [(R 2 / S + j X 2) X (j X x)] / [(R 2 / S + j X 2) + (j X x)] Страница 9 из 13

11 Альтернативный метод нахождения эквивалентного импеданса — преобразовать импедансы в полярную форму, выполнить математические вычисления и затем преобразовать обратно в стандартную форму.ПРИМЕР. Используя данные выше, преобразуйте каждый из компонентов в полярную форму. Z 2 = (R 2 / S + j X 2) = (0,164 / j 0,265) = (j 0,265) Преобразуйте это в полярную форму следующим образом: Z x = X x = j14,75 Z 2 = () TAN -1 (0,265 / 8,20) Z 2 = 8,20 Ом 1,85 град. Преобразуйте это в полярное: Z x = () TAN -1 (14,75 / 0) Z x = Ом 90 градусов Z 2 + Z x = (R 2 / S + j X 2) + X x = (j 0,265) + j14,75 = (j) Преобразование в полярное: Z 2 + Z x = () TAN -1 (/ 8,2) Z 2 + Z x = Ом 61,4 град. Следовательно, Z RF становится: Z RF = [(Z 2) X (ZX)] / (Z 2 + ZX) Это уравнение решается путем умножения / деления действительных чисел и добавления / вычитания углов (сложите углы в числителе и вычтите углы в знаменателе).Следовательно: Z RF = [(deg) X (deg)] / deg = [{(8.20) X (14.75)} / 17.11] ohms () deg = 7.07 ohm 30.5 deg Теперь результат можно преобразовать обратно в стандартная форма со следующим уравнением: Z RF = 7,07 (косинус 30,5 градусов) + j 7,07 (синус 30,5 градусов) = j3,59 Ом = R f + jx f

Страница 10 из 13

12 Наконец, общий импеданс Z определяется сложением составляющих Z 1 + Z RF (уравнение 7) Z = Z 1 + Z RF Z = (j0.561) + (j3,59) Z = j4,151 Преобразование в полярное: Z = () TAN -1 (4,151 / 6,432) Z = 7,66 Ом 32,8 град. Этот результат выше (Z) будет использоваться для определения тока статора двигателя. (I 1) и коэффициент мощности. Продолжая пример: для трехфазного двигателя напряжение, приложенное к нейтрали: V 1 = 460 В / 3 В 1 = 266 В Ток статора (уравнение 8): I 1 = V 1 / ZI 1 = 266 В / 7,66 Ом I 1 = 34,7 A Коэффициент мощности = косинус 32,8 град = 0,8 Расчет мощности двигателя: общая мощность (P g), которая будет передаваться через воздушный зазор (уравнение 9): P g = qx I 2 2 x R 2 / S = qx I 1 2 x R f = 3 x (34.7) 2 A x 6,09 Ом = 21 999 Вт Потери в меди в роторе (потери I 2 R), уравнение 10: RCL = потери в меди в роторе = S x (qx I 2 2 x R 2 / S) = S x (qx I 1 2 x R f) = S x P g = 0,02 x 21,999 Вт = 440 Вт Страница 11 из 13

13 Полная мощность (PT), которая затем может быть передана на ротор на полной мощности, представляет собой мощность, передаваемую через воздушный зазор (P g), за вычетом потерь в меди ротора, или (уравнение 11): PT = P g RCL = P g (S x P g) = P g (1-S) = 21,999 Вт x () = 21,559 Вт. Обратите внимание, что это уравнение показывает, что по мере увеличения значения скольжения в асинхронном двигателе эффективность снижается.Крутящий момент двигателя: чтобы определить внутренний электромагнитный крутящий момент, развиваемый по отношению к внутренней мощности (P g), вспомните, что механическая мощность равна крутящему моменту (T), умноженному на угловую скорость, или P = W s T. Если W s = синхронная угловая скорость ротора, тогда (уравнение 12): P g = (1-s) W s T Где: W s = 4πf / # полюсов f = частота = 60 Гц В этом примере: W s = 4πf / Количество полюсов = 4π60 / 8 полюсов = 94,2 Решение для T (уравнение 13): T = P g / {(1-s) x W s} = 21,999 / {(1-0,02) x 94.2} = ньютон-метр (НМ)

Страница 12 из 13

14 КПД двигателя КПД двигателя можно рассчитать по потерям (уравнение 14): 2 Суммарные потери в меди статора = (количество фаз x I 1 x R 1) = 3 x (34,7) 2 x = 1235 Вт Потери в меди в роторе = RCL = 440 Трение, сопротивление воздуха и потери в сердечнике (данные) = 265 Общие потери = 1940 Вт Выходная мощность двигателя (PT = P g RCL) = 21,550 Входная мощность двигателя = 23,490 Вт (Общие потери) / (Вход двигателя) = 1940/23,490 = КПД = = = 91.7% РЕЗЮМЕ Эти формулы, представляя идеализированные условия в относительно упрощенном виде, дают инженеру базовое понимание переменных, которые необходимо учитывать при проектировании двигателей. Такие факторы, как факторы запуска двигателя (т. Е. Высокие пусковые токи), различные скорости и другие факторы, должны быть учтены в общей конструкции. Страница 13 из 13

.

No related posts.