Конденсаторные асинхронные двигатели: Как работает конденсаторный электродвигатель и для чего он нужен

Однофазные асинхронные двигатели | Эксплуатация электрических машин и аппаратуры | Архивы

Страница 12 из 74

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

Часто это сопротивление сосредоточено внутри пусковой обмотки.

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

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

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

Благодаря емкости пусковые токи в фазах получаются сдвинутыми относительно друг друга на угол до 90°, что и обусловливает больший пусковой момент. После разбега двигателя пусковая обмотка с конденсатором отключается.

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

С целью увеличения пускового момента в однофазном конденсаторном двигателе параллельно рабочей емкости включают пусковую емкость, она после разбега двигателя отключается (рис. 43). Такой двигатель называют конденсаторным с пусковой емкостью.
Во всех однофазных двигателях — с пусковой обмоткой, с конденсаторным пуском и конденсаторных двигателях — для измене- нения направления вращения ротора нужно изменить направление тока в одной из обмоток, то есть переключить пусковую или рабочую фазу.
В однофазных асинхронных двигателях с двумя обмотками на статоре пусковой момент пропорционален произведению пусковых токов обмоток и синусу угла смещения этих токов. При заданных токах в обмотках пусковой момент будет наибольшим при фазе смещения токов на 90°, что можно достичь только включением емкости в одну (обычно пусковую) обмотку.

В однофазных конденсаторных двигателях для одной какой- либо нагрузки можно добиться строго кругового вращающегося магнитного поля. Для другой нагрузки изменением величины рабочей емкости можно уменьшить обратно вращающееся магнитное поле, но получить вновь строго круговое поле нельзя, оно будет эллиптическим.
Промышленность выпускает однофазные двигатели: АОЛБО с пусковой обмоткой и активным сопротивлением в качестве фазосдвигающего  элемента; АОЛГО с пусковой обмоткой и конденсатором в качестве фазосдвигающего пускового элемента; АОЛДО — конденсаторный однофазный двигатель, в котором для увеличения пускового момента на время пуска параллельно работающей емкости включается пусковой конденсатор.
Кроме однофазных двигателей с двумя обмотками на статоре, есть однообмоточные двигатели. В них статор явно полюсной системы (как в машинах постоянного тока). Для создания вращающегося поля при пуске используют короткозамкнутые витки, охватывающие часть сердечников полюсов. В этих двигателях нельзя изменить направление вращения ротора.

• Назад
• Вперед

Электродвигатель асинхронный конденсаторный. Конденсаторные двигатели

Асинхронный конденсаторный двигатель имеет на статоре две обмотки, занимающие одинаковое число пазов и сдвинутые в про­странстве относительно друг друга на 90 эл. град. Одну из обмоток — главную — включают непосредственно в однофазную сеть, а дру­гую — вспомогательную — включают в эту же сеть, но через ра­бочий конденсатор С ра6 (рис. 16.7, а).

В отличие от рассмотренного ранее однофазного асинхронно­го двигателя в конденсаторном двигателе вспомогательная обмот­ка после пуска не отключается и остается включенной в течение всего периода работы, при этом емкость С раб создает фазовый сдвиг между токами и .

Таким образом, если однофазный асинхронный двигатель по окончании процесса пуска работает с пульсирующей МДС стато­ра, то конденсаторный двигатель — с вращающейся. Поэтому конденсаторные двигатели по своим свойствам приближаются к трехфазным двигателям.

Необходимая для получения кругового вращающегося поля емкость (мкФ)

C раб = 1,6 10 5 I A sin φ A / (f 1 U A k 2), (16.4)

при этом отношение напряжений на главной U А и на вспомога­тельной U B обмотках должно быть

U A /U B = tg φ A ≠ 1.

Здесьφ A — угол сдвига фаз между током и напряжением при круговом поле; k = ω B k B / (w A k A ) — коэффициент трансформации, представляющий собой отношение

Рис. 16.7. Конденсаторный двигатель:

а- с рабочей емкостью, б — с рабочей и пусковой емкостями, в — механические характеристики; 1- при рабочей емкости, 2- при ра­бочей и пусковой емкостях

эффективных чисел витков вспомогательной и главной обмоток; k A и k B — обмоточные коэффициенты обмоток статора.

Анализ (16.4) показывает, что при заданных коэффициенте трансформации kи отношении напряжений U A / U B емкость С ра6 обеспечивает получение кругового вращающегося поля лишь при одном, вполне определенном режиме работы двигателя. Если же и изменится режим (нагрузка), то изменятся и ток I A и фазовый угол φ A , а следовательно, и С раб, соответствующая круговому полю. Таким образом, если нагрузка двигателя отличается от расчетной, то вращающееся поле двигателя становится эллиптическим и рабочие свойства двигателя ухудшаются. Обычно расчет С раб ведут для номинальной нагрузки или близкой к ней.

Обладая сравнительно высокими КПД и коэффициентом мощности (соs φ 1 = 0,80 ÷ 0,95), конденсаторные двигатели имеют неудовлетворительные пусковые свойства, так как емкость С раб обеспечивает круговое поле лишь при расчетной нагрузке, а при пуске двигателя поле статора эллиптическое. При этом пусковой момент обычно не превышает 0,5М НОМ.

Для повышения пускового момента параллельно емкости С раб включают емкость С пуск, называемую пусковой(рис. 16.7, б). Величину С пуск выбирают, исходя из условия получения кругового поля статора при пуске двигателя, т. е. получения наибольшего пускового момента. По окончании пуска емкость С пуск следует отключать, так как при небольших скольжениях в цепи обмотки статора, содержащей емкость Си индуктивность L, возможен резонанс напряжений, из-за чего напряжение на обмотке и на конденсаторе может в два-три раза превысить напряжение сети.

При выборе типа конденсатора следует помнить, что его рабо­чее напряжение определяется амплитудным значением синусои­дального напряжения, приложенного к конденсатору U c . При кру­говом вращающемся поле это напряжение (В) превышает напряжение сети U 1 и определяется выражением

U c = U 1 (16.5)

Рис 16.8. Схемы включения двухфазного двига­теля в трехфазную сеть

Конденсаторные двигатели иногда называют двухфаз­ными, так как об­мотка статора этого двигателя содержит две фазы. Двухфаз­ные двигатели могут работать и без кон­денсатора или дру­гого ФЭ, если к фа­зам обмотки статора подвести двухфаз­ную систему напря­жений (два напря­жения, одинаковые по значению и час­тоте, но сдвинутые по фазе относительно друг друга на 90°). Для получения двухфаз­ной системы напряжений можно воспользоваться трехфазной ли­нией с нулевым проводом, включив обмотки статора так, как по­казано на рис. 16.8, а: одну обмотку — на линейное напряжение U AB ,а другую — на фазное напряжение Uc через автотрансфор­матор AT (для выравнивания значения напряжений на фазных об­мотках двигателя). Возможно включение двигателя и без нулевого провода (рис. 16.8, б

), но в этом случае напряжения на обмотках двигателя будут сдвинуты по фазе на 120°, что приведет к некото­рому ухудшению рабочих свойств двигателя.

Существует разные схемы подключения, больше вариантов для трёхфазных двигателей, различающиеся способом соединения обмоток двигателя и составом дополнительных элементов, но минимальная работоспособная схема содержит один конденсатор, от чего и происходит название.

Как правило, одна из обмоток («фаза двигателя») запитывается напрямую от однофазной сети, а другие обмотки запитывается через электрический конденсатор , который сдвигает фазу подводимого тока почти на +90°, или через катушку индуктивности , которая сдвигает фазу почти на −90°.

Чтобы результирующее вращающееся магнитное поле не было эллиптическим, последовательно с конденсатором включается переменный проволочный резистор , с помощью которого добиваются кругового вращающегося магнитного поля.

Промышленные конденсаторные двигатели имеют в основе, как правило, двухфазный двигатель (проще производство и схема подключения). Трёхфазные двигатели переделываются под однофазную сеть обычно в частном порядке или мелкосерийном производстве в силу массовости таких типов двигателей и сетей, выбирая при этом между сложностью схемы и недоиспользованием мощности двигателя.

Такие двигатели используются в основном в бытовой технике малой мощности: активаторных стиральных машинах, механизмах катушечных и стационарных кассетных магнитофонов, недорогих проигрывателях виниловых дисков, вентиляторах и другой подобной технике.

Также такие двигатели применяются в циркуляционных насосах водопроводных и отопительных систем (напр. компании Grundfos ), и в воздуходувках и дымососах отопительных и водонагревательных агрегатов (напр. Buderus ).

Трёхфазные асинхронные двигатели в однофазную электрическую сеть включают через фазосдвигающий конденсатор.

Вывод одной обмотки электродвигателя подключается к «фазовому» проводу, вывод второй обмотки — к нейтральному проводу . Вывод третьей обмотки подключается через конденсатор, ёмкость которого подбирается по формулам, в зависимости от того, как соединены обмотки двигателя — «звездой» или «треугольником» .

Если обмотки соединены «звездой», тогда ёмкость «рабочего» конденсатора должна быть

C R A B . Z V E Z D A = 2800 I U {\displaystyle C_{RAB.ZVEZDA}=2800{\frac {I}{U}}} .

Если обмотки соединены «треугольником», тогда ёмкость «рабочего» конденсатора должна быть

C R A B . T R E U G O L N I K = 4800 I U {\displaystyle C_{RAB.TREUGOLNIK}=4800{\frac {I}{U}}} , где

U {\displaystyle U} — напряжение сети, вольт ;

I {\displaystyle I} — рабочий ток двигателя, ампер ;

C {\displaystyle C} — электрическая ёмкость , микрофарад .

При пуске двигателя кнопкой подключается пусковой конденсатор C P U S K {\displaystyle C_{PUSK}} , ёмкость которого должна быть в два раза больше ёмкости рабочего. Как только двигатель наберёт нужные обороты, кнопку «Пуск» отпускают.

Переключатель B 2 {\displaystyle B_{2}} позволяет изменять направление вращения электродвигателя. Выключатель B 1 {\displaystyle B_{1}} отключает электродвигатель.

Используя паспортные данные электродвигателя, можно определить его рабочий ток I {\displaystyle I} по формуле:

I = P 1 , 73 U η cos ⁡ φ {\displaystyle I={\frac {P}{1{,}73~U~\eta ~\cos \varphi }}} , где

В этой статье поговорим о конденсаторных двигателях, которые по сути являются обычными асинхронными, отличающимися лишь способом подключения к сети. Затронем тему подбора конденсаторов, разберем причины необходимости точного подбора емкости. Отметим основные формулы, которые помогут в приблизительной оценке требуемой емкости.

Конденсаторным двигателем называется , в цепь статора которого включена дополнительная емкость, с целью создать сдвиг фаз тока в обмотках статора. Зачастую это касается однофазных цепей при использовании трехфазных или двухфазных асинхронных двигателей.

Обмотки статора асинхронного двигателя физически сдвинуты друг относительно друга, и одна из них включается непосредственно в сеть, в то время как вторая, либо вторая и третья подключаются к сети через конденсатор. Емкость конденсатора подбирается так, чтобы сдвиг фаз токов между обмотками получился бы равным или хотя бы близким к 90°, тогда ротору будет обеспечен максимальный вращающий момент.

При этом модули магнитной индукции обмоток должны получиться одинаковыми, чтобы магнитные поля обмоток статора оказались бы сдвинуты относительно друг друга так, чтобы суммарное поле вращалось по кругу, а не по эллипсу, увлекая за собой ротор с наибольшей эффективностью.

Очевидно, ток и его фаза в подключенной через конденсатор обмотке связаны как с емкостью конденсатора, так и с эффективным импедансом обмотки, который в свою очередь зависит от скорости вращения ротора.

При старте двигателя импеданс обмотки определяется лишь ее индуктивностью и активным сопротивлением, поэтому он относительно мал в момент пуска, и здесь нужен конденсатор большей емкости для обеспечения оптимального пуска.

Когда же ротор разгонится до номинальных оборотов, магнитное поле ротора станет индуцировать в обмотках статора ЭДС, которая будет направлена против питающего обмотку напряжения — эффективное сопротивление обмотки теперь растет, и требуемая емкость снижается.

При оптимально подобранной емкости в каждом режиме (пусковой режим, рабочий режим) магнитное поле будет круговым, и здесь имеет значение как скорость вращения ротора, так и напряжение, и число витков обмотки, и подключенная в текущий момент емкость. Если оптимальное значение какого-нибудь параметра нарушено, поле становится эллиптическим, характеристики двигателя соответственно падают.

Для двигателей разного назначения схемы подключения емкостей разные. Когда требуется значительный пусковой момент, применяют конденсатор большей емкости, чтобы обеспечить оптимальные ток и фазу именно в момент пуска. Если пусковой момент не особо важен, то внимание уделяют только созданию оптимальных условий рабочего режима, при номинальной скорости вращения, и емкости подбирается для номинальных оборотов.

Довольно часто для качественного пуска применяют пусковой конденсатор, который на время запуска подключается параллельно рабочему конденсатору относительно малой емкости, чтобы вращающееся магнитное поле и при пуске было круговым, затем пусковой конденсатор отключают, и двигатель продолжает работу только с рабочим конденсатором. В особых случаях прибегают к набору конденсаторов с возможностью переключения для разных нагрузок.

Если пусковой конденсатор случайно не будет отключен после выхода двигателя на номинальные обороты, сдвиг фаз в обмотках уменьшится, не будет уже оптимальным, и магнитное поле статора станет эллиптическим, что ухудшит рабочие характеристики двигателя. Крайне важно правильно подобрать пусковую и рабочую емкости, чтобы двигатель работал эффективно.

На рисунке показаны типичные схемы включения конденсаторных двигателей, применяемые на практике. Например рассмотрим двухфазный двигатель с короткозамкнутым ротором, статор которого имеет две обмотки для питания в двух фазах А и В.

В цепь дополнительной фазы статора включен конденсатор С, поэтому токи IA и IВ текут в обеих обмотках статора в двух фазах. Наличием емкости добиваются фазового сдвига токов IA и IВ в 90°.

Векторная диаграмма показывает, что суммарный ток сети образован геометрической суммой токов обеих фаз IA и IВ. Подбором емкости С добиваются такого сочетания с индуктивностями обмоток, чтобы фазовый сдвиг токов получился именно 90°.

Ток IA запаздывает относительно приложенного сетевого напряжения UА на угол φА, а ток IВ — на угол φВ относительно напряжения UB, приложенного к зажимам второй обмотки в текущий момент. Угол между напряжением сети и напряжением, приложенным ко второй обмотке составляет 90°. Напряжение на конденсаторе UС образует угол 90° с током IВ.

По диаграмме видно, что полная компенсация фазового сдвига при φ = 0 достигается тогда, когда реактивная мощность потребляемая двигателем из сети равна реактивной мощности конденсатора С. Рядом на рисунке показаны типичные схемы включения трехфазных двигателей с конденсаторами в цепях обмоток статоров.

Промышленностью сегодня выпускаются конденсаторные двигатели на базе двухфазных. Трехфазные легко модифицируются вручную для питания от однофазной сети. Встречаются и мелкосерийные трехфазные модификации, уже оптимизированные при помощи конденсатора под однофазную сеть.

Часто такие решения можно встретить в бытовых приборах, таких как посудомоечные машины и комнатные вентиляторы. Промышленные циркуляционные насосы, воздуходувки и дымососы также часто используют в своей работе конденсаторные двигатели. Если требуется включить трехфазный двигатель в однофазную сеть — применяют фазосдвигающий конденсатор, то есть опять же переделывают двигатель в конденсаторный.

Для приблизительного расчета емкости конденсатора применяют известные формулы, в которые достаточно подставить напряжение питания и рабочий ток двигателя, и легко вычислить необходимую емкость для .

Для нахождения рабочего тока двигателя достаточно прочитать данные на его шильдике (мощность, кпд, косинус фи), и так же подставить в формулу. В качестве пускового конденсатора принято устанавливать конденсатор в два раза большей емкости, чем рабочий.

К преимуществам конденсаторных двигателей, по сути — асинхронных, относится главным образом одно — возможность включить трехфазный двигатель в однофазную сеть. Из недостатков — необходимость оптимальной емкости под конкретную нагрузку, и недопустимость питания от инверторов с модифицированной синусоидой.

Надеемся, что эта статья была для вас полезной, и теперь вы понимаете, для чего асинхронным двигателям конденсаторы, и как подбирать их емкость.

Асинхронные двигатели с конденсаторным пуском | Вопросы для собеседования по электротехнике

Конструкция этого типа двигателей аналогична резистивным двигателям с расщепленной фазой. Отличие в том, что последовательно со вспомогательной обмоткой включен конденсатор. Емкостная цепь потребляет опережающий ток, эта функция используется в этом типе для увеличения фазового угла разделения α между двумя токами I _m  и Ist.

В зависимости от того, остается ли конденсатор в цепи постоянно или отключается от цепи с помощью центробежного выключателя, эти двигатели классифицируются как

1. Конденсаторный пусковой двигатель и       2. Конденсаторный пусковой двигатель

Подключение конденсаторного пускового двигателя показано на рис. 1(a). Ток I _м отстает от напряжения на угол Φ _м , а благодаря конденсатору ток Iст опережает напряжение на угол Φ _ст . Следовательно, существует большая разность фаз между двумя токами, которая составляет почти 90 ^o  , что является идеальным случаем. Векторная диаграмма показана на рис.1(б).

Рис. 1. Конденсаторный пусковой двигатель

Пусковой крутящий момент пропорционален ‘ α  ’, поэтому такие двигатели создают очень высокий пусковой крутящий момент.

При приближении скорости к 75-80% синхронной скорости происходит отключение пусковой обмотки за счет срабатывания центробежного выключателя. Конденсатор остается в цепи только при пуске, поэтому он называется двигателем с пусковым конденсатором.

Клавиша точка : В случае запуска двигателя с конденсатором, центробежный переключатель отсутствует, и конденсатор постоянно остается в цепи. Это улучшает коэффициент мощности.

Схематическое изображение такого двигателя показано на рис. 2.

Рис. 2 Конденсаторный пусковой конденсаторный двигатель

Векторная диаграмма остается такой же, как показано на рис.1(b). Производительность не только при пуске, но и в рабочем состоянии также зависит от конденсатора C, поэтому его значение должно быть рассчитано таким образом, чтобы обеспечить компромисс между наилучшим пусковым и рабочим состоянием. Следовательно, пусковой момент, доступный в таком типе двигателя, составляет от 50 до 100% крутящего момента при полной нагрузке.

Направление вращения в обоих типах можно изменить, поменяв местами подключение основной обмотки или вспомогательной обмотки. Постоянно включенный в цепь конденсатор улучшает коэффициент мощности. Эти двигатели более дорогие, чем двигатели с расщепленной фазой.

Значение конденсатора можно выбрать в соответствии с требованием пускового момента, пусковой момент может составлять от 350 до 400 % крутящего момента при полной нагрузке. Характеристики момент-скорость показаны на рис.3.

Рис.3 Моментно-скоростная характеристика конденсаторного двигателя с расщепленной фазой

Области применения

Эти двигатели имеют высокий пусковой момент и, следовательно, используются для тяжелых пусковых нагрузок. Они используются для компрессоров, конвейеров, измельчителей, вентиляторов, воздуходувок, холодильников, кондиционеров и т. д. Это наиболее часто используемые двигатели. Двигатели с конденсаторным пуском используются в потолочных вентиляторах, воздуходувках и системах циркуляции воздуха. Эти двигатели доступны до 6 кВт.

Пример  : Электродвигатель с конденсаторным пуском мощностью 250 Вт, 230 В, 50 Гц имеет следующие импедансы в состоянии покоя.

Основная обмотка, Z _м  = 7 + j5 Ом
Вспомогательная обмотка, Z _a  = 11,5 + j5 Ом токи в двух обмотках. Нарисуйте схему и векторную диаграмму двигателя.

Решение : Пусть X _c  будет емкостным реактивным сопротивлением, подключаемым к вспомогательной обмотке при запуске, как показано на рис. 1(а).

Рис. 1(а)

. ^. . Z _a  = 11,5 + j (5-X _c  ) Ω
= 7 + j5 Ω = 8,6023

Теперь I _a  и I _{m 9002 20 90 9 должны иметь разность фаз I m будет отставать от напряжения на 35,5376 ^o , поэтому I a должны опережать напряжение на (90 ^o – 35,5376 ^o ), то есть 53,4624 ^o  , как показано на рис. 1(b).}

Рис. 1(b)

Фазовый угол Z _A IS,

φ _A = TAN ^-1 ((5 -x _C ) /11,5) = -53.4624 ^O

). : В качестве выводов фазовый угол т.е. должен быть отрицательным, поэтому принимается как

тангенс (-53,4624 ^о  ) = (5 – X _c )/11,5, т.е.
-1,34956 = (5 – X _c )/11,5
. ^. .                   X _c  = 20,52 Ом = 1/(2πfC)
. ^. .                  C = 1/(2π x 50 x 20,52) = 155,1217 мкФ

Однофазные асинхронные двигатели

---

---

• описывать основные принципы работы следующих типов асинхронных двигателей:

• двигатель с расщепленной фазой (как на одно, так и на два напряжения)
• конденсаторный пуск, асинхронный двигатель (как одинарного, так и двойного напряжения)
• конденсаторный пуск, конденсаторный двигатель с одним конденсатором
• конденсаторный пуск, конденсаторный двигатель с двумя конденсаторами
• конденсаторный пуск, конденсаторный двигатель с автотрансформатором с один конденсатор

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

Двумя основными типами однофазных асинхронных двигателей являются двухфазные двигатель и конденсаторный двигатель. Оба типа однофазных асинхронных двигателей обычно имеют дробную номинальную мощность. Используется двухфазный двигатель. для работы таких устройств, как стиральные машины, небольшие водяные насосы, масляные горелки и другие виды небольших нагрузок, не требующих большого пускового момента. Конденсаторный двигатель обычно используется с устройствами, требующими сильного пуска. крутящий момент, такие как холодильники и компрессоры. Оба типа однофазных асинхронные двигатели относительно дешевы, имеют прочную конструкцию; и показать хорошие эксплуатационные характеристики.

КОНСТРУКЦИЯ РАСПРЕДЕЛЕННОГО АИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Асинхронный двигатель с расщепленной фазой в основном состоит из статора, ротора, центробежный переключатель, расположенный внутри двигателя, два корпуса торцевых щитов подшипники, поддерживающие вал ротора, и литая стальная рама в которой запрессован сердечник статора. Два торцевых щита крепятся болтами к литая стальная рама. Подшипники, размещенные в торцевых щитах, удерживают ротор центрирован внутри статора, так что он будет вращаться с минимальным трением и без ударов или трения сердечника статора.

Статор двухфазного двигателя состоит из двух обмоток, удерживаемых на месте. в пазах многослойного стального сердечника. Две обмотки состоят из изолированных Катушки распределены и соединены так, чтобы образовать две обмотки, расположенные на расстоянии 90 электрических градусов друг от друга. Одна обмотка является рабочей обмоткой, а вторая обмотка является пусковой обмоткой.

Рабочая обмотка состоит из изолированного медного провода. Он размещен в нижней части пазов статора. Сечение провода в пусковой обмотке меньше, чем у рабочей обмотки. Эти катушки расположены сверху катушек рабочей обмотки в пазах статора, ближайших к ротору.

Пусковая и рабочая обмотки соединены параллельно однофазной линии при запуске двигателя. После того, как двигатель разгоняется до скорости, равной примерно от двух третей до трех четвертей номинальной скорость, пусковая обмотка автоматически отключается от сети с помощью центробежного переключателя.

Ротор двигателя с расщепленной фазой имеет ту же конструкцию, что и трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. То есть ротор состоит цилиндрического сердечника, собранного из стальных пластин. Медные стержни установлен вблизи поверхности ротора. Стержни припаиваются или привариваются к два медных торцевых кольца. В некоторых двигателях ротор представляет собой цельный литой алюминий. единица.

илл. 1 показан типичный ротор с короткозамкнутым ротором для однофазного индукционного двигателя. мотор. Этот тип ротора требует минимального обслуживания, так как нет обмотки, щетки, контактные кольца или коммутаторы. Обратите внимание на рисунок, что роторные вентиляторы являются частью узла короткозамкнутого ротора. Эти роторы вентиляторы поддерживают циркуляцию воздуха через двигатель, чтобы предотвратить значительное увеличение в температуре обмоток.

ил. 1 Литой алюминиевый ротор с короткозамкнутым ротором.

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

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

ил. 2 На схеме показана работа центробежного выключателя: ротор в состоянии покоя центробежный выключатель замкнут; ротор на нормальной скорости центробежный усилие, установленное в механизме переключателя, приводит в движение ошейник и позволяет переключать контакты открыть. больной. 3 Центробежный переключатель с переключатель снят.

Принцип работы

Когда цепь асинхронного двигателя с расщепленной фазой замкнута, оба пусковая и рабочая обмотки запитываются параллельно. Потому что бег обмотка состоит из относительно большого сечения провода, ее сопротивление равно низкий. Напомним, что рабочая обмотка размещается в нижней части пазов. сердечника статора. В результате индуктивное сопротивление этой обмотки сравнительно высок из-за массы окружающего его железа. Поскольку рабочая обмотка имеет низкое сопротивление и высокое индуктивное сопротивление, ток рабочей обмотки отстает от напряжения примерно на 90 электрические степени.

Пусковая обмотка состоит из провода меньшего сечения; следовательно, его сопротивление высокое. Так как обмотка расположена в верхней части статора пазы, масса окружающего его железа сравнительно невелика, а индуктивная реактивность низкая. Поэтому пусковая обмотка имеет высокое сопротивление и низкое индуктивное сопротивление. В результате ток пуска обмотка почти совпадает по фазе с напряжением.

Ток рабочей обмотки отстает от тока пусковой обмотки примерно на 30 электрических градусов. Эти два тока разнесены на 30 электрических градусов друг от друга проходят через эти обмотки и вращающееся магнитное поле разработан. Это поле проходит внутри сердечника статора. Скорость магнитного поля определяется по той же методике дано для трехфазного асинхронного двигателя.

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

S = 120 х f/4

S=синхронная скорость

f = частота в герцах

S = 120 x 60 / 4 = 1800 об/мин

Поскольку вращающееся поле статора движется с синхронной скоростью, оно режет медные стержни ротора и индуцирует напряжения в стержнях беличьей клетки обмотка. Эти индуцированные напряжения создают токи в стержнях ротора. Как В результате создается поле ротора, которое взаимодействует с полем статора. создать крутящий момент, заставляющий ротор вращаться.

При разгоне ротора до номинальной скорости центробежный выключатель отключается пусковая обмотка от сети. После этого двигатель продолжает работать используется только рабочая обмотка. Рис. 4 иллюстрирует соединения центробежного выключателя в момент запуска двигателя (переключатель замкнут) и когда двигатель достигает своей нормальной рабочей скорости (переключатель разомкнут).

Двигатель с расщепленной фазой должен иметь как пусковую, так и рабочую обмотки под напряжением. когда двигатель запущен. Двигатель напоминает двухфазный асинхронный двигатель. в котором токи этих двух обмоток примерно равны 90 электрический градусов не по фазе. Однако источник напряжения однофазный; поэтому, двигатель называется двухфазным, потому что он запускается как двухфазный. двигатель от однофазной сети. Как только двигатель разгоняется до значения, близкого к своей номинальной скорости, он работает на рабочей обмотке как однофазный индукционный мотор.

Если контакты центробежного выключателя не замыкаются при остановке двигателя, тогда цепь пусковой обмотки все еще разомкнута. Когда цепь двигателя снова запитана, двигатель не запускается. Двигатель должен иметь оба пусковая и рабочая обмотки находятся под напряжением в момент замыкания цепи двигателя для создания необходимого пускового момента. Если двигатель не заводится, а просто издает низкий гудящий звук, значит цепь пусковой обмотки разомкнута. Либо контакты центробежного выключателя не замкнуты, либо есть обрыв витков пусковой обмотки. Это небезопасное состояние. Рабочая обмотка будет потреблять чрезмерный ток и, следовательно, двигатель должны быть отключены от сети.

ил. 22-4 Соединения центробежного переключателя при запуске и при работе. Асинхронный двигатель с расщепленной фазой: центробежный выключатель размыкается прибл. 75 процентов от номинальной скорости пусковая обмотка имеет высокое сопротивление и малое индуктивное сопротивление. Рабочая обмотка имеет низкое сопротивление и высокое индуктивное реактивное сопротивление. (обеспечивает фазовый угол 45-50 градусов для начального крутящий момент.)

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

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

Чтобы изменить направление вращения двигателя, просто поменяйте местами провода пусковая обмотка (5). Это обуславливает направление поля настроенные обмотками статора, чтобы стать обратными. В результате направление вращения меняется на противоположное. Направление вращения двухфазного двигателя также можно поменять местами два проводника рабочей обмотки. Обычно, пусковая обмотка используется для реверса.

Однофазные двигатели часто имеют двойное номинальное напряжение 115 В и 230 В. вольт. Для получения этих номиналов рабочая обмотка состоит из двух секций. Каждая секция обмотки рассчитана на 115 вольт. Один участок бега обмотка обычно маркируется Т и Т, а другая секция маркируется Т и Т. Если двигатель должен работать от 230 вольт, две 115-вольтовые обмотки подключены последовательно к сети 230 вольт. Если мотор должен быть работает от 115 вольт, то две 115-вольтовые обмотки соединены в параллельно линии 115 вольт.

ил. 5 Изменение направления вращения на двухфазном индукционном мотор.

Пусковая обмотка, как правило, состоит только из одной 115-вольтовой обмотки. выводы пусковой обмотки обычно имеют маркировку Т и Т. Если двигатель должен работать от 115 вольт, обе секции рабочей обмотки включена параллельно пусковой обмотке (6).

Для работы на 230 вольт перемычки подключения меняются в терминале коробки так, чтобы две 115-вольтовые секции рабочей обмотки были соединены последовательно через линию 230 вольт ( 7). Обратите внимание, что 115 вольт пусковая обмотка включена параллельно одной секции рабочей обмотка. Падение напряжения на этом участке рабочей обмотки равно 115 вольт, и напряжение на пусковой обмотке тоже 115 вольт.

ил. 6 Двойной двигатель, подключенный к сети 115 вольт.

ил. 7 Двойной двигатель, подключенный к сети 230 вольт.

ил. 8 Устройство обмотки для двигателя двойного напряжения с двумя пусковая и две рабочие обмотки

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

Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) имеет цветовую маркировку. терминал ведет. Если используются цвета, они должны быть закодированы следующим образом: Т1 — синий; Т2 — белый; Т3 — оранжевый; Т4 — желтый; Т5 — черный; и Т6— красный.

рис. 7 показано расположение обмотки для двигателя с двойным напряжением с две пусковые обмотки и две рабочие обмотки. Правильные соединения для работы 115 В и для работы 230 В приведены в таблице проиллюстрировано на 8.

Регулировка скорости асинхронного двигателя с расщепленной фазой очень хорошая. Это имеет скоростные характеристики от холостого хода до полной нагрузки, аналогичные трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Процент проскальзывает на большинстве дробная мощность двигателей с расщепленной фазой составляет от 4 до 6 процентов.

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

КОНДЕНСАТОР СТАРТОВЫЙ, ИНДУКЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Конструкция двигателя с конденсаторным пуском почти такая же, как у двухфазного асинхронного двигателя. Однако для двигателя с конденсаторным пуском последовательно с пусковыми обмотками включен конденсатор. конденсатор обычно монтируется в металлическом кожухе сверху двигателя. конденсатор может быть установлен в любом удобном внешнем положении на раме двигателя и, в некоторых случаях может быть установлен внутри корпуса двигателя. Конденсатор обеспечивает более высокий пусковой момент, чем у стандартного двухфазного двигателя. мотор. Кроме того, конденсатор ограничивает пусковой бросок тока до меньшего значения, чем у стандартного двигателя с расщепленной фазой.

Асинхронный двигатель с конденсаторным пуском используется на холодильных установках, компрессорах, жидкотопливных горелок, так и для мелкого машинного оборудования, а также для приложений которые требуют сильного пускового момента.

ил. 9 Подключение двух рабочих обмоток и одной пусковой обмотки схема подключения.

Принцип работы

Когда конденсаторный пусковой двигатель подключен к более низкому напряжению и запущен, рабочая и пусковая обмотки соединены параллельно напряжение сети, так как центробежный переключатель замкнут. пусковая обмотка, однако он включен последовательно с конденсатором. Когда мотор достигает при значении 75 процентов от его номинальной скорости центробежный выключатель размыкается и отключает пусковую обмотку и конденсатор от сети. Затем двигатель работает как однофазный асинхронный двигатель, используя только рабочий обмотка. Конденсатор используется для улучшения пускового момента и делает не улучшить коэффициент мощности двигателя.

Для создания необходимого пускового момента вращающееся магнитное поле должно создаваться обмотками статора. Пусковой ток обмотки приведет рабочий ток обмотки на 90 электрических градусов, если конденсатор, имеющий правильная емкость подключается последовательно с пусковой обмоткой. В результате магнитное поле, развиваемое обмотками статора, почти идентичен двухфазному асинхронному двигателю. Пусковой крутящий момент для двигателя с конденсаторным пуском, таким образом, намного лучше, чем у стандартного двухфазный двигатель.

Неисправные конденсаторы — частая причина неисправности конденсатора запуск, асинхронные двигатели. Некоторые неисправности конденсатора, которые могут произойти:

• возможно короткое замыкание конденсатора, о чем свидетельствует более низкая пусковая крутящий момент.

• конденсатор может быть «разомкнут», в этом случае цепи пусковой обмотки будет разомкнут, что приведет к невозможности запуска двигателя.

• конденсатор может замкнуться накоротко и вызвать срабатывание предохранителя ответвление цепи электродвигателя на перегорание. Если номиналы предохранителей достаточно высоки и не прервать подачу питания к двигателю достаточно быстро, пусковой обмотка может сгореть.

• Пусковые конденсаторы могут замыкаться, если двигатель включается и выключается много раз за короткий промежуток времени. Во избежание выхода из строя конденсатора многие производители двигателей рекомендуют запускать двигатель с конденсаторным пуском. не более 20 раз в час. Поэтому этот тип двигателя используется только в тех приложениях, где относительно мало пусков за короткое время временной период.

ил. 10 Соединения для конденсаторного пуска асинхронного двигателя

Скоростные характеристики двигателя с конденсаторным пуском очень хорошие. Возрастание в процентах проскальзывание от холостого хода до полной нагрузки составляет от 4 процентов до 6 процентов. Тогда скоростные характеристики такие же, как у стандартного двухфазный двигатель.

Выводы цепи пусковой обмотки перепутаны местами на реверс направление вращения конденсаторного пускового двигателя. В результате направление вращения магнитного поля, создаваемого обмотками статора реверсирует сердечник статора, и вращение ротора реверсируется. (См. рис. 9для реверсивного подключения проводов.)

ил. 10 — схема соединений цепи конденсаторного пуска. двигатель до того, как провода пусковой обмотки поменялись местами, чтобы направление вращения ротора. Диаграмма на рисунке 11 показывает соединения цепей двигателя после перепутывания выводов пусковой обмотки изменить направление вращения.

Второй способ изменения направления вращения пускового конденсатора двигатель, чтобы поменять местами два рабочих провода обмотки. Однако этот метод используется редко.

Пуск конденсатора, асинхронные двигатели часто имеют двойное номинальное напряжение 115 вольт и 230 вольт. Соединения для двигателя с конденсаторным пуском такие же, как и для асинхронных двигателей с расщепленной фазой.

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

КОНДЕНСАТОР ЗАПУСКА, КОНДЕНСАТОР РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ

Пуск конденсатора, двигатель с конденсатором аналогичен пуску конденсатора, асинхронный двигатель, за исключением того, что пусковая обмотка и конденсатор постоянно включен в цепь. У этого мотора очень хороший пуск крутящий момент. Коэффициент мощности при номинальной нагрузке составляет почти 100 процентов или единицу. из-за того, что в двигателе всегда используется конденсатор.

Существует несколько различных конструкций для этого типа двигателя. Один тип конденсаторный пуск, конденсаторный двигатель имеет две обмотки статора, которые на расстоянии 90 электрических градусов друг от друга. Основная или рабочая обмотка подключена непосредственно через номинальное линейное напряжение. Конденсатор включен последовательно с пусковой обмоткой и эта комбинация последовательностей также связана по номинальному линейному напряжению. Центробежный переключатель не используется, потому что пусковая обмотка находится под напряжением в течение всего периода работы мотор.

илл. 12 показаны внутренние соединения для запуска конденсатора, конденсатор запуска двигателя с использованием одного значения емкости.

ил. 12 Соединения для конденсаторного пуска, конденсаторного двигателя.

Чтобы изменить направление вращения этого двигателя, провода пускового обмотки надо поменять местами. Этот тип запуска конденсатора, запуск конденсатора двигатель тихий в работе и используется на масляных горелках, вентиляторах и небольших деревообрабатывающие и металлообрабатывающие станки.

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

бол. 13 Соединения для конденсаторного пуска, конденсаторный двигатель: МАЛЕНЬКИЙ КОНДЕНСАТОР, ИСПОЛЬЗУЕМЫЙ ДЛЯ ЗАПУСКА И РАБОТЫ; КОНДЕНСАТОР БОЛЬШОГО РАЗМЕРА ДЛЯ ЗАПУСК.

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

Третий тип конденсаторного пуска, конденсаторный двигатель имеет автотрансформатор с одним конденсатором. Этот двигатель имеет высокий пусковой момент и высокий рабочий фактор силы. Рис. 14 представляет собой схему внутренних соединений для этот мотор. Когда двигатель запускается, центробежный переключатель подключается обмотку 2 в точку А на ответвленном автотрансформаторе. Так как конденсатор подключенный через максимальные витки трансформатора, он получает максимальное напряжение вывод при запуске. Таким образом, конденсатор подключен через значение приблизительно 500 вольт. В результате возникает большое значение опережающего тока в обмотке. 2, и создается сильный пусковой момент.

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

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

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

НАЦИОНАЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ НОРМЫ

Раздел 430-32(b) (1) Национального электротехнического кодекса гласит, что любой двигатель мощностью в одну лошадиную силу или меньше, который запускается вручную и находится в пределах поле зрения из места старта, считается защищенным от перегрузка устройством перегрузки по току, защищающим проводники ответвления схема. Это ответвленное устройство максимального тока не должно быть больше, чем указано в статье 430, часть D (цепь двигателя, короткое замыкание и замыкание на землю). Защита). Исключением является то, что любой такой двигатель можно использовать при напряжении 120 вольт. или менее на защищенной ответвленной цепи не более 20 ампер.

Расстояние более 50 футов считается вне поля зрения местонахождение стартера. Раздел 430-32(c) распространяется на двигатели мощностью от одной лошадиной силы до меньше, автоматически запускаются, которые находятся вне поля зрения с места расположения стартера или стационарно установлен.

Раздел 430-32(c) (1) гласит, что любой двигатель мощностью в одну лошадиную силу или менее который запускается автоматически, должен иметь отдельное устройство максимального тока который реагирует на ток двигателя. Эта единица перегрузки должна быть установлена отключаться при токе не более 125 процентов от номинального тока полной нагрузки двигатель для двигателей с маркировкой превышения температуры не более 40 градусов Цельсия или с эксплуатационным коэффициентом не менее 1,15, (1,15 и выше) и не более 115 процентов для всех остальных типов двигателей.

ОБЗОР

Однофазный асинхронный двигатель является одним из наиболее часто используемых бытовых и легких коммерческих двигателей. Каждое приложение будет диктовать правильный двигатель стиль для использования. Во всех двигателях используется концепция одной фазы или одной фазы. синусоида и смещение эффектов токов через катушки к создать движущееся магнитное поле. Расщепленная фаза и конденсаторный пуск двигатель использовать пусковой переключатель для отключения пусковых обмоток от линию, как только двигатель наберет рабочую скорость. Двигатели с двумя конденсаторами используют несколько конденсаторов или варианты конденсаторов с двумя номиналами для создания пусковой и рабочей цепей. Все те же правила NEC, которые применяются к трехфазным двигателей по-прежнему относятся к однофазным двигателям. Есть много исключений, которые применимы только к двигателям малой мощности.

ВИКТОРИНА

1. Перечислите основные части асинхронного двигателя с расщепленной фазой.

2. Что происходит, если контакты центробежного выключателя не замыкаются при мотор останавливается?

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

4. Асинхронный двигатель с расщепленной фазой рассчитан на двойное напряжение 115/230 В. вольт. Двигатель имеет две рабочие обмотки, каждая из которых рассчитана на 115 В. вольт, и одна пусковая обмотка на 115 вольт. Нарисуйте схему этого двухфазного асинхронного двигателя, подключенного для работы на 230 вольт.

5. Нарисуйте принципиальную схему подключения двухфазного асинхронного двигателя. в вопросе 4 подключен для работы на 115 вольт.

6. Асинхронный двигатель с расщепленной фазой рассчитан на двойное напряжение 115/230 В. вольт. Двигатель имеет две рабочие обмотки, каждая из которых рассчитана на 115 В. вольт. Кроме того, имеются две пусковые обмотки и каждая из этих обмоток рассчитан на 115 вольт. Нарисуйте принципиальную схему подключения этой расщепленной фазы асинхронный двигатель подключен для работы на 230 вольт.

7. В чем основная разница между асинхронным двигателем с расщепленной фазой и асинхронным двигателем с конденсаторным пуском?

8. Если центробежный выключатель не размыкается при разгоне двигателя с расщепленной фазой до его номинальной скорости, что произойдет с пусковой обмоткой?

9. Какое ограничение у конденсаторного пуска асинхронного двигателя?

10. Вставьте правильное слово или фразу, чтобы заполнить каждое из следующих заявления.

а. Двигатель мощностью в одну лошадиную силу или меньше, который запускается вручную и который находится в пределах видимости от места запуска, считается защищенным ______

б. Двигатель мощностью в одну лошадиную силу или менее, запускаемый вручную, считается в пределах видимости от места старта, если расстояние не превышает _________

в.