Принцип работы однофазного двигателя переменного тока: Однофазный асинхронный электродвигатель

Содержание

Однофазный асинхронный электродвигатель

Дмитрий Левкин

Однофазный асинхронный электродвигатель — это асинхронный электродвигатель, который работает от электрической сети однофазного переменного тока без использования частотного преобразователя и который в основном режиме работы (после пуска) использует только одну обмотку (фазу) статора.

Конструкция однофазного двигателя с вспомогательной или пусковой обмоткой

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

Основные части однофазного двигателя: ротор и статор

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

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

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

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

Принцип работы однофазного асинхронного двигателя

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

Проанализируем случай с двумя обмотками имеющими по оному витку

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

Запустить

Остановить

Пульсирующее магнитное поле

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

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

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

Запустить

Остановить

Разложение пульсирующего магнитного потока на два вращающихся

Действие пульсирующего поля на вращающийся ротор

Рассмотрим случай когда ротор, находящийся в пульсирующем магнитном потоке, имеет начальное вращение. Например, мы вручную раскрутили вал однофазного двигателя, одна обмотка которого подключена к сети переменного тока. В этом случае при определенных условиях двигатель будет продолжать развивать вращающий момент, так как скольжение его ротора относительно прямого и обратного магнитного потока будет неодинаковым.

Будем считать, что прямой магнитный поток Ф

пр, вращается в направлении вращения ротора, а обратный магнитный поток Ф_обр — в противоположном направлении. Так как, частота вращения ротора n₂ меньше частоты вращения магнитного потока n₁, скольжение ротора относительно потока Ф_пр будет:

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

Прямой и обратный вращающиеся магнитные потоки вместо пульсирующего магнитного потока

Магнитный поток Ф_обр вращается встречно ротору, частота вращения ротора n

2 относительно этого потока отрицательна, а скольжение ротора относительно Ф_обр

где s_обр – скольжение ротора относительно обратного магнитного потока

Запустить

Остановить

Вращающееся магнитное поле пронизывающее ротор

Ток индуцируемый в роторе переменным магнитным полем

Согласно закону электромагнитной индукции прямой Ф_пр и обратный Ф_обр магнитные потоки, создаваемые обмоткой статора, наводят в обмотке ротора ЭДС, которые соответственно создают в короткозамкнутом роторе токи I

2пр и I_2обр. При этом частота тока в роторе пропорциональна скольжению, следовательно:

где f_2пр – частота тока I_2пр наводимого прямым магнитным потоком, Гц

где f_2обр – частота тока I_2обр наводимого обратным магнитным потоком, Гц

Таким образом, при вращающемся роторе, электрический ток I_2обр, наводимый обратным магнитным полем в обмотке ротора, имеет частоту f_2обр, намного превышающую частоту f_2пр тока ротора I_2пр

, наведенного прямым полем.

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

скольжение ротора относительно прямого магнитного потока s_пр = 0,04;
частота тока наводимого прямым магнитным потоком f_2пр = 2 Гц;
скольжение ротора относительно обратного магнитного потока s_обр = 1,96;
частота тока наводимого обратным магнитным потоком f_2обр = 98 Гц

Согласно закону Ампера, в результате взаимодействия электрического тока I_2пр с магнитным полем Ф_пр возникает вращающий момент

где M_пр – магнитный момент создаваемый прямым магнитным потоком, Н∙м,
с_M — постоянный коэффициент, определяемый конструкцией двигателя

Электрический ток I_2обр, взаимодействуя с магнитным полем Ф_обр, создает тормозящий момент М_обр, направленный против вращения ротора, то есть встречно моменту М_пр:

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

Результирующий вращающий момент, действующий на ротор однофазного асинхронного двигателя,

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

Тормозящее действие обратного поля

При работе однофазного двигателя в пределах номинальной нагрузки, то есть при небольших значениях скольжения s = s_пр, крутящий момент создается в основном за счет момента М_пр. Тормозящее действие момента обратного поля М_обр — незначительно. Это связано с тем, что частота f_2обр много больше частоты f_2пр, следовательно, индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора х

2обр = x₂s_обр току I_2обр намного больше его активного сопротивления. Поэтому ток I_2обр, имеющий большую индуктивную составляющую, оказывает сильное размагничивающее действие на обратный магнитный поток Ф_обр, значительно ослабляя его.

где r₂ — активное сопротивление стержней ротора, Ом,
x_2обр — реактивное сопротивление стержней ротора, Ом.

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

С помощью одной фазы нельзя запустить ротор

Ротор имеющий начальное вращение будет продолжать вращаться в поле создаваемом однофазным статором

Действие пульсирующего поля на неподвижный ротор

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

Пуск однофазного двигателя. Как создать начальное вращение?

Одним из способов создания пускового момента в однофазном асинхронном двигателе, является расположение вспомогательной (пусковой) обмотки B, смещенной в пространстве относительно главной (рабочей) обмотки A на угол 90 электрических градусов. Чтобы обмотки статора создавали вращающееся магнитное поле токи I_A и I_B в обмотках должны быть сдвинуты по фазе относительно друг друга. Для получения фазового сдвига между токами I_A и I_B в цепь вспомогательной (пусковой) обмотки В включают фазосмещающий элемент, в качестве которого используют активное сопротивление (резистор), индуктивность (дроссель) или емкость (конденсатор) [1].

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

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

Подключение однофазного двигателя

С пусковым сопротивлением

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

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

Омический сдвиг фаз, биффилярный способ намотки пусковой обмотки

Разное сопротивление и индуктивность обмоток

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

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

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

С конденсаторным пуском

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

Ёмкостной сдвиг фаз с пусковым конденсатором

Чтобы достичь максимального пускового момента требуется создать круговое вращающееся магнитное поле, для этого требуется чтобы токи в главной и вспомогательной обмотках были сдвинуты друг относительно друга на 90°. Использование в качестве фазосдвигающего элемента резистора или дросселя не позволяет обеспечить требуемый сдвиг фаз. Лишь включение конденсатора определенной емкости позволяет обеспечить фазовый сдвиг 90°.

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

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

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

Статор однофазного асинхронного двигателя с экранированными полюсами обычно имеет явно выраженные полюса. На явно выраженных полюсах статора намотаны катушки однофазной обмотки возбуждения. Каждый полюс статора разделен на две неравные части аксиальным пазом. Меньшую часть полюса охватывает короткозамкнутый виток. Ротор однофазного двигателя с экранированными полюсами — короткозамкнутый в виде «беличьей» клетки.

При включении однофазной обмотки статора в сеть в магнитопроводе двигателя создается пульсирующий магнитный поток. Одна часть которого проходит по неэкранированной Ф’, а другая Ф» — по экранированной части полюса. Поток Ф» наводит в короткозамкнутом витке ЭДС E_k, в результате чего возникает ток I_k отстающий от E_k по фазе из-за индуктивности витка. Ток I_k создает магнитный поток Ф_k, направленный встречно Ф», создавая результирующий поток в экранированной части полюса Ф_э=Ф»+Ф_k. Таким образом, в двигателе потоки экранированной и неэкранированной частей полюса сдвинуты во времени на некоторый угол.

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

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

Статор такого однофазного двигателя выполняется с ярко выраженными полюсами на не симметричном шихтованном сердечнике. Ротор — короткозамкнутый типа «беличья клетка».

Данный электродвигатель для работы не требует использования фазосдвигающих элементов. Недостатком данного двигателя является низкий КПД.

Двигатель Однофазный Переменного Тока: Принцип Работы

Простое и крайне надежное устройство

Любой электрический двигатель – это устройство, способное преобразовывать электрическую энергию в кинетическую, то есть энергию вращения, которая по цепям передается на ведомые устройства. Применяются электрические двигатели сегодня практически везде. Эти устройства, которые практически не изменились за последние 150 лет, можно встретить даже в зубных щетках.

Сегодня мы поговорим с вами про электродвигатели переменного тока однофазные, узнаем, как они устроены и за счет каких сил приводятся в движение.

Основная информация

Синхронный однофазный двигатель переменного тока работает от общественной сети

Итак, особенностью однофазного двигателя является то, что он способен запитываться от стандартной электрической сети с частотой 50 Гц и напряжением 220 В.

Ставят такие электромоторы в основном в устройствах небольшой мощности, так как по эффективности они существенно уступают двухфазным и трехфазным аналогам.
Мощность данных агрегатов варьируется от 5 Вт до 10 кВт.
Однофазная схема подключения двигателя существенно влияет на его КПД, который приблизительно равен 70% от показателей такого же по мощности двигателя, но трехфазного. Также у них меньше пусковой момент, а перегрузочная способность выше.

Электрический двигатель в разрезе

На самом деле, если разобрать строение такого двигателя, то он будет иметь 2 фазы, но так как задействуется, фактически, лишь одна из них, то и называют его однофазным.
Строение мотор имеет самое что ни наесть классическое – подвижная часть (ротор или якорь) и неподвижная часть (статор).
Вращение подвижных частей двигателя происходит за счет взаимодействия магнитных полей – подробнее об этом чуть дальше.
Несомненным плюсом такого мотора можно считать простую и надежную конструкцию с короткозамкнутым ротором.
А главным минусом можно посчитать неспособность самостоятельно выработать магнитное поле, что не позволяет ему самостоятельно запускаться при подключении к сети питания.
Считается, что для того чтобы ротор пришел в движение требуется минимум 2 обмотки, а также смещение одной относительно второй на определенный градус.

Асинхронный двигатель переменного тока

Если сопоставить все эти моменты, то можно понять следующее.
На статоре однофазного электромотора располагается пусковая обмотка, которая смещена по отношению к рабочей, основной обмотке на 90 градусов.
В цепь, питающую обмотку, включаю фазосдвигающее устройство – конденсаторы, катушки индуктивности, резисторы активного типа.
То есть, фактически мы говорим про те же моторы двух- и трехфазного типа, только сдвиг фазы достигается не за счет подключения, а за счет схем согласования.

Принцип действия однофазного двигателя

Однофазный синхронный двигатель переменного тока

Теперь давайте попробуем систематизировать то, что мы понаписали в предыдущей главе, чтобы принцип работы таких устройств стал понятен каждому.

Как работает асинхронный электродвигатель однофазный

Итак, при подключении питания, ток начинает бежать по обмоткам статора. Движение тока порождаем пульсирующее магнитное поле. Почему пульсирующее, да потому что ток в общественных сетях имеет частоту в 50 Гц, то есть за секунду 50 раз меняет направление своего движения. Соответственно меняются и параметры магнитного поля
Мы все знаем про такое явление, как электромагнитная индукция. Если кто-то не знает, то бегом читать – вкратце, это явление порождает электрический ток в проводнике, который перемещается поперек магнитного поля, причем нет никакой разницы, что будет двигаться – проводник или поле.
Если устройство не будет иметь пусковых механизмов, то ротор останется неподвижным, так как в нем до сих пор нет тока, а значит и магнитного поля, а магнитные поля от тока в статора равнозначны, и тянут, так сказать, в разных направлениях, как лебедь, рак и щука.
Но если ротору дать толчок в любую из сторон, в нем моментально начнет расти электродвижущая сила (ЭДС), которая начнет генерировать свое магнитное поле. В результате взаимодействия этих полей двигатель продолжит вращаться в туже сторону, несмотря на то, что основное магнитное поле постоянно меняет свое направление.

Однофазный коллекторный электродвигатель переменного тока – принцип работы

Заставляет сдвинуться с места ротор пусковая обмотка, которую мы уже упоминали. Точнее делает это результирующее магнитное поле от основной и пусковой обмоток.
Эта обмотка требует включения только при пуске мотора.

Интересно знать! В маломощных моторах пусковая обмотка является короткозамкнутой.

Момент включения пусковой обмотки связан с пусковой кнопкой – обычно ее необходимо удерживать на протяжении нескольких секунд, пока двигатель не начнет вращаться с нормальной скоростью.
Когда контакт на кнопке размыкается, двигатель переходит полностью в однофазный режим.
Важно помнить, что пусковая фаза не предназначается для долгой работы – обычно время ее активного состояния составляет около 3 секунд. Если попытаться превысить данное значение обмотка начнет перегреваться, что может привести к выходу элемента из строя.
Становится понятным, что ручной контроль за пуском двигателя неэффективен и малонадежен, поэтому данный процесс в современных устройствах автоматизирован. В них устанавливаются тепловые реле и центробежные выключатели.
Первый элемент контролирует нагрев обеих обмоток и отключает питание, если температура достигает критического значения.
Второй отключает питание пусковой фазы, как только ротор разгонится до нужных оборотов.

Подключение двигателя

Как подключается коллекторный однофазный электродвигатель переменного тока

Итак, мы уже поняли, что для работы такому мотору требуется всего одна фаза на 220 В, то есть включается он в обыкновенную розетку, что, собственно, и делает эти устройства такими популярными несмотря на низкий КПД и прочие недостатки.

Интересно знать! Практически все бытовые приборы оборудованы именно такими двигателями.

Различные варианты подключения

Однофазные двигатели переменного тока по подключению делят на три типа: вариант с пусковой обмоткой и рабочим конденсатором.
В первом пусковая обмотка запитана через конденсатор только во время старта – собственно, его мы описали в предыдущей главе.
Во втором она подключена через конденсатор постоянно.
В третьем вместо конденсатора используется сопротивление.

Коллекторный однофазный двигатель переменного тока от стиральной машины

Для последнего типа подключения может использоваться пусковой резистор, который подключается к пусковой обмотке последовательно. За счет этого удается получить сдвиг фаз на 30 градусов, чего вполне хватает для раскрутки двигателя.
Также дополнительная обмотка может сама по себе иметь высокое активное сопротивление.
Сдвиг фаз также может быть получен за счет того, что пусковая фаза будет иметь высокое сопротивление и меньшую индуктивность.

Конденсаторный пуск имеет следующие особенности:

Чтобы достигнуть максимального значения пускового момента, достаточного для старта двигателя, нужно вращающееся круговое магнитное поле. Таковое возникает, когда обмотки сдвинуты относительно друг друга на 90 градусов – сразу становится понятно, что ни резистор, ни дроссель не смогут задать такое значение. А вот если правильно подобрать емкость конденсатора – ну вы поняли…
Конденсатор необходимо подбирать по потребляемому току.

Конденсатор и переменный ток

Интересно знать! На нашем сайте есть очень познавательная статья про то, как конденсаторы ведут себя в цепи переменного тока. Если интересно, обязательно ознакомьтесь.

Кстати, если вы пытаетесь самостоятельно подключить такой двигатель в сеть, но не знаете, какие выводы к какой обмотке относятся, просто замерьте их сопротивление. Для основной оно составит где-то 12 Ом, а для пусковой – 30.

Строение асинхронного однофазного двигателя

Однофазный коллекторный двигатель переменного тока

Итак, мы вами в первой части статьи разобрали общие понятия об однофазных двигателях, принципе их работы и подключении. Такой информации хватило бы для поверхностного изучения, но нас такой подход не совсем устраивает. Для любителей технических подробностей, давайте разберем теперь все детальнее.

Асинхронный двигатель

Электрические моторы бывают синхронными и асинхронными. Разница между ними состоит в том, что в синхронном, скорость вращения якоря совпадает с вращением магнитного поля, а в асинхронном ротор несколько отстает.

Последний вариант является самым распространенным, так как имеет более простую конструкцию и очень надежен. Синхронные применяются лишь в тех сферах, где очень важен контроль за оборотами двигателя.
Вы уже, наверное, обратили внимание на то, что словом фаза называются разные понятия – и количество питающих проводов, и обмотки на статоре и сдвиг по углам. И мы даже сказали, что однофазные двигатели, фактически имеют две фазы, но называются они таковыми именно по количеству питающих проводов.
Мы также писали, что мотор имеет подвижную и неподвижную части. Давайте разберем их строение подробнее.

Коллекторные электродвигатели переменного тока однофазные

Ротор агрегата представляет собой вал, который держится в корпусе двигателя при помощи подшипников вращения. За счет них же он свободно крутится вокруг своей оси. Строение этого элемента будет отличаться в зависимости от того является двигатель коллекторным или бесколлекторным. Давайте начнем со второго.
На валу бесколлекторного фазного ротора закреплен магнитопровод, который набирается из шихтованных стальных пластин.
Снаружи магнитопровода имеются пазы, в которых находятся стержни обмоток – обычно из меди.

Двигатель с ротором фазного типа

С концов стержни соединяются с кольцами, которые накоротко их замыкают – их называют замыкающими кольцами.

Строение фазного ротора

Внутри данной обмотки будет течь ток, который индуктируется магнитным полем статора – никаких внешних подключений он не имеет.
Магнитопровод служит для лучшего прохождения магнитного поля, которое создается в роторе.
Для таких устройств характерна высокая надежность, так как они не имеют трущихся деталей. Управление скоростью вращения двигателя осуществляется только за счет тока на основной обмотке статора.
Коллекторный двигатель переменного тока однофазный по своему строению мало чем отличается от ротора двигателя постоянного тока. Собственно, такие двигатели являются универсальными и могут запитываться как переменным, так и постоянным током.
Фазы ротора подключаются к питающей сети через коллектор, который контактирует со щетками, которые в свою очередь уже соединяются с питающей цепью.
Строение таких двигателей более сложное, также их надежность будет ниже, но они являются более гибкими в управлении.

На фото – статор электродвигателя

Статор является пассивной частью электромотора – он неподвижен и состоит из магнитопровода и обмотки.
Назначение этого элемента – генерирование неподвижного или вращающегося магнитного поля.
У однофазного двигателя от статора будет отходить четыре вывода – два для рабочей обмотки и два для пусковой. Как их отличить мы уже писали.

Помимо этих элементов двигатели имеют следующие составляющие:

Станина и корпус устройства, которые удерживают в себе все рабочие части и позволяют закрепить устройство на поверхности;
Внешняя электрическая цепь – кнопка включения, устройство регулировки оборотов, провода и устройства для шунтирования дополнительной обмотки;
Крыльчатка – активное охлаждение двигателя, располагается также на валу;
Подшипники вращения.

Что происходит в обмотках при включении

Чтобы лучше понять принцип взаимодействия магнитных полей, давайте представим, что у нашего двигателя обмотка имеет всего один виток. Провод при этом уложен в магнитопроводе так, что его части разведены на 180 градусов, то есть уложены друг напротив друга.

Подключаем питание, и по нашему проводу начинает течь синусоидальный или переменный ток.

Полный период синусоидального тока

Период синусоидального тока состоит из двух полупериодов, при которых ток двигается в разных направлениях. Именно это изображено на схеме выше.
Как вы можете видеть, изначально значение тока равно нулю, затем он растет, достигая пика, после чего падает до нулевой отметки и опять возрастает, но уже в другом направлении.
Давайте представим, что ток и магнитное поле от него замерли в какой-то точке. Представьте, что смотрите на виток сбоку – он будет похож на букву «С».
Ток протекает в верхней горизонтальной части обмотки влево, соответственно, в нижней – вправо. При этом ток одинаков и получается так, что создаваемое им магнитное поле противодействует друг другу. Почему ротор и находится в неподвижном состоянии.
Итак, ток течет, меняется его величина и направление, как и у магнитного поля, но они всегда остаются в противовесном состоянии, поэтому ротор так и продолжает стоять.

Как же создается сила, заставляющая ротор вращаться?

Инструкция по работе однофазного двигателя переменного тока

Как вариант можно толкнуть его рукой и этого будет достаточно, чтобы совершить пуск, но мы же говорим про техническое решение вопроса!
Ну ладно, мы уже знаем, что нам потребуется еще одна обмотка.
Обмотка сделана из более толстого провода, чтобы она смогла пропустить большие токи. Фаза тока в этой обмотке отстает от основной на 90 градусов, то есть когда ток в основной обмотке уже опустился до нуля, здесь он буден на пике (отстает на четверть периода). В итоге разница магнитных полей придает ротору первый вращающий импульс. Направление вращения зависит от полярности подключения концов пусковой обмотки.
Как только ротор начинает вращаться, в нем создается ЭДС.
Направление тока в стержнях будет противоположно направленным, так как на них воздействуют разные магнитные поля.
За счет возникновения вращающего момента двигатель моментально подхватит направление вращения и начнет раскручивать ротор до достижения им максимальных оборотов. Но почему не происходит торможения, когда ток в статоре меняет свое направление на обратное?
Дело в том, что, по сути ничего не меняется. Просто подталкивающая вращение сила будет переходить с верхней части обмотки на нижнюю и обратно. А так как двигатель уже получил смещение в одну из сторон, а противодействующая сила может лишь уравновесить, то коэффициент ускорения будет несколько сильнее торможения.

То есть, в роторе будут наводиться токи с разной частотой, которые будут создавать моменты сил с разными направлениями, именно поэтому якорь продолжит вращаться в том же направлении.

На этом закончим наш материал. Мы узнали, как устроены электродвигатели переменного тока однофазные, если тема вам интересно, то посмотрите следующее увлекательное видео.

Однофазный асинхронный двигатель: принцип работы

Особенности устройства и работы

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

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

Расчет результирующего момента при неподвижном роторе находится в основе магнитных полей, которые образуют два вращающих момента.

Расчет:

Mn = М1 — М2

М — противоположные моменты;

n — частота вращения.

Асинхронный однофазный двигатель: принцип работы

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

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

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

Для расчета обмоток статора разработаны специальные программы.

Какие бывают типы однофазных двигателей

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

Бифилярный пуск

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

Конденсаторный пуск

Фаза расщепленная, цепь вспомогательной обмотки начинает работать при запуске. Для того, чтобы был достигнут пусковой момент, необходимо создать круговое магнитное поле. Для наилучшего пускового момента используется конденсатор. Моторы с включенными конденсаторами в цепи называются конденсаторными и работают на основе вращения поля магнитов. У конденсаторного мотора предусмотрено две катушки, которые находятся под постоянным напряжением.

Основные принципы работы

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

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

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

Схема центробежного выключателя

Для эффективной работы однофазного асинхронного двигателя принято встраивать центробежный выключатель, а также реле с замыкающими контактами. Выключатель прерывает пуск статорной обмотки при достижении номинальной скорости ротора. Тепловое реле отключает двухфазную обмотку при перегреве. Это оптимальная комплектация мотора, которая обеспечит безопасную и надежную работу оборудования на долгие годы.

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

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

В чем достоинства однофазного асинхронного двигателя:

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

В чем недостатки однофазного асинхронного двигателя:

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

Однофазный электродвигатель 220в-принцип работы, устройство

Однофазная энергетическая система широко применяется по сравнению с трёхфазной для домашнего пользования, коммерческих целей и, в какой-то степени, для индустриальных задач. Однофазная система более экономична, энергетические же потребности в большинстве домов, офисов, магазинов весьма невелики. По этой причине однофазная система является очень подходящей в данном случае.

Однофазные электродвигатели просты по своей конструкции. Они недороги, прочны, их легко обслуживать и ремонтировать. Благодаря всем этим достоинствам, однофазный мотор нашёл применение в вентиляторах, пылесосах и т.д.

Данные моторы классифицируют так:

1. Однофазные индукционные двигатели или асинхронные двигатели.

2. Однофазные синхронные двигатели.

3. Коллекторные двигатели.

Устройство электродвигателя.

Как и любой электродвигатель, асинхронный мотор также имеет две главные составляющие. Этими компонентами являются ротор и статор.

Статор

Как можно догадаться из его названия, статор является стационарной частью индукционного мотора. На статор этого двигателя подаётся однофазный переменный ток.

Ротор

Ротор является вращающейся частью индукционного мотора. Ротор соединен с механической нагрузкой за счёт вала. Ротор в однофазном индукционном двигателе относится к типу роторов, который называют клетка для белки.

Конструкция данного электродвигателя почти такая же, как “клетка для белки” трёхфазного двигателя, за исключением того, что в асинхронном двигателе у статора две обмотки, по сравнению с одиночной обмоткой статора у трёхфазного индукционного мотора.

Про статор однофазного индукционного двигателя

Статор этого двигателя имеет многослойную штамповку для уменьшения потерь вихревого тока на его периферии. Слоты, предусмотренные на штамповке, предназначены для удерживания статора или основной обмотки. Для того чтобы уменьшить гистерезисные потери, штамповка сделана из кремнистой стали. Когда на обмотку статора подаётся однофазный переменный ток, образуется магнитное поле и двигатель вращается на скорости, которая несколько меньше синхронной скорости Ns, которая получается за счёт:

Где,
f = частота подающегося напряжения,
P = нормально разомкнутые полюсы мотора.

Конструкция статора асинхронного мотора похожа на конструкцию трёхфазного индукционного двигателя за исключением двух отличий в области обмотки в однофазном индукционном моторе.
1. Во-первых, однофазные индукционные моторы в большинстве своём выпускаются с катушками, имеющими не перекрещивающиеся лобовые соединения. Количество оборотов на катушку может быть легко отрегулировано при помощи катушек с не перекрещивающимися лобовыми соединениями. Распределение магнитодвижущей силы почти синусоидально.

2. За исключением двигателя с экранированным полюсом, асинхронный мотор имеет две обмотки на статоре, а именно основную и вспомогательную. Данные обмотки размещены квадратурно по отношению друг к другу.

О роторе однофазного электродвигателя.

Устройство данной составляющей этого двигателя похоже на “клетку для белки” трёхфазного индукционного мотора. Ротор имеет форму цилиндра. У данной составляющей двигателя есть слоты по всей периферии. Слоты не параллельны по отношению друг к другу, но немного скошены, так как скашивание препятствует магнитной блокировке зубов статора и ротора и делает работу индукционного мотора более гладкой и тихой.

Ротор в форме клетки для белки состоит из стержней. Эти стержни сделаны из одного из трёх металлов. Они могут быть алюминиевыми, могут быть медными, могут латунными. Данные стержни называют проводниками ротора, и они располагаются в слотах на периферии данной составляющей двигателя. Проводники перманентно замкнуты за счёт медных или алюминиевых колец, которые называют замыкающими кольцами. Для того чтобы обеспечивать механическую силу, эти проводники связаны с замыкающим кольцом, и следовательно, они формируют абсолютно замкнутую схему, напоминающую клетку. Поэтому эти двигатели и стали называть индукционными моторами-клетками для белки.

Так как стержни перманентно замкнуты при помощи замыкающих колец, электрическое сопротивление данной части мотора очень невелико, и нет возможности добавить внешнее сопротивление, поскольку стержни, как уже говорилось, перманентно замкнуты. Отсутствие контактного кольца и щёток делает устройство однофазного индукционного мотора очень простым и надёжным.

Принцип работы двигателя

ВНИМАНИЕ: Известно, что для действия любого мотора, который действует за счёт электроэнергии, будь-то мотор, использующий переменный ток или постоянный, нужно два магнитных потока. Взаимодействие между этими вот потоками обеспечивает требуемый крутящий момент, который является желаемым параметром для любого вращающегося мотора.

Когда на обмотку статора мотора приходит однофазный переменный ток, переменный ток начинает проходить через статор или основную обмотку. Этот переменный ток порождает переменный магнитный поток, который называют основным магнитным потоком.

Данный поток также соединен с проводниками ротора и следовательно, отрезает эти проводники. Согласно закону, установленному Фарадеем, об электромагнитной индукции, в роторе возникает электродвижущая сила. Поскольку схема ротора замкнута, электрический ток начинает поступать в ротор.

Этот ток зовётся электрическим током ротора. Данный ток производит собственный магнитный поток, который называют магнитным потоком ротора. Поскольку этот поток начинает производиться согласно принципу индукции, мотор, работающий на этом принципе, называется индукционным мотором. Теперь имеются два магнитных потока, один из них является основным, а другой называют магнитным потоком ротора. Эти два магнитных потока производят желаемый крутящий момент, который требуется мотору для вращения.

Почему данный мотор не является самозапускающимся?

Согласно теории, гласящей о двойном вращающемся поле, любое изменяющееся значение может быть поделено на 2 компонента. Каждый имеет магнитуду, равную половине максимальной магнитуды переменного значения. Оба данных компонента крутятся в противоположном направлении по отношению друг к другу. Например, магнитный поток, φ может быть разделён на 2 составляющие:

Каждый из этих компонентов вращается в противоположном направлении. Если один φm / 2 вращается по часовой стрелке, то другой φm / 2 вращается против. Когда однофазный переменный ток идёт на обмотку статора данного двигателя, он производит собственный магнитный поток магнитуды, φm.

В соответствии с теорией о двойном поле, которое вращается, этот переменный магнитный поток, φm разделён на 2 компонента магнитуды φm / 2. Каждый будет вращаться в противоположном направлении, с синхронной скоростью, Ns. Назовём эти 2 компонента магнитного потока как передний компонент потока, φf и задний компонент потока, φb.

Результат двух компонентов в любой момент даёт значение мгновенного магнитного потока статора в данный конкретный момент.

Теперь при старте, и передняя, и задняя составляющие магнитного потока точно являются противоположными. Также оба компонента магнитного потока равны по магнитуде. Поэтому они аннулируют друг друга, и поэтому получающийся крутящий момент у ротора на старте равен нулю. Поэтому такие вот двигатели не являются самозапускающимися.

Методы, которыми можно сделать данный электродвигатель самостартующим

Эти моторы не запускаются сами, потому что создаваемый магнитный поток статора является изменяющимся по характеру и при запуске 2 компонента этого потока аннулируют друг друга, и поэтому не появляется крутящего момента.

Решить эту проблему можно, если сделать магнитный поток статора потоком вращающегося типа, а не переменного типа, который вращается лишь в одну сторону. Тогда мотор станет самозапускающимся. Теперь, для того чтобы произвести это вращающееся магнитное поле, понадобится два переменных магнитных потока, имеющие угол фазы с некоторой разницей между ними.

Когда эти два потока взаимодействуют, они производят результирующий магнитный поток. Этот поток вращается по своей сути и вращается в пространстве только в одном направлении. Когда двигатель начнёт вращаться, дополнительный магнитный поток может быть удалён.

Мотор будет продолжать вращаться под воздействием только основного магнитного потока. В зависимости от методов превращения асинхронного электродвигателя в самозапускающийся мотор, существует в основном 4 типа однофазных индукционных моторов, а именно:

1. Индукционный электродвигатель с проскальзывающей фазой.

2. Ёмкостной электродвигатель со стартовым индуктором.

3. Емкостной индукционный электродвигатель со стартовым конденсатором.

4. Индукционный электродвигатель со экранированным полюсом.

5. Перманентный емкостной электродвигатель с проскальзыванием или ёмкостной мотор с одним значением.

Сравнение однофазных и трёхфазных индукционных электродвигателей

1. Однофазные электродвигатели надёжны, просты в устройстве, экономичны для маленькой мощности, если сравнивать с трёхфазными.

2. Электрический фактор мощности однофазных электродвигателей низок, если сравнить с трёхфазными.

3. Несмотря на одинаковые размеры, однофазные электродвигатели производят около 50% на выходе, тогда как трёхфазные – меньше.

4. Стартовый крутящий момент также низок для асинхронных моторов / однофазных индукционных моторов.

5. Эффективность однофазных электродвигателей меньше, чем у трёхфазных.

Однофазные индукционные электродвигатели просты, надёжны и дёшевы для маленьких мощностей. Они в целом доступны для мощности в 1 киловатт.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Похожее

Однофазные асинхронные двигатели | Эксплуатация электрических машин и аппаратуры | Архивы

Страница 12 из 74

Преимущество однофазных двигателей перед трехфазными — их способность работать от однофазной сети.
Станина, сердечник статора и короткозамкнутый ротор в однофазных двигателях такие же, как и в трехфазных. Однофазная обмотка статора занимает 2/3 пазов сердечника. Переменный ток в однофазной обмотке создает пульсирующее, а не вращающее, магнитное поле. Такое поле не способно создать пусковой момент двигателя. Если ротор двигателя развернуть, то возникает момент, действующий в направлении вращения ротора. Однофазный двигатель с одной обмоткой на статоре не имеет преимущественного направления вращения: вращение ротора будет в направлении первоначального толчка.
Однофазные двигатели (рис. 41), кроме рабочей обмотки, имеют пусковую обмотку (фазу), которая занимает 1/3 пазов. Пусковую обмотку изготовляют из провода меньшего сечения, чем рабочую. Для получения фазы сдвига токов в обмотках последовательно с пусковой обмоткой включают активное сопротивление. Часто это сопротивление сосредоточено внутри пусковой обмотки.

Рис. 42. Схема однофазного конденсаторного двигателя: С — конденсатор.

Рис. 43. Схема конденсаторного двигателя с рабочей (Ср) и пусковой (Сп) емкостями.
Рис. 41. Схема однофазного асинхронного двигателя с пусковой обмоткой:
К — ключ; R — активное сопротивление.

При замкнутом ключе К и подаче напряжения к двигателю в системе двух обмоток образуется эллиптическое вращающееся магнитное поле; оно обусловливает пусковой момент. Когда скорость ротора достигнет 70—80% номинальной, пусковая обмотка отключается автоматически или вручную.
В однофазных двигателях с пусковой обмоткой небольшой пусковой момент, малая перегрузочная способность, низкие к. п. д. и Cos ср. Изготовляют такие двигатели мощностью ст нескольких десятков до нескольких сот ватт. Их применяют в стиральных машинах, холодильниках, вентиляторах и т. п.
Для увеличения пускового момента однофазного двигателя последовательно с пусковой обмоткой вместо активного сопротивления включают конденсатор. Благодаря емкости пусковые токи в фазах получаются сдвинутыми относительно друг друга на угол до 90°, что и обусловливает больший пусковой момент. После разбега двигателя пусковая обмотка с конденсатором отключается.

Однофазные конденсаторные двигатели на статоре имеют две обмотки (фазы), занимающие равное число пазов, и в одну из которых включен конденсатор (рис. 42). Постоянно включенный конденсатор обусловливает эллиптическое вращающееся магнитное поле, а в рабочем режиме при определенной нагрузке получается круговое поле, то есть такое же, как в трехфазном двигателе.
Конденсаторный двигатель обладает хорошими рабочими характеристиками. К. п. д. достигает 75%. cos φ = 0,9 и выше Пусковые характеристики этих двигателей неудовлетворительны. Пои пуске двигателя магнитное поле сильно отличается от кругового. Поэтому пусковой момент не превышает 30% номинального.

С целью увеличения пускового момента в однофазном конденсаторном двигателе параллельно рабочей емкости включают пусковую емкость, она после разбега двигателя отключается (рис. 43). Такой двигатель называют конденсаторным с пусковой емкостью.
Во всех однофазных двигателях — с пусковой обмоткой, с конденсаторным пуском и конденсаторных двигателях — для измене- нения направления вращения ротора нужно изменить направление тока в одной из обмоток, то есть переключить пусковую или рабочую фазу.
В однофазных асинхронных двигателях с двумя обмотками на статоре пусковой момент пропорционален произведению пусковых токов обмоток и синусу угла смещения этих токов. При заданных токах в обмотках пусковой момент будет наибольшим при фазе смещения токов на 90°, что можно достичь только включением емкости в одну (обычно пусковую) обмотку.
В однофазных конденсаторных двигателях для одной какой- либо нагрузки можно добиться строго кругового вращающегося магнитного поля. Для другой нагрузки изменением величины рабочей емкости можно уменьшить обратно вращающееся магнитное поле, но получить вновь строго круговое поле нельзя, оно будет эллиптическим.
Промышленность выпускает однофазные двигатели: АОЛБО с пусковой обмоткой и активным сопротивлением в качестве фазосдвигающего элемента; АОЛГО с пусковой обмоткой и конденсатором в качестве фазосдвигающего пускового элемента; АОЛДО — конденсаторный однофазный двигатель, в котором для увеличения пускового момента на время пуска параллельно работающей емкости включается пусковой конденсатор.
Кроме однофазных двигателей с двумя обмотками на статоре, есть однообмоточные двигатели. В них статор явно полюсной системы (как в машинах постоянного тока). Для создания вращающегося поля при пуске используют короткозамкнутые витки, охватывающие часть сердечников полюсов. В этих двигателях нельзя изменить направление вращения ротора.

Тема 2.7 Асинхронные однофазные электродвигатели. План

ОДНОФАЗНЫЙ АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ.

ОДНОФАЗНЫЙ АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Вопросы лекции: 1 Общие сведения о однофазном асинхронном двигателе 2 Принцип подключения асинхронного двигателя в однофазную сеть 3 Схемы подключения трехфазного асинхронного

Подробнее Минск тел
конденсаторы для асинхронных двигателей К78-98, К78-99, аналог, замена, пусковые, рабочие, для запуска, пуска электродвигателя Минск т.80447584780 www.fotorele.net радиодетали, электронные компоненты email
Подробнее ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА. 1. Общие сведения о машинах переменного тока.. Вращающееся магнитное поле. 3. Устройства и принцип действия асинхронного двигателя. 4. Влияния скольжения на ЭДС,
Подробнее Лекция 13. ТРЕХФАЗНЫЕ ЦЕПИ
138 Лекция 13. ТРЕХФАЗНЫЕ ЦЕПИ План 1. Технико-экономические преимущества трехфазных цепей. 2. Соединение звездой и треугольником. 3. Симметричный и несимметричный режимы работы трехфазной цепи. 4. Заключение.
Подробнее Асинхронные электрические машины
1 Асинхронные электрические машины Лекции профессора Полевского В.И. Устройство и принцип действия 3- фазных асинхронных двигателей Лекция 1 Асинхронные машины (АМ) в настоящее время являются самыми распространенными
Подробнее Тема 1. Линейные цепи постоянного тока.
МЕТОДИЧЕСКОЕ УКАЗАНИЕ 2 системы и технологии» Тема 1. Линейные цепи постоянного тока. 1. Основные понятия: электрическая цепь, элементы электрической цепи, участок электрической цепи. 2. Классификация
Подробнее «ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА»
МИНИСТЕРСТВО ОБРЗОВНИЯ И НУКИ РФ ФЕДЕРЛЬНОЕ ГОСУДРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРЗОВТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНЛЬНОГО ОБРЗОВНИЯ УФИМСКИЙ ГОСУДРСТВЕННЫЙ ВИЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КОМПЛЕКТ ТТЕСТЦИОННЫХ
Подробнее 7. АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ Основные понятия
7. АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ 7.1. Основные понятия Асинхронные машины относятся к классу электрических машин переменного тока. Мощность асинхронных машин может быть от долей ватта до нескольких тысяч киловатт.
Подробнее Общие сведения об электродвигателях
Общие сведения об электродвигателях Электродвигатель. Виды электродвигателей и их конструктивные особенности. Устройство и принцип действия электродвигателя Электродвигатель преобразует электроэнергию
Подробнее Тема 10. Основы электропривода
Тема 0. Основы электропривода Вопросы темы. Электропривод: определение, состав, классификация.. Номинальные параметры электрических машин. 3. Режимы работы электродвигателей. 4. Выбор типа и мощности электродвигателя..
Подробнее ТЕМА 2. ТРЕХФАЗНЫЕ АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ
ТЕМА 2. ТРЕХФАЗНЫЕ АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ Задание 1. Начертите эскиз поперечного разреза двухполюсного асинхронного двигателя (АД). Задание 2. Изобразите картину результирующего магнитного поля статора
Подробнее Синхронные электрические машины
1 Синхронные электрические машины Общие сведения и элементы конструкции Лекции профессора Полевского В.И. Синхронными машинами называются электрические машины переменного тока, у которых магнитное поле,
Подробнее Тема 5. Трёхфазные электрические цепи
Тема 5. Трёхфазные электрические цепи Вопросы темы. 1. Принцип построения трехфазной системы. 2. Соединение звездой. 3. Соединение треугольником. 4. Мощность трехфазной системы. 1. Принцип построения трехфазной
Подробнее
Е.И. Забудский ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5 ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА Оглавление 1. Цель работы… 3 2. Программа работы 3 3. Основы теории… 4. Экспериментальные исследования… 4 4.1.
Подробнее КОМПЛЕКТ ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ
Министерство общего и профессионального образования Ростовской области Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Ростовской области «Шахтинское профессиональное училище 36»
Подробнее
http://library.bntu.by/kacman-m-m-elektricheskie-mashiny Предисловие…З Введение… 4 В.1. Назначение электрических машин и трансформаторов… 4 В.2. Электрические машины электромеханические преобразователи
Подробнее ГЛАВА 1. ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
ПРЕДИСЛОВИЕ ГЛАВА 1. ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА 1.1.Электрическая цепь 1.2.Электрический ток 1.3.Сопротивление и проводимость 1.4.Электрическое напряжение. Закон Ома 1.5.Связь между ЭДС и напряжением источника.
Подробнее ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО- СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра физики, электротехники и автоматики ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Подробнее С.А. Иванская ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ ГОУ СПО «Минераловодский колледж железнодорожного транспорта» С.А. Иванская ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Методические рекомендации по освоению теоретического материала и
Подробнее ТРЕХФАЗНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ.
ТРЕХФАЗНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ. 1. Достоинства трехфазной цепи. 2. Принцип получения трехфазной ЭДС. 3. Соединение трехфазной цепи звездой. 4. Назначение нейтрального провода. 5. Соединение трехфазной цепи
Подробнее ЭЛЕКТРОТЕХНИКА, ЭЛЕКТРОНИКА И ЭЛЕКТРОПРИВОД
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»
Подробнее ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ УЛЬЯНОВСКОЕ ВЫСШЕЕ АВИАЦИОННОЕ УЧИЛИЩЕ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ
Подробнее Электрические машины
Согласно учебному плану направления 241000.62 (18.03.02) «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии», профиль «Охрана окружающей среды и рациональное использование
Подробнее ВВЕДЕНИЕ В ЭЛЕКТРОТЕХНИКУ
ВВЕДЕНИЕ В ЭЛЕКТРОТЕХНИКУ Задача 1. В схеме R 1 = R 3 = 40 Ом, R 2 = 20 Ом, R 4 = 30 Ом, I 3 = 5 А. Вычислить напряжение источника U и ток I 4. Зная ток I 3 (ток в резисторе R 3 ) по закону Ома найдем
Подробнее Электротехника Асинхронный двигатель
Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет УПИ имени первого Президента России Б.Н.Ельцина» Кафедра «Электротехника и электротехнологические системы»
Подробнее Лабораторная работа 5 Резонанс напряжений
Лабораторная работа 5 Резонанс напряжений В механической системе онанс наступает при равенстве собственной частоты колебаний системы и частоты колебаний возмущающей силы, действующей на систему. Колебания
Подробнее СБОРНИК ЗАДАЧ ПО ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ МАШИНАМ
CÐÅÄÍÅÅ ÏÐÎÔÅÑÑÈÎÍÀËÜÍÎÅ ÎÁÐÀÇÎÂÀÍÈÅ М. М. КАЦМАН СБОРНИК ЗАДАЧ ПО ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ МАШИНАМ Рекомендовано Федеральным государственным автономным учреждением «Федеральный институт развития образования» (ФГАУ
Подробнее Сборник задач для специальности АТ 251
Сборник задач для специальности АТ 251 1 Электрические цепи постоянного тока Задания средней сложности 1. Определить, какими должны быть полярность и расстояние между двумя зарядами 1,6 10 -б Кл и 8 10
Подробнее С.А. Иванская ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ ГОУ СПО «Минераловодский колледж железнодорожного транспорта» С.А. Иванская ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Методические рекомендации по освоению теоретического материала и
Подробнее «Енергетика і автоматика», 1, 2015 р.
УДК 621.313.322 ОСОБЕННОСТИ КОМПЕНСИРОВАННЫХ АСИНХРОННЫХ МАШИН ПРИ РАЗЛИЧНОМ ЧИСЛЕ ИХ ФАЗ С.С. Макаревич, Р.Н. Чуенко, кандидаты технических наук e-mail: [email protected] Компенсированные m фазные (при m=2k+1
Подробнее Электродвигатель переменного тока | Техника и человек
Электрические двигатели давно и прочно заняли лидирующие позиции среди силовых агрегатов различного типа оборудования. Их можно найти в автомобиле и в пылесосе, в сложнейших станках и в обычных детских игрушках. Они есть практически везде, хотя и отличаются между собой типом, строением и рабочими характеристиками.
Электродвигатели – это силовые агрегаты, способные превращать электрическую энергию в механическую. Различают два их основных вида: двигатели переменного и постоянного тока. Разница между ними, как понятно из названия, заключается в типе питающего тока. В данной статье речь пойдет о первом виде – электродвигателе переменного тока
Устройство и принцип работы
Основная движущая сила любого электрического двигателя – электромагнитная индукция. Электромагнитная индукция, если описать ее в двух словах – это появление силы тока в проводнике, помещенном в переменное магнитное поле. Источником переменного магнитного поля является неподвижный корпус двигателя с размещенными на нем обмотками – статор, подключенный к источнику переменного тока. В нем расположен подвижный элемент – ротор, в котором и возникает ток. По закону Ампера на заряженный проводник, помещенный в магнитное поле, начинает действовать электродвижущая сила – ЭДС, которая вращает вал ротора. Таким образом, электрическая энергия, которая подается на статор, превращается в механическую энергию ротора. К вращающемуся валу можно подключать различные механизмы, выполняющие полезную работу.
Электродвигатели переменного тока делятся на синхронные и асинхронные. Разница между ними в том, что в первых ротор и магнитное поле статора вращаются с одной скоростью, а во вторых ротор вращается медленнее, чем магнитное поле. Отличаются они и по устройству, и по принципу работы.
Асинхронный двигатель
Устройство асинхронного двигателя
На статоре асинхронного двигателя закреплены обмотки, создающие переменное вращающееся магнитное поле, концы которой выводятся на клеммную коробку. Поскольку при работе двигатель нагревается, на его валу устанавливается вентилятор системы охлаждения.
Ротор асинхронного двигателя выполнен с валом как одно целое. Он представляет собой металлические стержни, замкнутые между собой с двух сторон, из-за чего такой ротор еще именуется короткозамкнутым. Своим видом он напоминает клетку, поэтому его часто называют «беличьим колесом» Более медленное вращение ротора в сравнении с вращением магнитного поля – результат потери мощности при трении подшипников. Кстати, если бы не было этой разницы в скорости, ЭДС бы не возникала, а без нее не было бы и тока в роторе и самого вращения.
Магнитное поле вращается за счет постоянной смены полюсов. При этом соответственно меняется направление тока в обмотках. Скорость вращения вала асинхронного двигателя зависит от числа полюсов магнитного поля.
Синхронный двигатель
Устройство синхронного двигателя
Устройство синхронного электродвигателя немного отличается. Как понятно из названия, в этом двигателе ротор вращается с одной скоростью с магнитным полем. Он состоит из корпуса с закрепленными на нем обмотками и ротора или якоря, снабженного такими же обмотками. Концы обмоток выводятся и закрепляются на коллекторе. На коллектор или токосъемное кольцо подается напряжение посредством графитовых щеток. При этом концы обмоток размещены таким образом, что одновременно напряжение может подаваться только на одну пару.
В отличие от асинхронных на ротор синхронных двигателей напряжение подается щетками, заряжая его обмотки, а не индуцируется переменным магнитным полем. Направление тока в обмотках ротора меняется параллельно с изменением направления магнитного поля, поэтому выходной вал всегда вращается в одну сторону. Синхронные электродвигатели позволяют регулировать скорость вращения вала путем изменения значения напряжения. На практике для этого обычно используются реостаты.
Краткая история создания
Впервые возможность превратить электричество в механическую энергию открыл британский ученый М.Фарадей еще в 1821 году. Его опыт с проводом, помещенным в ванну с ртутью, оснащенной магнитом, показал, что при подключении провода к источнику электроэнергии он начинает вращаться. Этот нехитрый опыт наверняка многие помнят по школе, правда, ртуть там заменяется безопасным рассолом. Следующим шагом в изучении этого феномена было создание униполярного двигателя – колеса Барлоу. Никакого полезного применения он так и не нашел, зато наглядно демонстрировал поведение заряженного проводника в магнитном поле.
На заре истории электродвигателей ученые пытались создать модель с сердечником, двигающимся в магнитном поле не по кругу, а возвратно-поступательно. Такой вариант был предложен, как альтернатива поршневым двигателям. Электродвигатель в привычном для нас виде впервые был создан в 1834 году русским ученым Б.С. Якоби. Именно он предложил идею использования вращающегося в магнитном поле якоря, и даже создал первый рабочий образец.
Первый асинхронный двигатель, в основе работы которого заложено вращающееся магнитное поле, появился в 1870 году. Авторами эффекта вращающегося магнитного поля независимо друг от друга стали два ученых: Г.Феррарис и Н. Тесла. Последнему принадлежит также идея создания бесколлекторного электродвигателя. По его чертежам были построены несколько электростанций с применением двухфазных двигателей переменного тока. Следующей более удачной разработкой оказался трехфазный двигатель, предложенный М.О. Доливо-Добровольским. Его первая действующая модель была запущена в 1888 году, после чего последовал ряд более совершенных двигателей. Этот русский ученый не только описал принцип действия трехфазного электродвигателя, но и изучал различные типы соединений фаз (треугольник и звезда), возможность использование разных напряжений тока. Именно он изобрел пусковые реостаты, трехфазные трансформаторы, разработал схемы подключения двигателей и генераторов.
Особенности электродвигателя переменного тока, его достоинства и недостатки
На сегодня электродвигатели являются одними из самых распространенных видов силовых установок, и тому есть немало причин. У них высокий КПД порядка 90%, а иногда и выше, довольно низкая себестоимость и простая конструкция, они не выделяют вредных веществ в процессе эксплуатации, дают возможность плавно менять скорость во время работы без использования дополнительных механизмов типа коробки передач, надежны и долговечны.
Среди недостатков всех типов электромоторов — отсутствие высокоемкостного аккумулятора электроэнергии для автономной работы.
Основное отличие электродвигателя переменного тока от его ближайшего родственника – электродвигателя постоянного тока – заключается в том, что первый питается переменным током. Если сравнивать их функциональные возможности, первый менее мощный, у него сложно регулировать скорость в широком диапазоне, он имеет меньший КПД.
Если же сравнивать асинхронный и синхронный электродвигатель переменного тока, то первый имеет более простую конструкцию и лишен «слабого звена» — графитовых щеток. Именно они обычно первыми выходят из строя при поломке синхронных двигателей. Вместе с тем, у него сложно получить и регулировать постоянную скорость, которая зависит от нагрузки. Синхронные двигатели позволяют регулировать скорость вращения с помощью реостатов.
Сфера применения
Электродвигатели переменного тока широко используются практически во всех сферах. Ими оснащаются электростанции, их используют в автомобиле- и машиностроении, есть они и в домашней бытовой технике. Простота их конструкции, надежность, долговечность и высокий показатель КПД делает их практически универсальными.
Асинхронные двигатели нашли применение в приводных системах различных станков, машин, центрифуг, вентиляторов, компрессоров, а также бытовых приборов. Трехфазные асинхронные двигатели являются наиболее распространенными и востребованными. Синхронные двигатели используются не только в качестве силовых агрегатов, но и генераторов, а также для привода крупных установок, где важно контролировать скорость.
Схема подключения электродвигателя к сети
Электродвигатели переменного тока бывают трех и однофазные.
Асинхронные однофазные двигатели имеют на корпусе 2 вывода и подключить их к сети не составляет трудности. Т.к. вся бытовая электрическая сеть в основном однофазная 220В и имеет 2 провода — фаза и ноль. С синхронными все намного интереснее, их тоже можно подключить с помощью 2 проводов, достаточно обмотки ротора и статора соединить. Но соединять их нужно так, чтобы обмотки однополюсного намагничивания ротора и статора располагались напротив друг друга.
Сложности представляют двигатели для 3ех фазной сети. Ну во-первых у таких двигателей в основном в клеммной коробке 6 выводов и это означает что обмотки двигателя нужно подключать самому, а во-вторых их обмотки можно подключать разными способами — по типу «звезда» и «треугольник». Ниже приведен рисунок соединения клем в клеммной коробке, в зависимости от типа соединения обмоток.
Подключение одного и того же электродвигателя разным способом в одну и туже электрическую сеть приведет к потреблению разной мощности. При этом не правильное подключение электродвигателя, может привести к расплавлению обмоток статора.
Обычно асинхронные двигатели предназначены для включения в трехфазную сеть на два разных напряжения, отличающиеся в раз. Например, двигатель рассчитан для включения в сеть на напряжения 380/660 В. Если в сети линейное напряжение 660 В, то обмотку статора следует соединить звездой, а если 380 В, то треугольником. В обоих случаях напряжение на обмотке каждой фазы будет 380 В. Выводы обмоток фаз располагают на панели таким образом, чтобы соединения обмоток фаз было удобно выполнять посредством перемычек, без перекрещивания последних. В некоторых двигателях небольшой мощности в коробке выводов имеется лишь три зажима. В этом случае двигатель может быть включен в сеть на одно напряжение (соединение обмотки статора такого двигателя звездой или треугольником выполнено внутри двигателя).

Принципиальная схема включения в трехфазную сеть асинхронного двигателя с фазным ротором показана на рисунке. Обмотка ротора этого двигателя соединена с пусковым реостатом ЯР, создающим в цепи ротора добавочное сопротивление Rдобав.
Как работает однофазный двигатель?
Чтобы понять, как работает однофазный асинхронный двигатель переменного тока, полезно понять основы работы с трехфазным асинхронным двигателем.
Ток в статоре трехфазного двигателя (неподвижные катушки в двигателе) создает вращающееся магнитное поле. Магнитное поле вращается из-за сдвига фаз на 120 ° в каждой фазе источника питания. Это вращающееся магнитное поле индуцирует ток в стержнях ротора.Ток в роторе создает собственное магнитное поле. Взаимодействие между магнитными полями статора и ротора заставляет ротор вращаться. Для трехфазных двигателей следует отметить одну важную вещь: поскольку они работают на трех фазах, которые смещены друг относительно друга, они самозапускаются. (См. Верхний рисунок.)
Как он «вращается»
Однофазные двигатели работают по тому же принципу, что и трехфазные двигатели, за исключением того, что они работают только от одной фазы. Одна фаза создает колеблющееся магнитное поле, которое движется вперед и назад, а не вращающееся магнитное поле (см. Нижний рисунок).Из-за этого у настоящего однофазного двигателя нулевой пусковой момент. Однако, как только ротор начинает вращаться, он продолжает вращаться в результате колебания магнитного поля в статоре.
Спустя годы инженеры придумали умные способы запуска однофазных двигателей. Большинство из них связано с созданием второй фазы, которая помогает создавать вращающееся магнитное поле в статоре. Эту фазу часто называют стартовой или вспомогательной.
Типы однофазных двигателей
Некоторыми из различных типов однофазных двигателей являются двигатель с экранированными полюсами, двигатель с расщепленной фазой, двигатель с постоянным разделенным конденсатором (также называемый двигателем с однофазным конденсатором) и двигатель с двумя конденсаторами.Основное различие в конструкции этих двигателей заключается в том, как производится вторая фаза. В двигателях с экранированным полюсом и в двигателях с разделенной фазой конденсатор не используется, в то время как в двигателях с постоянным разделенным конденсатором (PSC) и двумя номинальными конденсаторами используется. Двигатели с разделенной фазой и конденсаторные двигатели с двумя номиналами могут использовать центробежный переключатель для отключения фазы запуска, когда двигатели набирают скорость, в то время как двигатели с экранированным полюсом и двигатели PSC не имеют переключателя.
У каждого из этих двигателей также есть свои компромиссы в производительности.Двигатели с экранированными полюсами — очень простые двигатели и, как правило, недорогие, но они имеют низкий КПД и, как правило, предназначены для применения с малой мощностью. Двигатели с расщепленной фазой, как правило, недорогие, но у них низкий пусковой момент и высокий пусковой ток. Двигатели PSC предлагают более высокий пусковой момент и более высокий КПД, чем двигатели без конденсатора.
>> Хотите узнать больше об асинхронных двигателях? Прочтите в нашем блоге о синхронных и асинхронных двигателях или посмотрите наше видео о том, как выбрать мотор-редуктор.
Принцип работы однофазного асинхронного двигателя
Однофазный асинхронный двигатель состоит из однофазной обмотки, которая установлена на статоре двигателя, и обмотки клетки, размещенной на роторе. Пульсирующее магнитное поле создается, когда обмотка статора однофазного асинхронного двигателя, показанного ниже, получает питание от однофазного источника питания.
Слово «Пульсация» означает, что поле, нарастающее в одном направлении, падает до нуля, а затем нарастает в противоположном направлении.В этих условиях ротор асинхронного двигателя не вращается. Следовательно, однофазный асинхронный двигатель не запускается самостоятельно. Для этого требуются специальные пусковые средства.
Если 1 фазная обмотка статора возбуждена и ротор двигателя вращается с помощью вспомогательных средств, а пусковое устройство затем снимается, двигатель продолжает вращаться в том направлении, в котором он был запущен.
Характеристики однофазного асинхронного двигателя анализируются с помощью двух теорий. Один известен как теория двойного вращающегося поля , а другой — теория перекрестного поля .Обе теории схожи и объясняют причину возникновения крутящего момента при вращении ротора.
Теория двойного вращающегося поля однофазного асинхронного двигателя
Теория двойного вращающегося поля однофазного асинхронного двигателя утверждает, что пульсирующее магнитное поле разделяется на два вращающихся магнитных поля. Они равны по величине, но противоположны по направлениям. Асинхронный двигатель реагирует на каждое из магнитных полей отдельно. Чистый крутящий момент в двигателе равен сумме крутящего момента каждого из двух магнитных полей.
Уравнение переменного магнитного поля имеет вид
Где βmax — максимальное значение плотности потока синусоидально распределенного воздушного зазора, создаваемого правильно распределенной обмоткой статора, по которой проходит переменный ток с частотой ω, а α — пространственный угол смещения, измеренный от оси обмотки статора.
Как известно,
Итак, уравнение (1) можно записать как
Первый член правой части уравнения (2) представляет вращающееся поле, движущееся в положительном направлении α.Это поле известно как поле прямого вращения. Точно так же второй член показывает вращающееся поле, движущееся в отрицательном направлении α и известное как поле обратного вращения.
Направление, в котором первоначально запускается однофазный двигатель, называется положительным направлением. Оба вращающихся поля вращаются с синхронной скоростью. ω _с = 2πf в обратном направлении. Таким образом, пульсирующее магнитное поле разделяется на два вращающихся магнитных поля. Оба они равны по величине и противоположны по направлению, но с одинаковой частотой.
В состоянии покоя наведенные напряжения в результате равны и противоположны; два момента также равны и противоположны. Таким образом, чистый крутящий момент равен нулю, и, следовательно, однофазный асинхронный двигатель не имеет пускового крутящего момента.
Однофазные асинхронные двигатели
Типы, конструкция, принципы работы
— Реклама —
Однофазный асинхронный двигатель — один из самых известных представителей огромного семейства двигателей переменного тока. Этот тип двигателя предназначен для преобразования электрической энергии в механическую для выполнения некоторых физических задач.Для правильного выполнения своей работы этому асинхронному двигателю требуется только одна фаза питания. Они часто используются в приложениях с низким энергопотреблением, например, в быту и легкой промышленности. Легкая и простая конструкция, дешевая стоимость обслуживания, высокая надежность и низкая стоимость ремонта — вот некоторые из его значительных преимуществ.
Linquip собрал всю информацию, необходимую для знакомства с этим типом двигателя. В следующих разделах мы подробно остановимся на конструкции, принципе работы и типах однофазных асинхронных двигателей.Оставайтесь с нами.
Конструкция однофазного асинхронного двигателя
Двумя основными компонентами однофазного асинхронного двигателя являются статор и ротор. Как вы, возможно, знаете и понимаете по названию, статор — это неподвижная часть этого двигателя. С другой стороны, ротор — это вращающийся компонент двигателя. однофазное переменное питание достигает обмотки статора. Ротор с помощью вала подключается к механической нагрузке. Ротор имеет многослойный железный сердечник с множеством перекошенных пазов.Эти пазы ротора бывают закрытого или полузакрытого типа. Обмотки ротора симметричны.
Между ротором и статором имеется воздушный зазор. Чаще всего этот двигатель используется в холодильниках, часах, дрелях, насосах, стиральных машинах и т. Д. Обмотка статора в асинхронных двигателях разделена на две части: основную обмотку и вспомогательную обмотку. положение этих двух типов обмоток таково, что вспомогательная обмотка перпендикулярна основной обмотке.В асинхронных двигателях основная обмотка — это обмотка с большим количеством витков, а другая называется вспомогательной обмоткой.
Принцип работы однофазного асинхронного двигателя
В предыдущем разделе вы получили некоторую информацию о конструкции и конструкции однофазных асинхронных двигателей. Теперь, когда вы знаете некоторые части этого типа асинхронного двигателя, давайте посмотрим, какой принцип работы управляет работой этой конструкции.
Как упоминалось ранее, на обмотку статора подается однофазный переменный ток.После того, как обмотка статора получает питание, создается магнитное поле, которое действует синусоидальным образом. Через некоторое время полярность магнитного поля меняется, и переменный поток не может обеспечить необходимую силу вращения для двигателя. Как вы знаете, для работы любого электродвигателя нам нужны два потока.
Взаимодействие этих двух потоков создает требуемый крутящий момент. При подаче однофазного переменного тока на обмотку статора переменный ток начинает проходить через статор.Этот переменный ток создает переменный поток, который называется основным потоком. основной поток также связан с проводниками ротора.
Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, ЭДС индуцируется в роторе. Поскольку цепь ротора замыкается, ток начинает течь в роторе. Этот ток, называемый током ротора, создает свой поток, называемый потоком ротора. Поскольку этот поток создается по принципу индукции, двигатель, работающий по этому принципу, получил название асинхронного двигателя.
Типы однофазных асинхронных двигателей
В предыдущем разделе вы прочитали об условиях и принципах работы однофазного асинхронного двигателя в зависимости от них. Пришло время узнать больше о различных типах однофазных асинхронных двигателей. Основываясь на различных методах запуска однофазного IM, существует четыре основных различных типа, которые мы собираемся предоставить полезную информацию о каждом из них в следующих разделах.
Асинхронный двигатель с расщепленной фазой
Этот тип однофазного электродвигателя IM также известен как электродвигатель с резистивным пуском.В этом типе основная обмотка и вспомогательная обмотка смещены на 90 градусов. Вспомогательная обмотка и центробежный выключатель включены последовательно. Работа этого переключателя заключается в отключении вспомогательной обмотки от главной цепи, когда скорость двигателя достигает 75-80 процентов от синхронной скорости.
Некоторые характеристики асинхронного двигателя с расщепленной фазой включают номинальную мощность от 60 до 250 Вт, постоянную скорость и высокий пусковой ток. Из-за невысокой стоимости обслуживания и ремонта двигателя он очень популярен на рынке.В некоторых бытовых применениях этот двигатель эффективно используется. Помните, что из-за низкого пускового момента он не может развивать мощность более 1 кВт.
Конденсаторный пусковой двигатель
В этом однофазном ИД вспомогательная обмотка имеет больше витков. электролитический конденсатор включен последовательно со вспомогательной обмоткой. Как и в предыдущем типе, также подключен центробежный переключатель, и две обмотки расположены под углом 90 градусов. Некоторые характеристики конденсаторного пускового двигателя заключаются в том, что стоимость обслуживания и ремонта высока, а номинальная мощность составляет от 120 до 7 кВт.Двигатели с конденсаторным пуском обычно используются в приложениях, где требуется высокий пусковой момент.
Конденсаторный пусковой двигатель и конденсаторный двигатель
Принцип работы и конструкция конденсаторного пускового устройства и конденсаторного пускового двигателя и конденсаторного пускового двигателя почти одинаковы. Двумя основными компонентами этого двигателя являются ротор с сепаратором и обмотки статора. Обмотки статора расположены под углом 90 градусов. В этом типе асинхронного двигателя используются два конденсатора, включенных параллельно. Здесь вы также можете найти центробежный выключатель.Запуск больших нагрузок, простота эксплуатации и конструкции, а также высокий КПД — вот некоторые из характеристик конденсаторного запуска и конденсаторного запуска двигателя. Этот двигатель выгоден как для домашнего, так и для промышленного применения.
Электродвигатель с экранированными полюсами
Двигатель с экранированными полюсами состоит из ротора с сепаратором и статора. Сам статор состоит из выступающих полюсов с возбуждающей катушкой. Каждый полюс намотан внутри затеняющей катушки. Вот почему полюса называются экранированными полюсами, а двигатель — электродвигателем с экранированными полюсами.Простая конструкция и конструкция, отсутствие центробежного переключателя и номинальная мощность 30 Вт — вот некоторые характеристики этого типа асинхронного двигателя. Из-за его низкой мощности этот двигатель обычно используется в приложениях с низким энергопотреблением.
Заключение
В этой статье мы попытались предоставить некоторую полезную информацию об однофазных асинхронных двигателях. Прежде всего, мы поговорили об общей конструкции и конструкции этого типа электродвигателя переменного тока. Затем мы перешли к принципу работы и, наконец, дошли до различных типов однофазных ИД.Мы будем очень рады, если у вас есть какие-либо мнения или опыт использования этого типа асинхронных двигателей, и вы захотите поделиться им с нами в комментариях. Кроме того, если у вас есть какие-либо вопросы, зарегистрируйтесь на нашем веб-сайте и позвольте нашим специалистам Linquip помочь вам. Надеюсь, вам понравилась эта статья.
Однофазные асинхронные двигатели
— конструкция и принцип работы
Однофазные асинхронные двигатели:
Однофазный источник переменного тока обычно используется для освещения магазинов, офисов, домов, школ и т. Д.Следовательно, вместо двигателей постоянного тока двигатели, которые работают от однофазного переменного тока. поставка широко используются. Эти двигатели переменного тока называются однофазными асинхронными двигателями . Большое нет. бытового применения однофазные асинхронные двигатели . Здесь мы узнаем , как работает однофазный асинхронный двигатель .

Мощность этих двигателей очень мала. Некоторые из них представляют собой даже двигатели с дробной мощностью, которые используются в таких устройствах, как маленькие игрушки, маленькие вентиляторы, фены и т. Д.В этой статье объясняется конструкция , принцип работы однофазных асинхронных двигателей .
Конструкция однофазных асинхронных двигателей:
Подобно двигателю постоянного тока, однофазный асинхронный двигатель также имеет две основные части: одну вращающуюся, а другую неподвижную. Стационарная часть в однофазных асинхронных двигателях — это статор , а вращающаяся часть — это Ротор .

Статор имеет многослойную конструкцию, состоящую из штамповок.На его периферии расположены штампы для переноса обмотки, называемой обмоткой статора, или основной обмоткой. Он возбуждается однофазным источником переменного тока. Ламинированная конструкция сводит к минимуму потери в стали. Штампованные детали изготовлены из кремнистой стали, что минимизирует потери на гистерезис.

Обмотка статора намотана на определенное количество полюсов, т.е. при возбуждении от однофазного источника переменного тока статор создает магнитное поле, которое создает эффект определенного количества полюсов.Количество полюсов, на которые наматывается обмотка статора, определяет синхронную скорость двигателя. Синхронная скорость обозначается как Ns, и она имеет фиксированную зависимость от частоты питания f и числа полюсов P.
Ns = 120f / p об / мин

Учебник «Электрические машины П.С. Бхимбхры» является лучшим в отрасли. Возьмите его сейчас по очень низкой цене.

Обязательно к прочтению:
Асинхронный двигатель никогда не вращается с синхронной скоростью, а вращается со скоростью, немного меньшей, чем синхронная скорость.Конструкция ротора — беличья клетка. Этот ротор состоит из неизолированных медных или алюминиевых стержней, вставленных в пазы.

Шины постоянно закорочены на обоих концах с помощью токопроводящих колец, называемых концевыми кольцами. Вся конструкция выглядит как клетка, отсюда и название ротор с беличьей клеткой. Конструкция однофазных асинхронных двигателей показана на рисунке ниже:

Поскольку стержни постоянно закорочены друг с другом, сопротивление всего ротора очень мало.Воздушный зазор между статором и ротором должен быть одинаковым и минимальным. Основная особенность этого ротора заключается в том, что он автоматически настраивается на то же количество полюсов, что и обмотка статора. Принципиальная схема двухполюсного однофазного асинхронного двигателя показана на рисунке ниже:
Принцип работы однофазных асинхронных двигателей:
Для двигательного действия должны существовать два потока, которые взаимодействуют друг с другом для создания крутящего момента.В двигателях постоянного тока обмотка возбуждения создает основной поток, в то время как питание постоянного тока, подаваемое на якорь, отвечает за создание потока якоря. Главный магнитный поток и магнитный поток якоря взаимодействуют, создавая крутящий момент.

В однофазном асинхронном двигателе однофазное питание переменного тока подается на обмотку статора. Обмотка статора пропускает переменный ток, который создает магнитный поток, также имеющий переменный характер. Этот поток называется основным потоком. Этот поток связан с проводниками ротора и из-за действия трансформатора e.m.f индуцируется в роторе. Индуцированная ЭДС управляет током через ротор, поскольку цепь ротора является замкнутой.

Этот ток ротора создает другой поток, называемый потоком ротора, необходимый для движения. Таким образом, второй поток создается по принципу индукции из-за наведенной ЭДС, поэтому двигатель называется асинхронным двигателем . В отличие от этого в двигателе постоянного тока для создания магнитного потока якоря требуется отдельное питание якоря. Это важное различие между d.c двигатель и асинхронный двигатель.
Key Point : Еще одно важное различие между ними состоит в том, что d.c. двигатели самозапускаются, в то время как однофазные асинхронные двигатели не запускаются автоматически. Давайте посмотрим , почему однофазные асинхронные двигатели не являются самозапускающимися с помощью теории под названием двухоборотная теория поля .
Настоящее учебное пособие «Электрические машины» П.S. Bhimbhra «является лучшим в отрасли. Купите его сейчас по очень низкой цене.
Обязательно к прочтению:
Теория двойного вращающегося поля в однофазных асинхронных двигателях:
Согласно этой теории, любую переменную величину можно разделить на два вращающихся компонента, которые вращаются в противоположных направлениях, и каждая имеет величину, равную половине максимальной величины переменной величины. В случае однофазных асинхронных двигателей обмотка статора создает переменное магнитное поле с максимальной величиной Φ1m.

В соответствии с теорией двухоборотного поля или y, рассмотрите две составляющие потока статора, каждая из которых имеет величину, равную половине максимальной величины магнитного потока статора, то есть (Φ1m / 2). Оба этих компонента вращаются в противоположных направлениях с синхронной скоростью Ns, которая зависит от частоты и полюсов статора.

Пусть Φf — прямая составляющая, вращающаяся против часовой стрелки, а Φb — обратная составляющая, вращающаяся по часовой стрелке.Результат этих двух составляющих в любой момент дает мгновенное значение потока статора в этот момент. Таким образом, результатом этих двух является исходный магнитный поток статора. На рисунке ниже показан поток статора и его две составляющие Φf и Φb.

Вначале оба компонента показаны на рисунке (а) напротив друг друга. Таким образом, результирующее ΦR = 0. Это не что иное, как мгновенное значение магнитного потока статора в начале. После 90 °, как показано на рисунке (b), два компонента поворачиваются таким образом, что оба указывают в одном направлении.

Следовательно, результирующий ΦR является алгебраической суммой величин двух компонентов. Итак, ΦR = (Φ1m / 2) + (Φ1m / 2) = Φ1m. Это не что иное, как мгновенное значение потока статора при 0 = 90 °, как показано на рисунке (c). Таким образом, непрерывное вращение двух компонентов дает исходный переменный магнитный поток статора.

Оба компонента вращаются и, следовательно, режутся проводниками ротора. Из-за отсечения флюса в роторе индуцируется ЭДС, которая циркулирует ток ротора.Ток ротора создает магнитный поток ротора. Этот поток взаимодействует с передающей составляющей Φf для создания крутящего момента в одном конкретном направлении, например, против часовой стрелки. В то время как поток ротора взаимодействует с обратной составляющей Φb, создавая крутящий момент в направлении по часовой стрелке. Таким образом, если вращающий момент против часовой стрелки положительный, то вращающий момент по часовой стрелке отрицательный.

Вначале эти два момента равны по величине, но противоположны по направлению. Каждый крутящий момент пытается повернуть ротор в собственном направлении.Таким образом, чистый крутящий момент, испытываемый ротором, в начале равен нулю. Следовательно, однофазные асинхронные двигатели не запускаются автоматически. Обеспечивая дополнительный магнитный поток, мы можем запустить двигатель самостоятельно. Некоторые из однофазных асинхронных двигателей с самозапуском — это асинхронный двигатель с конденсаторным пуском, асинхронный двигатель с экранированными полюсами, двигатель с постоянным разделенным конденсатором.
Характеристики крутящего момента и скорости однофазных асинхронных двигателей:
Два противоположно направленных крутящих момента и результирующий крутящий момент могут быть эффективно показаны с помощью характеристики крутящий момент-скорость .

Можно видеть, что при запуске N = 0, и в этот момент результирующий крутящий момент равен нулю. Таким образом, однофазные асинхронные двигатели не являются самозапускающимися. Однако, если ротору дано начальное вращение в любом направлении, результирующий средний крутящий момент увеличивается в направление, в котором изначально вращается ротор, и двигатель начинает вращаться в этом направлении.

Но на практике невозможно придать начальный крутящий момент ротору извне, поэтому в конструкцию однофазных асинхронных двигателей внесены некоторые изменения, чтобы сделать их самозапускающимися.Другая теория, которая также может быть использована для объяснения , почему однофазный асинхронный двигатель не самозапускается , — это теория перекрестного поля.
Теория кросс-поля в однофазных асинхронных двигателях:
Рассмотрим однофазный асинхронный двигатель с неподвижным ротором, как показано на рисунке ниже. Обмотка статора возбуждается однофазным переменным током. Этот источник питания создает переменный магнитный поток Φs, который действует вдоль оси обмотки статора.Из-за этого потока в проводниках ротора индуцируется ЭДС из-за действия трансформатора.

Поскольку ротор закрыт, эта ЭДС обеспечивает циркуляцию тока по проводникам ротора. Направление тока ротора показано на рисунке ниже. Направление тока ротора таково, чтобы противодействовать причине, вызывающей его, которой является статор. поток Φs. Теперь можно использовать правило левой руки Флеминга, чтобы найти направление силы, действующей на проводники ротора. Можно видеть, что, когда Φs действует в направлении вверх и увеличивается положительно, проводники слева испытывают силу слева направо, а проводники справа. испытывайте силу справа налево.Таким образом, в целом сила, испытываемая ротором, равна нулю, следовательно, на ротор отсутствует крутящий момент, и ротор не может начать вращаться.

Мы видели, что должны существовать два потока, разделенных некоторым углом, чтобы создать вращающееся магнитное поле. Согласно теории перекрестного поля , поток статора можно разделить на две составляющие, которые взаимно перпендикулярны. Один действует вдоль оси магнитного поля. обмотка статора и др. действует перпендикулярно ей.

Теперь предположим, что ротор получает первоначальный толчок против часовой стрелки.Из-за вращения ротор физически сокращает поток статора, и в роторе индуцируется динамическая ЭДС. Это называется ЭДС скорости или ЭДС вращения. Направление такой ЭДС может быть получено с помощью правила правой руки Флеминга, и эта ЭДС находится в фазе с потоком статора Φs.

Направление ЭДС показано на рисунке ниже. Эта ЭДС обозначается E2N. Эта ЭДС обеспечивает циркуляцию тока через ротор, равный I2N. Этот ток создает собственный поток, называемый потоком ротора Φr. Эта ось Φr находится под углом 90 ° к оси потока статора, поэтому этот поток ротора он назвал поперечным полем.
Учебник «Электрические машины П.С. Бхимбхры» является лучшим в отрасли. Возьмите его сейчас по очень низкой цене.

купить сейчас

Обязательно к прочтению:
Из-за очень высокого реактивного сопротивления ротора ток ротора I2N и Φr отстают от ЭДС вращения почти на 90 °. Таким образом, Φr находится в квадратуре с Φs в пространстве и отстает от Φs на 90 ° по фазе времени. Такие два потока создают вращающееся магнитное поле .

Направление этого вращающегося магнитного поля будет таким же, как направление начального толчка.Таким образом, ротор испытывает крутящий момент в том же направлении, что и вращающееся магнитное поле, то есть в направлении первоначального толчка. Таким образом, в рассматриваемом случае ротор ускоряется против часовой стрелки и в установившемся режиме достигает подсинхронной скорости.
Заключение:

Сегодня мы обсудили принцип работы и конструкцию однофазных асинхронных двигателей . Вы можете скачать эту статью в формате pdf, ppt.

Комментарий ниже для любых запросов.
Однофазный асинхронный двигатель
: работа схем и применение
Поскольку требования к питанию систем с одной нагрузкой обычно невелики, все наши дома, офисы снабжаются только однофазным источником переменного тока. Для обеспечения надлежащих условий работы при использовании этого однофазного источника питания необходимо использовать совместимые двигатели. Помимо совместимости, двигатели должны быть экономичными, надежными и простыми в ремонте. Все эти характеристики легко найти в однофазном асинхронном двигателе.Подобно трехфазным двигателям, но с некоторыми модификациями, однофазные асинхронные двигатели являются отличным выбором для бытовой техники. Их простой дизайн и низкая стоимость привлекли множество приложений.

Определение однофазного асинхронного двигателя
Однофазные асинхронные двигатели — это простые двигатели, которые работают от однофазного переменного тока и в которых крутящий момент создается за счет индукции электричества, вызванного переменными магнитными полями. Однофазные асинхронные двигатели бывают разных типов в зависимости от условий запуска и различных факторов.Это-
1). Двигатели с расщепленной фазой.

Двигатели с резистивным пуском.
Двигатели емкостного пуска.
Двигатель с постоянным разделенным конденсатором.
Конденсаторный двигатель с двумя номиналами.
2). Асинхронные двигатели с расщепленными полюсами.
3). Асинхронный двигатель с резистивным пуском.
4). Отталкивание — пуск асинхронного двигателя.
Конструкция однофазного асинхронного двигателя
Основными частями однофазного асинхронного двигателя являются статор, ротор и обмотки.Статор — это неподвижная часть двигателя, на которую подается переменный ток. Статор содержит два типа обмоток. Одна — основная обмотка, другая — вспомогательная. Эти обмотки размещены перпендикулярно друг другу. К вспомогательной обмотке параллельно подключен конденсатор.
Поскольку питание переменного тока используется для работы однофазного асинхронного двигателя, необходимо учитывать определенные потери, такие как — потери на вихревые токи, потери на гистерезис. Для устранения потерь на вихревые токи статор имеет пластинчатую штамповку.Для уменьшения потерь на гистерезис эти штамповки обычно изготавливают из кремнистой стали.
Ротор — это вращающаяся часть двигателя. Здесь ротор похож на ротор с короткозамкнутым ротором. Ротор не только цилиндрический, но и имеет по всей поверхности прорези. Чтобы обеспечить плавную и стабильную работу двигателя, предотвращая магнитную блокировку статора и ротора, пазы скошены, а не параллельны.
Жилы ротора — алюминиевые или медные стержни, вставляются в пазы ротора.Торцевые кольца, изготовленные из алюминия или меди, замыкают проводники ротора. В этом однофазном асинхронном двигателе не используются контактные кольца и коммутаторы, поэтому их конструкция становится очень простой и легкой.
Эквивалентная схема
однофазного асинхронного двигателя
На основе теории двойного вращающегося поля можно нарисовать эквивалентную схему однофазного асинхронного двигателя. Схема изображена в двух положениях — состояние покоя ротора состояние заблокированного ротора.
Двигатель с заблокированным ротором работает как трансформатор с короткозамкнутой вторичной обмоткой.
Эквивалентная схема однофазного асинхронного двигателя
В состоянии покоя ротора два вращающихся магнитных поля имеют противоположное направление с одинаково разделенными величинами и кажутся соединенными последовательно друг с другом. Цепь однофазного асинхронного двигателя
в состоянии покоя ротора
Принцип работы однофазного асинхронного двигателя
Основная обмотка однофазного асинхронного двигателя питается от однофазного А.C. ток. Это создает флуктуирующий магнитный поток вокруг ротора. Это означает, что при изменении направления переменного тока изменяется направление генерируемого магнитного поля. Этого условия недостаточно, чтобы ротор вращался. Здесь применяется принцип теории двойного вращающегося поля.
Согласно теории двойного вращающегося поля, одиночное переменное поле возникает из-за комбинации двух полей равной величины, но вращающихся в противоположном направлении. Величина этих двух полей равна половине величины переменного поля.Это означает, что при приложении переменного тока создаются два поля половинной величины с равными величинами, но вращающимися в противоположных направлениях.
Итак, теперь в статоре течет ток, а на роторе вращается магнитное поле, таким образом, закон электромагнитной индукции Фарадея действует на ротор. Согласно этому закону вращающиеся магнитные поля производят электричество в роторе, которое создает силу «F», которая может вращать ротор.
Почему однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически?
Когда к ротору применяется закон электромагнитной индукции Фарадея, индуцируется электричество и на стержнях ротора создается сила.Но согласно теории двойного вращающегося поля, есть два магнитных поля с одинаковой величиной, но вращающихся в противоположном направлении. Таким образом, создаются два вектора силы с одинаковой величиной, но противоположными по направлению.
Таким образом, эти векторы силы, поскольку они имеют одинаковую величину, но противоположны по направлению, не вызывают вращения ротора. Таким образом, однофазные асинхронные двигатели не запускаются автоматически. Мотор в таком состоянии просто гудит. Чтобы предотвратить эту ситуацию и вращать ротор, необходимо приложить пусковое усилие для однофазного двигателя.Когда сила в одном направлении становится больше, чем сила в другом направлении, ротор начинает вращаться. В однофазных асинхронных двигателях для этой цели используются вспомогательные обмотки.
Способы пуска однофазного асинхронного двигателя
Однофазный асинхронный двигатель не имеет пускового момента, поэтому для обеспечения этого пускового момента требуется внешняя схема. Для этого в статоре этих двигателей имеется вспомогательная обмотка. Вспомогательная обмотка подключена параллельно конденсатору.Когда конденсатор включен, аналогично основной обмотке, на вспомогательной обмотке наблюдаются вращающиеся два магнитных поля одинаковой величины, но в противоположном направлении.
Из этих двух магнитных полей вспомогательной обмотки одно компенсирует одно из магнитных полей основной обмотки, а другое складывается с другим магнитным полем основной обмотки. Таким образом, в результате получается одно вращающееся магнитное поле большой величины. Это создает силу в одном направлении, следовательно, вращает ротор.Когда ротор начинает вращаться, он вращается, даже если конденсатор выключен.
Существуют различные способы определения однофазных асинхронных двигателей. Обычно эти двигатели выбираются в зависимости от способа их запуска. Эти методы можно классифицировать как
Пуск с разделенной фазой.
Запуск с расщепленными полюсами.
Пуск отталкивающего двигателя
Пуск с противодействием.
При двухфазном пуске статор имеет два типа обмоток — основная и вспомогательная, соединенные параллельно.Двигатели с этим типом пуска:
Резисторные двухфазные двигатели.
Электродвигатели с конденсаторной фазой.
Конденсаторы запускают и запускают двигатели.
Двигатель с конденсаторным двигателем.
Однофазный индукционный двигатель с конденсаторным пуском
Его также называют конденсаторным электродвигателем с разделенной фазой. Здесь количество витков вспомогательной обмотки равно количеству витков основной обмотки. Конденсатор включен последовательно со вспомогательной обмоткой. Вспомогательная обмотка отключается с помощью центробежного переключателя, когда ротор достигает 75% синхронной скорости.Двигатель продолжает ускоряться, пока не достигнет нормальной скорости.
Номинальная мощность двигателей с конденсаторным пуском составляет от 120 до 750 Вт. Эти двигатели обычно выбирают для таких применений, как холодильники, кондиционеры и т. Д. Из-за их высокого пускового момента.
Применение однофазного асинхронного двигателя
Эти двигатели находят применение в вентиляторах, холодильниках, кондиционерах, пылесосах, стиральных машинах, центробежных насосах, инструментах, небольших сельскохозяйственных приборах, воздуходувках и т. Д.Они в основном используются для маломощных устройств с постоянной скоростью, таких как сельскохозяйственные инструменты и оборудование, где трехфазное питание недоступно. Двигатели от 1/400 кВт до 1/25 кВт используются в игрушках, фенах и т. Д.…
Таким образом, мы часто используем однофазные асинхронные двигатели в повседневной жизни. Эти моторы легко ремонтировать. Тем не менее, у этих двигателей есть некоторые недостатки. С каким недостатком этих моторов вы столкнулись? Вы можете назвать некоторые из них?
Источник изображения: Цепи однофазного асинхронного двигателя
Схема и работа однофазного двигателя
Однофазные двигатели очень широко используются дома, в офисах, мастерских и т. Д.поскольку в большинство домов и офисов подается однофазное питание. Кроме того, однофазные двигатели надежны, дешевы по стоимости, просты в конструкции и легко ремонтируются.
Однофазный асинхронный двигатель (разделенная фаза, конденсатор, экранированный полюс и т. Д.)
Однофазный синхронный двигатель
Отталкивающий двигатель и др.
Эта статья объясняет основную конструкцию и принцип работы однофазного асинхронного двигателя .
Однофазный асинхронный двигатель
Конструкция однофазного асинхронного двигателя аналогична конструкции трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, за исключением того, что статор намотан для однофазного питания.Статор также снабжен «пусковой обмоткой», которая используется только для пусковых целей. Это можно понять из схемы однофазного асинхронного двигателя слева.
Принцип работы однофазного асинхронного двигателя
Когда на статор однофазного двигателя подается однофазное питание, он создает переменный магнитный поток в обмотке статора. Переменный ток, протекающий через обмотку статора, вызывает индуцированный ток в стержнях ротора (ротора с короткозамкнутым ротором) в соответствии с законом Фарадея об электромагнитной индукции.Этот индуцированный ток в роторе также будет создавать переменный магнитный поток. Даже после установки обоих переменных потоков двигатель не запускается (причина объясняется ниже). Однако, если ротор запускается под действием внешней силы в любом направлении, двигатель разгоняется до конечной скорости и продолжает работать с номинальной скоростью. Такое поведение однофазного двигателя можно объяснить теорией вращения двойного поля.
Теория вращения двойного поля
Теория вращения двойного поля утверждает, что любая переменная величина (здесь переменный поток) может быть разделена на две составляющие, величина которых равна половине максимальной величины переменной величины, и обе эти составляющие вращаются в противоположном направлении.
Следующие рисунки помогут вам понять теорию вращения двойного поля.
Почему однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически?
Статор однофазного асинхронного двигателя намотан с однофазной обмоткой. Когда на статор подается однофазное питание, он создает переменный магнитный поток (который чередуется только вдоль одной оси пространства). Переменный поток, действующий на ротор с короткозамкнутым ротором, не может производить вращение, только вращающийся поток может. Вот почему однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически.
Как сделать самозапуск однофазного асинхронного двигателя?
Как объяснялось выше, однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически . Для самозапуска его можно временно преобразовать в двухфазный двигатель при запуске. Это может быть достигнуто путем введения дополнительной «пусковой обмотки», также называемой вспомогательной обмоткой.
Следовательно, статор однофазного двигателя имеет две обмотки: (i) основная обмотка и (ii) пусковая обмотка (вспомогательная обмотка).Эти две обмотки подключены параллельно к однофазному источнику питания и разнесены на 90 электрических градусов друг от друга. Разность фаз в 90 градусов может быть достигнута путем последовательного подключения конденсатора к пусковой обмотке.
Следовательно, двигатель ведет себя как двухфазный двигатель, а статор создает вращающееся магнитное поле, которое заставляет ротор вращаться. Когда двигатель набирает скорость, скажем, до 80 или 90% от его нормальной скорости, пусковая обмотка отключается от цепи с помощью центробежного переключателя, и двигатель работает только от основной обмотки.
Однофазный асинхронный двигатель
— Работа, конструкция и преимущества
Однофазный асинхронный двигатель может работать от одной фазы питания и использоваться как в быту, так и в промышленности. Основная характеристика такого двигателя такая же, как и у трехфазного. Этот двигатель запускается автоматически (сам), но однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически, потому что он не может увеличить пусковой момент. Трехфазный увеличивает пусковой крутящий момент за счет вращающегося магнитного поля.Двигатель переменного тока запускается от внешнего источника, однако ему требуется дополнительное пространство примерно на 30% по сравнению с трехфазным двигателем. Мы обсудим, что такое однофазный асинхронный двигатель, конструкция, работа, типы, способы пуска, почему он не самозапускающийся, преимущества и применение.
Конструкция однофазного асинхронного двигателя
Это двигатели малой мощности, поэтому они называются двигателями с дробной мощностью. Они используются в бытовых целях. Основными компонентами этого двигателя являются ротор, который является вращающейся частью, и обмотка статора, которая неподвижна.Он состоит из двух частей, одна основная обмотка и одна вспомогательная обмотка. Вспомогательная обмотка расположена под углом 90 градусов к основной обмотке возбуждения. Статор и ротор этого двигателя показаны на рисунке ниже.
Беличий двигатель
Конструктивно этот двигатель такой же, как у многофазного с короткозамкнутым ротором. Общее различие между однофазным и многофазным — это размещение обмотки. Обычно одна обмотка размещается на статоре этого двигателя, который создает неподвижную MMF с переменным временем, тогда как в многофазной обмотке смещается под углом 120 °, что создает вращающуюся MMF с постоянным временем.
Это двигатели с меньшей номинальной мощностью, поэтому они называются двигателями с долей кВт и используются в быту. Он включает в себя раму, на которой смонтированы все внутренние детали. Внешняя часть рамки I, e используется в качестве защитного слоя, чтобы избежать внешних помех. Ротор, который действует как вращающееся устройство, а неподвижная часть — это статор. Основная и вспомогательная обмотки смещены на угол 90 градусов I, т.е. обе обмотки расположены перпендикулярно. Схема статора и ротора показана на диаграмме ниже.Конструкция трехфазного и однофазного двигателя похожа, но отличается расположением обмотки. В трехфазном обмотки расположены со смещением фаз 120 градусов. Это позволяет двигателю создавать вращающееся магнитное поле в воздушном зазоре, оставаясь неизменным во времени. Схема трехфазной обмотки показана на рисунке ниже.
Схема трехфазной обмотки
Принцип работы однофазного асинхронного двигателя
Двигатель этого типа получает однофазное питание от места основной обмотки статора.Из-за тока в обмотке в воздушном зазоре будут возникать магнитные поля. ЭДС будет индуцироваться в проводниках ротора по принципу электромагнитной индукции. Поскольку проводники помещены в магнитное поле, в проводниках будет индуцироваться ЭДС. Из-за закона Ленца, поскольку он противоречит причине, которая его породила. Из-за изменения тока в основной обмотке проводники ротора имеют тенденцию испытывать силу, которая позволяет ротору вращаться.
Сетевое вращающееся магнитное поле (RMF) индуцирует ток в проводниках ротора из-за электромагнитной индукции.Таким образом, токопроводящие проводники, находящиеся под влиянием этого RMF, будут создавать силу в соответствии с законом Лоренца, и ротор начинает вращаться в том же направлении, что и RMF. Схема обмотки представлена на рисунке ниже.
Схема обмотки
Он работает по принципу теории вращения двойного поля, когда ток, проходящий через основную обмотку, создает флуктуирующее магнитное поле. Ротор будет продолжать вращаться в том же направлении, потому что флуктуирующее поле эквивалентно сумме двух противоположно вращающихся магнитных полей. Эта концепция известна как теория двойного вращения.
Теория вращения двойного поля
Он работает на основе теории вращения двойного поля. Эта теория объясняет, почему двигатель не запускается автоматически.
При подаче питания на статор магнитный поток статора (Ф _м) создается за счет протекания тока в обмотке. Согласно теории двойного поля, поток статора делится на две составляющие, которые равны половине величины I, e (Ф _м/2) и противоположны по направлению. Один представлен как прямая составляющая (Фf), а другой как обратная составляющая (Фr).
Поток статора — это попеременно изменяющийся магнитный поток, и компоненты, разделенные на разные условия, объясняются. При 0 ° два компонента будут в противоположных направлениях. Крутящий момент, создаваемый передним компонентом, положительный, а крутящий момент, создаваемый обратным компонентом, отрицательный. Таким образом, чистый крутящий момент равен нулю, ротор запускается в обоих направлениях при запуске. Под углом 90 ° два компонента будут в одном направлении I, т.е. они помогают друг другу создавать положительный крутящий момент.Ротор может вращаться во время работы. По этой причине он не запускается автоматически. Следовательно, ротору дается некоторое начальное вращение для движения.
Схема эквивалента
Принципиальная схема однофазного асинхронного двигателя приведена ниже.
Эквивалентная схема
На основе теории вращения двойного поля разработана эквивалентная схема. В соответствии с теорией вращения двойного поля переменный поток статора делится на две составляющие, а именно, прямое поле и обратное поле соответственно.Принципиальная схема этого двигателя в исходном состоянии показана ниже.
Эквивалентная цепь при простое
Принципиальная схема этого двигателя в рабочем состоянии показана ниже.
Эквивалентная цепь в рабочих условиях
Почему однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически?
Есть два противоположно вращающихся магнитных поля, поэтому создаваемые ими вращающие моменты будут равными и противоположными. Чистым эффектом будет нулевой крутящий момент на роторе, поэтому ротор не запустится.Если мы вращаем ротор с некоторым начальным вращением, то создаваемый крутящий момент будет выше, чем у другого. Таким образом, будет чистый крутящий момент в том же направлении начального вращения, в результате ротор начнет вращаться в том же направлении.
Это достигается введением вспомогательной обмотки с конденсатором. Это создает некоторый крутящий момент, который дает ротору некоторое инициирование его вращения.
Как сделать самозапускающийся однофазный асинхронный двигатель?
Решение для самозапуска двигателя заключается в том, что если мы сможем отменить любое из вращающихся полей, тогда мы сможем запустить двигатель.Именно для этого используется вспомогательная обмотка с конденсаторным расположением.
Вспомогательная обмотка создает два противоположно вращающихся магнитных поля, одно из них отменяет RMF основной обмотки, а другое — суммируется. Результатом будет магнитное поле, которое вращается с определенной скоростью, такое магнитное поле может дать пусковой момент ротору.
Способы запуска
Эти двигатели подразделяются на разные типы в зависимости от методов пуска.Их
Разделенная фаза
Конденсатор пусковой конденсаторный
Конденсатор пусковой
Постоянный конденсатор
Тип экранированного полюса
Требуемые двигатели выбираются в зависимости от требуемого пускового и рабочего крутящего момента, пускового и рабочего токов, потребляемых от источника питания и рабочего цикла.
Двухфазный
Обмотка статора электродвигателя с расщепленной фазой состоит из основной и вспомогательной обмоток, которые смещены в пространстве на 90 электрических градусов.При однофазном питании путем разделения фаз мы можем получить два тока с временным углом 90 градусов, что создает RMF, способный вращать ротор.
Конденсатор пусковой
Этот двигатель аналогичен двигателю с резистивным запуском, это улучшенная версия с резистивным запуском. Пусковая обмотка с большим количеством обмоток намотана на статор с конденсатором. Этот конденсатор дает начало вращению ротора.
Конденсатор Пуск Конденсатор Работа
Этот двигатель представляет собой улучшенную версию двигателя с конденсаторным пуском.В конденсаторном пуске конденсатор используется только в пусковых целях. Но здесь он будет использоваться как для запуска, так и для условий работы. Отсюда и название: двигатель с конденсаторным пуском и запуском от конденсатора.
Постоянный конденсатор
В этом случае конденсатор используется постоянно, нет центробежного переключателя для работы, поскольку он работает непрерывно и также называется двигателем с конденсаторным запуском. Он имеет две обмотки статора, которые расположены под углом 90 градусов друг к другу. Основная обмотка подключается к источнику питания, а вспомогательная обмотка может быть подключена к источнику питания последовательно.
Тип экранированной опоры
Это двигатель с расщепленной фазой, с выступающими полюсами и собственной катушкой возбуждения. Некоторая часть катушки надета на заштрихованную катушку. Когда катушка возбуждена, в заштрихованной катушке индуцируется ток, который создает магнитное поле I, e, поток заштрихованного полюса. Поток заштрихованного полюса и поток основной обмотки будут находиться под углом 90 градусов, и эти два поля удовлетворяют условиям пространственного и временного смещения. Следовательно, создается вращающееся магнитное поле, которое позволяет двигателю вращаться.
Перейдите по этой ссылке, чтобы узнать подробную информацию о типе однофазных асинхронных двигателей
.
Преимущества
Используется для небольших грузов.
Используется в бытовых целях.
Недостатки
Двигатель с конденсаторным пуском имеет хорошие условия запуска, но плохие условия работы, поскольку конденсатор отключен в рабочих условиях. Таким образом, в рабочем состоянии к двигателю подключена только основная обмотка возбуждения.
Приложения
Они используются для вентиляторов, нагнетателей, центробежных насосов и офисного оборудования.
Это самые дешевые двигатели, которые обычно доступны с номинальной мощностью от 0,05 до 0,5 л.с.
Электродвигатели с конденсаторным запуском используются там, где есть требования к тяжелым пусковым нагрузкам, таким как компрессоры, насосы, холодильники и оборудование для кондиционирования воздуха.
Конденсаторные двигатели с пусковым конденсатором используются там, где требуется высокий пусковой крутящий момент, например, в конвейерах, компрессорах, насосах с номинальными характеристиками от 0.От 125 до 0,75 л.с.
Двигатели с экранированными полюсами используются в игрушках,
Электродвигатели с постоянной разделенной фазой используются там, где требуется низкий пусковой крутящий момент, например, для напрямую подключенных вентиляторов, нагнетателей и центробежных насосов.
Таким образом, в этой статье обсуждается часть подробной информации об однофазном асинхронном двигателе. Это один из видов машин, в которых используется принцип электромагнитной индукции. Этот двигатель не запускается автоматически, а также не может расширять RMF.Его можно расширить с помощью специальных методов запуска, чтобы двигатель запускался сам по себе. А также мы обсудили его работу, теорию вращения двойного поля, методы запуска, преимущества, недостатки и применения. Вот вам вопрос, в чем основное различие между однофазным и трехфазным двигателем?
.
No related posts.

Разное