+7(980)249-22-27
Кузовной ремонт автомобиля
Покраска в камере, полировка
Автозапчасти на заказКак подключить однофазный двигатель с пусковой обмоткой
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;
- 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.
Однофазный асинхронный двигатель
Дмитрий Левкин
Однофазный асинхронный электродвигатель представляет собой асинхронный электродвигатель, который работает от однофазной сети переменного тока без использования преобразователя частоты и который в базовом режиме работы (после запуска) использует только одну обмотку (фазу). статора.Сплитфазный двигатель - это однофазный асинхронный двигатель, имеющий вспомогательную (пусковую) обмотку на статоре, смещенную от основной, и короткозамкнутый ротор [2].
Конструкция однофазного асинхронного двигателя с вспомогательной или пусковой обмоткой
Основными компонентами любого электродвигателя являются ротор и статор. Ротор является вращающейся частью электродвигателя, статор является неподвижной частью электродвигателя, с помощью которого создается магнитное поле для вращения ротора.
Основные части однофазного асинхронного двигателя: ротор и статор
Статор имеет две обмотки, расположенные под углом 90 ° относительно друг друга.Основная (рабочая) обмотка обычно занимает 2/3 пазов сердечника статора, другая обмотка называется вспомогательной (пусковой) и обычно занимает 1/3 пазов статора.
Двигатель фактически двухфазный, но поскольку после запуска работает только одна обмотка, электродвигатель называется однофазным.
Ротор обычно представляет собой короткозамкнутую обмотку, также называемую «короткозамкнутой клеткой» из-за сходства. Чьи медные или алюминиевые стержни закрыты кольцами на концах, а пространство между стержнями часто заполнено алюминиевым сплавом.Ротор однофазного двигателя также может быть выполнен в виде полого немагнитного или полого ферромагнитного цилиндра.
Однофазный асинхронный двигатель со вспомогательной обмоткой имеет две обмотки, расположенные перпендикулярно друг другу
Принцип работы однофазного асинхронного двигателя
Чтобы лучше понять работу однофазного асинхронного двигателя, давайте рассмотрим его только с одним витком в главной и вспомогательной обмотках.
Анализ корпуса с двумя обмотками, имеющими один оборот
Рассмотрим случай, когда ток не течет во вспомогательной обмотке.При включении основной обмотки статора переменный ток, проходящий через обмотку, создает пульсирующее магнитное поле, стационарное в пространстве, но колеблющееся от + Ф макс. до -Ф макс. .
Старт
Стоп
Колеблющееся магнитное поле
Если вы поместите короткозамкнутый ротор с начальным вращением в флуктуирующее магнитное поле, он продолжит вращаться в том же направлении.
Чтобы понять принцип работы однофазного асинхронного двигателя, мы разделяем флуктуирующее магнитное поле на два одинаковых вращающихся поля с амплитудой, равной Ф макс. /2 и вращающихся в противоположных направлениях с одинаковой частотой:
,
- где n f - скорость вращения магнитного поля в прямом направлении, об / мин,
- n r - скорость вращения магнитного поля в обратном направлении, об / мин,
- f 1 - частота тока статора, Гц,
- - число пар полюсов,
- n 1 - скорость вращения магнитного потока, об / мин
Старт
Стоп
Разложение флуктуирующего магнитного потока на два вращающихся
Действие флуктуирующего поля на вращающийся ротор
Рассмотрим случай, когда ротор в флуктуирующем магнитном потоке имеет начальное вращение.Например, мы вручную вращали вал однофазного двигателя, одна обмотка которого подключена к электросети переменного тока. В этом случае при определенных условиях двигатель будет продолжать развивать крутящий момент, поскольку ротор скольжения относительно прямого и обратного магнитного потока будет неравным.
Предположим, что прямой магнитный поток Ф f вращается в направлении вращения ротора, а обратный магнитный поток Ф r в противоположном направлении. Поскольку скорость вращения ротора n 2 меньше скорости вращения магнитного потока n 1 , то скольжение ротора относительно потока Ф f будет:
,
- где s f - скольжение ротора относительно прямого магнитного потока,
- n 2 - частота вращения ротора,
- с асинхронным двигателем скольжения
Прямой и обратный вращающийся магнитный поток вместо флуктуирующего магнитного потока
Магнитный поток Ф r вращается против вращения ротора, скорость вращения ротора n 2 относительно этого потока отрицательна, а скольжение ротора относительно Ф r
,
- , где s r - скольжение ротора относительно обратного магнитного потока
Старт
Стоп
Вращающееся магнитное поле, пронизывающее ротор
Ток, индуцированный в роторе переменным магнитным полем
Согласно закону электромагнитной индукции, магнитные потоки прямого Ф f и обратного Ф r , генерируемые обмоткой статора, индуцируют ЭДС в обмотке ротора, которая, соответственно, в короткозамкнутом роторе генерирует токи I 2f. а я 2р .Частота тока в роторе пропорциональна скольжению, поэтому:
,
- где f 2f - частота тока I 2f , индуцированного прямым магнитным потоком, Гц
,
- где f 2r - частота тока I 2r , индуцированного обратным магнитным потоком, Гц
Таким образом, когда ротор вращается, электрический ток I 2r , индуцированный обратным магнитным полем в обмотке ротора, имеет частоту f 2r , намного превышающую частоту f 2f тока ротора I 2f индуцируется передним полем.
Пример: для однофазного асинхронного двигателя, работающего от сети с частотой f 1 = 50 Гц при n 1 = 1500 и n 2 = 1440 об / мин, скольжения ротора относительно прямой магнитный поток s f = 0,04;
частота тока, индуцированного прямым магнитным потоком f 2f = 2 Гц;
проскальзывание ротора относительно обратного магнитного потока а с р = 1,96;
частота тока, индуцированного обратным магнитным потоком f 2r = 98 Гц
Согласно закону Ампера, крутящий момент возникает в результате взаимодействия электрического тока I 2f с магнитным полем F f
,
- где M f - магнитный момент, создаваемый прямым магнитным потоком, Н, м,
- с М - постоянный коэффициент, определяемый конструкцией двигателя
Электрический ток I 2r , взаимодействуя с магнитным полем Ф r , создает тормозной момент M r , направленный против вращения ротора, то есть в противоположность моменту M f :
,
- , где M r - магнитный момент, создаваемый обратным магнитным потоком, Н 900 м
Результирующий крутящий момент, действующий на ротор однофазного асинхронного двигателя,
,
Примечание: В связи с тем, что во вращающемся роторе прямое и обратное магнитное поле будет индуцировать ток различной частоты, крутящие моменты, действующие на ротор в разных направлениях, не будут одинаковыми.Следовательно, ротор будет продолжать вращаться в флуктуирующем магнитном поле в направлении, в котором он имел начальное вращение.
Эффект торможения обратного поля
Когда однофазный двигатель работает в пределах номинальной нагрузки, то есть при малых значениях скольжения s = s f , крутящий момент создается в основном за счет крутящего момента M f . Эффект торможения от крутящего момента обратного поля M r незначительный. Это связано с тем, что частота f 2r значительно выше частоты f 2f , поэтому индуктивное сопротивление обмотки ротора а х 2r = x 2 с r к току У меня 2р намного больше, чем у него активное сопротивление.Поэтому ток I 2r , имеющий большую индуктивную составляющую, оказывает сильное размагничивающее действие на обратный магнитный поток Ф r , значительно ослабляя его.
,
- где r 2 - сопротивление стержней ротора, Ом,
- x 2r - реактивное сопротивление стержней ротора, Ом.
Если учесть, что коэффициент мощности мал, то станет понятно, почему M r под нагрузкой двигателя не оказывает существенного тормозного воздействия на ротор однофазного двигателя.
При одной фазе ротор не может быть запущен.
Ротор с начальным вращением будет продолжать вращаться в поле, создаваемом однофазным статором
Действие флуктуирующего поля на неподвижный ротор
При неподвижном роторе (n 2 = 0) скольжение s f = s r = 1 и M f = M r , поэтому начальный пусковой момент однофазного асинхронного двигателя M f = 0.Чтобы создать пусковой момент, необходимо привести ротор во вращение в ту или иную сторону. Тогда s ≠ 1, равенство моментов М f и М r нарушается, и результирующий электромагнитный момент приобретает некоторое значение M = M f - M r ≠ 0.
Запуск однофазного асинхронного двигателя. Как создать начальный поворот?
Одним из способов создания пускового крутящего момента в однофазном асинхронном двигателе является расположение вспомогательной (пусковой) обмотки B, которая смещена в пространстве относительно главной (рабочей) обмотки A под углом 90 электрических градусов.Для того чтобы обмотки статора создавали вращающееся магнитное поле, токи I A и I B в обмотках должны быть не в фазе относительно друг друга. Для получения фазового сдвига между токами I A и I B вспомогательная (пусковая) обмотка B подключена к фазосдвигающему элементу, который представляет собой сопротивление (резистор), индуктивность (дроссель) или емкость (конденсатор). [1].
После того, как ротор двигателя ускоряется до скорости вращения, близкой к постоянной, пусковая обмотка B отключается.Вспомогательная обмотка отключается либо автоматически с помощью центробежного переключателя, реле задержки времени, тока или дифференциального реле, либо вручную с помощью кнопки.
Таким образом, во время запуска однофазный асинхронный двигатель работает как двухфазный, а после запуска - как однофазный.
Подключение однофазного асинхронного двигателя
Сопротивление пуска асинхронного двигателя
Сопротивление пуска Асинхронный двигатель представляет собой двухфазный двигатель, в котором цепь вспомогательной обмотки отличается повышенным сопротивлением.
Омический фазовый сдвиг, бифилярная пусковая обмотка
Различное сопротивление и индуктивность обмоток
Для запуска однофазного асинхронного двигателя вы можете использовать пусковой резистор, который последовательно подключен к пусковой обмотке. В этом случае можно добиться сдвига фаз на 30 ° между токами главной и вспомогательной обмоток, чего вполне достаточно для запуска двигателя.В двигателе с пусковым сопротивлением разность фаз объясняется различным комплексным сопротивлением цепей.
Кроме того, фазовый сдвиг можно создать с помощью пусковой обмотки с меньшей индуктивностью и большим сопротивлением. Для этого пусковая обмотка выполняется с меньшим числом витков и с использованием более тонкой проволоки, чем в основной обмотке.
Пусковой конденсаторный асинхронный двигатель
Конденсаторный запуск Асинхронный двигатель представляет собой двухфазный двигатель, в котором цепь вспомогательной обмотки с конденсатором включается только на время пуска.
Емкостный фазовый сдвиг с пусковым конденсатором
Для достижения максимального пускового крутящего момента требуется создать круговое вращающееся магнитное поле, для этого необходимо, чтобы токи в основной и вспомогательной обмотках были смещены относительно друг друга на 90 °. Использование резистора или дросселя в качестве элемента, сдвигающего фазу, не обеспечивает требуемого сдвига фаз. Только включение конденсатора определенной емкости позволяет сдвиг фазы на 90 °.
Среди фазосдвигающих элементов только конденсатор позволяет достичь наилучших пусковых свойств однофазного асинхронного электродвигателя.
Двигатели, в цепи которых постоянно включенный конденсатор, используют две фазы для работы и называются конденсаторными. Принцип работы этих двигателей основан на использовании вращающегося магнитного поля.
Асинхронный двигатель с заштрихованными полюсами представляет собой двухфазный двигатель, в котором вспомогательная обмотка замкнута накоротко.
Статор однофазного асинхронного двигателя с заштрихованными полюсами обычно имеет выступающие полюса. Каждый полюс статора разделен на две неравные секции осевой канавкой. Меньшая часть полюса имеет короткозамкнутый виток. Ротор однофазного двигателя с заштрихованными полюсами закорочен в виде короткозамкнутого сепаратора.
Когда однофазная обмотка статора включена в электрическую сеть, в магнитной цепи двигателя создается флуктуирующий магнитный поток.Одна часть которого проходит через затененный Ф ', а другая Ф' вдоль затененного участка полюса. Поток Ф 'вызывает короткое замыкание ЭДС E k , в результате чего ток I k отстает от E В фазе к из-за индуктивности катушки. Ток I к создает магнитный поток Ф к , направленный противоположно Ф ", создавая результирующий поток в затененном участке полюса Ф с = Ф" + Ф к . Таким образом, в двигателе потоки затененных и незатененных участков полюса смещаются во времени на определенный угол.
Пространственные и временные углы сдвига между потоками Ф с и Ф 'создают условия для появления вращающегося эллиптического магнитного поля в двигателе, начиная с Ф с ≠ Ф'.
Пусковые и рабочие свойства рассматриваемого двигателя низкие. КПД намного ниже, чем у асинхронных двигателей с пусковым конденсатором той же мощности, что связано со значительными электрическими потерями в короткозамкнутой катушке.
Статор такого однофазного двигателя выполнен с выступающими полюсами на несимметричном многослойном сердечнике.Ротор имеет короткозамкнутую обмотку.
Этот двигатель для работы не требует использования фазосдвигающих элементов. Недостатком этого мотора является низкий КПД.
Также прочитайте
.индукционные двигатели с разделенной фазой и пусковым конденсатором
В двухфазной машине главная обмотка имеет низкое сопротивление, но высокое реактивное сопротивление, тогда как пусковая обмотка имеет высокое сопротивление, но низкое реактивное сопротивление.
Сплитфазный двигатель и схема фазора Сопротивление пусковой обмотки может быть увеличено либо путем подключения к ней последовательно высокого сопротивления R, либо путем выбора высокопрочного тонкого медного провода для обмотки.
Следовательно, как показано на рис. (B), ток I с , потребляемый пусковой обмоткой, отстает от приложенного напряжения на небольшой угол, тогда как ток I м , взятый главной обмоткой, отстает от V на очень большой угол.Фазовый угол между I с и I м сделан настолько большим, насколько это возможно, потому что пусковой крутящий момент двухфазного двигателя пропорционален sin α.
Центробежный выключатель S соединен последовательно с пусковой обмоткой и расположен внутри двигателя. Его функция заключается в автоматическом отключении пусковой обмотки от источника питания, когда двигатель достигает 70–80 процентов от скорости полной нагрузки.
Центробежный выключатель необходим, потому что вспомогательная обмотка не может выдерживать высокие токи в течение более нескольких секунд, не будучи поврежденной, потому что она сделана из тонкой проволоки.В случае запуска двигателя конденсатора это необходимо, потому что большинство двигателей используют дешевый электролитический конденсатор, который может передавать ток только в течение короткого периода времени.
В случае двухфазных двигателей, которые герметично закрыты в холодильных установках, вместо центробежного переключателя, установленного внутри, используется реле электромагнитного типа.
Как показано на рисунке, катушка реле соединена последовательно с главной обмоткой, а пара контактов, которые нормально разомкнуты, включена в пусковую обмотку.В течение начального периода, когда I м велико, контакты реле замыкаются, что позволяет I с течь, и двигатель запускается как обычно. После того, как скорость двигателя достигает 75 процентов от скорости полной нагрузки, I м падает до значения, которое является достаточно низким, чтобы вызвать размыкание контактов.
Эти двигатели часто используются вместо более дорогих конденсаторных пусковых двигателей.
Типичные области применения двухфазных двигателей - это вентиляторы и воздуходувки, центробежные насосы и сепараторы, стиральные машины, небольшие станки, дублирующие машины, бытовые холодильники, масляные горелки и т. Д.Обычно доступны размеры от 1/20 до 1/3 л.с. (От 40 до 250 Вт) со скоростями от 3450 до 865 об / мин.
Направление вращения таких двигателей можно изменить, поменяв местами соединения одной из двух обмоток статора (обе). Для этого четыре вывода выведены за пределы рамки. Как видно из рисунка, соединения пусковой обмотки поменялись местами.
Регулирование скорости стандартных двухфазных двигателей почти такое же, как и у трехфазных двигателей.Их скорость колеблется от 2 до 5% между холостым ходом и полной нагрузкой. По этой причине такие двигатели обычно рассматриваются как двигатели практически постоянной скорости.
Прочитано: Асинхронный двигатель с заштрихованным полюсом
Пусковые конденсаторы Двигатели асинхронного запуска
В этих двигателях необходимая разность фаз между I с и I м создается путем последовательного подключения конденсатора с пусковой обмоткой, как показано на Рис. Конденсатор, как правило, электролитического типа и обычно монтируется на внешней стороне двигателя как отдельный блок.
Конденсатор спроектирован для работы в чрезвычайно коротких условиях и имеет гарантию не более 20 периодов работы в час, причем каждый период не должен превышать 3 секунд. Когда двигатель достигает примерно 75 процентов скорости вращения, центробежный выключатель S размыкается и отключает как пусковую обмотку, так и конденсатор от источника питания, оставляя, таким образом, только ходовую обмотку на линиях.
Двигатели с пусковым конденсатором и асинхронными двигателями Как показано на рис., Ток I м , потребляемый главной обмоткой, отстает от напряжения питания V на большой угол, тогда как I с отводит V на определенный угол.Два тока находятся в противофазе друг с другом примерно на 80 ° (для двигателя мощностью 50 Вт с частотой 50 Гц) по сравнению с почти 30 градусами для двигателя с разделенной фазой. Их результирующий ток I мал и почти в фазе с V, как показано на рисунке.
Поскольку крутящий момент, создаваемый двухфазным двигателем, пропорционален синусу угла между I с и I м , очевидно, что только увеличение угла (от 30 до 80) увеличивает пусковой крутящий момент почти вдвое превышает значение, разработанное стандартным двухфазным асинхронным двигателем.Другие улучшения в конструкции двигателя позволили увеличить пусковой крутящий момент до значения от 350 до 450 процентов.
Способы запуска однофазных цепей двигателей с защитой
Как правило, мы часто используем электродвигатели во многих электрических и электронных приборах, таких как вентилятор, охладитель, смеситель, измельчитель, эскалатор, подъемник, краны и т. Д. Существуют различные типы двигателей, такие как двигатели постоянного тока и двигатели переменного тока, в зависимости от их напряжения питания. Кроме того, эти двигатели подразделяются на различные типы на основе различных критериев. Давайте рассмотрим, что двигатели переменного тока далее классифицируются как асинхронные двигатели, синхронные двигатели и так далее.Среди всех этих типов двигателей несколько типов двигателей должны работать при определенных условиях. Например, мы используем электронный стартер для однофазного двигателя, чтобы облегчить плавный запуск.
Однофазный двигательОднофазный двигатель
Электродвигатели, использующие для своей работы однофазное питание, называются однофазными двигателями. Они подразделяются на различные типы, но часто используемые однофазные двигатели можно рассматривать как однофазные асинхронные двигатели и однофазные синхронные двигатели.
Если мы рассмотрим трехфазный двигатель, обычно работающий с трехфазным источником питания, в котором среди трех фаз присутствует фазовый сдвиг на 120 градусов между любыми двумя фазами, то он создает вращающееся магнитное поле. Из-за этого ток индуцируется в роторе и вызывает взаимодействие между статором и ротором, в результате чего ротор вращается.
Но в однофазных двигателях, которые работают только от однофазного источника питания, существуют разные способы запуска этих двигателей - один из таких способов заключается в использовании однофазного пускателя двигателя.Во всех этих методах в основном создается вторая фаза, называемая вспомогательной фазой или начальной фазой, для создания вращающегося магнитного поля в статоре.
Способы запуска однофазного двигателя
Существуют различные способы запуска двигателей 1-ϕ, они следующие:
- Пуск разделенной фазы или сопротивления
- Пуск конденсатора
- Пассивный разделенный конденсатор
- Запуск конденсатора пусковой конденсатор
- Электронный пускатель для однофазного двигателя
Запуск с разделением фазы или сопротивления
Запуск с разделением фазы или сопротивления
Этот метод в основном используется в простых промышленных двигателях.Эти двигатели состоят из двух наборов обмоток, а именно: пусковой обмотки и основной обмотки. Начальная обмотка сделана из более мелкого провода, с которым она обеспечивает высокое сопротивление электрическому потоку по сравнению с обмоткой. Благодаря этому высокому сопротивлению магнитное поле развивается в пусковой обмотке током раньше, чем в обмотке магнитного поля. Таким образом, два поля находятся на расстоянии 30 градусов друг от друга, но этого небольшого угла достаточно для запуска двигателя.
Старт конденсатора
Старт двигателя конденсатораОбмотки двигателя запуска конденсатора практически аналогичны двигателю с разделенной фазой.Полюса статора разнесены на 90 градусов. Для активации и деактивации пусковых обмоток используется нормально замкнутый переключатель, а конденсатор устанавливается последовательно с пусковой обмоткой.
Из-за этого конденсатора напряжение тока подводится, поэтому этот конденсатор используется для запуска двигателя и будет отключен от цепи после получения 75% номинальной скорости двигателя.
Двигатель с постоянным разделенным конденсатором (PSC)
Двигатель с постоянным разделенным конденсатором (PSC)В методе запуска конденсатора конденсатор должен быть отключен после того, как двигатель достигнет определенной скорости двигателя.Но в этом методе конденсатор рабочего типа устанавливается последовательно с пусковой или вспомогательной обмоткой. Этот конденсатор используется непрерывно, и для его отключения не требуется никакого переключателя, поскольку он используется не только для запуска двигателя. Пусковой момент PSC аналогичен двигателям с разлитой фазой, но с низким пусковым током.
Старт конденсатора Запуск конденсатора
Старт конденсатора Двигатель запуска конденсатораОсобенности метода запуска конденсатора и PSC могут сочетаться с этим методом.Пусковой конденсатор соединен последовательно с пусковой обмоткой или вспомогательной обмоткой, а пусковой конденсатор подключен в цепь с помощью нормально замкнутого переключателя при запуске двигателя. Пусковой конденсатор обеспечивает пусковой импульс для двигателя, а PSC обеспечивает высокую работу двигателя. Это более дорого, но все же обеспечивает высокий пусковой и аварийный крутящий момент, а также плавные ходовые характеристики при высокой мощности.
Схема защиты однофазного асинхронного двигателя
Стартер - это устройство, которое используется для переключения и защиты электродвигателя от опасных перегрузок при отключении.Это уменьшает пусковой ток для асинхронных двигателей переменного тока, а также уменьшает крутящий момент двигателя.
Схема электронного стартера
Электронный стартер используется для защиты двигателя от перегрузки и короткого замыкания. Датчик тока в цепи используется для ограничения тока, потребляемого двигателем, потому что в некоторых случаях, таких как отказ подшипника, неисправность насоса или по любой другой причине, ток, потребляемый двигателем, превышает его нормальный номинальный ток. В этих условиях датчик тока отключает цепь для защиты двигателя.Электронный пускатель для блок-схемы цепи двигателя показан ниже.
Электронный стартер CircuiyПереключатель S1 используется для включения питания через трансформатор T2 и контакты N / C реле RL1. Напряжение постоянного тока, возникающее на конденсаторе C2 через мостовой выпрямитель, будет активировать реле RL2. При подаче питания на реле RL2 напряжение, развиваемое на С2, возбуждает реле RL3 и, таким образом, питание подается на двигатель. Если двигатель потребляет сверхток, то напряжение, развиваемое на вторичной обмотке трансформатора T2, возбуждает реле RL1, чтобы отключить реле RL2 и RL3.
Плавный пуск асинхронного двигателя ACPWM
Предложенная система предназначена для обеспечения плавного пуска однофазного асинхронного двигателя с использованием синусоидального напряжения ШИМ при запуске двигателя. Эта система позволяет избежать часто используемых приводов управления фазным углом TRIAC и обеспечивает переменное напряжение переменного тока во время запуска однофазного асинхронного двигателя. Подобно методу управления TRIAC, напряжение изменяется от нуля до максимума во время запуска за очень маленький промежуток времени.
Так же, в этой технике мы используем технику ШИМ, которая производит намного более низкие гармоники высокого порядка.В этом проекте переменное напряжение сети напрямую модулируется с использованием очень небольшого количества активных и пассивных компонентов питания. Следовательно, он не требует какой-либо топологии преобразователя и дорогостоящих традиционных преобразователей для получения сигналов выходного напряжения. Схема подключения однофазного двигателя показана на рисунке ниже.
Плавный пуск асинхронного двигателя с помощью ACPWM В этом приводе нагрузка подключается последовательно с входными клеммами мостового выпрямителя, а его выходные клеммы подключаются к силовому МОП-транзистору с ШИМ-управлением (IGBT или биполярный или силовой транзистор).Если этот силовой транзистор выключен, то ток через мостовой выпрямитель не протекает, и, следовательно, нагрузка остается в выключенном состоянии. Аналогично, если силовой транзистор включен, то выходные клеммы мостового выпрямителя замыкаются накоротко, и ток протекает через нагрузку. Как известно, силовым транзистором можно управлять по методике ШИМ. Следовательно, нагрузка может контролироваться путем изменения коэффициента заполнения импульсов ШИМ.
Новая техника управления этим приводом предназначена для использования в потребительских и промышленных товарах (компрессорах, стиральных машинах, вентиляторах), в которых необходимо учитывать стоимость системы.
Спасибо за ваш интерес к изучению пускателя двигателя. Надеемся, что эта статья дала краткое представление о роли пускателя в защите двигателя от больших пусковых токов и в обеспечении плавной и мягкой работы асинхронного двигателя. За любую техническую помощь по этой статье подробно, мы всегда будем благодарны за размещение ваших комментариев в разделе комментариев ниже.
