Работа трехфазного асинхронного двигателя от сети однофазного тока

Трехфазный асинхронный двигатель нормального исполнения может создавать вращающий момент без принятия специальных мер при питании от сети однофазного тока.
Предположим, что цепь одного из проводов работающего двигателя, присоединенного к трехфазной сети, разомкнулась (например, вследствие перегорания плавкой вставки предохранителя). Машина, оказавшаяся в однофазном режиме с последовательным или последовательно-параллельным соединением обмоток статора (рис. 1), будет продолжать вращаться, преодолевая момент сопротивления нагрузки.

Рис. 1. Однофазное включение асинхронного двигателя при соединении:
а — звездой; б — треугольником
Рис. 2 Разложение пульсирующего магнитного поля на два вращающихся (1 и 2)

В первом случае одна фаза полностью теряет питание, во втором происходит уменьшение напряжения на каждой из двух фаз, соединенных последовательно. Частота вращения двигателя при этом в обоих случаях снижается, а скольжение увеличивается.

Увеличение скольжения при неизменной нагрузке на валу сопровождается значительным возрастанием тока. Для предупреждения чрезмерного перегрева обмоток необходимо снизить нагрузку двигателя до 50—60 % номинальной. Остановив трехфазный двигатель, работающий в однофазном режиме, легко убедиться в том, что пустить его в ход непосредственно включением в сеть однофазного тока невозможно. Вращающий момент при пуске оказывается равным нулю. Это обусловлено характером магнитного поля статора, которое в однофазном режиме является пульсирующим.
Пульсирующее поле может быть представлено в виде двух полей, вращающихся с одной и той же синхронной частотой в противоположные стороны. Наибольшее значение (амплитуда) каждого из них равно половине амплитуды пульсирующего поля. Разложение пульсирующего поля и его изменение во времени иллюстрируются простым графическим построением (рис. 2) с допущением, что обмотка, по которой проходит ток (показанная в виде одного витка), создает в воздушном зазоре машины синусоидально распределенное магнитное поле (сплошная линия). Каждое из вращающихся полей (пунктирные линии 1 и 2) наводит в обмотке ротора ЭДС, под влиянием которых возникают токи. Взаимодействие вращающихся полей с токами ротора приводит к образованию вращающихся моментов, направленных в противоположные стороны. Неподвижный ротор по отношению к этим полям находится в одинаковых условиях, поэтому вращающие моменты полностью уравновешивают друг друга, этим и объясняется то обстоятельство, что трехфазный двигатель в однофазном режиме не имеет начального (пускового) момента.

Прямое поле, т. е. поле, направление вращения которого совпадает с направлением вращения ротора, наводит в его обмотке токи небольшой частоты (2—3 Гц при частоте напряжения сети 50 Гц). Обозначим момент, обусловленный прямым полем, через М\. Встречному (обратному) полю соответствует тормозной момент М2. Токи, индуктированные в обмотке ротора
встречным полем, при малых значениях скольжения имею г повышенную частоту (около 100 Гц) и, становясь поэтому почти чисто реактивными, оказывают размагничивающее действие. Ослабление встречного поля вызывает уменьшение тормозного момента М2.
Скольжение ротора по отношению к обратному полю равно
По этой причине токи ротора, наведенные обратным полем, имеют повышенную частоту

Каждое из вращающихся магнитных полей (прямое и обратное) является круговым. Пространственный вектор магнитодвижущей силы (МДС) кругового поля вращается с равномерной скоростью (rtj=const), причем конец вектора перемещается по окружности. Диаграммы прямого и обратного магнитных полей с МДС F\ и F2 показаны на рис. 3, а, б.
Результирующее магнитное поле, обусловленное результирующей МДС F, становится эллиптическим: конец вектора F при вращении описывает эллипс. Для эллиптического поля характерно непостоянство мгновенной скорости вращения пространственного вектора результирующей МДС и, соответственно, магнитного поля машины. Это обстоятельство может стать причиной возникновения вибраций, особенно при малых моментах инерции ротора.

Рис. 3. Диаграммы вращающихся магнитных полей: а — прямого кругового; б — обратного кругового; в — эллиптического
Построение диаграммы вращающейся МДС эллиптического поля приведено на рис. 3, в. Большая и малая оси эллипса находятся по соотношениям

Таким образом, эллиптическое поле можно рассматривать как результат наложения двух круговых полей — прямого и обратного.
Результирующий момент однофазного двигателя равен разности моментов от прямого и обратного полей:

Наличие тормозного момента приводит к ухудшению характеристик двигателя в однофазном режиме: по сравнению с трехфазным двигатель имеет меньшие КПД и коэффициент мощности.
Уменьшение КПД связано с возрастанием потерь, обусловленных появлением обратного поля. Снижение коэффициента мощности объясняется увеличением намагничивающего тока.
Как уже отмечалось, существенным недостатком трехфазного двигателя при однофазном включении является отсутствие пускового момента. Двигатели малой мощности можно пустить е ход «от руки», но этот способ неприменим для более мощных приводов. Поэтому задача непосредственного пуска трехфазного двигателя от однофазной сети имеет важное значение. Одно из возможных ее решений рассматривается в настоящей книге. Идея его состоит в образовании в воздушном зазоре машины вращающегося магнитного поля — эллиптического или кругового.

В эллиптическом поле кроме вращающего момента Мх возникает тормозной момент М2. В круговом поле тормозной момент отсутствует.
Для получения кругового вращающегося поля должны быть соблюдены определенные условия. При двух статорных обмотках магнитное поле становится круговым, если их МДС, равные по значению, сдвинуты в пространстве на 90° (электрических) и во времени. Заметим, что под МДС понимают произведение тока обмотки на число ее витков (эффективных). Ось МДС всегда совпадает с осью обмотки.
Рассмотрим схему включения трехфазного двигателя в однофазную сеть (рис. 4, а). Одна обмотка статора образована фазой С1—С4, другая состоит из двух последовательно соединенных фаз: С2—С5, СЗ—Сб. Назовем первую обмотку пусковой, а вторую рабочей, или главной. Стрелками /—3 (рис. 4, б) для некоторого момента времени условно показаны направления и значения пульсирующих МДС отдельных фаз двигателя. Ось МДС «главной обмотки (стрелка 4) находят по правилу параллелограмма )(рис. 4, в).

Рис. 4. Образование пространственного угла сдвига между осями главной и пусковой обмоток однофазного двигателя

Как видно, ось МДС главной фазы оказывается сдвинутой относительно осей МДС статорных обмоток С2—С5, СЗ—С6 на 30°. При этом между осями МДС главной и пусковой обмоток создается пространственный сдвиг, равный 90°. При соединении обмоток двигателя треугольником получается тот же результат.

Для получения сдвига МДС, создаваемых токами обмоток во времени, в цепь пусковой обмотки включают активное сопротивление, индуктивное сопротивление или конденсатор. В первом и втором случаях создается эллиптическое вращающееся поле, так как сдвиг во времени между токами обмоток получается значительно меньше ‘А периода. К достоинству этих способов пуска относятся простота и относительно невысокая стоимость пусковых элементов.
Если в качестве фазосдвигающего элемента использовать конденсатор, то можно получить вращающееся
магнитное поле, близкое к круговому, а в некоторых случаях и круговое.
Пуск двигателя в ход производится следующим образом. При замкнутом рубильнике S2 (рис. 4, б) включается рубильник S1. По достижении частоты вращения, близкой к синхронной, цепь пусковой обмотки с пусковым элементом ПЭ размыкается вручную или автоматически, например, с помощью центробежного выключателя. Под напряжением сети на время работы остается только главная фаза.
Сравнение различных способов пуска показало, что пусковой ток для одного и того же значения момента получается наименьшим при пуске с помощью включения конденсатора. С уменьшением пускового тока уменьшаются колебания напряжения в линии, что приводит к улучшению условий пуска вследствие известной пропорциональности между вращающим моментом асинхронного двигателя и квадратом приложенного напряжения.
Для одинаковых пусковых токов начальный вращающий момент двигателя с конденсатором в цепи пусковой обмотки значительно превосходит момент, получаемый при включении активного сопротивления или индуктивности.

§ 16.3. Работа трехфазного асинхронного двигателя от однофазной сети

Трехфазный асинхронный двигатель может быть использован для работы от однофазной сети. В этом случае такой двигатель включают как конденсаторный по одной из схем рис. 16.9.

Значение рабочей емкости С_раб (мкФ) при частоте переменно­го тока 50 Гц можно ориентировочно определить по одной из формул: для схемы, изображенной на рис. 16.9 а,

C_pa6 ≈ 2700 I₁/ U_c; (16.6)

на рис. 16.9, б

C_pa6 ≈ 2800 I₁/ U_c; (16.7)

на рис. 16.9, в

C_pa6 ≈ 4800 I₁

/ U_c; (16.8)

Здесь I₁ — но­минальный (фазный) ток в обмотке стато­ра, А; U_с — напря­жение однофазной сети, В.

При подборе ра­бочей емкости не­обходимо следить за тем, чтобы ток в фазных обмотках статора при устано­вившемся режиме работы не превы­шал номинального значения.

Рис 16.9. Схемы соединения обмотки статора трехфазного асинхронного двигателя при вклю­чении его в однофазную сеть

Если пуск двигателя происходит при значительной нагрузке на валу, то паралелльно рабочей емкости С_раб следует включить пусковую емкость

С_п = (2,5÷З,0)С_ра6. (16.9)

В этом случае пусковой момент становится равным номиналь­ному. При необходимости дальнейшего увеличения пускового момента следует принять еще большее значение пусковой емкости (С_п ≤ 8С_ра6).

Большое значение для надежной работы асинхронного двига­теля в качестве конденсаторного имеет правильный выбор кон­денсатора по напряжению. Следует иметь в виду, что габариты и стоимость конденсаторов определяются не только их емкостью, но и рабочим напряжением. Поэтому выбор конденсатора с большим “запасом” по напряжению ведет к неоправданному увеличению габаритов и стоимости установки, а включение конденсаторов на напряжение, превышающее допустимое рабочее напряжение, приводит к преждевременному выходу из строя конденсаторов, а следовательно, и всей установки.

При определении напряжения на конденсаторе при включении двигателя по одной из рассмотренных схем необходимо иметь в виду следующее: при включении двигателя по схеме рис. 16.9, а напряжение на конденсаторе равно U_K ≈ 1,3 U_С, а при включении двигателя по схемам рис. 16.9, б и в это напряжение равно U_к ≈ 1,15 U_c.

В схемах конденсаторных двигателей обычно применяют бумажные конденсаторы в металлическом герметичном корпусе прямоугольной формы типов КБГ — МН или БГТ (термостойкие). На корпусе конденсатора указаны емкость и рабочее напряжение постоянного тока. При включении такого конденсатора в сеть пе­ременного тока следует уменьшить примерно в два раза допусти­мое рабочее напряжение. Например, если на конденсаторе указано напряжение 600 В, то рабочее напряжение переменного тока сле­дует считать 300 В.

Пример 16.1. Определить значение рабочей емкости С_раб, необходимой для работы трехфазного асинхронного двигателя типа АВ052-4 от однофазной сети напряжением U_c = 220 В. Номинальные данные двигателя: Р_ном = 80 Вт, напряже­ние 220/380 В, ток сети I_1ном = 0,56/0,32 А.

Решение. Напряжение сети 220 В соответствует соединению обмотки статора в треугольник, поэтому принимаем схему включения двигателя в одно­фазную сеть по рис. 16.9, в. Номинальный (фазный) ток статора I₁ = 0,32 А.

Рабочая емкость по (16.8) С_рa6 = 4800 • 0,32/220 = 6,98 мкФ. При этом рабо­чее напряжение конденсатора U_к ≈ 1,15•220 = 250 В. Принимаем в качестве С_раб батарею из двух параллельно соединенных конденсаторов типа КБГ—МН емко­стью по 4 мкФ каждый (емкость батареи 8 мкФ) на рабочее напряжение 600 В.

При использовании трехфазного двигателя в однофазном кон­денсаторном режиме его полезная мощность обычно не превыша­ет 70—80 % номинальной мощности, а при однофазном режиме без рабочей емкости полезная мощность двигателя не превышает 60 % его номинальной мощности.

Способы пуска асинхронного трехфазного двигателя от однофазной сети ~ Электропривод

Как запускать трехфазный асинхронный двигатель от однофазной сети?

Самый простой способ запуска трехфазного двигателя в качестве однофазного, основывается на подключении его третьей обмотки через фазосдвигающее устройство. В качестве такого устройство может выступать активное сопротивление, индуктивность или конденсатор.

 

Прежде, чем подключать трехфазный двигатель в однофазную сеть, необходимо убедиться, что номинальное напряжение его обмоток соответствуют номинальному напряжению сети. Асинхронный трехфазный двигатель имеет три статорных обмотки. Соответственно в клемной коробке должно быть выведено 6 клемм для подключения питания. Если открыть клеммную коробку, то мы увидим борно двигателя. На борно, выведены 3 обмотки двигателя. Их концы подключены к клеммам. На эти клеммы и подключается питание двигателя.

Каждая обмотка имеет начало и конец. Начала обмоток маркируют как С1, С2, С3. Концы обмоток промаркированы соответственно С4, С5, С6. На крышке клемной коробки мы увидим схему включения двигателя в сеть при разных напряжениях питания. Согласно этой схемы мы и должны подключить обмотки. Т..е. если двигатель допускает использование напряжений 380/220, то для его подключения к однофазной сети 220В, необходимо переключить обмотки в схему «треугольник».

Если же его схема подключения допускает 220/127 В, то к однофазной сети 220 В, его необходимо подключать по схеме «звезда», как показано на рисунке.

Схема с пусковым активным сопротивлением

На рисунке показана схемы однофазного включения трехфазного двигателя с пусковым активным сопротивлением. Такая схема используется только в двигателях малой мощности, так как в резисторе теряетя большое количество энергии в виде тепла.

Схемы конденсаторного пуска асинхронного двигателя

Наибольшее распространение получили схемы с конденсаторами. Для изменения направления вращения двигателя необходимо применять переключатель. В идеале для нормальной работы такого двигателя необходимо, чтобы емкость конденсатора изменялась в зависимости от числа оборотов. Но такое условие выполнить довольно трудно, поэтому обычно применяют схему двухступенчатого управления асинхронным электродвигателем. Для работы механизма, приводимого в движение таким двигателем, используют два конденсатора. Один подключается только при запуске, а после окончания пуска его отключают и оставляют только один конденсатор. При этом происходит заметное снижение его полезной мощности на валу до 50…60% от номинальной мощности при включении в трехфазную сеть. Такой пуск двигателя получил название конденсаторного пуска.

При применении пусковых конденсаторов имеется возможность увеличить пусковой момент до величины Мп/Мн=1,6-2. Однако, при этом значительно увеличивается емкость пускового конденсатора, из за чего вырастают его размеры и стоимость всего фазосдвигающего устройства. Для достижения максимального пускового момента, величину емкости необходимо выбирать из соотношения, Xc=Zk, т. е. емкостное сопротивление равно сопротивлению короткого замыкания одной фазы статора. По причине высокой стоимости и габаритов всего фазосдвигающего устройства конденсаторный пуск применяется лишь при необходимости большого пускового момента. В конце пускового периода пусковой обмотки необходимо отключить, в противном случае пусковая обмотка перегреется и сгорит. В качестве пускового устройства можно применять индуктивность— дроссель.

Пуск трехфазного асинхронного двигателя от однофазной сети, через частотный преобразователь

Для пуска и управления трехфазным асинхронным двигателем от однофазной сети, можно применять преобразователь частоты с питанием от однофазной сети. Структурная схема такого преобразователя представлена на рисунке. Пуск трехфазного асинхронного двигателя от однофазной сети с помощью преобразователя частоты является одним из самых перспективных. Поэтому именно он наиболее часто используется в новых разработках систем управления регулируемыми электроприводами. Принцип его лежит в том, что, меняя частоту и напряжение питания двигателя, можно в соответствии с формулой, изменять его частоту вращения.

Сам преобразователь состоит состоят из двух модулей, которые обычно заключены в один корпус:
— модуль управления, который управляет функционированием устройства;
— силовой модуль, который питает двигатель электроэнергией.

Применение преобразователя частоты для пуска трехфазного асинхронного двигателя. позволяет значительно снизить пусковой ток, так как электродвигатель имеет жесткую зависимость между током и вращающим моментом. Причем значения пускового тока и момента можно регулировать в достаточно больших пределах. Кроме того с помощью частотного преобразователя можно регулировать обороты двигателя и самого механизма, уменьшая при этом значительную часть потерь в механизме.

Недостатки применения частотного преобразователя для пуска трехфазного асинхронного двигателя от однофазной сети: достаточно высокая стоимость самого преобразователя и периферийных устройств к нему. Появление несинусоидальных помех в сети и снижение показателей качества сети.

Как осуществить однофазное подключение трехфазного двигателя к электрической сети

Как осуществить однофазное подключение трехфазного двигателя к электрической сети

Трёхфазный двигатель — электродвигатель, конструктивно предназначенный для питания от трехфазной сети переменного тока.

Асинхронные электродвигатели широко применяются в промышленности благодаря относительной простоте конструкции, хорошим рабочим характеристикам, удобству управления.

Подобные устройства часто попадают в руки домашнего мастера и он, пользуясь знанием основ электротехники, подключает такой электродвигатель для работы от однофазной сети 220 вольт. Чаще всего его используют для наждака, обработки древесины, измельчения зерен и выполнения других простых работ.

Даже на отдельных промышленных станках и механизмах с приводами встречаются образцы различных двигателей, способных работать от одной или трех фаз.

Чаще всего у них используется конденсаторный запуск, как наиболее простой и приемлемый, хотя это не единственный способ, известный большинству грамотных электриков.

Принцип работы трехфазного двигателя

Промышленные асинхронные электрические устройства систем 0,4 кВ выпускаются с тремя обмотками статора. К ним прикладываются напряжения, сдвинутые по углу на 120 градусов и вызывающие токи аналогичной формы.

Для запуска электродвигателя токи направляют таким образом, чтобы они создали суммарное вращающееся электромагнитное поле, оптимально воздействующее на ротор.

Конструкция статора, используемая для этих целей, представлена:

1. корпусом;

2. магнитопроводом сердечника с уложенными в него тремя обмотками;

3. клеммными выводами.

В обычном исполнении изолированные провода обмоток собраны по схеме звезды за счет установки перемычек между винтами клемм. Кроме этого способа еще существует подключение, называемое треугольником.

В обоих случаях обмоткам назначено направление: начало и конец, связанное со способом монтажа — навивки при изготовлении.

Обмотки нумеруются арабскими цифрами 1, 2, 3. Их концы обозначаются К1, К2, К3, а начала — Н1, Н2, Н3. У отдельных типов двигателей подобный способ маркировки может быть изменен, например, С1, С2, С3 и С4, С5, С6 или другими символами либо вообще не применяться.

Правильно нанесенная маркировка упрощает подключение проводов питания. При создании на обмотках симметричной схемы расположения напряжений, обеспечивается создание номинальных токов, осуществляющих оптимальную работу электродвигателя. В этом случае их форма в обмотках полностью соответствует подводимому напряжению, повторяет его без каких-либо искажений.

Естественно, следует понимать, что это чисто теоретическое заявление, ибо на практике токи преодолевают различные сопротивления, незначительно отклоняются.

Наглядному восприятию происходящих процессов помогает изображение векторных величин на комплексной плоскости. Для трехфазного двигателя токи в обмотках, создаваемые приложенным симметричным напряжением, изображаются следующим образом.

При питании электродвигателя системой напряжений с тремя равномерно разнесенными по углу и одинаковыми по величине векторами в обмотках протекают такие же симметричные токи.

Каждый из них образует электромагнитное поле, сила индукции которого наводит в обмотке ротора собственное магнитное поле. В результате сложного взаимодействия трех полей статора с полем ротора создается вращательное движение последнего, обеспечивается создание максимальной механической мощности, вращающей ротор.

Принципы подключения однофазного напряжения к трехфазному двигателю

Для полноценного подключения к трем одинаковым статорным обмоткам, разнесенных по углу на 120 градусов, два вектора напряжения отсутствуют, имеется только один из них.

Можно подать его всего в одну обмотку и заставить ротор вращаться. Но, эффективно использовать такой двигатель не получится. Он будет обладать очень малой выходной мощностью на валу.

Поэтому возникает задача подключения этой фазы таким образом, чтобы она в разных обмотках создавала симметричную систему токов. Другими словами, нужен преобразователь напряжения однофазной сети в трехфазную. Подобная задача решается разными методами.

Если отбросить сложные схемы современных инверторных установок, то можно реализовать следующие распространенные способы:

1. использование конденсаторного запуска;

2. применение дросселей, индуктивных сопротивлений;

3. создание различных направлений токов в обмотках;

4. комбинированный способ с выравниванием сопротивлений фаз для образования одинаковых амплитуд у токов.

Кратко разберем эти принципы.

Отклонение тока при прохождении через емкость

Наиболее широко практикуется конденсаторный запуск, позволяющий отклонять ток в одной из обмоток за счет подключения емкостного сопротивления, когда создается опережение тока от вектора приложенного напряжения на 90 градусов.

В качестве конденсаторов обычно используются металлобумажные конструкции серий МБГО, МБГП, КБГ и подобные. Электролиты не приспособлены для пропускания переменного тока, быстро взрываются, а схемы, предусматривающие их использование, отличаются сложностью, низкой надежностью.

В этой схеме ток отличается по углу от номинальной величины. Он отклоняется всего на 90 градусов, не доходя на 30^о (120-90=30).

Отклонение тока при прохождении через индуктивность

Ситуация аналогична предыдущей. Только здесь ток отстает от напряжения на те же 90 градусов, а тридцати недобирает. Кроме того, конструкция дросселя не такая простая, как у конденсатора. Его надо рассчитать, собрать, настроить под индивидуальные условия. Этот способ не получил широкого распространения.

При использовании конденсаторов или дросселей токи в обмотках электродвигателя не доходят до требуемого угла на тридцатиградусный сектор, показанный красным цветом на картинке, что уже создает повышенные потери энергии. Но, с ними приходится мириться.

Они мешают созданию равномерного распределения сил индукции, создают тормозящий эффект. Точно оценить его влияние сложно, но при простом подходе деления углов получается (30/120=1/4) потеря 25%. Однако, можно ли так считать?

Отклонение тока подачей напряжения обратной полярности

В схеме звезды принято фазный провод напряжения подключать на вход обмотки, а нулевой — на ее конец.

Если в две разнесенные на 120^о фазы подать одно и то же напряжение, но разделить их, а во второй изменить полярность, то токи сдвинутся по углу относительно друг друга. Они станут формировать электромагнитные поля разного направления, влияющего на вырабатываемую мощность.

Только при этом способе по углу получается отклонение токов на небольшое значение — 30^о.

Этим методом пользуются в отдельных случаях.

Способы комплексного применения конденсаторов, индуктивностей, изменения полярности обмоток

Первые три перечисленных метода не позволяют поодиночке создавать оптимально симметричное отклонение токов в обмотках. Всегда возникает их перекос по углу относительно стационарной схемы, предусмотренной для трехфазного полноценного питания. За счет этого происходит образование противодействующих моментов, тормозящих раскрутку, снижающих КПД.

Поэтому исследователи провели многочисленные эксперименты, основанные на разных сочетаниях этих способов с целью создания преобразователя, обеспечивающего наибольшую эффективность работы трехфазного двигателя. Эти схемы с подробным разбором электротехнических процессов приводятся в специальной учебной литературе. Их изучение повышает уровень теоретических знаний, но в своем большинстве они редко применяются на практике.

Хорошая картина распределения токов создается в схеме, когда:

1. на одну обмотку подается фаза прямого включения;

2. на вторую и третью обмотки напряжение подключают через конденсатор и дроссель, соответственно;

3. внутри схемы преобразователя осуществляется выравнивание амплитуд токов за счет подбора реактивных сопротивлений с компенсацией дисбаланса активными резисторами.

Хочется обратись внимание на третий пункт, которому многие электрики не придают значения. Просто посмотрите на следующую картинку и сделайте вывод о возможности равномерного вращения ротора при симметричном приложении к нему сил одинаковых и разных по величине.

Комплексный метод позволяет создать довольно сложную схему. Она очень редко применяется на практике. Один из вариантов ее реализации для электродвигателя мощностью в 1кВт показан ниже.

Для изготовления преобразователя необходимо создать непростой дроссель. Это требует затрат времени и материальных средств.

Также трудности возникнут при поиске резистора R1, который будет работать с токами, превышающими 3 ампера. Он должен:

• обладать мощностью, превышающей 700 ватт;
• хорошо охлаждаться;
• надежно изолироваться от токоведущих частей.

Существует еще несколько технических сложностей, которые придется преодолеть для создания такого преобразователя трехфазного напряжения. Однако, он довольно универсален, позволяет подключать двигатели с мощностью до 2,5 киловатт, обеспечивает их устойчивую работу.

Итак, технический вопрос подключения трехфазного асинхронного двигателя в однофазную сеть решен посредством создания сложной схемы преобразователя. Но, он не нашел практического применения по одной простой причине, от которой невозможно избавиться — завышенное потребление электроэнергии самим преобразователем.

Мощность, затрачиваемая на создание схемы трехфазных напряжений подобной конструкцией, превышает минимум в полтора раза потребности самого электродвигателя. При этом суммарные нагрузки, создаваемые на подводящую питание электропроводку, сравнимы с работой старых сварочных аппаратов.

Электрический счетчик, к радости продавцов электроэнергии, очень быстро начинает перечислять деньги из кошелька домашнего мастера на счет энергоснабжающей организации, а это хозяевам совсем не нравится. В итоге сложное техническое решение создания хорошего преобразователя напряжения оказалось ненужным для практического применения в домашнем хозяйстве, да и на промышленных предприятиях тоже.

Допонительно

Схемы включения трехфазных асинхронных двигателей для работы от однофазных сетей:

Схемы а — е применяются в том случае, когда фазы обмотки статора жестко соединены в звезду или треугольник и у двигателя имеется только три выводных конца. Наилучшими из этих схем следует считать схемы в и е. При включении двигателя по этим схемам в случае правильного подбора емкости конденсатора он обладает вполне удовлетворительными пусковыми и рабочими свойствами.

Схемы ж и з применяются в случае, когда у двигателя имеется шесть выходных концов — начала и концы всех фаз. При таком соединении обмоток двигатель практически не отличается от обычного однофазного асинхронного двигателя с пусковым сопротивлением или емкостью.

Обмотки двух его фаз, соединенные последовательно, образуют рабочую обмотку, а обмотка третьей фазы — пусковую обмотку. Рабочая обмотка, как и в обычном однофазном двигателе с пусковым сопротивлением или емкостью, занимает 2/3 пазов статора, пусковая обмотка — 1/3 пазов.

При правильном выборе активного сопротивления или емкости этот двигатель может иметь примерно такие же пусковые и рабочие свойства, как и специально рассчитанный однофазный асинхронный двигатель с пусковой обмоткой. (Ю. М. Юферов. Электрические двигатели автоматических устройств)

4 заключительных вывода

1. Технически использовать однофазное подключение трехфазного двигателя можно. Для этого создано много разнообразных схем с различной элементной базой.

2. Практически применять этот способ для длительной работы приводов в промышленных станках и механизмах нецелесообразно из-за больших потерь энергии потребления, создаваемых посторонними процессами, ведущими к низкому КПД системы, повышению материальных затрат.

3. В домашних условиях схему можно использовать для выполнения кратковременных работ на неответственных механизмах. Длительно работать подобные устройства могут, но при этом оплата электроэнергии значительно возрастает, а мощность работающего привода не обеспечивается.

4. Для эффективной эксплуатации асинхронного двигателя лучше использовать полноценную трехфазную сеть питания. Если такой возможности нет, то лучше отказаться от этой затеи и приобрести специальный однофазный электродвигатель соответствующей мощности. 

Ранее ЭлектроВести писали, что британская компания Swindon Powertrain предложила вариант преобразования любого топливного автомобиля в электрический, выпустив компактную и готовую к установке силовую установку High Power Density (HPD) мощностью 80 кВт.

По материалам: electrik.info.

Работа трехфазных асинхронных двигателей в однофазных сетях | Эксплуатация электрических машин и аппаратуры | Архивы

Страница 30 из 74

СПЕЦИАЛЬНЫЕ СЛУЧАИ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОМАШИН
Работа трехфазных асинхронных двигателей в однофазных сетях
В однофазных сетях при отсутствии однофазных двигателей для привода каких-либо сравнительно небольших рабочих машин можно использовать обычные трехфазные двигатели. Во многих случаях электрический привод рабочих машин технически и экономически рациональнее на однофазном токе, чем на трехфазном.
Известно, что при обрыве одного из трех линейных проводов (например, при перегорании предохранителя) трехфазный двигатель продолжает работать, преодолевая момент сопротивления рабочей машины. Если же трехфазный двигатель с оборванным проводом в линии включить в сеть, то он не разворачивается даже вхолостую, то есть двигатель не имеет пускового момента При использовании трехфазных двигателей в однофазных сетях необходимо создавать начальный момент, чтобы двигатели могли самостоятельно разворачиваться после подачи напряжения. Для создания пускового момента двигателя используют активные или реактивные сопротивления, включаемые по той или другой схеме.
В однофазных сетях трехфазные двигатели развивают меньшую мощность, чем указано в его паспорте. В некоторых случаях за счет усложнения схемы в однофазных сетях от трехфазного двигателя можно взять его полную паспортную мощность. Эти двигатели при однофазном питании требуют той же величины напряжения, что и в трехфазной сети.
Пускают трехфазные двигатели в однофазных сетях по схемам, показанным на рисунке 99. По схемам а, б двигатели включаются в том случае, если напряжение в однофазной сети в 1,73 раза больше номинального фазного напряжения двигателя, а по схеме в—в случае равенства напряжения.
Величина пускового момента двигателя зависит от величины и характера пускового сопротивления zп. Наибольший пусковой момент двигателя по схеме а будет в том случае, если пусковое сопротивление будет равно сопротивлению короткого замыкания
фазы трехфазного двигателя zκ, по схеме б — еслии по
схеме в — приСопротивление короткого замыкания трех
фазного двигателя подсчитывается по формуле:

где К; — кратности пускового тока трехфазного двигателя, указываемая в каталогах; приближенно можно принять Κι=4-:-6.

Рис. 99. Схемы включения трехфазных двигателей в однофазную сеть.
Пусковой момент двигателя по схеме а получается вдвое больше, чем по схеме б. Но в механической характеристике двигателя, пускаемого по схеме а, имеется провал при 1/3 синхронной скорости, что может привести к застреванию ротора на этой скорости при разбеге двигателя. Наибольшие пусковые моменты двигателей по схемам б и в равны. При использовании емкостного сопротивления для пуска двигателя момент получается большим, иногда больше пускового момента при трехфазном питании. При пуске с помощью активного сопротивления максимальный пусковой момент получается сравнительно небольшой, составляющий 15—20% пускового момента в трехфазном режиме, что достаточно бывает при пуске двигателя вхолостую или при очень малой нагрузке. После разбега двигателя без промедления нужно отключить пусковое сопротивление, в противном случае от чрезмерно больших токов сгорит обмотка даже при холостом ходе.
Рабочий режим двигателя в однофазной сети без емкости характеризуется протеканием большого тока намагничивания (тока холостого хода), низким коэффициентом мощности, большими потерями мощности, низким к. п. д. Полезная мощность двигателя в этих условиях составляет 50—60% номинальной. Полезная мощность относительно уменьшается с уменьшением номинальной мощности двигателя.
Для увеличения полезной мощности и энергетических показателей двигателя при работе в однофазной сети нужно включать рабочую емкость параллельно пусковому сопротивлению. Рабочая емкость остается включенной в режиме пуска и работы. Применение емкости позволяет увеличить полезную мощность двигателя до 70—80% номинальной, указанной в паспорте.
Значения емкости в оптимальном рабочем режиме двигателя при однофазном питании подсчитывают по следующим приближенным формулам:
при работе двигателя по схеме рис. 99, а:

Рн — номинальная мощность трехфазного двигателя, кВт; Uн — номинальное напряжение в вольтах;

ηΗ cosφH — соответственно номинальное к. п. д. и коэффициент мощности двигателя, которые берут из его паспорта;
при работе двигателя по схеме рис. 99,б или в

где Uа и Iн — номинальные линейные напряжение и ток, соответствующие схеме соединения фаз двигателя звездой или треугольником.
При пуске двигателя только с рабочей емкостью начальный момент незначительный, в ряде случаев недостаточный для разворота ротора до номинальной скорости. В этом случае для успешного запуска двигателя нужно на период разбега включить дополнительно емкость, раза в 2—3 большую, чем рабочая емкость. Пусковой момент будет тем больше, чем больше включено емкости.
Для изменения направления вращения двигателя, включенного на схеме с, нужно изменить направление тока в одной из двух параллельных ветвей: в цепи двух последовательно соединенных фаз или в цепи третьей фазы. Если двигатели соединены по схемам б или в, то для изменения вращения ротора нужно пусковое сопротивление вместе с рабочей емкостью переключить с зажима С2 на зажим С1, сохраняя присоединение к точке С3 неизмененным.
Полностью используют трехфазные двигатели в однофазных сетях с применением емкостного и индуктивного сопротивлений, включаемых по схемам (рис. 100, а или в) в зависимости от номинального напряжения двигателя и сети.
Параметры Хс и XL можно подобрать такой величины при определенной загрузке двигателя, когда напряжения и токи по фазам будут равны. Магнитное поле двигателя в этом случае будет круговым вращающимся. Симметрирующие параметры, обеспечивающие круговое магнитное поле двигателя при однофазном питании, подсчитывают по формулам:

где U, I и φ — линейные напряжения, ток и фазный угол трехфазного двигателя соответственно по схеме соединения фазных обмоток звездой или треугольником при определенной нагрузке. Фазный угол φ определяют по коэффициенту мощности трехфазного двигателя.
При отклонении нагрузки двигателя от расчетной нарушается симметричность режима: магнитное поле из кругового становится эллиптическим, напряжения и токи по фазам несимметричными. Для получения симметричного режима работы при изменении нагрузки двигателя нужно соответственно изменять численные значения параметров Хс и XL.

По этой причине трехфазные двигатели в однофазных сетях целесообразно использовать для привода рабочих машин с постоянным моментом сопротивления.

Рис. 100. Схемы полного использования трехфазных двигателей в однофазных сетях.
Пусковой момент двигателя с параметрами Хс и XL, рассчитанными для рабочего режима, будет малой величины, достаточный лишь для разбега двигателя вхолостую. Для пуска двигателя под нагрузкой нужно увеличить на этот период емкость в 2—3 раза по сравнению с рабочим значением. После разбега двигателя добавочную пусковую емкость надо обязательно отключить. Для изменения направления вращения двигателя достаточно поменять между собой места присоединения емкостного и индуктивного сопротивлений, что достигается переключением двух проводов.

подключение трехфазного двигателя к однофазной и трехфазной сети

За счет простой конструкции и легкости обслуживания асинхронные электрические двигатели находят широкое применение практически в любой сфере от промышленных предприятий до бытовой техники. Из-за особенности рабочего принципа они по-разному подключаются к трехфазным и однофазным электросетям.

Содержание:

1. Принцип работы
2. Подключение к однофазной сети через конденсатор
3. Подключение без конденсатора
4. Реверс двигателя в однофазной сети
5. Подключение к трехфазной сети двигателя с короткозамкнутым ротором
6. Подключение двигателя с фазным ротором

Принцип работы

Асинхронный трехфазный электродвигатель представляет собой конструкцию из двух основных компонентов: статора – большого неподвижного элемента, служащего одновременно и корпусом двигателя, и ротора – подвижной детали, передающей механическую энергию на вал. Читайте более подробно о принципе работы асинхронного двигателя в отдельной статье. Очень рекомендуем сделать это, т.к. информация там может быть полезна в работе!

Коротко, статор представляет собой корпус, внутри которого находится сердечник или магнитопровод. Внешне он похож на беличье колесо и собирается из электротехнической стали, изолированный с помощью нанесения специального лака. Такая конструкция снижает количество вихревых токов, появляющихся при воздействии с круговым магнитным полем двигателя. В пазах сердечника располагаются три обмотки, на которые подается питание.

беличье колесо

Ротор представляет собой шихтованный сердечник и вал. Стальные листы, используемые в роторном сердечнике, не обрабатываются лаком-изолятором. Обмотка ротора – короткозамкнутая.

Рассмотрим принцип действия этой конструкции. После подачи энергии на асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором на фиксированных обмотках статора создается магнитное поле. При подключении к сети с синусоидальным переменным током, характер поля будет изменяться с изменением показателей сети. Поскольку обмотки статора смещены относительно друг друга не только в пространстве, но и во времени, возникают три магнитных потока со смещением, в результате взаимодействия которых возникает вращающееся результирующее поле, проводящее ротор в движение.

Несмотря на то, что фактически ротор неподвижен, вращение магнитных полей на обмотках статора создает относительно вращение, что и приводит его в движение. Результирующее поле, «собранное» потоками обмоток, в процессе вращения наводит электродвижущую силу в проводники ротора. Согласно правилу Ленца, основное поле буквально пытается догнать поток на обмотках с целью сокращения относительной скорости.

Асинхронные двигателя относятся к электрическим машинам и, следовательно, могут использоваться не только в качестве моторов, но и как генераторы. Для этого необходимо, чтобы вращение ротора осуществлялось через некий внешний источник энергии, например, через другой двигатель или воздушную турбину. При наблюдении остаточного магнетизма на роторе, то в обмотках статора также будет генерироваться переменный поток, что приведет к получению напряжения на них за счет принципа индукции. Такие генераторы называют индукционными, они находят в бытовой и хозяйственной сфере для обеспечения бесперебойной работы непостоянных сетей переменного тока.

Подключение к однофазной сети через конденсатор

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети невозможно в чистом виде, без изменения схемы питания. Дело в том, что для создания вращающегося магнитного потока необходимо наличие как минимум двух обмоток со сдвигом по фазе, за счет которого и создает относительное движение статора. Если мотор подключить к бытовой однофазной сети напрямую, подав питание на одну из обмоток статора, он не будет работать. Это связано с тем, что одна работающая фаза создает пульсирующее поле, которое может обеспечивать движение вращающегося ротора, но не способно запустить его.

Для решения этой проблемы в двигателе размещается дополнительная обмотка под углом в 90˚ относительно основной, в цепь которой последовательно включен фазосмещающий элемент. В этом качестве могут выступать резисторы, индукционные катушки и другие устройства, однако лучшую эффективность показало применение конденсаторов.

Дополнительная обмотка, создаваемая с помощью конденсаторов, чаще всего выступает в роли пускателя двигателя, поэтому её называют пусковой. По достижении определенной температуры и скорости вращения вала срабатывает переключатель, размыкающий цепь. После этого работа двигателя обеспечивает взаимодействием между ротором и пульсирующим полем рабочей обмотки, как уже было описано выше.

Для обеспечения максимальной эффективности работы необходимо использование конденсаторов, чья ёмкость подходит под сетевые показатели. Кроме того, нередко в таких двигателях используется магнитный пускатель или реле тока для автоматического управления рабочим процессом. В видео ниже, будет и про магнитный пускатель.

Функциональные особенности подключения асинхронного двигателя с одним конденсатором отличаются хорошими пусковыми характеристиками, но сравнительно небольшой мощностью. Поскольку частота бытовой сети с напряжением 220 В составляет 50 Гц, такие моторы не могут вращаться со скоростью более 3000 об/мин. Это сокращает сферу их использования до бытовых приборов: пылесосов, холодильников, триммеров, блендеров и т.д.

Очень настоятельно рекомендуем посмотреть два видео ролика в этом разделе (одно сверху, другое снизу), т.к. наглядное пособие, может быть крайне полезным.

Подключение без конденсатора

Для подключения асинхронного двигателя в однофазную сеть без использования конденсаторов существуют две популярные схемы. Для обеспечения работы двигателя берутся синисторы с разнополярными импульсами управления и симметричный динистор.

Первая схема предназначена для электродвигателей с величиной номинального вращения от 1500 об/мин. В качестве фазосмещающего элемента выступает специальная цепочка. Схема соединения обмоток статора – треугольник.

Необходимо создать сдвинутое напряжение на конденсаторе путем изменения сопротивления. После того, как напряжение конденсатора достигнет нужного уровня, динистор переключится и включит заряженный конденсатор в схему запуска.

Вторая схема подходит для электродвигателей с большим пусковым сопротивлением или номинальной скоростью вращения от 3000 об/мин.

Очевидно, в данной ситуации необходимо создать сильный пусковой момент. Именно по этой причине в машинах этого типа для подключения статорных обмоток используется треугольник. Вместо фазосдвигающих конденсаторов в этой схеме применяются электронные ключи. Первый из них последовательно включается в цепь рабочей фазы, а второй – параллельно. В результате этой хитрости создается опережающий сдвиг тока. Однако данный способ эффективен только для двигателей 120˚ электрическим смещением.

Трехфазный электромотор можно подключить с помощью тиристорного ключа. Это, пожалуй, самый простой и эффективный способ подключения асинхронного двигателя в однофазную сеть без конденсаторов. Принцип его действия таков: ключ остается закрытым во время максимального сопротивления. Благодаря этому создается наибольший фазовый сдвиг и, соответственно, пусковой момент. По мере ускорения вала сопротивление снижается до оптимального уровня, сохраняющего сдвиг по фазе в пределах значения, обеспечивающего работу двигателя.

При наличии тиристорного ключа можно и вовсе отказаться от конденсаторов – он демонстрирует лучшие рабочие и пусковые характеристики даже для двигателей мощностью более 2 кВт.

Реверс электродвигателя в однофазной сети

При подключении асинхронного двигателя в сеть с однофазным током управлять реверсом (обратным вращением) ротора можно с помощью третьей обмотки. Для этого необходим тумблер или аналогичный двухпозиционный переключатель. Сначала с ним через конденсатор соединяется третья обмотка. Два контакта тумблера подключаются к двум другим обмоткам. Такая простая схема позволит управлять направлением вращения, переводя переключатель в нужное положение.

Подключение к трехфазной сети двигателя с короткозамкнутым ротором

Самыми эффективными и часто используемыми способами подключения асинхронного двигателя к трехфазной сети являются так называемые звезда и треугольник.

В конструкции двигателя с короткозамкнутым ротором есть всего шесть контактов обмоток – по три на каждой. Для того чтобы подключить асинхронный двигатель звездой необходимо соединить концы обмоток в одном месте, подобно лучам звезды. Примечательно, что в такой схеме напряжение у начал обмоток составляет 380 В, а на участке цепи, пролегающем между их соединением и местом подключения фаз – 220 В. Возможность включения двигателя данным методом указывается на его бирке символом Y.

Главное достоинство этой схемы в том, что она предотвращает возникновение перегрузок по току на электродвигателе при условии использования четырехполюсного автомата. Машина запускает плавно, без рывков. Недостаток схемы в том, что пониженное напряжение на каждой из обмоток не дает двигателю развивать максимальную мощность.

схема подключения звезда

Если электродвигатель с короткозамкнутым ротором был подключен по схеме звезда, это можно заметить по общей перемычке на концах обмоток.

Асинхронный двигатель, звезда в сборе

Для обеспечения предельной рабочей мощности трехфазного электродвигателя его подключают к сети треугольником. В этой схеме обмотки статора соединяются друг с другом по принципу конец-начало. При питании от трехфазной сети нет необходимости в соединении с рабочим нулем. Напряжение на участках цепи между выводами будет равняться 380 В. На табличке двигателя, подходящего для подключения треугольников, изображается символ ∆. Иногда производитель даже указывает номинальную мощность при использовании той или иной схемы.

схема подключения «треугольник»

Главный недостаток треугольника – пусковые токи слишком большой величины, которые иногда перегружают проводку и выводят её из строя. В качестве оптимального решения изредка создают комбинированную схему, в которой запуск и набор скорости происходит при «звезде», а затем обмотки переключают на «треугольник».

Подключение с фазным ротором

Асинхронные электродвигатели с фазным ротором имеют высокие пусковые и регулировочные характеристики, благодаря чему применяются в высокомощных машинах и приборах малой мощности. Конструктивно этот асинхронный двигатель отличается от обычного трехфазного тем, что на роторе есть своя трехфазная обмотка со сдвинутыми катушками.

Для подключения электродвигателей с фазным ротором применяются описанные выше схемы звезда и треугольник (для 380 В и 220 В сетей соответственно). Стоит заметить, что для того или иного двигателя может быть использована только одна схема, указанная в паспорте. Пренебрежение этим требованием может привести к сгоранию мотора.

Соединение обмоток в клеммной коробке производится так же, как на схемах из предыдущего способа. Изменение рабочих характеристик так же закономерно: треугольник выдает практически в полтора раза большую мощность, а звезда, в свою очередь, мягче функционирует и управляется.

В отличие от моделей с короткозамкнутым ротором, асинхронный двигатель с трехфазным ротором имеет более сложную конструкцию, но это позволяет получать улучшенные пусковые характеристики и обеспечивать плавную регулировку вращения. Используются такие машины в оборудовании, требуемом регулировки частоты вращения и запускаемом под нагрузкой, к примеру, в крановых механизмах.

1. Подключение асинхронного двигателя в однофазную сеть

Применение конденсаторов в асинхронных двигателях
 

	рабочий	пусковой
применение	В схемах асинхронных электродвигателей	В схемах асинхронных электродвигателей
тип подключения	Последовательно со вспомогательной обмоткой электродвигателя	Параллельно рабочему конденсатору
в качестве	Является фазосмещающим элементом	Является фазосмещающим элементом
назначение	Позволяет получить круговое вращающееся магнитное поле, необходимое для работы электродвигателя	Позволяет получить магнитное поле, необходимое для повышения пускового момента электродвигателя
время включения	В процессе работы электродвигателя	В момент пуска электродвигателя

Существуют две основные области применения конденсаторов для асинхронных электродвигателей.
 

1) Трёхфазный асинхронный электродвигатель, включаемый через конденсатор в однофазную сеть

В случае,  когда трехфазный электродвигатель необходимо подключить к однофазной сети, существует два возможных варианта подключения: «звезда» или «треугольник», причем наиболее предпочтительным во многих случаях является вариант «треугольник».

Приблизительный расчет для данного типа соединения производится по следующей формуле:

 

 

                             Сраб.=k*Iф/Uсети

где:

k – коэффициент, зависящий от соединения обмоток.

 

Для схемы соединения «Звезда» — k=2800

Для схемы соединения «Треугольник» — k=4800

Iф – номинальный фазный ток электродвигателя, А.

Uсети – напряжение однофазной сети, В.

 

Для определения пусковой емкости Сп.  исходят из пускового момента. В случае если пуск двигателя происходит без нагрузки, пусковая емкость не требуется.

Для получения пускового момента, близкого к номинальному, достаточно иметь пусковую емкость, определяемую соотношением Сп.=(2.5-3) Ср.

Рабочее напряжение конденсаторов должно быть в 1,5 раза выше напряжения сети.

 

Схема подключения
 

Рис 1.   Схема включения в однофазную сеть     трехфазного асинхронного двигателя с  обмотками статора, соединенными по схеме «звезда» (а) или «треугольник» (б): B1 Переключатель направления вращения  (реверс) В2 — Выключатель пусковой емкости; Ср — рабочий конденсатор; Cп — пусковой конденсатор; АД — асинхронный электродвигатель.

 

2) Асинхронный электродвигатель, питаемый от однофазной сети и имеющий на статоре две обмотки, одна из которых включается в сеть непосредственно, а другая — последовательно с электрическим конденсатором для образования вращающегося магнитного поля. Конденсаторы создают сдвиг фаз между токами обмоток, оси которых сдвинуты в пространстве. Наибольший вращающий момент развивается, когда сдвиг фаз токов составляет 90°, а их амплитуды подобраны так, что вращающееся поле становится круговым. При пуске конденсаторного асинхронного двигателя оба конденсатора включены, а после его разгона один из конденсаторов отключают. Это обусловлено тем, что при номинальной частоте вращения требуется значительно меньшая емкость, чем при пуске.

Схема подключения
 

Рис 2. Схема (а) и векторная диаграмма  конденсаторного асинхронного двигателя: U, UБ, UC — напряжения; IA, IБ — токи; А и Б — обмотки статора; В — центробежный выключатель для отключения С1 после разгона двигателя; C1 и C2 — конденсаторы.

 

 

Конденсаторный асинхронный электродвигатель по пусковым и рабочим характеристикам близок к трехфазному асинхронному двигателю. 

 

Конструкция и работа трехфазного асинхронного двигателя на судне

Популярность трехфазных асинхронных двигателей на борту судов объясняется их простой, прочной конструкцией и высокой надежностью в морской среде. Асинхронный двигатель может использоваться в различных приложениях с различными требованиями к скорости и нагрузке.

Трехфазный источник питания переменного тока судового генератора может быть подключен к асинхронному двигателю переменного тока через стартер или любое другое устройство, например автотрансформатор, для улучшения характеристик крутящего момента и тока.

Дополнительная литература: Почему на кораблях номинальные значения трансформаторов и генераторов указаны в кВА?

Асинхронные двигатели

используются почти во всех системах машинного оборудования судна, таких как двигатель крана, гребной двигатель, двигатель нагнетателя, двигатель насоса забортной воды и даже небольшой синхронный двигатель.

Что такое асинхронный двигатель?

Асинхронный двигатель или асинхронный двигатель — это двигатель переменного тока, в котором электрический ток в роторе, необходимый для создания крутящего момента, получается за счет электромагнитной индукции из магнитного поля обмотки статора.

Асинхронные двигатели бывают двух основных типов:

1 . Однофазный асинхронный двигатель :

Однофазный асинхронный двигатель: Как следует из названия, этот тип двигателя поставляется с однофазным источником питания. Переменный ток проходит по основной обмотке двигателя. Тип используемого однофазного асинхронного двигателя зависит от схемы пуска, которую они используют в качестве вспомогательной, поскольку они не запускаются самостоятельно.

Однофазные асинхронные двигатели в основном используются в системах с низким энергопотреблением, некоторые из них упомянуты ниже:

2 . 3-фазный асинхронный двигатель:

Эти трехфазные двигатели снабжены трехфазным питанием переменного тока и широко используются на судах для более тяжелых нагрузок. Трехфазные асинхронные двигатели бывают двух типов: двигатели с короткозамкнутым ротором и с контактным кольцом.

Двигатели

с короткозамкнутым ротором широко используются на судах благодаря своей прочной конструкции и простой конструкции, например, некоторые из них. их заявок:

• Подъемники
• Краны
• Вытяжные вентиляторы большой мощности
• Двигатель Вспомогательные насосы
• Двигатель вентилятора вентилятора двигателя
• Насосы для тяжелых нагрузок в машинном отделении — балластные, противопожарные, пресноводные, морские и т. Д.
• Двигатель лебедки
• Мотор брашпиля

Дополнительная литература: Общий обзор центральной системы охлаждения на кораблях

Конструкция трехфазного асинхронного двигателя

Основной корпус асинхронного двигателя состоит из двух основных частей:

Статор

Статор состоит из ряда штамповок, в которых прорезаны различные пазы для размещения трехфазной цепи обмотки, подключенной к трехфазному источнику переменного тока.

Трехфазные обмотки расположены в пазах таким образом, что они создают вращающееся магнитное поле после подачи на них переменного тока.

Дополнительная литература: Как отремонтировать двигатели на кораблях?

Обычно обмотки держат на разных участках делительной окружности с 30% перекрытием друг друга.

Обмотки намотаны на определенное количество полюсов в зависимости от требуемой скорости, поскольку скорость обратно пропорциональна количеству полюсов, определяемому формулой:

N _с = 120f / p

Где N _с = синхронная скорость

f = частота

p = нет.полюсов

Ротор

Ротор состоит из многослойного цилиндрического сердечника с параллельными прорезями, на которых установлены токопроводящие шины.

Проводники представляют собой тяжелые медные или алюминиевые шины, которые подходят к каждому гнезду. Эти жилы припаяны к замыкающим концевым кольцам.

Ротор трехфазного асинхронного двигателя

Прорези не совсем параллельны оси вала, но они немного перекошены по следующим причинам:

• Уменьшают магнитный фон или шум
• Избегают остановки двигателя

Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя

Когда на двигатель подается трехфазное питание, результирующий ток создает магнитный поток «Ø».

Из-за последовательности переключения трехфазного тока в R, Y и B, генерируемый магнитный поток вращается вокруг проводника ротора.

Согласно закону Фарадея, который гласит: «ЭДС, индуцированная в любой замкнутой цепи, обусловлена ​​скоростью изменения магнитного потока в цепи», ЭДС индуцируется в медном стержне, и благодаря этому ток течет в роторе. .

Направление ротора может быть задано законом Ленца, который гласит: «Направление индуцированного тока будет противоположным движению, вызывающему его.”

Здесь относительная скорость между вращающимся потоком и неподвижным проводником ротора является причиной генерации тока; следовательно, ротор будет вращаться в том же направлении, чтобы уменьшить причину, то есть относительную скорость, таким образом вращая ротор асинхронного двигателя.

Преимущества асинхронного двигателя

Конструкция двигателя и способ подачи электроэнергии дают асинхронному двигателю ряд преимуществ, таких как:

— Они прочные и простые по конструкции с очень небольшим количеством движущихся частей

— Они могут эффективно работать в суровых и суровых условиях, например, на морских судах

— Стоимость обслуживания трехфазного асинхронного двигателя меньше, и, в отличие от двигателя постоянного тока или синхронного двигателя, у них нет таких деталей, как щетки, контактные кольца или контактные кольца и т. Д.

— Асинхронный двигатель может работать во внутренней среде, поскольку у него нет щеток, которые могут вызвать искру и могут быть опасны для такой атмосферы

Дополнительная литература: 20 опасностей нефтеналивного танкера, о которых должен знать каждый моряк

— 3-фазный асинхронный двигатель не нуждается в каком-либо дополнительном пусковом механизме или устройстве, поскольку они могут генерировать самозапускающийся крутящий момент, когда к ним подается трехфазный переменный ток, в отличие от синхронных двигателей. Однако однофазный асинхронный двигатель нуждается в некотором вспомогательном устройстве для пускового момента

.

— Конечная мощность трехфазного двигателя почти равна 1.В 5 раз больше номинальной мощности (мощности) однофазного двигателя того же типоразмера.

Недостатки трехфазного асинхронного двигателя:

— Во время пуска он потребляет высокий начальный пусковой ток при подключении к тяжелой нагрузке. Это вызывает провал напряжения во время запуска машины. Чтобы избежать этой проблемы, к трехфазному электродвигателю подключаются методы плавного пуска.

Дополнительная литература: Панель пускателя двигателя на кораблях: техническое обслуживание и процедуры

— Асинхронный двигатель работает с запаздывающим коэффициентом мощности, что приводит к увеличению потерь I2R и снижению эффективности, особенно при низкой нагрузке.Для корректировки и улучшения коэффициента мощности с этим типом двигателя переменного тока можно использовать батареи статических конденсаторов.

— Регулирование скорости трехфазного асинхронного двигателя затруднено по сравнению с двигателями постоянного тока. Частотно-регулируемый привод может быть интегрирован с асинхронным двигателем для регулирования скорости.

Проблемы в трехфазном асинхронном двигателе:

Как и любое другое оборудование, трехфазный асинхронный двигатель может сталкиваться с различными типами проблем, которые можно в целом классифицировать как:

A) Неисправности, связанные с окружающей средой: Суровые морские условия могут сказаться на оборудовании судна на ранней стадии, если оно не обслуживается должным образом.Температура окружающей среды и влажность воздуха в море влияют на рабочие характеристики асинхронного двигателя.

Двигатели устанавливаются на другое крупное оборудование (главный двигатель), имеющее собственную частоту вибрации, которая влияет на детали двигателя.

Неправильная установка или неплотное основание двигателя или нагрузки, к которой он подключен, также может привести к снижению КПД двигателя и, при более длительной работе, к выходу двигателя из строя.

B) Неисправности, связанные с электричеством: Проблема возникает в двигателе из-за сбоев в электроснабжении, таких как несбалансированная подача тока или линейного напряжения, замыкание на землю в системе, проблема однофазности, короткое замыкание и т. Д.Различные типы электрических неисправностей:

Неисправность обмотки: Обмотка статора может выйти из строя из-за проблемы с изоляцией, вызвавшей короткое замыкание.

Дополнительная литература: Важность сопротивления изоляции в морских электрических системах

Однофазный отказ: При потере одной или нескольких фаз трехфазного источника питания работающий трехфазный двигатель продолжит работу, но с повышенными параметрами температуры и потерь.Это состояние известно как однофазное.

Ползание: Это сочетание электрической и механической неисправности, при которой асинхронный двигатель работает на более низкой скорости (почти 1/7 своей синхронной скорости) даже при полной нагрузке. Это результат аномальной магнитодвижущей силы или высокого содержания гармоник в источнике питания двигателя.

C) Неисправности, связанные с механикой: Двигатель состоит из нескольких механических частей, и их совмещение друг с другом и с нагрузкой играет важную роль в эффективности двигателя.Вот некоторые из наиболее заметных механических неисправностей двигателя:

1. Дисбаланс Ротор: Ротор — единственная движущаяся часть в трехфазном асинхронном двигателе. Если есть дисбаланс между осью вращения вала и осью распределения веса ротора, это приведет к вибрации, дополнительному нагреву и потере эффективности в системе.

Дисбаланс может быть вызван дефектом ротора, внутренним перекосом, изгибом вала, неравномерной нагрузкой и проблемами в двигателе и силовой муфте.

Дополнительная литература: 10 вещей, которые следует учитывать при сборке судового оборудования после технического обслуживания

2. Усталостный отказ: Если график технического обслуживания не соответствует требованиям или детали, используемые в двигателе, имеют низкое качество, ослабление материала может привести к усталостному разрушению, которое обычно вызывается многократно применяемыми нагрузками.
3. Неисправность подшипника: Двигатель оснащен двумя подшипниками на каждом конце ротора для поддержки и свободного вращения вала.Подшипник может выйти из строя, если не проводить своевременное техническое обслуживание или из-за перегрузки, неправильной установки, загрязненного смазочного масла и работы при чрезмерной температуре.

Дополнительная литература: Как проверить смазочное масло на борту корабля?

4. Коррозия: Двигатель, установленный на судне, находится в очень агрессивной среде. Поскольку двигатель состоит из нескольких механических частей, таких как ротор, подшипник и т. Д., Влага, присутствующая в атмосфере, или вода, содержащаяся в смазке (консистентной смазке), разъедают подшипники, вал двигателя и роторы.Изоляция также может пострадать от коррозии и привести к короткому замыканию между обмотками
5. Проблема со смазкой: Отсутствие смазки или загрязнение смазочного материала может привести к увеличению трения между деталями, а подшипники могут быстро изнашиваться.

Дополнительная литература: 8 способов оптимизации использования смазочного масла на судах

Защита для трехфазного асинхронного двигателя

Однофазная защита: Для решения этой проблемы используются защитные устройства для трехфазного асинхронного двигателя.Все двигатели мощностью более 500 кВт должны быть оснащены защитными устройствами или оборудованием для предотвращения любого повреждения из-за однофазного включения. Подробную информацию об этих устройствах можно найти здесь.

Перегрев: Обмотка двигателя может нагреваться из-за таких проблем, как перегрузка или однофазность. Предохранители, реле и т. Д. Используются для защиты двигателя от перегрева

Дополнительная литература: Техническое обслуживание электрического реле в судовой электросистеме

Плавный запуск: Как описано выше, одним из недостатков трехфазного асинхронного двигателя является большой ток, который он потребляет во время периода пуска.Чтобы защитить его от этой проблемы, используются различные методы пуска, объединяющие двигатель с устройством плавного пуска, DOL, пускателем со звезды на треугольник, автотрансформатором и т. Д.

Дополнительная литература: 10 способов достижения энергоэффективности в судовой электрической системе

Использование устройства плавного пуска для асинхронного двигателя снижает механические и электрические нагрузки, защищая двигатель во время пуска.

Возможно, вы также прочитаете:

Заявление об ограничении ответственности: Вышеупомянутые взгляды принадлежат только автору.Данные и диаграммы, если они используются в статье, были получены из доступной информации и не были подтверждены каким-либо установленным законом органом. Автор и компания «Марин Инсайт» не утверждают, что они точны, и не принимают на себя никакой ответственности за них. Взгляды представляют собой только мнения и не представляют собой каких-либо руководящих принципов или рекомендаций относительно какого-либо курса действий, которым должен следовать читатель.

Данная статья или изображения не могут быть воспроизведены, скопированы, переданы или использованы в любой форме без разрешения автора и Marine Insight.

Теги: судовая электрическая электрическая

Как работает трехфазный асинхронный двигатель

Эта статья и видео будут посвящены основам трехфазного асинхронного двигателя переменного тока, одного из наиболее распространенных на сегодняшний день типов промышленных электродвигателей. Этот обзор объяснит, что такое трехфазная мощность, как работает закон Фарадея, поймет основные компоненты асинхронного двигателя и влияние количества полюсов статора на номинальную скорость и крутящий момент двигателя.

---

Вы также можете посмотреть видео ниже с обзором трехфазных асинхронных двигателей переменного тока.

Что такое трехфазное питание?

Первое, что нам нужно понять о трехфазном асинхронном двигателе, — это первая часть его названия — трехфазная мощность. Однофазный источник питания использует два провода для подачи синусоидального напряжения. В трехфазной системе используются три провода для обеспечения одинакового синусоидального напряжения, но каждая фаза сдвинута на 120 °.В любой момент времени, если вы сложите напряжение каждой фазы, сумма будет постоянной. Однофазное питание подходит для жилых домов или других приложений с низким энергопотреблением, но трехфазное питание [JS2] обычно требуется для промышленных приложений или приложений с более высокой мощностью. Это потому, что он может передавать в три раза больше мощности, используя только в 1,5 раза больше проводов. Это делает энергоснабжение более эффективным и экономичным.

---

Что такое закон Фарадея?

Другой принцип, лежащий в основе асинхронных двигателей переменного тока, исходит из закона Фарадея.Британский ученый Майкл Фарадей обнаружил, что изменяющееся магнитное поле может индуцировать ток и, наоборот, ток может индуцировать магнитное поле. Используя правило правой руки, вы можете предсказать направление магнитного поля. Для этого представьте, что вы хватаете прямой провод большим пальцем, направленным в направлении тока. Ваши пальцы будут сгибаться в направлении линий магнитного потока.

---

Майк сжимает маркер, чтобы продемонстрировать правило правой руки

Компоненты асинхронного двигателя

Асинхронный двигатель состоит из двух основных компонентов: статора и ротора.Статор состоит из внешних обмоток или магнитов и неподвижен. Статор неподвижен. Ротор — это внутреннее ядро, которое фактически вращается в двигателе. Ротор вращается.

Трехфазный асинхронный двигатель — ротор внутри статора

Беличья конструкция является наиболее распространенным типом асинхронных двигателей, поскольку они самозапускаются, надежны и экономичны. В этой конструкции ротор похож на колесо для хомяка или «беличью клетку», отсюда и название. Ротор состоит из внешнего цилиндра из металлических стержней, закороченных на концах.Внутренняя часть состоит из шахты и прочного сердечника, сделанного из стальных пластин.

Как это работает

Для достижения крутящего момента на валу двигателя через статор подается ток. Это создает вращающееся магнитное поле, которое, в свою очередь, индуцирует ток в роторе. Из-за этого индуцированного тока ротор также создает магнитное поле и начинает следовать за статором из-за магнитного притяжения. Ротор будет вращаться медленнее, чем поле статора, и это называется «скольжением».’Если бы ротор вращался с той же скоростью, что и статор, не было бы индуцированного тока, следовательно, никакого крутящего момента. Разница в скорости колеблется в пределах 0,5-5% в зависимости от обмотки двигателя.

---

Обмотки и полюса

Трехфазные двигатели доступны в конфигурациях с 2, 4, 6, 8 и более полюсами. Количество полюсов в обмотках определяет идеальную скорость двигателя. Двигатель с большим числом полюсов будет иметь меньшую номинальную скорость, но более высокий номинальный крутящий момент.Из-за этого двигатели с высоким полюсом иногда называют моментными двигателями и могут использоваться для замены двигателя с редуктором. Идеальное соотношение между числом полюсов, частотой и скоростью определяется следующим:

Взаимосвязь между количеством полюсов и частотой вращения асинхронного двигателя.

Заключение 3-фазные асинхронные двигатели переменного тока

состоят из статора и ротора. Во время работы через статор пропускается ток, который индуцирует магнитное поле и приводит к вращению ротора.Скорость вращения вала и приложенный крутящий момент зависят от рабочей частоты и количества пар полюсов в обмотках двигателя. Если вас интересует наша линейка асинхронных двигателей, мотор-редукторов или даже серводвигателей, свяжитесь с инженером KEB, заполнив контактную форму ниже.

---

Разница между однофазным и трехфазным асинхронным двигателем (со сравнительной таблицей)

Однофазный асинхронный двигатель и трехфазный асинхронный двигатель в этой статье различаются по различным факторам, таким как источник питания, от которого они работают, их пусковой момент, техническое обслуживание, характеристики, эффективность двигателя, их коэффициенты мощности и Пример использования двух двигателей.

Различия между однофазным и трехфазным асинхронным двигателем приведены ниже в виде таблицы.

BASIS	ОДНОФАЗНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ	ТРЕХФАЗНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
Электропитание	Однофазный асинхронный двигатель использует однофазное питание для своей работы.	Трехфазный асинхронный двигатель работает от трехфазного источника питания.
Пусковой момент	Пусковой момент низкий.	Пусковой момент высокий.
Техническое обслуживание	Их легко ремонтировать и обслуживать.	Сложные в ремонте и обслуживании.
Характеристики	Простой по конструкции, надежный и экономичный по сравнению с трехфазными асинхронными двигателями.	Комплекс в строительстве и дорого.
КПД	КПД меньше	КПД высокий
Коэффициент мощности	Коэффициент мощности низкий	Коэффициент мощности высокий
Примеры	Они в основном используются в бытовых приборах, таких как миксеры-измельчители, вентиляторы, компрессоры и т. Д.	Трехфазные асинхронные двигатели в основном используются в промышленности.

Асинхронный двигатель — это асинхронный двигатель, поскольку они не работают с синхронной скоростью. Однофазный асинхронный двигатель работает от однофазного источника питания и не запускается самостоятельно.

Трехфазный асинхронный двигатель работает от трехфазной сети и является самозапускающимся двигателем.

Разница между однофазным и трехфазным асинхронным двигателем

1. Как видно из названия, однофазный асинхронный двигатель использует однофазное питание для своей работы, а трехфазный асинхронный двигатель использует трехфазное питание.
2. Пусковой момент однофазного асинхронного двигателя низкий, тогда как пусковой момент трехфазного асинхронного двигателя высокий.
Однофазные двигатели
3. легко ремонтировать и обслуживать, а трехфазные двигатели — сложны.
Однофазные двигатели
4. просты по конструкции, надежны и экономичны по сравнению с трехфазными асинхронными двигателями.
5. КПД однофазного двигателя низкий, тогда как КПД трехфазных асинхронных двигателей высокий.
6. Коэффициент мощности однофазного асинхронного двигателя ниже по сравнению с трехфазным асинхронным двигателем.
Однофазные двигатели
7. в основном используются в бытовых приборах, таких как миксеры-измельчители, вентиляторы, компрессоры и т. Д. Трехфазные асинхронные двигатели в основном используются в промышленности.

Таким образом, однофазные и трехфазные асинхронные двигатели отличаются друг от друга.

Типы асинхронных двигателей — работа, преимущества и их применение

Мы знаем, что основная функция двигателя — преобразовывать энергию из одной формы в другую, например, из электрической в ​​механическую.Классификация двигателей может быть сделана на основе типа источника питания, такого как двигатели переменного тока и двигатели постоянного тока. Под этими двигателями переменного и постоянного тока есть различные типы двигателей, такие как асинхронный двигатель, реактивный двигатель, шунтирующий двигатель постоянного тока, PMDC, шаговый, синхронный и т. Д. В этой статье обсуждается обзор различных типов асинхронных двигателей и их работы. Этот двигатель является наиболее часто используемым двигателем переменного тока, который также называют асинхронным двигателем, потому что этот двигатель работает на меньшей скорости по сравнению с синхронной скоростью.Здесь синхронная скорость — это не что иное, как скорость вращающегося магнитного поля внутри статора.

Что такое асинхронный двигатель?

Двигатель только с обмотками амортизатора называется асинхронным. Асинхронный двигатель в большинстве случаев является самой скромной электрической машиной с точки зрения конструкции. Асинхронный двигатель работает по принципу индукции, когда электромагнитное поле индуцируется в роторе, когда вращающееся магнитное поле статора разрезает неподвижный ротор.Индукционные машины на сегодняшний день являются наиболее распространенным типом двигателей, используемых в промышленных, коммерческих или жилых помещениях. Это трехфазный двигатель переменного тока. Его характерные черты:

Асинхронный двигатель

• Простая и прочная конструкция
• Низкая стоимость и минимум обслуживания
• Высокая надежность и достаточно высокий профессионализм
• Не требует дополнительного пускового двигателя и необходимости в синхронизации

Каковы основные части асинхронного двигателя?

Асинхронный двигатель в основном состоит из двух частей: статора и ротора.

Статор

Статор состоит из различных штамповок с пазами для размещения трехфазных обмоток. Он намотан на определенное количество полюсов. Обмотки разделены геометрически на 120 градусов. В асинхронных двигателях используются два типа роторов: ротор с короткозамкнутым ротором и ротор с обмоткой. Для работы машины не требуется постоянного тока возбуждения. Напряжение ротора индуцируется в обмотках ротора, а не физически связано проводами.

Ротор

Ротор — вращающаяся часть электромагнитной цепи.Самый распространенный тип ротора — это ротор с короткозамкнутым ротором. Ротор состоит из многослойного цилиндрического сердечника с параллельно расположенными в осевом направлении прорезями для проводов. Каждый слот имеет стержень из меди, алюминия или сплава. Ротор трехфазных асинхронных двигателей также часто используется как якорь. Целью этого названия является форма якоря роторов, используемых в довольно ранних электрических устройствах. В электрическом оборудовании обмотка якоря индуцируется магнитным полем, хотя в трехфазных асинхронных двигателях эту роль играет ротор.

Асинхронный двигатель имеет такой же физический статор, что и синхронная машина с чередованием ротора. Асинхронный двигатель может работать как мотор, так и генератор. С другой стороны, они в основном используются как асинхронные двигатели.

Принцип работы

Принцип работы асинхронного двигателя заключается в том, что переменный ток в роторе двигателя необходим для создания крутящего момента, который достигается за счет электромагнитной индукции, возникающей из вращающегося магнитного поля обмотки статора.

Типы асинхронных двигателей

Асинхронные двигатели

подразделяются на два типа: однофазные асинхронные двигатели и трехфазные асинхронные двигатели. Как следует из их названия, однофазный асинхронный двигатель подключается к однофазному источнику переменного тока, тогда как трехфазный асинхронный двигатель может быть подключен к трехфазному источнику переменного тока. Опять же, эти типы асинхронных двигателей подразделяются на несколько подкатегорий. Однофазные подразделяются на четыре типа, тогда как трехфазные подразделяются на два типа.

Типы асинхронных двигателей

Однофазные асинхронные двигатели

Однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически. Когда двигатель подключен к однофазному источнику питания, основная обмотка проходит переменный ток. Логично, что наименее дорогостоящий механизм сортировки с минимальным обслуживанием должен использоваться наиболее регулярно. Они бывают разных типов в зависимости от способа запуска, поскольку они не запускаются автоматически. Это двигатели с расщепленной фазой, с экранированными полюсами и конденсаторные двигатели.Опять же, конденсаторные двигатели — это конденсаторные двигатели, запускающие конденсаторы и двигатели с постоянными конденсаторами. Двигатель с постоянным конденсатором показан ниже.

В этих типах двигателей пусковая обмотка может иметь последовательный конденсатор и / или центробежный переключатель. При подаче напряжения питания ток в основной обмотке отстает от напряжения питания из-за полного сопротивления основной обмотки. А ток в пусковой обмотке опережает / отстает от напряжения питания в зависимости от импеданса пускового механизма.

Угол между двумя обмотками достаточен для разности фаз, чтобы обеспечить вращающееся магнитное поле для создания пускового момента.Когда двигатель достигает от 70% до 80% синхронной скорости, центробежный переключатель на валу двигателя размыкается и отключает пусковую обмотку.

Типы однофазных асинхронных двигателей

Однофазный асинхронный двигатель подразделяется на четыре типа асинхронных двигателей, таких как двухфазный, конденсаторный пуск, конденсаторный пуск и работа конденсатора и асинхронный двигатель с экранированными полюсами.

Асинхронный двигатель с разделенной фазой

Альтернативное название асинхронного двигателя с расщепленной фазой — двигатель с резистивным пуском.Этот тип двигателя включает в себя статор и ротор с одной клеткой, где статор включает в себя две обмотки, называемые пусковой обмоткой, а также главную обмотку. Эти две обмотки перемещены в пространстве на 90 градусов. Пусковая обмотка имеет меньшее индуктивное реактивное сопротивление и высокое сопротивление, тогда как основная обмотка имеет чрезвычайно меньшее сопротивление, а также высокое индуктивное реактивное сопротивление.

Этот тип двигателя менее затратный и подходит для очень легко запускаемых нагрузок, когда частота запуска может быть ограничена.Этот двигатель не подходит для приводов, которым требуется более 1 кВт из-за меньшего пускового момента. Применение асинхронного двигателя с расщепленной фазой в основном включает в себя стиральную машину, полировальные машины, вентиляторы переменного тока, смеситель-измельчитель, воздуходувки, центробежные насосы, сверлильный и токарный станок.

Асинхронный двигатель с конденсаторным пуском

Асинхронный двигатель с конденсаторным пуском — это однофазный двигатель, который включает в себя статор, а также ротор с одной клеткой. Статор этого двигателя в основном состоит из двух обмоток, а именно основной обмотки и вспомогательной обмотки.Альтернативное название вспомогательной обмотки — пусковая обмотка. В конструкции двигателя эти две обмотки можно расположить отдельно в пространстве под углом 90 градусов.

• Асинхронный двигатель с конденсаторным пуском используется там, где необходимы частые пуски, например, с более высокой инерционной нагрузкой.
• Этот тип двигателя используется для привода компрессоров, насосов, станков и конвейеров.
• Используется в компрессорах переменного тока и холодильниках.

Конденсаторный пуск и конденсаторный асинхронный двигатель

Принцип работы асинхронного двигателя с конденсаторным запуском такой же, как и у асинхронного двигателя с конденсаторным запуском.Мы знаем, что однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически, поскольку генерируемое магнитное поле не является вращающимся. Таким образом, для создания вращающегося магнитного поля асинхронным двигателям требуется разность фаз. В асинхронном двигателе с расщепленной фазой должно быть сопротивление, чтобы создать разность фаз, однако в этих двигателях; конденсатор будет иметь разность фаз.

Это правда, что ток, протекающий по конденсатору, определяет напряжение. В конденсаторном пусковом и конденсаторном пусковом двигателе конденсаторного типа есть две обмотки, такие как основная и пусковая.
В пусковой обмотке внутри конденсатора имеется перемычка, поэтому ток, протекающий внутри конденсатора, направляет приложенное напряжение под некоторым углом. Эти два двигателя обладают высоким пусковым моментом, поэтому они в основном используются в шлифовальных машинах, конвейерах, компрессорах, кондиционерах и т. Д.

Асинхронный двигатель с экранированными полюсами

Это самозапускающийся однофазный асинхронный двигатель, у которого один из полюсов может быть затенен через медное кольцо, которое также называется заштрихованным кольцом.Основная функция этого кольца в двигателе — это вторичная обмотка.

Этот тип двигателя вращается просто определенным образом, и обратное движение двигателя невозможно. В этом двигателе потери мощности чрезвычайно высоки, коэффициент мощности меньше, а индуцированный пусковой крутящий момент также может быть чрезвычайно низким. КПД этого двигателя низок из-за его небольших размеров и малой мощности. Применение асинхронного двигателя с экранированными полюсами включает в себя небольшие устройства, такие как вентиляторы, реле из-за легкого запуска и низкой стоимости.

Этот двигатель используется в фенах, вытяжных вентиляторах, настольных вентиляторах, кондиционерах, охлаждающих вентиляторах, холодильных устройствах, проигрывателях, проекторах, магнитофонах, копировальных машинах. Эти двигатели также используются для запуска электронных часов, а также однофазных синхронных двигателей.

Приложения

Применения однофазного асинхронного двигателя : он используется в приложениях с низким энергопотреблением и широко используется как в бытовых, так и в промышленных приложениях.И некоторые из них упомянуты ниже

• Насосы
• Компрессоры
• Малые вентиляторы
• Миксеры
• Игрушки
• Пылесосы скоростные
• Электробритвы
• Станки сверлильные

Трехфазный асинхронный двигатель

Эти двигатели самозапускаются и не используют конденсатор, пусковую обмотку, центробежный выключатель или другое пусковое устройство. Трехфазные асинхронные двигатели переменного тока широко используются в промышленных и коммерческих целях.Они бывают двух типов: двигатели с короткозамкнутым ротором и с контактным кольцом. Двигатели с короткозамкнутым ротором широко используются из-за их прочной конструкции и простой конструкции. Двигатели с контактным кольцом требуют внешнего резистора для обеспечения высокого пускового момента.

Асинхронные двигатели

используются в промышленных и бытовых приборах, поскольку они имеют прочную конструкцию, практически не требуют обслуживания, сравнительно дешевы и требуют питания только на статоре.

Типы трехфазных асинхронных двигателей

Трехфазный асинхронный двигатель состоит из двух основных компонентов, а именно статора и ротора.В этом двигателе неподвижной частью является статор, а вращающейся частью — ротор. В этом двигателе нагрузка подключена к валу. Трехфазная обмотка якоря может быть намотана на статор. После того, как через эту обмотку подается сбалансированный трехфазный ток, в воздушном зазоре может быть сформировано вращающееся магнитное поле со стабильной амплитудой.

Эта обмотка якоря может быть подключена к трехфазному источнику питания и пропускает ток нагрузки. Этот тип двигателя подразделяется на два типа в зависимости от его конструкции, например, ротор с короткозамкнутым ротором и ротор с обмоткой

.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Конструкция асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором чрезвычайно проста.В этом двигателе ротор включает в себя цилиндрический сердечник, который может быть ламинирован, и имеет несколько прорезей на внешней периферии. Эти слоты несопоставимы и закручены на несколько углов.

Эти прорези помогают остановить магнитную блокировку между зубьями статора и ротора, чтобы можно было добиться плавной работы и снизить гудение. Эти двигатели включают роторы стержней вместо обмотки ротора, где стержни изготовлены из латуни, алюминия или меди.

В этом типе двигателя обмотка ротора включает алюминиевый стержень, иначе неизолированный медный, закрепленный в полузамкнутых пазах ротора. На обоих концах этого двигателя эти проводники замкнуты накоротко через торцевое кольцо из аналогичного материала. В результате этот тип ротора похож на короткозамкнутый ротор, поэтому он известен как асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Асинхронный двигатель с фазным ротором или контактным кольцом

Асинхронный двигатель с контактным кольцом также называется двигателем с фазным ротором.В этом двигателе ротор включает пластинчатый цилиндрический сердечник. Как и у беличьей клетки, на внешней периферии есть прорези. Обмотка ротора размещена внутри пазов.

В намотанном роторе изолированные обмотки намотаны сверху ротора, как и на статоре. Обмотка этого ротора может быть распределена равномерно и обычно подключена в модели STAR. Три клеммы этого звездообразного соединения можно вынуть через контактное кольцо. Это причина называть этот двигатель асинхронным двигателем с контактным кольцом.

Почему трехфазный асинхронный двигатель самозапускается?

В трехфазном двигателе есть 3 однофазные линии через разность фаз на 120 °. Таким образом, вращающееся магнитное поле включает в себя аналогичную разность фаз, поэтому эта разность фаз будет вращать ротор.

Например, если мы рассматриваем a, b и c как три фазы, когда фаза «a» намагничивается, то ротор смещается в сторону фазы «a». В следующей второй фазе «b» намагнитится, поэтому он намагнитит ротор, а после этой фазы «c».Таким образом, ротор будет вращаться непрерывно.

Почему однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически?

Если питание однофазного асинхронного двигателя однофазное, то он генерирует пульсирующее, а не вращающееся магнитное поле. Подача тока по проводнику создает магнитный поток, который можно разделить на две составляющие, причем каждая составляющая будет вращаться в обратном направлении с одинаковой скоростью.

Таким образом, чистый поток станет нулевым; ток, который индуцируется в проводниках ротора, станет нулевым, а крутящий момент будет нулевым.В результате однофазный асинхронный двигатель не запускается самостоятельно.
Чтобы преодолеть эту проблему и сделать этот двигатель самозапускаемым, этот двигатель можно временно преобразовать в двухфазный двигатель во время запуска. По этой причине статор однофазного двигателя предлагается в виде дополнительной обмотки к основной обмотке, такой как пусковая обмотка. Итак, эти обмотки расположены поперек однофазного источника питания.

Обмотка

может быть расположена так, чтобы разность фаз между токами в двух обмотках статора была чрезвычайно большой.Таким образом, этот двигатель работает как двухфазный двигатель. Два тока создают вращающийся поток, который заставляет однофазный двигатель самозапускаться.

Преимущества

Конструкция двигателя и способ подачи электроэнергии дают асинхронному двигателю ряд преимуществ, показанных на рисунке ниже. И давайте посмотрим на них вкратце.

Преимущества асинхронного двигателя

Низкая стоимость: Асинхронные машины очень дешевы по сравнению с синхронными двигателями и двигателями постоянного тока.Это связано с скромной конструкцией асинхронного двигателя. Поэтому эти двигатели в подавляющем большинстве предпочтительны для приложений с фиксированной скоростью в промышленных приложениях, а также для коммерческих и бытовых приложений, где можно легко подключить питание от сети переменного тока.

Низкие затраты на техническое обслуживание: Асинхронные двигатели — это двигатели, не требующие обслуживания, в отличие от двигателей постоянного тока и синхронных двигателей. Конструкция асинхронного двигателя очень проста и, следовательно, проста в обслуживании, что приводит к низким затратам на техническое обслуживание.

Простота эксплуатации: Работа асинхронного двигателя очень проста, потому что нет электрического соединителя с ротором, который обеспечивает питание и ток, индуцируемые движением трансформатора, выполняемым на роторе из-за низкого сопротивления вращающегося катушки. Асинхронные двигатели — это двигатели с самозапуском. Это может привести к сокращению усилий, необходимых для обслуживания.

Изменение скорости: Изменение скорости асинхронного двигателя почти постоянно.Скорость обычно изменяется всего на несколько процентов при переходе от холостого хода к номинальной нагрузке.

Высокий пусковой момент: Пусковой момент асинхронного двигателя очень высок, что делает двигатель полезным для операций, в которых нагрузка прикладывается до запуска двигателя. Трехфазные асинхронные двигатели будут иметь самозапускающийся момент, в отличие от синхронных двигателей. Однако однофазные асинхронные двигатели не имеют момента самозапуска и вращаются с помощью некоторых вспомогательных устройств.

Долговечность: Еще одним важным преимуществом асинхронного двигателя является его долговечность.Это делает его идеальной машиной для многих применений. В результате двигатель работает в течение многих лет без затрат и обслуживания.

Все эти преимущества позволяют использовать асинхронный двигатель во многих приложениях, таких как промышленное, бытовое и во многих приложениях.

Недостатки

К недостаткам асинхронного двигателя можно отнести следующее.

• При малой нагрузке коэффициент мощности чрезвычайно низкий, и он потребляет большой ток.Таким образом, потери в меди могут быть высокими, что снижает эффективность при небольшой нагрузке.
• Начальный крутящий момент асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором не низкий.
• Это двигатель с постоянной скоростью, и этот двигатель не применяется там, где требуется неравномерная скорость.
• Этот контроль скорости двигателя непростой
• Этот двигатель имеет высокий пусковой пусковой ток, который вызовет снижение напряжения в начале времени.

Приложения

Применения типов асинхронных двигателей включают следующее.

• Подъемники
• Краны
• Подъемники
• Вытяжные вентиляторы большой мощности
• Станки токарные приводные
• Дробилки
• Маслоэкстракционные заводы
• Текстиль и др.

Итак, это все об обзоре типов асинхронных двигателей. В основном они подразделяются на два основных типа в зависимости от входного источника питания, такие как однофазный и трехфазный асинхронный двигатель. Опять же, эти два типа двигателей также подразделяются на разные типы, которые обсуждались выше.Здесь однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически, тогда как трехфазный асинхронный двигатель является самозапускающимся двигателем. Вот вам вопрос, какова основная функция асинхронного двигателя?

Проекты на основе асинхронных двигателей

Однофазные асинхронные двигатели

Принцип работы

Однофазные асинхронные двигатели Принцип работы: Однофазные асинхронные двигатели

по принципу работы уступают по производительности и имеют больший вес и объем по сравнению с трехфазными двигателями того же номинала.Однако они простые, прочные, надежные и менее дорогие для небольших рейтингов. Они используются в приводах малой мощности в небольших отраслях промышленности, а также в бытовых и коммерческих приложениях, где доступно только однофазное питание. Обычно они доступны до 1 кВт. Применения много, например, компрессоры в холодильниках и кондиционерах, стиральные машины, сушилки, вентиляторы, насосы, бытовые приборы, небольшие станки, печатные машины, магнитофоны.

Принцип работы однофазных асинхронных двигателей

имеет корпусный ротор и однофазную обмотку в статоре.Пульсирующая магнитодвижущая сила (ммс), создаваемая переменным током в обмотке статора, может рассматриваться как эквивалент двух волн ммс постоянной амплитуды, вращающихся в противоположных направлениях с синхронной скоростью. Каждая из этих вращающихся миллиметровых волн индуцирует собственный ток ротора и вызывает работу асинхронного двигателя, как в трехфазном двигателе.

На рис. 6.60 показаны крутящие моменты, создаваемые двумя вращающимися полями, а также чистый крутящий момент, создаваемый двигателем. Когда ротор неподвижен, он одинаково реагирует на обе волны, и крутящий момент не создается.Следовательно, однофазный асинхронный двигатель с одной обмоткой статора по своей сути не имеет пускового момента. Но если запустить его вспомогательными средствами, он разовьет крутящий момент и продолжит работу. Когда ротор работает, индуцированные токи ротора таковы, что их mmf противодействует обратному статору mmf в большей степени, чем они противодействуют прямому статору mmf. В результате прямая магнитная волна, развивающая прямой крутящий момент, больше, чем обратная магнитная волна, развивающая обратный крутящий момент. Полученный чистый крутящий момент (разница между прямым и обратным крутящими моментами) поддерживает движение.По мере увеличения скорости прямой крутящий момент увеличивается, а обратный крутящий момент уменьшается. Следовательно, чистый крутящий момент постепенно увеличивается с увеличением скорости. При запуске с нулевой скорости сначала он медленно нарастает, а затем быстро ускоряется до скорости, близкой к синхронной. Обратно вращающееся поле увеличивает скольжение при полной нагрузке и, следовательно, снижает КПД и коэффициент мощности. Взаимодействие между прямым вращающимся полем и токами ротора, индуцированными из-за обратного вращающегося поля, и обратным вращающимся полем и токами ротора, индуцированными из-за прямого вращающегося поля, создают пульсации крутящего момента второй гармоники, которые вызывают вибрации и шум.

На рисунке 6.61 показана эквивалентная схема принципа работы однофазных асинхронных двигателей с одной обмоткой. Эквивалентные схемы ротора с учетом полей прямого и обратного вращения показаны на рисунке. Когда ротор движется вперед со скольжением s (относительно поля вращения вперед), то скольжение s _n (относительно поля назад) будет

.

Следовательно, для обратного поля сопротивление ротора было разделено на (2 — с) в эквивалентной схеме, из которой можно вычислить ток статора I _s для любого предполагаемого значения скольжения, когда известны полное сопротивление двигателя и приложенное напряжение.

Пусть

Мощность, передаваемая на ротор (или мощность воздушного зазора) из-за переднего поля

Крутящий момент переднего поля

Мощность, передаваемая на ротор (или мощность воздушного зазора) из-за обратного поля

Крутящий момент из-за обратного поля

Крутящий момент заднего поля противоположен вращающему моменту переднего поля. Следовательно, чистый развиваемый крутящий момент

Разница между однофазным и трехфазным асинхронным двигателем: все, что вам нужно знать — Блог промышленного производства

— Реклама —

Асинхронный двигатель в большинстве случаев является самой скромной электрической машиной с точки зрения конструкции.Это наиболее часто используемый тип двигателя в жилых, коммерческих и промышленных помещениях, поскольку они имеют прочную конструкцию, не требуют какого-либо обслуживания, они сравнительно дешевы и требуют питания только на статоре. Эти двигатели могут быть предназначены для работы от однофазного или трехфазного источника питания. В этой статье мы обсудим однофазные и трехфазные двигатели. Прочтите этот новый блог на Linquip, чтобы узнать о них больше.

Однофазный асинхронный двигатель

Во-первых, давайте кратко рассмотрим однофазные и трехфазные асинхронные двигатели, прежде чем мы углубимся в различия между ними.

Однофазный двигатель также известен как жилое напряжение, поскольку он более надежен и лучше подходит для управления небольшими нагрузками, такими как бытовые приборы в домах и на малых предприятиях. Он одновременно изменяет напряжение питания переменного тока системой. При распределении мощности однофазный использует фазный и нейтральный провода. Фазный провод несет текущую нагрузку, а нейтральный провод обеспечивает путь, по которому ток возвращается.

Когда двигатель подключен к однофазному источнику питания, основная обмотка проходит переменный ток.Однофазный двигатель требует дополнительных цепей для работы, поскольку однофазный источник питания, подключенный к двигателю переменного тока, не генерирует вращающееся магнитное поле. Выходная мощность однофазного источника питания непостоянна, что означает, что напряжение на нем растет и падает.

Трехфазный асинхронный двигатель

Эти типы двигателей известны как асинхронные двигатели с самозапуском. Эти двигатели не используют конденсатор, пусковую обмотку, центробежный переключатель или другие пусковые устройства. Трехфазные асинхронные двигатели находят применение в промышленных и коммерческих приложениях.Он обеспечивает три переменных тока с тремя отдельными электрическими линиями. Выходная мощность трехфазного источника питания остается постоянной и никогда не падает до нуля. Для этого требуется четыре провода, а именно один нейтральный провод и трехжильный провод. Эти три проводника удалены друг от друга на 120 градусов. Кроме того, каждый сигнал питания переменного тока на 1200 не совпадает по фазе друг с другом.

Как определить однофазный и трехфазный двигатель:

Вот несколько способов проверить, какой у вас тип:

• Проверьте данные паспортной таблички двигателя, которые обычно находятся на бумажной или металлической этикетке прикреплен к двигателю сбоку.
• Посмотрите на количество электрических выводов, выходящих из двигателя. Если у вашего двигателя три черных и зеленый провод, вероятно, он трехфазный. Три горячих вывода обычно обозначаются буквами U, V и W, а последний провод — заземленным.
• Проверьте наличие двух проводов для однофазной сети или трех-четырех проводов для трехфазной.
• Проверить напряжение мультиметром. Однофазный источник питания должен давать показание 230 вольт, а мультиметр должен давать показание 208 вольт, если он трехфазный.

Однофазный и трехфазный асинхронный двигатель

Основное различие между однофазным и трехфазным состоит в том, что однофазные асинхронные двигатели не запускаются автоматически, в то время как трехфазные асинхронные двигатели самозапускаются. Различия между однофазными и трехфазными асинхронными двигателями объясняются следующими практическими факторами.

Источник питания

• Однофазный асинхронный двигатель использует однофазное питание.
• Трехфазный асинхронный двигатель использует трехфазное питание.

Пусковой механизм

• Однофазный двигатель не запускается автоматически, для этого требуются внешние устройства, такие как запуск двигателя.
• Трехфазный двигатель самозапускающийся, без каких-либо внешних устройств.

КПД и потребление

• В зависимости от потребляемой мощности однофазного и трехфазного электродвигателя и КПД однофазный электродвигатель имеет низкий КПД, поскольку весь ток должна пропускать только одна обмотка.
• Трехфазный двигатель имеет высокий КПД, поскольку для передачи тока используются три обмотки.Блоки питания трехфазных двигателей потребляют меньше электроэнергии, чем блоки питания однофазных двигателей.

Однофазные и трехфазные асинхронные двигатели

Подробнее о Linquip

Простое руководство по эффективности двигателя: что это такое и что делать

Характеристики

• Однофазный двигатель прост в конструкции, надежен и экономичен по сравнению с трехфазные асинхронные двигатели.
• Трехфазный двигатель сложен по конструкции и дорог.

Техническое обслуживание

• Однофазный двигатель легко ремонтировать и обслуживать.
• Трехфазный двигатель сложно ремонтировать и обслуживать.

Размер (для той же номинальной мощности)

• Однофазный двигатель больше по размеру.
• Трехфазный двигатель меньше по размеру.

Конструкция

• Однофазный двигатель прост и удобен в изготовлении.
• Трехфазный двигатель сложнее сконструировать из-за привлечения дополнительных компонентов.

Вращение двигателя

• В однофазном двигателе нет механизма для изменения вращения.
• Вращение трехфазного двигателя можно легко изменить, изменив последовательность фаз в статоре.

Уровни выходного напряжения

• Однофазный двигатель обеспечивает уровень напряжения почти 230 В.
• Трехфазный двигатель выдает напряжение почти 415 В.

Пусковой момент

• Однофазный двигатель обеспечивает очень ограниченный пусковой момент.
• Трехфазный двигатель обеспечивает очень высокий пусковой момент.

Номинальная мощность

• Однофазный двигатель рассчитан на малую мощность, обычно менее 5 кВт.
• Трехфазный двигатель рассчитан на мощность более 5 кВт.

Приложение

• В соответствии с применением однофазного и трехфазного асинхронного двигателя, однофазный двигатель в основном находит применение в бытовых приборах и более легких нагрузках, таких как нагнетатели, пылесосы, вентиляторы, центробежный насос, стиральная машина, болгарка, игрушки, электробритвы, сверлильные станки, компрессор и т. д.
• Трехфазные асинхронные двигатели широко используются в промышленных и коммерческих приводах, поскольку они более прочные и экономичные с точки зрения эксплуатационной эффективности, например, подъемники, краны, подъемники, вытяжные вентиляторы большой мощности, токарные станки, дробилки, нефтедобыча. фабрики, текстиль и т. д.

Несколько других отличий между однофазным и трехфазным счетчиком, о которых следует помнить:

• Однофазный двигатель генерирует механический шум и вибрацию.В то же время трехфазный двигатель работает плавно и с меньшим шумом.
• Потери в меди однофазного двигателя велики из-за того, что весь ток проходит через одну обмотку. В трехфазном двигателе потери в меди низкие, потому что обмотки разделяют ток.
• Управление направлением однофазного двигателя немного затруднено, и его можно изменить, поменяв полярность обмотки стартера, в то время как в трехфазном двигателе управление направлением простое, и оно осуществляется путем переключения любых двух входов. фазы.
• Однофазный двигатель имеет две клеммы, и для его питания требуется только два провода, а трехфазный двигатель имеет три клеммы и для работы требуется три или четыре (включая нейтраль) провода.
• Коэффициент мощности однофазного асинхронного двигателя ниже, чем у трехфазного асинхронного двигателя.
• Из-за пиков и провалов напряжения однофазный источник питания не обеспечивает такой стабильности, как трехфазный источник питания. Трехфазный источник питания обеспечивает постоянную подачу питания.

Подводя итог всему, выбор между однофазным или трехфазным двигателем — это вопрос вашей необходимости, экономии и практичности. Несмотря на то, что вы получаете выгоду от этих двух источников питания, всегда учитывайте свои практические потребности. Для практического применения мы предлагаем вам выбрать однофазный источник питания для бытового и бытового использования. Тем не менее, хотя и однофазные, и трехфазные мощности имеют ощутимые различия, вы всегда должны учитывать такие факторы, как требуемые электрические схемы источника питания, напряжения, место его использования, эффективность работы и приложение, чтобы иметь разумные вложения.

Итак, у вас есть подробное описание разницы между однофазными и трехфазными асинхронными двигателями. Если вам понравилась эта статья в Linquip, дайте нам знать, оставив ответ в разделе комментариев. Есть ли вопросы, в которых мы можем вам помочь? Не стесняйтесь зарегистрироваться на нашем веб-сайте, чтобы получить самую профессиональную консультацию от наших экспертов.

— Реклама —

1-3-3. Двигатель переменного тока | Корпорация Nidec

Термин «двигатель переменного тока» часто кратко описывают как «двигатель переменного тока».Поэтому в этой книге мы будем следовать этому соглашению.

Двигатели переменного тока

условно подразделяются на коллекторные, синхронные и асинхронные.

Синхронные и асинхронные двигатели представляют собой двигатели переменного тока, скорость вращения которых определяется вращающимся магнитным полем.

Здесь вращающееся магнитное поле относится к явлению, при котором магнитное поле, которое создается при подаче трехфазного, двухфазного или другого многофазного переменного тока к обмотке статора, вращается со скоростью, определяемой частотой кратного -фазный переменный ток (= синхронная скорость).Вращающееся магнитное поле притягивает ротор, заставляя его вращаться. Электродвигатели переменного тока классифицируются по разнице в способе вращения.

Двигатели переменного тока с вращающимся магнитным полем (общий термин для синхронных и асинхронных двигателей) грубо подразделяются на двигатели, которые работают от 100 В переменного тока (питание, подаваемое в дом через двухпроводные линии обслуживания), и двигатели, которые используют мощность 200 В переменного тока (распределяется между фабрики и др. по трехпроводным линиям).

Первый называется однофазным двигателем, а второй — трехфазным.

В последнее время трехфазные двигатели все чаще приводятся в действие схемой инвертора мощности с использованием полупроводникового устройства, называемого инвертором. Задача этой конфигурации драйвера состоит в том, чтобы управлять двигателем с частотой вращения и крутящим моментом, предназначенными для данного приложения, путем управления напряжением и частотой с помощью инвертора.

[3] — (1) Коммутаторный двигатель

Коллекторный двигатель — это общее описание двигателей, в которых используется коллекторный ротор, как показано на рис. 1.12.Тип, который в настоящее время все еще используется в большом количестве, — это так называемый универсальный двигатель (также называемый двигателем серии переменного тока или электродвигателем с последовательной обмоткой переменного тока).

Основное применение этого двигателя — пылесосы, электроинструменты и соковыжималки. Другими словами, он используется в областях, где требуется, чтобы двигатель вращался с высокой скоростью за счет использования однофазного источника питания переменного тока.

Слово «универсальный» здесь означает, что двигатель вращается от источника переменного или постоянного тока (то есть от двигателя переменного / постоянного тока).

В принципе, он имеет ту же конструкцию, что и двигатели серии постоянного тока, но при использовании переменного тока необходимо учитывать следующие моменты:

Наклонный тип / прямая канавка типа
Рис. 1.12 Ротор коллектора
Он имеет обмотку и коммутатор, сконфигурированный с несколькими медными пластинами
.

<1> В случае постоянного тока поток статора постоянный, но в случае переменного тока он изменяется. Следовательно, необходимо уменьшить любой вихревой ток, генерируемый изменяющимся потоком, с помощью изолированного сердечника.

<2> Падения напряжения были вызваны только сопротивлением в случае постоянного тока, но с переменным током, помимо падений напряжения, вызванных сопротивлением, выходная мощность также снижается из-за ухудшенного коэффициента мощности из-за фазового сдвига в результате электромагнитной индукции .

[3] — (2) Синхронный двигатель

Под синхронным двигателем понимаются двигатели, скорость вращения которых равна синхронной скорости. К ним относятся следующие три типа:

[3] — (2) —

<1> Реактивный двигатель

В реактивном двигателе используется статор с распределенной обмоткой (рис.1.13 слева) и явнополюсный ротор с короткозамкнутым ротором (рис. 1.14 справа).

Вначале он вращается как асинхронный двигатель, а затем вращается синхронно с частотой источника питания во время работы. Скорость его вращения различается в диапазоне от 50 Гц до 60 Гц. Этот двигатель обладает сравнительно большим пусковым моментом. Его еще называют реактивным двигателем.

Рис. 1.13 Статор распределенной обмотки (слева) и статор шестикатушечной сосредоточенной обмотки
(справа) Инжир.1.14 (Слева) Ротор с короткозамкнутым ротором (для асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором)
(Справа) Ротор с короткозамкнутым ротором (для реактивного двигателя)
В качестве проводников используются медь, латунь и алюминий.

[3] — (2) —

<2> Двигатель с гистерезисом Рис. 1.15 Ротор из полутвердой стали
Сталь со слабым постоянным магнитом, не вызывающая намагничивания

В гистерезисном двигателе используется статор с распределенной обмоткой (рис.1.13 Слева) и ротор из полутвердой стали (рис. 1.15).

Поскольку этот двигатель вращается с использованием гистерезисных характеристик, он имеет небольшие неоднородности вращения или вибрации. Кроме того, поскольку нет разницы между пусковым и остановочным моментами, в идеале он должен работать в условиях постоянной нагрузки. Этот мотор могут выпускать только производители, у которых есть специальное кольцо гистерезиса.

[3] — (2) —

<3> Двигатель индукционного типа

Принцип работы синхронных двигателей индукторного типа заключается в синхронизации движения ротора с частотой тока, подаваемого на катушку статора (электромагнита), и преобразование входной мощности во вращательное движение посредством многократного притяжения и отталкивания.

Другими словами, скорость вращения ротора будет обратной целому числу скорости вращения (синхронной скорости), однозначно определяемой частотой тока. Двигатели можно разделить на два типа в зависимости от конструкции ротора.

• ・ Электродвигатели с кулачковыми полюсами
• ・ Гибридные шаговые двигатели (медленно-синхронные двигатели).

Электродвигатели с кулачковыми полюсами различной номинальной скорости доступны за счет комбинации конструкции двигателя и головки редуктора.

Электродвигатели с кулачковыми полюсами используются в различных приложениях, включая игровые автоматы (автоматы для игры в пинбол), копировальные машины, драйверы камер видеонаблюдения, записывающие счетчики, автоматические шторы и устройства открытия / закрытия клапанов. Гибридные шаговые двигатели в основном используются в производственном оборудовании.

[3] — (3) Асинхронный двигатель

Обычно его называют асинхронным двигателем, но иногда его называют асинхронным двигателем.

Это общее название двигателей, скорость вращения которых немного ниже синхронной скорости.Существуют следующие три типа. В любом случае используется статор с распределенной обмоткой (рис. 1.13 слева).

[3] — (3) —

<1> Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором Рис. 1.16. Когда железо растворяется в азотной кислоте, остается только алюминиевая клетка.
Слева находится ротор асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором типа
, а справа — ротор реактивного двигателя
.

Беличий ротор (рис.1.14 слева) используется для асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

К этому типу относятся силовые двигатели общего назначения для промышленного использования. Когда ротор с короткозамкнутым ротором погружают в азотную кислоту для растворения железа, остается только алюминиевая «клетка», как показано на рис. 1.16. Можно аккуратно отрегулировать характеристическую кривую, отрегулировав форму и материал клеточного проводника ротора.

[3] — (3) —

<2> Вихретоковый двигатель Инжир.1.17 Ротор из мягкой стали
Основным материалом является цилиндрическая масса из железа.
Для вихретоковых двигателей

Ротор из мягкой стали (рис. 1.17) используется для роторов вихретоковых двигателей. Он создает большой крутящий момент в начале работы, который падает с увеличением скорости.

[3] — (3) —

<3> Асинхронный двигатель с фазным ротором Рис. 1.18 Обмотка ротора
Оснащена тремя контактными кольцами для возбуждения ротора
с помощью щетки.

Роторы с обмотками (рис. 1.18) используются в асинхронных двигателях с фазным ротором. Характеристики двигателя можно изменить с помощью переменного резистора, подключенного через контактные кольца. Этот ротор специально используется в больших двигателях.

[3] — (3) —

<4> Однофазный асинхронный двигатель

Мы описали многофазные (трехфазные) асинхронные двигатели в пунктах с <1> по <3> выше.

В нашей повседневной жизни источником питания, с которым большинство людей знакомо, является однофазный источник питания переменного тока.Поэтому удобны практические двигатели, работающие от однофазного переменного тока. Однофазный асинхронный двигатель соответствует этому требованию. Небольшие двигатели этого типа с диапазоном мощности от нескольких ватт до нескольких сотен ватт широко используются в быту, небольших промышленных и сельскохозяйственных приложениях. Конденсаторные двигатели и однофазные асинхронные двигатели с экранированными полюсами являются типичными однофазными асинхронными двигателями.

[3] — (3) —

<4> -a) Конденсаторный двигатель Инжир.1.19 Соотношение фаз конденсаторного двигателя
Рис. 1.20 Конденсаторный двигатель для промышленного использования

Как показано на рис. 1.19, конденсаторные двигатели конфигурируются путем включения конденсатора в фазу A, так что VA становится ведущей фазой для VM.

Конденсаторные двигатели подразделяются на двигатели с конденсаторным пуском, в которых конденсатор C вставляется только при запуске, двигатели с конденсаторным приводом, в которых постоянный конденсатор C остается вставленным с момента запуска и далее, и двигатели с двоичными конденсаторами, которые уменьшают емкость путем переключения конденсатора, когда двигатель переходит в устойчивое рабочее состояние.

Помимо того, что конденсаторный двигатель предпочтительно используется в бытовых приборах со сравнительно меньшими пусковыми моментами, в промышленности, конденсаторный двигатель используется в небольших приводах ленточных конвейеров и машинах FA (автоматизация производства) из-за простоты использования и высокой экономической эффективности.

[3] — (3) —

<4> -b) Однофазный асинхронный двигатель с расщепленными полюсами

Однофазный асинхронный двигатель с экранированными полюсами представляет собой асинхронный двигатель с короткозамкнутой вспомогательной обмоткой, расположенной в положении, смещенном от основной обмотки на электрический угол менее 90 °.

Вспомогательная обмотка индуцирует напряжение, используя эффект трансформатора основной обмотки для подачи тока короткого замыкания, и создает вращающееся магнитное поле, используя магнитодвижущую силу вспомогательной и основной обмоток.

Менее эффективный из-за потерь, возникающих в затемненной катушке, этот двигатель используется в вентиляторах и других устройствах малой мощности из-за своей простой конструкции.

.