Однофазный асинхронный двигатель: 6 схем работы
Изготовление самодельных станков и механизмов требует наличия источника крутящего момента, способного развивать высокую механическую мощность на валу привода при питании от сети 220 вольт.
Для этих целей подходит электродвигатель от бетономешалки, стиральной машины, другого оборудования или просто приобретенный в продаже.
В статье я рассказываю все про однофазный асинхронный двигатель, схема подключения которого зависит от внутренней конструкции и может быть выполнена с пусковой обмоткой или конденсаторным запуском.
Содержание статьи
С чего обязательно следует начинать подключение двигателя: 2 важных момента, проверенные временем
Перед первым включением любого электродвигателя необходимо уточнить его устройство: конструкцию статора и ротора, состояние подшипников.
На собственном и чужом опыте могу заверить, что проще раскрутить несколько гаек, осмотреть внутреннюю конструкцию, выявить дефекты на начальном этапе и устранить их, чем после запуска в непродолжительную работу заниматься сложным ремонтом, который можно было предотвратить.
Важное предупреждение
Начинающие электрики довольно часто сами создают неисправности двигателя, нарушая технологию его разборки, работая обычным молотком: разбивают грани вала.
Для сохранения структуры деталей без их повреждения необходимо использовать специальный съемник подшипников электродвигателя.
В самом крайнем случае, когда его нет, удары молотком наносят через толстые пластины из мягкого металла (медь, алюминий) или плотную сухую древесину (яблоня, груша, дуб).
Как состояние подшипников влияет на работу двигателя
Любой асинхронный электродвигатель (АД) имеет ротор с короткозамкнутыми обмотками. В них наводится ток, создающий магнитный поток, взаимодействующий с вращающимся магнитным полем статора, которое и является его источником движения.
Ротор внутри корпуса крепится на подшипниках. Их состояние сильно влияет на качество вращения. Они призваны обеспечить легкое скольжение вала без люфтов и биений. Любые нарушения недопустимы.
Дело в том, что обмотку статора можно рассматривать как обыкновенный электромагнит. Если у ротора разбиты подшипники, то он под действием магнитного поля станет притягиваться, приближаясь к статорной обмотке.
Зазор между вращающейся и стационарной частями очень маленький. Поэтому касания или биения ротора могут задевать, царапать, деформировать статорные обмотки, безвозвратно повреждая их. Ремонт потребует полной перемотки статора, а это весьма сложная работа.
Обязательно разбирайте электродвигатель перед его подключением, тщательно осматривайте всю его внутреннюю конструкцию.
Обращайте особое внимание на состояние подшипников, выполнение нормативов по допускам и посадкам, качество смазки. Сухую и старую смазку обязательно необходимо заменять свежей.
Что надо учитывать в конструкции статорных обмоток и как их подготовить
Домашнему мастеру чаще всего попадают электродвигатели, которые уже где-то поработали, а, возможно, и прошли реконструкцию или перемотку.
Никто об этом обычно не заявляет, на шильдиках и бирках информацию не меняют, оставляют прежней. Поэтому рекомендую визуально осмотреть их внутренности.
Статорные катушки у асинхронных двигателей для питания от однофазной и трехфазной сети отличаются количеством обмоток и конструкцией.
Трехфазный электродвигатель имеет три абсолютно одинаковые обмотки, разнесенные по направлению вращения ротора на 120 угловых градусов. Они выполнены из одного провода с одинаковым числом витков.
Все они имеют равное активное и индуктивное сопротивление, занимают одинаковое число пазов внутри статора.
Это позволяет первоначально оценивать их состояние обычным цифровым мультиметром в режиме омметра при отключенном напряжении.
Однофазный асинхронный двигатель имеет две разные обмотки на статоре, разнесенные на 90 угловых градусов. Одна из них создана для длительного прохождения тока в номинальном режиме работы и поэтому называется основной, главной либо рабочей.
Для уменьшения нагрева ее делают более толстым проводом, обладающим меньшим электрическим сопротивлением.
Перпендикулярно ей смонтирована вторая обмотка большего сопротивления и меньшего диаметра, что позволяет различать ее визуально. Она создана для кратковременного протекания пусковых токов и отключается сразу при наборе ротором номинального числа оборотов.
Пусковая или вспомогательная обмотка занимает примерно 1/3 пазов статора, а остальная часть отведена рабочим виткам.
Однако, приведенное правило имеет исключения: на практике встречаются однофазные электродвигатели с двумя одинаковыми обмотками.
Для подключения статора к питающей сети концы обмоток выводят наружу проводами. С учетом того, что одна обмотка имеет два конца, то у трехфазного электродвигателя может быть, как правило, шесть выводов, а у однофазного — четыре.
Но из этого простого правила встречаются исключения, связанные с внутренней коммутацией выводов для упрощения монтажа на специальном оборудовании:
- у трехфазных двигателей из статора могут выводиться:
- три жилы при внутренней сборке схемы треугольника;
- или четыре — для звезды;
- однофазный электродвигатель может иметь:
- три вывода при внутреннем объединении одного конца пусковой и рабочей обмоток;
- или шесть концов для конструкции с пусковой обмоткой и встроенным контактом ее отключения от центробежного регулятора.
Как видите, судить о конструкции асинхронного двигателя по количеству выведенных проводов на клеммнике от обмоток статора можно, но вероятность ошибки довольно высока. Нужен более тщательный анализ его устройства.
Техническое состояние изоляции обмоток
Где и в каких условиях хранился статор не всегда известно. Если он находился без защиты от атмосферных осадков или внутри влажных помещений, то его изоляция требует сушки.
В домашней обстановке разобранный статор можно поместить в сухую комнату для просушки. Ускорить процесс допустимо обдувом вентилятора или нагревом обычными лампами накаливания.
Обращайте внимание, чтобы разогретое стекло лампы не касалось провода обмоток, обеспечивайте воздушный зазор. Окончание процесса сушки связано с восстановлением свойств изоляции. Этот процесс необходимо контролировать замерами мегаомметром.
Как отличить конструкцию однофазного асинхронного электродвигателя и определить его тип по статистической таблице
Привожу выдержку из книги Алиева И И про асинхронные двигатели, вернее таблицу основных электрических характеристик.
Как видите, промышленностью массово выпущены модели с:
- повышенным сопротивлением пусковой обмотки;
- пусковым конденсатором;
- рабочим конденсатором;
- пусковым и рабочим конденсатором;
- экранированными полюсами.
А еще здесь не указаны более новые разработки, называемые АЭД — асинхронные энергосберегающие двигатели, обеспечивающие:
- значительное снижение реактивной мощности;
- повышение КПД;
- уменьшение потребления полной мощности при той же нагрузке на вал, что и у обычных моделей.
Их конструкторское отличие: внутри зубцов сердечника статора выполнены углубления. В них жестко вставлены постоянные магниты, взаимодействующие с вращающимся магнитным полем.
Во всем этом многообразии вам предстоит разбираться самостоятельно с неизвестной конструкцией. Здесь большую помощь может оказать техническое описание или шильдик на корпусе.
Я же дальше рассматриваю только две наиболее распространенные схемы запуска АД в работу.
Схема подключения асинхронного двигателя с пусковой обмоткой: последовательность сборки
Например, мы определили, что из статора выходят четыре или три провода. Вызваниваем между ними активное сопротивление омметром и определяем пусковую и рабочую обмотку.
Допустим, что у четырех проводов между собой вызваниваются две пары с сопротивлением 6 и 12 Ом. Скрутим произвольно по одному проводу от каждой обмотки, обозначим это место, как «общий провод» и получим между тремя выводами замер 6, 12, 18 Ом.
Точками на этой схеме я обозначил начала обмоток. Пока на этот вопрос не обращайте внимание. Но, к нему потребуется вернуться дальше, когда возникнет необходимость выполнять реверс.
Цепочка между общим выводом и меньшим сопротивлением 6Ω будет главной, а большим 12Ω — вспомогательной, пусковой обмоткой. Последовательное их соединение покажет суммарный результат 18 Ом.
Помечаем эти 3 конца уже понятной нам маркировкой:
- О — общий;
- П — пусковой;
- Р — рабочий.
Дальше нам понадобиться кнопка ПНВС, специально созданная для запуска однофазных асинхронных двигателей. Ее электрическая схема представлена тремя замыкающими контактами.
Но, она имеет важное отличие от кнопки запуска трехфазных электродвигателей ПНВ: ее средний контакт выполнен с самовозвратом, а не фиксацией при нажатии.
Это означает, что при нажатии кнопки все три контакта замыкаются и удерживаются в этом положении. Но, при отпускании руки два крайних контакта остаются замкнутыми, а средний возвращается под действием пружины в разомкнутое состояние.
Эту кнопку и клеммы вывода обмоток статора из электродвигателя соединяем трехжильным кабелем так, чтобы на средний контакт ПНВС выходил контакт пусковой обмотки. Выводы П и Р подключаем на ее крайние контакты и помечаем.
С обратной стороны кнопки между контактами пусковой и рабочей обмоток жестко монтируем перемычку. На нее и второй крайний контакт подключаем кабель питания бытовой сети 220 вольт с вилкой для установки в розетку.
При включении этой кнопки под напряжение все три контакта замкнутся, а рабочая и пусковая обмотка станут работать. Буквально через пару секунд двигатель закончит набирать обороты, выйдет на номинальный режим.
Тогда кнопку запуска отпускают:
- пусковая обмотка отключается самовозвратом среднего контакта, но остается работать от рабочего и величина тока снижается.;
- главная обмотка двигателя продолжает раскручивать ротор от сети 220 В.
Это самая доступная схема подключения асинхронного двигателя с пусковой обмоткой для домашнего мастера. Однако, она требует наличия кнопки ПНВС.
Если ее нет, а электродвигатель требуется срочно запустить, то ее допустимо заменить комбинацией из двухполюсного автоматического выключателя и обычной электрической кнопки соответствующей мощности с самовозвратом.
Придется включать их одновременно, а кнопку отпускать после раскрутки электродвигателя.
Все запуски электродвигателей и любого электрического оборудования всегда выполняйте с защитой этих цепей автоматическими выключателями.
Они предотвратят развитие аварийных ситуаций при возникновении любых случайных ошибок.
С целью закрепления материала по этой теме рекомендую посмотреть видеоролик владельца Oleg pl. Он как раз показывает конструкцию встроенного центробежного регулятора, предназначенного для автоматического отключения вспомогательной обмотки.
Схема подключения асинхронного двигателя с конденсаторным запуском: 3 технологии
Статор с обмотками для запуска от конденсаторов имеет примерно такую же конструкцию, что и рассмотренная выше. Отличить по внешнему виду и простыми замерами мультиметром его сложно, хотя обмотки могут иметь равное сопротивление.
Ориентируйтесь по заводскому шильдику и таблице из книги Алиева.
Такой электродвигатель можно попробовать подключить по схеме с кнопкой ПНВС, но он не станет раскручиваться.
Ему не хватит пускового момента от вспомогательной обмотки. Он будет гудеть, дергаться, но на режим вращения так и не выйдет. Здесь нужно собирать иную схему конденсаторного запуска.
2 конца разных обмоток подключают с общим выводом О. На него и второй конец рабочей обмотки подают через коммутационный аппарат АВ напряжение бытовой сети 220 вольт.
Конденсатор подключают к выводам пусковой и рабочей обмоток.
В качестве коммутационного аппарата можно использовать сдвоенный автоматический выключатель, рубильник, кнопки типа ПНВ или ПНВС.
Здесь получается, что:
- главная обмотка работает напрямую от 220 В;
- вспомогательная — только через емкость конденсатора.
Эта схема используется для легкого запуска конденсаторных электродвигателей, включаемых в работу без тяжелой нагрузки на привод, например, вентиляторы, наждаки.
Если же в момент запуска необходимо одновременно раскручивать ременную передачу, шестеренчатый механизм редуктора или другой тяжелый привод, то в схему добавляют пусковой конденсатор, увеличивающий пусковой момент.
Принцип работы такой схемы удобно приводить с помощью все той же кнопки ПНВС.
Ее контакт с самовозвратом подключается на вспомогательную обмотку через дополнительный пусковой конденсатор Сп. Второй конец его обкладки соединяется с выводом П и рабочей емкостью Ср.
Дополнительный конденсатор в момент запуска электродвигателя с тяжелым приводом помогает ему быстро выйти на номинальные обороты вращения, а затем просто отключается, чтобы не создавать перегрев статора.
Эта схема таит в себе одну опасность, связанную с длительным хранением емкостного заряда пусковым конденсатором после снятия питания 220 при отключении электродвигателя.
При неаккуратном обращении или потере внимательности работником ток разряда может пройти через тело человека. Поэтому заряженную емкость требуется разряжать.
В рассматриваемой схеме после снятия напряжения и выдергивания вилки со шнуром питания из розетки это можно делать кратковременным включением кнопки ПНВС. Тогда емкость Сп станет разряжаться через пусковую обмотку двигателя.
Однако не все люди так поступают по разным причинам. Поэтому рекомендуется в цепочку пуска монтировать два дополнительных резистора.
Сопротивление Rр выбирается номиналом около 300÷500 Ом нескольких ватт. Его задача — после снятия напряжения питания осуществить разряд вспомогательной емкости Сп.
Резистор Rо низкоомный и мощный выполняет роль токоограничивающего сопротивления.
Добавление резисторов в схему пуска электродвигателя повышает безопасность его эксплуатации, автоматически ограничивает протекание емкостного тока разряда заряженного конденсатора через тело человека.
Где взять номиналы главного и вспомогательного конденсаторов?
Дело в том, что величину пусковой и рабочей емкости для конденсаторного запуска однофазного АД завод определяет индивидуально для каждой модели и указывает это значение в паспорте.
Отдельных формул для расчета, как это делается для конденсаторного запуска трехфазного двигателя в однофазную сеть по схемам звезды или треугольника просто нет.
Вам потребуется искать заводские рекомендации или экспериментировать в процессе наладки с разными емкостями, выбирая наиболее оптимальный вариант.
Владелец
видеоролика “I V Мне интересно” показывает способы оптимальной настройки параметров схемы запуска конденсаторных двигателей.
Как поменять направление вращения однофазного асинхронного двигателя: 2 схемы
Высока вероятность того, что АД запустили по одному из вышеперечисленных принципов, а он крутится не в ту сторону, что требуется для привода.
Другой вариант: на станке необходимо обязательно выполнять реверс для обработки деталей. Оба эти случаи поможет реализовать очередная разработка.
Возвращаю вас к начальной схеме, когда мы случайным образом объединяли концы главной и вспомогательной обмоток.
Теперь нам надо сменить последовательность включения одной из них. Показываю на примере смены полярности пусковой обмотки.
В принципе так можно поступить и с главной. Тогда ток по этой последовательно собранной цепочке изменит направление одного из магнитных потоков и направление вращения ротора.
Для одноразового реверса этого переключения вполне достаточно. Но для станка с необходимостью периодической смены направления движения привода предлагается схема реверса с управлением тумблером.
Этот переключатель можно выбрать с двумя или тремя фиксированными положениями и шестью выводами. Подбирать его конструкцию необходимо по току нагрузки и допустимому напряжению.
Схема реверса однофазного АД с пусковой обмоткой через тумблер имеет такой вид.
Пускать токи через тумблер лучше от вспомогательной обмотки, ибо она работает кратковременно. Это позволит продлить ресурс ее контактов.
Реверс АД с конденсаторным запуском удобно выполнить по следующей схеме.
Для условий тяжелого запуска параллельно основному конденсатору через средний контакт с самовозвратом кнопки ПНВС подключают дополнительный конденсатор.
Эту схему не рисую, она показана раньше.
Переключать положение тумблера реверса необходимо исключительно при остановленном роторе, а не во время его вращения. Случайная смена направления работы двигателя под напряжением связана с большими бросками токов, что ограничивает его ресурс.
Поэтому место расположения тумблера реверса на станке необходимо выбирать так, чтобы исключить случайное оперирование им во время работы. Устанавливайте его в углублениях конструкции.
Если у вас еще остались неясные моменты про однофазный асинхронный двигатель и схему подключения, то задавайте их в комментариях. Обязательно обсудим.
Подключение однофазного двигателя: схемы, проверка, видео
Чаще всего к нашим домам, участкам, гаражам подведена однофазная сеть 220 В. Поэтому оборудование и все самоделки делают так, чтобы они работали от этого источника питания. В этой статье рассмотрим, как правильно сделать подключение однофазного двигателя.
Содержание статьи
- 1 Асинхронный или коллекторный: как отличить
- 1. 1 Как устроены коллекторные движки
- 1.2 Асинхронные
- 1.
- 2 Схемы подключения однофазных асинхронных двигателей
- 2.1 С пусковой обмоткой
- 2.2 Конденсаторный
- 2.2.1 Схема с двумя конденсаторами
- 2.2.2 Подбор конденсаторов
- 2.2.3 Изменение направления движения мотора
1 Как устроены коллекторные движкиАсинхронный или коллекторный: как отличить
Вообще, отличить тип двигателя можно по табличке — шильдику — на которой написаны его данные и тип. Но это только в том случае, если его не ремонтировали. Ведь под кожухом может быть что угодно. Так что если вы не уверены, лучше определить тип самостоятельно.
Так выглядит новый однофазный конденсаторный двигательКак устроены коллекторные движки
Отличить асинхронный и коллекторный двигатели можно по строению. У коллекторных обязательно есть щетки. Они расположены возле коллектора. Еще обязательный атрибут движка этого типа — наличие медного барабана, разделенного на секции.
Такие двигатели выпускаются только однофазные, они часто устанавливаются в бытовой технике, так как позволяют получить большое число оборотов на старте и после разгона.
Также они удобны тем, что легко позволяют менять направление вращения — необходимо только поменять полярность. Несложно также организовать изменение скорости вращения — изменением амплитуды питающего напряжения или угла его отсечки. Потому и используются подобные двигатели в большей части бытовой и строительной техники.
Недостатки коллекторных двигателей — высокая шумность работы на больших оборотах. Вспомните дрель, болгарку, пылесос, стиральную машину и т.д.. Шум при их работе стоит приличный. На малых оборотах коллекторные двигатели не так шумят (стиральная машина), но не все инструменты работают в таком режиме.
Второй неприятный момент — наличие щеток и постоянного трения приводит к необходимости регулярного технического обслуживания. Если токосъемник не чистить, загрязнение графитом (от стирающихся щеток) может привести к тому, что соседние секции в барабане соединятся, мотор попросту перестанет работать.
Асинхронные
Асинхронный двигатель имеет статор и ротор, может быть одно и трёхфазным.
В данной статье рассматриваем подключение однофазных двигателей, потому речь пойдет только о них.
Асинхронные двигатели отличаются невысоким уровнем шумов при работе, потому устанавливаются в технике, шум работы которой критичен. Это кондиционеры, сплит-системы, холодильники.
Строение асинхронного двигателяЕсть два типа однофазных асинхронных двигателей — бифилярные (с пусковой обмоткой) и конденсаторные. Вся разница состоит в том, что в бифилярных однофазных двигателях пусковая обмотка работает только до разгона мотора. После она выключается специальным устройством — центробежным выключателем или пускозащитным реле (в холодильниках). Это необходимо, так как после разгона она только снижает КПД.
В конденсаторных однофазных двигателях конденсаторная обмотка работает все время. Две обмотки — основная и вспомогательная — смещены относительно друг друга на 90°. Благодаря этому можно менять направление вращения. Конденсатор на таких двигателях обычно крепится к корпусу и по этому признаку его несложно опознать.
Более точно определить бифилярный или конденсаторный двигатель перед вами, можно при помощи измерений сопротивления обмоток. Если сопротивление вспомогательной обмотки больше в два раза (разница может быть еще более значительная), скорее всего, это бифилярный двигатель и эта вспомогательная обмотка пусковая, а значит, в схеме должен присутствовать выключатель или пусковое реле. В конденсаторных двигателях обе обмотки постоянно находятся в работе и подключение однофазного двигателя возможно через обычную кнопку, тумблер, автомат.
Схемы подключения однофазных асинхронных двигателей
С пусковой обмоткой
Для подключения двигателя с пусковой обмоткой потребуется кнопка, у которой один из контактов после включения размыкается. Эти размыкающиеся контакты надо будет подключить к пусковой обмотке. В магазинах есть такая кнопка — это ПНВС. У нее средний контакт замыкается на время удержания, а два крайних остаются в замкнутом состоянии.
Внешний вид кнопки ПНВС и состояние контактов после того как кнопка «пуск» отпущена»Сначала при помощи измерений определяем какая обмотка рабочая, какая — пусковая.
Обычно вывод от мотора имеет три или четыре провода.
Рассмотрим вариант с тремя проводами. В этом случае две обмотки уже объединены, то есть один из проводов — общий. Берем тестер, измеряем сопротивление между всеми тремя парами. Рабочая имеет самое меньшее сопротивление, среднее значение — пусковая обмотка, а наибольшее — это общий выход (меряется сопротивление двух последовательно включенных обмоток).
Если выводов четыре, они звонятся попарно. Находите две пары. Та, в которой сопротивление меньше — рабочая, в которой больше — пусковая. После этого соединяем один провод от пусковой и рабочей обмотки, выводим общий провод. Итого остается три провода (как и в первом варианте):
- один с рабочей обмотки — рабочий;
- с пусковой обмотки;
- общий.
С этими тремя проводами и работаем дальше — используем для подключения однофазного двигателя.
Со всеми этими
Все три провода подключаем к кнопке. В ней тоже имеется три контакта. Обязательно пусковой провод «сажаем на средний контакт (который замыкается только на время пуска), остальные два — на крайние (произвольно). К крайним входным контактам ПНВС подключаем силовой кабель (от 220 В), средний контакт соединяем перемычкой с рабочим (обратите внимание! не с общим
Конденсаторный
При подключении однофазного конденсаторного двигателя есть варианты: есть три схемы подключения и все с конденсаторами. Без них мотор гудит, но не запускается (если подключить его по схеме, описанной выше).
Схемы подключения однофазного конденсаторного двигателяПервая схема — с конденсатором в цепи питания пусковой обмотки — хорошо запускаются, но при работе мощность выдают далеко не номинальную, а намного ниже. Схема включения с конденсатором в цепи подключения рабочей обмотки дает обратный эффект: не очень хорошие показатели при пуске, но хорошие рабочие характеристики. Соответственно, первую схему используют в устройствах с тяжелым пуском (бетономешалки, например), а с рабочим конденсором — если нужны хорошие рабочие характеристики.
Схема с двумя конденсаторами
Есть еще третий вариант подключение однофазного двигателя (асинхронного) — установить оба конденсатора. Получается нечто среднее между описанными выше вариантами. Эта схема и реализуется чаще всего. Она на рисунке выше в середине или на фото ниже более детально. При организации данной схемы тоже нужна кнопка типа ПНВС, которая будет подключать конденсатор только не время старта, пока мотор «разгонится». Потом подключенными останутся две обмотки, причем вспомогательная через конденсатор.
Подключение однофазного двигателя: схема с двумя конденсаторами — рабочим и пусковымПри реализации других схем — с одним конденсатором — понадобится обычная кнопка, автомат или тумблер. Там все соединяется просто.
Подбор конденсаторов
Есть довольно сложная формула, по которой можно высчитать требуемую емкость точно, но вполне можно обойтись рекомендациями, которые выведены на основании многих опытов:
- рабочий конденсатор берут из расчета 70-80 мкФ на 1 кВт мощности двигателя;
- пусковой — в 2-3 раза больше.
Рабочее напряжение этих конденсаторов должно быть в 1,5 раза выше, чем напряжение сети, то есть, для сети 220 вольт берем емкости с рабочим напряжением 330 В и выше. А чтобы пуск проходил проще, для пусковой цепи ищите специальный конденсатор. У них в маркировке присутствует слова Start или Starting, но можно взять и обычные.
Изменение направления движения мотора
Если после подключения мотор работает, но вал крутится не в том направлении, которое вам надо, можно поменять это направление. Это делают поменяв обмотки вспомогательной обмотки. Когда собирали схему, один из проводов подали на кнопку, второй соединили с проводом от рабочей обмотки и вывели общий. Вот тут и надо перекинуть проводники.
Как все может выглядеть на практикеЗачем однофазным асинхронным двигателям нужны конденсаторы
Однофазный асинхронный двигатель — это популярный рабочий двигатель с такими преимуществами, как дешевизна, надежность и возможность прямого подключения к однофазной сети, что делает их особенно распространенными в бытовых и небольших коммерческие приборы. Однако, в отличие от трехфазных двигателей, они не являются самозапускающимися и требуют дополнительной обмотки, управляемой конденсатором, для разгона с места.
Вращающиеся магнитные поля
Чтобы асинхронный двигатель начал работать, в статоре должно быть создано вращающееся магнитное поле (RMF), которое вызывает вращение и крутящий момент в роторе. Поскольку статор физически не движется, вращение магнитного поля создается взаимодействием между электромагнитными силами, возникающими в обмотках статора. В трехфазном двигателе, где на каждую обмотку подается напряжение, сдвинутое по фазе на 120 градусов по фазе с другими обмотками, сумма создаваемых сил представляет собой непрерывно вращающийся вектор. Это означает, что трехфазная мощность может создавать крутящий момент в роторе в состоянии покоя, а трехфазные двигатели могут запускаться самостоятельно без дополнительных компонентов.
Однако однофазный асинхронный двигатель питается от однофазного источника питания, проходящего через одну обмотку статора. Одна обмотка статора сама по себе не может создать RMF — она просто создает пульсирующее магнитное поле, состоящее из двух противоположных полей, разнесенных на 180 градусов.
Это создает две проблемы:
Во-первых, двигатель не запускается самостоятельно, поскольку магнитное поле, создаваемое статором, не вращается.
Во-вторых, хотя одна обмотка может приводить в движение двигатель, когда он набирает скорость, она не создает постоянного крутящего момента в роторе во время полного оборота, что приводит к потере эффективности и производительности. Ротор испытывает максимальный крутящий момент примерно при 10% скольжении (разнице вращения ротора и обмотки статора). Поэтому ротор будет проводить большую часть каждого оборота, испытывая очень низкий крутящий момент.
Вспомогательная обмотка
В однофазных асинхронных двигателях для решения этих проблем используется вторая обмотка статора, называемая «вспомогательной обмоткой» или «пусковой обмоткой». конденсатор, изменяющий фазу питающего напряжения, на него подается напряжение, не совпадающее по фазе с напряжением, подаваемым на основную обмотку. Это означает, что взаимодействие между двумя обмотками создает вращающееся магнитное поле, и двигатель может запускаться самостоятельно.
Есть два конденсатора с разными характеристиками, используемые однофазными асинхронными двигателями для разных частей их работы.
Пусковые конденсаторыПусковой конденсатор используется для обеспечения пускового момента двигателя. Это электролитические конденсаторы с емкостью от 50 мкФ до 1500 мкФ. Они имеют относительно высокие потери и низкий КПД и не предназначены для непрерывной работы; необходимо отключить их, как только двигатель наберет скорость, с помощью центробежного переключателя или какого-либо реле.
Рабочие конденсаторы Рабочий конденсатор используется для сглаживания крутящего момента двигателя при каждом обороте, повышая эффективность и производительность. Обычно он намного меньше пускового конденсатора, часто менее 60 мкФ, и маслонаполненного типа для уменьшения потерь энергии.
Даже с дополнительной вспомогательной обмоткой однофазный асинхронный двигатель имеет ряд ограничений по сравнению с трехфазным двигателем. Фазовый сдвиг, обеспечиваемый рабочим конденсатором, изменяется в зависимости от скорости двигателя, а это означает, что эффективность не постоянна при изменении скорости двигателя. На эффективность также влияет RMF, создаваемое двумя обмотками статора. Он не так близок к идеальному кругу, как трехфазный RMF, а это означает, что крутящий момент по-прежнему значительно меняется при каждом обороте, снижая производительность и увеличивая вибрацию. Компоненты, необходимые для обеспечения самозапуска однофазных асинхронных двигателей, в том числе конденсаторы и центробежный переключатель, могут подвергаться тепловому и механическому износу, что создает проблемы при обслуживании.
Для более крупных промышленных применений, требующих высокой эффективности, работающих в районах, где доступно трехфазное питание, лучше подойдет трехфазный двигатель.
Однофазные асинхронные двигатели обычно используются везде, где используется однофазное питание. При оснащении пусковым конденсатором они могут развивать достаточный пусковой момент для самостоятельного запуска, а рабочий конденсатор повышает их эффективность и производительность во время работы.
Есть вопросы? Свяжитесь с нашими экспертами.
Свяжитесь с нашей командой экспертов по электронной почте или телефону.
1-800-890-7593
[email protected]
1-ФАЗНЫЕ АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ — Двигатель Вольт
Структура 1-фазных асинхронных двигателей состоит из двух основных компонентов, статора и ротора, как и в 3-фазных асинхронных двигателях. моторы. Статор – неподвижная часть двигателя. Статор имеет сердечник статора и обмотки возбуждения. В статоре однофазных асинхронных двигателей обычно две обмотки: основная и вспомогательная. Ротор – вращающаяся часть двигателя.
В асинхронных двигателях частота вращающегося поля, создаваемого в воздушном зазоре, и частота вращения ротора не совпадают. По этой причине такие двигатели называются асинхронными. Частота вращающегося поля в воздушном зазоре зависит от частоты подачи двигателя и числа полюсов и не изменяется с нагрузкой двигателя, но частота вращения ротора меняется в зависимости от нагрузки. При увеличении нагрузки в зоне работы двигателя скорость вращения двигателя уменьшается, а при уменьшении нагрузки скорость вращения двигателя увеличивается. Скорость вращения двигателя самая высокая в режиме холостого хода. Скорость вращения двигателя асинхронного двигателя в зоне действия двигателя не может превышать скорость вращения вращающегося поля.
N = 120 x f/P
N: скорость вращения вращающегося поля [об/мин]
f: частота подачи [Гц]
P: число полюсов обмотки статора
Рисунок 1. Пример графика крутящий момент-скорость для 1 -Фазовый асинхронный двигатель с двойным конденсатором
Как видно здесь, скорость вращения 2-полюсного двигателя будет 3000 об/мин, а скорость вращения 4-полюсного двигателя будет 1500 об/мин. Изменение скорости вращения асинхронного двигателя при различных нагрузках можно увидеть на графике момент-скорость, показанном ниже.
Для образования пускового момента в однофазных асинхронных двигателях должны проходить переменные токи разных фаз от основной и вспомогательной обмоток. Для этого к цепи вспомогательной обмотки подключается последовательный конденсатор. Таким образом возникает двухфазный двигатель. В дополнение к постоянному конденсатору для увеличения пускового момента двигателя можно также использовать пусковой конденсатор, который активируется только во время пуска и отключается с помощью механизма по завершении пуска.