Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Как проверить асинхронный двигатель


5 схем проверки электродвигателя мультиметром

Мне часто в последнее время друзья и соседи стали задавать вопрос: как проверить электродвигатель мультиметром? Вот я и решил написать небольшой обзор инструкцию для начинающих электриков.

Сразу замечу, что один мультиметр не позволяет выявить со 100% гарантией все возможные неисправности: мало его функций. Но порядка 90% дефектов им вполне можно найти.

Постарался сделать инструкцию универсальной для всех типов движков переменного тока. Эти же методики при вдумчивом подходе можно использовать в цепях постоянного напряжения.

Содержание статьи

Что следует знать о двигателе перед его проверкой: 2 важных момента

В рамках излагаемой темы достаточно представлять упрощенный принцип работы и особенности конструкции любого двигателя.

Принцип работы: какие электротехнические процессы необходимо хорошо представлять при ремонте

Любой движок состоит из стационарно закрепленного корпуса — статора и вращающегося в нем ротора, который еще называют якорь.

Его круговое движение создается за счет воздействия на него вращающегося магнитного поля статора, формируемого протеканием электрических токов по статорным обмоткам.

Когда обмотки исправны, то по ним текут номинальные расчетные токи, создающие магнитные потоки оптимальной величины.

Если сопротивление прводов или их изоляция нарушена, то создаются токи утечек, коротких замыканий и другие повреждения, влияющие на работу электродвигателя.

Между статором и ротором выполнен минимально возможный зазор. Его могут нарушить:

  • разбитые подшипники;
  • попавшие внутрь механические частицы;
  • неправильная сборка и другие причины.

Когда происходит задевание вращающихся частей о неподвижный корпус, то создается их разрушение и дополнительные механические нагрузки. Все это требует тщательного осмотра, анализа состояния внутренних частей до начала электрических проверок.

Довольно часто не квалифицированный разбор является дополнительной причиной поломок. Пользуйтесь специальным инструментом и съемниками, исключающими повреждения граней валов.

После разборки сразу во время осмотра проверяют люфты, свободный ход подшипников, их чистоту и смазку, правильность посадочных мест.

Кроме этого у коллекторного электродвигателя могут быть сильно изношены пластины или щетки.

Все это необходимо проверять до подачи рабочего напряжения.

Особенности конструкций, влияющие на технологию поиска дефектов

Обычно производитель электрические характеристики указывает на табличке, прикрепленной на корпусе. Этим сведениям стоит верить.

Однако часто во время ремонта или перемотки конструкция статора изменяется, а табличка остается прежняя. Этот вариант следует тоже учитывать.

Для бытовой сети 220 вольт могут использоваться двигатели:

  • коллекторные с щеточным механизмом;
  • асинхронные однофазные;
  • синхронные и асинхронные трехфазные.

В схемах 380 вольт работают трехфазные синхронные и асинхронные электродвигатели.

Все они отличаются по конструкции, но, в силу работы по общим законам электротехники, позволяют использовать одинаковые методики проверок, заключающиеся в замерах электрических характеристик косвенными и прямыми методами.

Как проверить обмотку электродвигателя на статоре: общие рекомендации

Трехфазный статор имеет три встроенные обмотки. Из него выходит шесть проводов. В отдельных конструкциях можно встретить 3 или 4 вывода, когда соединение треугольник или звезда собрано внутри корпуса. Но так делается редко.

Определить принадлежность выведенных концов обмоткам позволяет прозвонка их мультиметром в режиме омметра. Надо просто один щуп поставить на произвольный вывод, а другим — поочередно замерять активное сопротивление на всех остальных.

Пара проводов, на которой будет обнаружено сопротивление в Омах, будет относиться к одной обмотке. Их следует визуально отделить и пометить, например, цифрой 1. Аналогично поступают с другими проводами.

Здесь надо хорошо представлять, что по закону Ома ток в обмотке создается под действием приложенного напряжения, которому противодействует полное сопротивление, а не активное, замеряемое нами.

Учитываем, что обмотки наматываются из одного провода с одинаковым числом витков, создающих равное индуктивное сопротивление. Если провод в процессе работы будет закорочен или оборван, то его активная составляющая, как и полная величина, нарушится.

Межвитковое замыкание тоже сказывается на величине активной составляющей.

Поэтому замеры активного сопротивления обмоток и их сравнение позволяют достоверно судить об исправности статорных цепей, делать вывод, что их целостность не нарушена.

Однофазный асинхронный двигатель: особенности статорных обмоток

Такие модели создаются с двумя обмотками: рабочей и пусковой, как, например, у стиральной машины. Активное сопротивление у рабочей цепочки в подавляющем большинстве случаев всегда меньше.

Поэтому когда из статора выведено всего три конца, то это означает, что между всеми ими надо измерять сопротивление. Результаты трех замеров покажут:

  • меньшая величина — рабочую обмотку;
  • средняя — пусковую;
  • большая — последовательное соединение первых двух.

Как найти начало и конец каждой обмотки

Метод позволяет всего лишь выявить общее направление навивки каждого провода. Но для практической работы электродвигателя этого более чем достаточно.

Статор рассматривается как обычный трансформатор, что в принципе и есть на самом деле: в нем протекают те же процессы.

Для работы потребуется небольшой источник постоянного напряжения (обычная батарейка) и чувствительный вольтметр. Лучше стрелочный. Он более наглядно отображает информацию. На цифровом мультиметре сложно отслеживать смену знака быстро меняющегося импульса.

К одной обмотке подключают вольтметр, а на другую кратковременно подают напряжение от батарейки и сразу его снимают. Оценивают отклонение стрелки.

Если при подаче «плюса» в первую обмотку во второй трансформировался электромагнитный импульс, отклонивший стрелку вправо, а при его отключении наблюдается движение ее влево, то делается вывод, что провода имеют одинаковое направление, когда «+» прибора и источника совпадают.

В противном случае надо переключить вольтметр или батарейку — то есть поменять концы одной из обмоток. Следующая третья цепочка проверяется аналогично.

А далее я просто взял свой рабочий асинхронный движок с мультиметром и показываю на нем фотографиями методику его оценки.

Личный опыт: проверка статорных обмоток асинхронного электродвигателя

Для статьи я использовал свой новый карманный мультиметр Mestek MT102. Заодно продолжаю выявлять недостатки его конструкции, которые уже показал в статье раньше.

Электрические проверки выполнялись на трехфазном двигателе, подключенном в однофазную сеть через конденсаторы по схеме звезды.

Общая оценка состояния изоляции обмоток

Поскольку на клеммных выводах все обмотки уже собраны вместе, то замеры начал с проверки сопротивления их изоляции относительно корпуса. Один щуп стоит на клеммнике сборки нуля, а второй — на гнезде винта крепления крышки. Мой Mestek показал отсутствие утечек.

Другого результата я и не ожидал. Этот способ замера состояния изоляции очень неточный и большинство повреждений он выявить просто не сможет: питания батареек 3 вольта явно недостаточно.

Но все же лучше делать хоть так, чем полностью пренебрегать такой проверкой.

Для полноценного анализа диэлектрического слоя проводников необходимо использовать высокое напряжение, которое вырабатывают мегаомметры. Его величина обычно начинается от 500 вольт и выше. У домашнего мастера таких приборов нет.

Можно обойтись косвенным методом, используя бытовую сеть. Для этого на клеммы обмотки и корпуса подают напряжение 220 вольт через контрольную лампу накаливания мощностью порядка 75 ватт (токоограничивающее сопротивление, исключающее подачу потенциала фазы на замыкание) и последовательно включенный амперметр.

Ожидаемый ток утечки через нормальную изоляцию не превысит микроамперы или их доли, но рассчитывать надо на аварийный режим и начинать замеры на пределах ампер. Измерив ток и напряжение, вычисляют сопротивление изоляции.

Однако такая работа производится под действующим напряжением. Она опасна. Выполнять ее можно только тем работникам, кто имеет хорошие практические навыки электрика, имея минимум третью группу по технике безопасности.

Используя этот способ, учитывайте, что:

  • на корпус движка подается полноценная фаза: он должен располагаться на диэлектрическом основании, не иметь контактов с другими предметами;
  • даже временно собираемая схема требует надежной изоляции всех концов и проводов, прочного крепления всех зажимов;
  • колба лампы может разбиться: ее надо держать в защитном чехле.

Замер активного сопротивления обмоток

Здесь требуется разобрать схему подключения проводов и снять все перемычки. Перевожу мультиметр в режим омметра и определяю активное сопротивление каждой обмотки.

Прибор показал 80, 92 и 88 Ом. В принципе большой разницы нет, а отклонения на несколько Ом я объясняю тем, что крокодил не обеспечивает качественный электрический контакт. Создается разное переходное сопротивление.

Это один из недостатков этого мультиметра. Щуп плохо входит в паз крокодила, да к тому же тонкий металл зажима раздвигается. Мне сразу пришлось его поджимать пассатижами.

Замер сопротивления изоляции между обмотками

Показываю этот принцип потому, что его надо выполнять между каждыми обмотками. Однако вместо омметра нужен мегаомметр или проверяйте, в крайнем случае, бытовым напряжением по описанной мной выше методике.

Мультиметр же может ввести в заблуждение: покажет хорошую изоляцию там, где будут созданы скрытые дефекты.

Как проверить якорь электродвигателя: 4 типа разных конструкций

Роторные обмотки создают магнитное поле, на которое воздействует поле статора. Они тоже должны быть исправны. Иначе энергия вращающегося магнитного поля будет расходоваться впустую.

Обмотки якоря имеют разные конструкции у двигателей с фазным ротором, асинхронным и коллекторным. Это стоит учитывать.

Синхронные модели с фазным ротором

На якоре создаются выводы проводов в виде металлических колец, расположенных с одной стороны вала около подшипника качения.

Провода схемы уже собраны до этих колец, что наносит небольшие особенности на их проверку мультиметром. Отключать их не стоит, однако методика, описанная выше для статора, в принципе подходит и для этой конструкции.

Такой ротор тоже можно условно представить как работающий трансформатор. Требуется только сравнить индивидуальные сопротивления их цепочек и качество изоляции между ними, а также корпусом.

Якорь асинхронного электродвигателя

В большинстве случаев ситуация здесь намного проще, хотя могут быть и проблемы. Дело в том, что такой ротор выполнен формой «беличье колесо» и его сложно повредить: довольно надежная конструкция.

Короткозамкнутые обмотки выполнены из толстых стержней алюминия (редко меди) и прочно запрессованы в таких же втулках. Все это рассчитано на протекание токов коротких замыканий.

Однако на практике происходят различные повреждения даже в надежных устройствах, а их как-то требуется отыскивать и устранять.

Цифровой мультиметр для выявления неисправностей в обмотке «беличье колесо» не потребуется. Здесь нужно иное оборудование, подающее напряжение на короткое замыкание этого якоря и контролирующее магнитное поле вокруг него.

Однако внутренние поломки таких конструкций обычно сопровождаются трещинами на корпусе, а их можно заметить при внимательном внутреннем осмотре.

Кому интересна такая проверка электрическими методами, смотрите видеоролик владельца Viktor Yungblyudt. Он подробно показывает, как определить обрыв стержней подобного ротора, что позволяет в дальнейшем восстановить работоспособность всей конструкции.

Коллекторные электродвигатели: 3 метода анализа обмотки

Принципиальная электрическая схема коллекторного двигателя в упрощенной форме может быть представлена обмотками ротора и статора, подключенными через щеточный механизм.

Схема собранного электродвигателя с коллекторным механизмом и щетками показана на следующей картинке.

Обмотка ротора состоит из частей, последовательно подключенных между собой определенным числом витков на коллекторных пластинах. Они все одной конструкции и поэтому имеют равное активное сопротивление.

Это позволяет проверять их исправность мультиметром в режиме омметра тремя разными методиками.

Самый простой метод измерения

Принцип №1 определения сопротивления между коллекторными пластинами я показываю на фото ниже.

Здесь я допустил одно упрощение, которое в реальной проверке нельзя совершать: поленился извлекать щетки из щеткодежателя, а они создают дополнительные цепочки, способные исказить информацию. Всегда вынимайте их для точного измерения.

Щупы ставятся на соседние ламели. Такое измерение требует точности и усидчивости. На коллекторе необходимо нанести метку краской или фломастером. От нее придется двигаться по кругу, совершая последовательные замеры между всеми очередными пластинами.

Постоянно контролируйте показания прибора. Они все должны быть одинаковыми. Однако сопротивление таких участков маленькое и если омметр недостаточно точно на него реагирует, то можно его очувствить увеличением длины измеряемой цепочки.

Способ №2: диаметральный замер

При этом втором методе потребуется еще большая внимательность и сосредоточенность. Щупы омметра необходимо располагать не на соседние ближайшие пластины, а на диаметрально противоположные.

Другими словами, щупы мультиметра должны попадать на те пластины, которые при работе электродвигателя подключаются щетками. А для этого их потребуется как-то помечать, дабы не запутаться.

Однако даже в этом случае могут встретиться сложности, связанные с точностью замера. Тогда придется использовать третий способ.

Способ №3: косвенный метод сравнения величин маленьких сопротивлений

Для измерения нам потребуется собрать схему, в которую входит:

  • аккумулятор на 12 вольт;
  • мощное сопротивление порядка 20 Ом;
  • мультиметр с концами и соединительные провода.

Следует представлять, что точность измерения увеличивает стабильность созданного источника тока за счет:

  • высокой емкости аккумулятора, обеспечивающей одинаковый уровень напряжения во время работы;
  • повышенная мощность резистора, исключающая его нагрев и отклонение параметров при токах до одного ампера;
  • короткие и толстые соединительные провода.

Один соединительный провод подключают напрямую к клемме аккумулятора и ламели коллектора, а во второй врезают токоограничивающий резистор, исключающий большие токи. Параллельно контактным пластинам садится вольтметр.

Щупами последовательно перебираются очередные пары ламелей на коллекторе и снимаются отсчеты вольтметром.

Поскольку аккумулятором и резистором на короткое время каждого замера мы выдаем одинаковое напряжение, то показания вольтметра будут зависеть только от величины сопротивления цепочки, подключенной к его выводам.

Поэтому при равных показаниях можно делать вывод об отсутствии дефектов в электрической схеме.

При желании можно измерить миллиамперметром величину тока через ламели и по закону Ома, воспользовавшись онлайн калькулятором, посчитать величину активного сопротивления.

Проверка состояния обмоток ротора коллекторного двигателя сильно зависит от класса точности мультиметра в режиме омметра.

Мой цифровой Mestek MT102, несмотря на выявленные в нем недостатки, нормально справляется с этой задачей.

Двигатели постоянного тока

Конструкция их ротора напоминает устройство якоря коллекторного двигателя, а статорные обмотки создаются для работы со схемой включения при параллельном, последовательном или смешанном возбуждении.

Раскрытые выше методики проверок статора и якоря позволяют проверять двигатель постоянного тока, как асинхронный и коллекторный.

Заключительный этап: особенности проверок двигателей под нагрузкой

Нельзя делать заключение об исправности электродвигателя, полагаясь только на показания мультиметра. Необходимо проверить рабочие характеристики под нагрузкой привода, когда ему необходимо совершать номинальную работу, расходуя приложенную мощность.

Включение подачей напряжения на холостой ход и проверка начала вращения ротора, как делают некоторые начинающие электрики, является типичной ошибкой.

Например, владелец очень короткого видео ЧАО Дунайсудоремонт считает, что замерив ток в обмотках, он убедился в готовности отремонтированного движка к дальнейшей эксплуатации.

Однако такое заключение можно дать только после выполнения длительной работы и оценки не только величин токов, но и замера температур статора и ротора, анализа систем теплоотвода.

Не выявленные дефекты неправильной сборки или повреждения отдельных элементов могут повторно вызвать дополнительный ремонт с большими трудозатратами. Если же у вас еще остались вопросы по теме, как проверить электродвигатель мультиметром, то задавайте их в комментариях. Обязательно обсудим.

асинхронных двигателей переменного тока | Как работают двигатели переменного тока

Реклама

Крис Вудфорд. Последнее обновление: 21 апреля 2020 г.

Знаете ли вы, как работают электродвигатели? Ответ, вероятно, да и нет! Хотя многие из нас узнали, как основные моторные работы, от простых научных книг и веб-страниц, таких как это, многие из двигатели, которые мы используем каждый день - во всем, от заводских машин до электрички - вообще-то не работают.Какие книги научите нас о простых двигателях постоянного тока, которые имеют петля проволоки вращается между полюсами постоянного магнита; в реальной жизни, большинство мощных двигателей используют переменный ток (AC) и работать совершенно по-другому: это то, что мы называем индукцией двигатели, и они очень изобретательно используют вращающееся магнитное поле. Давайте внимательнее посмотрим!

Фото: повседневный асинхронный двигатель переменного тока со снятым корпусом и ротором, на котором показаны медные обмотки катушек, составляющих статор (статическая, неподвижная часть двигателя).Эти катушки предназначены для создания вращающегося магнитного поля, которое вращает ротор (движущуюся часть двигателя) в пространстве между ними. Фото Дэвида Парсонса любезно предоставлено US DOE / NREL.

Как работает обычный двигатель постоянного тока?

Работа: Электродвигатель постоянного тока основан на петле проволоки, вращающейся внутри неподвижного магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом. Коммутатор (разрезное кольцо) и щетки (угольные контакты к коммутатору) меняют электрический ток каждый раз, когда проволока переворачивается, что позволяет ему вращаться в одном направлении.

Простые двигатели, которые вы видите в научных книгах, основаны на кусок проволоки согнут в прямоугольную петлю, которая подвешена между полюса магнита. (Физики назвали бы это проводник с током, сидящий в магнитном поле.) Когда Вы подключаете провод к батарее таким образом, чтобы через него протекал постоянный ток, создавая вокруг него временное магнитное поле. Это временное поле отталкивает исходное поле от постоянного магнита, вызывая проволоку перевернуть.Обычно провод останавливается в этой точке, а затем снова переворачивается, но если мы используем гениальное вращающееся соединение называется коммутатором, мы можем сделать текущий обратный каждый раз, когда провод переворачивается, и это означает, что провод будет вращаться в в том же направлении, пока ток течет. Это Суть простого электродвигателя постоянного тока, который был задуман в 1820-е годы Майкл Фарадей и превратился в практическое изобретение о десятилетие спустя Уильям Стерджен. (Более подробную информацию вы найдете в нашей вводной статье об электродвигателях.)

Прежде чем мы перейдем к двигателям переменного тока, давайте быстро Подводя итог, что здесь происходит. В двигателе постоянного тока магнит (и его магнитное поле) фиксируется на месте и образует внешнюю, статическую часть двигатель (статор), в то время как катушка провода, несущего электрический ток формирует вращающуюся часть двигателя (ротор). Магнитное поле исходит от статора, который является постоянный магнит, в то время как вы подаете электроэнергию на катушку, которая составляет ротор. Взаимодействие между постоянным магнитом поле статора и временное магнитное поле, создаваемое ротором, составляет что заставляет мотор вращаться.

Как работает двигатель переменного тока?

В отличие от игрушек и фонариков, в большинстве домов, офисов, заводы и другие здания не питаются от маленьких батарей: они не снабжаются постоянным током, а переменным током (AC), который меняет свое направление примерно 50 раз в секунду (с частотой 50 Гц). Если вы хотите запустить двигатель от электросети переменного тока вашей семьи, вместо батареи постоянного тока вам нужен другой дизайн двигателя.

В двигателе переменного тока есть кольцо электромагнитов расположены снаружи (составляют статор), которые предназначены для создания вращающегося магнитного поля.Внутри статора есть цельнометаллическая ось, петля из проволоки, катушка, короткозамкнутый каркас из металлических стержней и соединений (подобно вращающимся клеткам, люди иногда забавляют домашних мышей), или какая-то другая свободно вращающаяся металлическая деталь, которая может проводить электричество. В отличие от двигателя постоянного тока, где вы посылаете энергию на внутренний ротора, в двигателе переменного тока вы посылаете питание на внешние катушки, которые составляют статор. Катушки подаются в пары, последовательно, создавая магнитное поле, которое вращается вокруг двигателя.

Фото: статор создает магнитное поле, используя плотно намотанные витки медного провода, которые известны как обмотки. Когда электродвигатель изнашивается или перегорает, можно заменить его другим двигателем. Иногда проще заменить обмотки двигателя новым проводом - квалифицированная работа, которая называется перемоткой, что и происходит здесь. Фото Сет Скарлетт любезно предоставлено ВМС США.

Как это вращающееся поле заставляет двигатель двигаться? Помните, что ротор, подвешенный внутри Магнитное поле, является электрическим проводником.Магнитное поле постоянно меняется (потому что оно вращается), поэтому согласно законам электромагнетизма (точнее, закону Фарадея), магнитное поле производит (или индуцирует, если использовать термин Фарадея) электрический ток внутри ротора. Если проводник представляет собой кольцо или провод, ток течет вокруг него в виде петли. Если проводник представляет собой просто твердый кусок металла, то вокруг него циркулируют вихревые токи. В любом случае, индуцированный ток производит его собственное магнитное поле и, согласно другому закону электромагнетизма (Закон Ленца) пытается остановить то, что его вызывает - вращающееся магнитное поле - также вращением.(Вы можете думать о роторе отчаянно пытаясь «догнать» вращающееся магнитное поле, пытаясь устранить разница в движении между ними.) Электромагнитная индукция является ключом к тому, почему такой двигатель вращается, и именно поэтому он называется асинхронным двигателем.

Как работает асинхронный двигатель переменного тока?

Вот небольшая анимация, чтобы подвести итог и, надеюсь, прояснить все:

  1. Две пары электромагнитных катушек, показанные здесь красным и синим, поочередно запитываются от источника переменного тока (не показан, но подключается к выводам справа).Две красные катушки соединены последовательно и под напряжением вместе, а две синие Катушки подключены одинаково. Поскольку это переменный ток, ток в каждой катушке не включается и не отключается внезапно (как показывает эта анимация), но плавно поднимается и опускается в форме синусоиды: когда красные катушки наиболее активны, синие катушки полностью неактивны, и наоборот. Другими словами, их токи не совпадают (смещение по фазе на 90 °).
  2. Когда катушки находятся под напряжением, магнитное поле, которое они создают между собой, вызывает электрический ток в роторе.Этот ток создает свое собственное магнитное поле, которое пытается противостоять тому, что его вызвало (магнитное поле от внешних катушек). Взаимодействие между двумя полями вызывает вращение ротора.
  3. Поскольку магнитное поле чередуется между красной и синей катушками, оно эффективно вращается вокруг двигателя. Вращающееся магнитное поле заставляет ротор вращаться в одном направлении и (в теории) почти с одинаковой скоростью.

Асинхронные двигатели на практике

Что контролирует скорость двигателя переменного тока?

В синхронных двигателях переменного тока ротор вращается с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле; в асинхронном двигателе ротор всегда вращается с меньшей скоростью, чем поле, что делает его примером того, что называется асинхронным двигателем переменного тока.Теоретическая скорость вращения ротора в асинхронном двигателе зависит от частоты источника переменного тока и количества катушек, составляющих статор, и без нагрузки на двигатель приближается к скорости вращающегося магнитного поля. На практике нагрузка на двигатель (независимо от того, что он ведет) также играет свою роль - имеет тенденцию замедлять ротор. Чем больше нагрузка, тем больше «скольжение» между скоростью вращающегося магнитного поля и фактической скоростью вращения ротора. Чтобы контролировать скорость двигателя переменного тока (заставить его двигаться быстрее или медленнее), вы должны увеличить или уменьшить частоту источника переменного тока, используя так называемую частотно-регулируемый привод.Поэтому, когда вы регулируете скорость чего-то вроде заводской машины, работающей от асинхронного двигателя переменного тока, вы действительно управляете цепью, которая поворачивает частоту тока, который приводит двигатель в движение вверх или вниз.

Что такое «фаза» двигателя переменного тока?

Нам не обязательно приводить ротор с четырьмя катушками (две противоположные пары), как показано здесь. Можно построить асинхронные двигатели со всеми другими типами катушек. Чем больше у вас катушек, тем плавнее будет работать мотор.Число отдельных электрических токов, подающих питание на катушки независимо друг от друга, известно как фаза двигателя, поэтому показанная выше конструкция представляет собой двухфазный двигатель (с двумя токами, подающими питание на четыре катушки, которые работают не шаг за шагом в двух парах). ). В трехфазном двигателе мы могли бы иметь три катушки, расположенные вокруг статора в виде треугольника, шесть равномерно распределенных катушек (три пары) или даже 12 катушек (три комплекта по четыре катушки) с одной, двумя или четырьмя катушками. включаются и выключаются вместе тремя отдельными токами в противофазе.

Анимация

: трехфазный двигатель, питаемый от трех токов (обозначается красным, зеленым и синие пары катушек), 120 ° в противофазе.

Преимущества и недостатки асинхронных двигателей

Преимущества

Самым большим преимуществом асинхронных двигателей переменного тока является их простота. У них есть только одна движущаяся часть, ротор, что делает их недорогими, тихими, долговечными и относительно безотказными. ОКРУГ КОЛУМБИЯ моторы, напротив, имеют коммутатор и угольные щетки, которые изнашиваются и нуждаются в замене время от времени.Трение между щетками и Коммутатор также делает двигатели постоянного тока относительно шумными (а иногда даже довольно вонючими).

Artwork: Электродвигатели чрезвычайно эффективны, обычно преобразуя около 85 процентов поступающей электрической энергии в полезную, уходящую механическую работу. Несмотря на это, внутри обмоток все еще расходуется много энергии, поэтому двигатели могут сильно нагреваться. Большинство промышленных двигателей переменного тока имеют встроенные системы охлаждения.Внутри корпуса есть вентилятор, прикрепленный к валу ротора (на противоположном конце оси, который управляет машиной, к которой подключен двигатель), показанный здесь красным. Вентилятор всасывает воздух в двигатель, обдувая его снаружи корпуса мимо вентиляционных ребер. Если вы когда-нибудь задумывались, почему электродвигатели имеют эти выступы снаружи (как вы можете видеть на верхнем фото на этой странице), это причина: они охлаждают двигатель.

Недостатки

Поскольку скорость асинхронного двигателя зависит от частоты переменного тока, который приводит его в движение, он вращается со постоянная скорость, если вы не используете частотно-регулируемый привод; Скорость двигателей постоянного тока намного проще контролировать, просто увеличивая или уменьшая напряжение питания.Хотя асинхронные двигатели относительно просты, они могут быть довольно тяжелыми и громоздкими из-за своей обмотки катушки. В отличие от двигателей постоянного тока, они не могут работать от батарей или любого другого источника питания постоянного тока (например, от солнечных батарей) без использования инвертора (устройства, которое превращает постоянный ток в переменный ток). Это потому, что им нужно изменение магнитного поля, чтобы вращать ротор.

Кто изобрел асинхронный двигатель?

Работа: оригинальный дизайн Никола Тесла для асинхронного двигателя переменного тока.Он работает точно так же, как анимация выше, с двумя синими и двумя красными катушками, попеременно включаемыми генератором справа. Это произведение искусства получено из оригинального патента Tesla, депонированного в Бюро по патентам и товарным знакам США, которое вы можете прочитать сами в ссылках ниже.

Никола Тесла (1856–1943) был физиком и плодовитый изобретатель, чей удивительный вклад в науку и технику никогда не был полностью признан. После того, как он прибыл в Соединенные Штаты в возрасте 28 лет, он начал работает на знаменитого пионера электротехники Томаса Эдисона.Но двое мужчин выпали катастрофически и вскоре стали жестокими соперниками. Тесла твердо верил что переменный ток (AC) намного превосходил постоянный ток (DC), в то время как Эдисон думал об обратном. Со своим партнером Джорджем Вестингауз, Тесла защищал AC, в то время как Эдисон был решил управлять миром на DC и придумал все виды рекламные трюки, чтобы доказать, что AC был слишком опасен для широкого использования (изобретая электрический стул, чтобы доказать, что переменный ток может быть смертельным, и даже электрический ток Топси слону с AC, чтобы показать, насколько смертельно и жестоко это было).Битва между этими двумя очень разные взгляды на электроэнергию иногда называют войной течений.

Несмотря на лучшие (или худшие) усилия Эдисона, Тесла выиграл день, и теперь электричество переменного тока дает много сил мира. Именно поэтому многие из электродвигателей, которые водить технику в наших домах, фабриках и офисах переменного тока асинхронные двигатели, работающие от вращающихся магнитных полей, которые Тесла разработан в 1880-х годах (его патент, показанный здесь, был выдан в мае 1888 года).Итальянский физик по имени Галилео Феррарис независимо придумал ту же идею примерно в то же время, но история относилась к нему еще более жестоко, чем Тесла и его имя теперь почти забыты.

Узнайте больше

На этом сайте

На других сайтах

книг

Для пожилых читателей
Для младших читателей
  • Электричество для молодых производителей: веселые и простые проекты «Сделай сам». Автор Mark deVinck.Maker Media / O'Reilly, 2017. Отличное практическое знакомство с электричеством, в том числе пара мероприятий, которые включают создание электродвигателей с нуля. Возраст 9–12.
  • Эксперименты с электродвигателем Эд Собей. Enslow, 2011. Это отличное общее введение в электродвигатели с широким научным и технологическим контекстом. Однако по очевидным практическим соображениям и соображениям безопасности он сфокусирован только на двигателях постоянного тока и подходит для возраста 11–14 лет.
  • Сила и Энергия Криса Вудфорда.Факты в архиве, 2004. Одна из моих книг, рассказывающая об истории человеческих усилий по использованию энергии с древних времен до наших дней. Возраст 10+.
  • Никола Тесла: Крис Вудфорд, разработчик электроэнергии, в книге «Изобретатели и изобретения», том 5. Нью-Йорк: Маршал Кавендиш, 2008. Краткая биография Теслы, которую я написал несколько лет назад. На момент написания статьи все это было доступно через Интернет по этой ссылке в Google Книгах. Возраст 9–12.

Патенты

Патенты предлагают более глубокие технические детали - и собственные идеи изобретателя в своей работе.Вот очень маленький выбор из многих патентов США, касающихся асинхронных двигателей.

  • Патент США 381 968: Электромагнитный двигатель, Никола Тесла, 1 мая 1888 г. Оригинальный патент на асинхронный двигатель переменного тока.
  • Патент США 2,959,721: Многофазные асинхронные двигатели, Томас Х. Бартон и др., Lancashire Dynamo & Crypto Ltd, 8 ноября 1960 года. Асинхронный двигатель с улучшенным управлением скоростью.
  • Патент США 4311932: жидкостное охлаждение для асинхронных двигателей. Автор - Raymond N. Olson, Sundstrand Corporation, 19 января 1982 г.Эффективный метод жидкостного охлаждения двигателя без чрезмерного сопротивления жидкости вращающимся компонентам.
  • Патент США 5,751,082: Асинхронный двигатель с высоким пусковым моментом, Umesh C. Gupta, Vickers, Inc.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты.

Статьи с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным наказаниям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2012, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.

Следуйте за нами

Поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать об этом друзьям:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2012/2020) Асинхронные двигатели. Получено с https://www.explainthatstuff.com/induction-motors.html. [Доступ (Введите дату здесь)]

Подробнее на нашем сайте...

,

Уравнение крутящего момента асинхронного двигателя - пусковой момент

Разработанное в машине уравнение крутящего момента или с индуцированным крутящим моментом в машине определяется как крутящий момент, создаваемый преобразованием электрической и механической энергии. Крутящий момент также известен как электромагнитный крутящий момент. Этот развернутый крутящий момент в двигателе отличается от фактического крутящего момента, имеющегося на клеммах двигателя, который почти равен моментам трения и ветра на машине.

Разработанное уравнение крутящего момента дано как

Вышеупомянутое уравнение выражает развернутый крутящий момент непосредственно через мощность воздушного зазора P g и синхронную скорость ω с .Поскольку ω с, постоянен и не зависит от условий нагрузки. Если известно значение P g , то полученный крутящий момент можно найти непосредственно. Мощность воздушного зазора P g также называется моментом в синхронных ваттах.

Синхронный ватт - это крутящий момент, который развивает мощность в 1 ватт, когда машина работает на синхронной скорости.

Теперь электрическая мощность, генерируемая в роторе, определяется уравнением, показанным ниже.

Эти электрические мощности рассеиваются как потери I 2 R или потери меди в цепи ротора.

Входная мощность на ротор дана как

Где,

Пусковой момент асинхронного двигателя

При начальном условии значение s = 1. Следовательно, стартовый результат получается путем помещения значения s = 1 в уравнение (6), мы получаем

Начальный крутящий момент также известен как Момент останова.

Уравнение крутящего момента на синхронной скорости

При синхронной скорости s = 0 и, следовательно, развиваемый крутящий момент Ʈd = 0. При синхронной скорости развиваемый крутящий момент равен нулю.

Поскольку E 1 почти равно V 1 , уравнение (12) становится

Начальный крутящий момент получается путем помещения s = 1 в уравнение (13)

Следовательно, из приведенного выше уравнения ясно, что начальный крутящий момент пропорционален квадрату приложенного напряжения статора.

См. Также: Состояние максимального крутящего момента асинхронного двигателя

,

Изменение частоты питания асинхронного двигателя от 50 до 60 Гц> ENGINEERING.com

Асинхронные двигатели, как однофазные, так и многофазные, предназначены для использования с определенной частотой переменного тока. Иногда мы сталкиваемся с «неправильной» частотой двигателя. В этой статье я помогу вам понять последствия.

Существует большое количество взаимодействующих отношений в конструкции двигателя. Существуют аспекты первого порядка, второго порядка и, возможно, даже третьего порядка, которые сбалансированы для создания надежного двигателя с желаемыми характеристиками.

Я буду обсуждать только аспекты Первого Порядка.

1) Скорость вращения является прямой функцией частоты мощности. Очень просто, если вы снизите частоту , двигатель замедлится . И наоборот, если вы увеличите частоту , двигатель ускорится. Изменение скорости, которое в результате будет пропорционально изменению частоты.

2) Охлаждение является прямой функцией скорости вращения. Вентилятор двигателя прикреплен к вращающемуся ротору двигателя, поэтому он будет испытывать то же ускорение или замедление, что и двигатель. Если двигатель замедляется, его охлаждение падает (и с большей скоростью, чем замедление). Если двигатель ускоряется, его охлаждение будет быстро увеличиваться.

3) Магнитная емкость магнитной (железной) цепи двигателя рассчитана на соотношение: напряжение / частота (V / f). Если частота падает, В / Гц повышается. Это означает, что двигателю требуется большая магнитная цепь.Без этого магнитная цепь может быть перегружена. Это называется насыщением и приводит к быстрому увеличению потребления тока и соответствующему значительному увеличению температуры, главного врага двигателя.

Если частота увеличивается, переменный ток / гц падает без проблем, так как магнитная цепь останется достаточно большой. [Подкрадываясь ко второму порядку, у двигателя может быть худший коэффициент мощности.]

Имея в виду вышеупомянутые аспекты, давайте рассмотрим, что все это значит, когда применяется к тому несчастному двигателю, который есть в вашей машине.

Если двигатель с частотой 50 Гц и вы собираетесь использовать его на 60 Гц, он будет вращаться на 20% быстрее.
Мощность в лошадиных силах (л.с.) пропорциональна числу оборотов в минуту. Так как крутящий момент двигателя не будет заметно изменяться при увеличении частоты, он теперь обеспечит увеличение мощности на 20%. Ваш 8-сильный мотор только что получил звание 10-сильного двигателя. Что-то почти даром!

Но подожди! Более быстрое вращение нагрузки на 20%, скорее всего, увеличит ее энергопотребление как минимум на 20%! Если нагрузка циклически ускоряется или замедляется во время работы, она будет подвергаться большим механическим воздействиям.Перебор? Если двигатель приводит в движение центробежные нагрузки, их спрос может даже возрасти на квадрат увеличения скорости. Центробежные насосы были бы примером этого. Поклонники, в зависимости от их стиля, также могут испытывать увеличение спроса в квадрате.

Ярким пятном этого является то, что охлаждающий вентилятор двигателя представляет собой центробежный вентилятор, который будет перемещать намного больше воздуха.

В / Гц двигателя понижается при повышении частоты двигателя, сообщая нам, что магнитная цепь не будет иметь проблем с переносом увеличенной нагрузки.Нам там хорошо.

Если двигатель с частотой 60 Гц и вы собираетесь использовать его на 50 Гц, он будет вращаться с частотой 20% с-1 - о-с-с-с-с.
Это также переводит на 20% меньше лошадиных сил. С другой стороны, если повернуть нагрузку медленнее, это обычно потребует меньше энергии. Это хорошо, потому что мотор был просто понижен в 20% от его мощности тоже. Все это и охлаждающий вентилятор обеспечивает меньше тоже. Но горилла за 800 фунтов здесь - отношение V / Hz.Это просто выросло на 20%! Не хорошо. Это означает, что во время частей каждого цикла линии электропередачи магнитная структура двигателя, вероятно, будет перегружена.

Когда это происходит, способность двигателя ограничивать ток через реактивное сопротивление теряется. Это приведет к чрезмерному току, протекающему при нагревании двигателя через I квадрат R потерь. Единственным выходом здесь является исправление V / Hz с помощью переменной, которую достаточно легко настроить - V напряжение. Понизьте напряжение с помощью трансформатора, чтобы скорректировать соотношение В / Гц.Я буду обсуждать это в данный момент.

Вернуться к загрузке. Будет ли он работать на более низкой скорости? Насос может больше не иметь напора, необходимого для выполнения своей задачи. Пропускная способность машины, вероятно, упадет на 20%. Будете ли вы обрабатывать достаточно продукта в данный момент времени?

Пример - у вас есть 60 Гц для 50 Гц машины.
Допустим, вы только что получили много на машине. Когда он был подключен, вы поняли, что на его шильдике 50 Гц, а у вас 60 Гц.СТОП.

Машина будет работать на 20% быстрее! Это будет проблемой? Если это так, можно ли вернуть скорость к расчетной скорости, изменив размер шкива, чтобы скорость снизилась на 20% до того уровня, на котором она была?

После того, как эта оценка была сделана, и шкивы изменены или другие изменения сделаны, чтобы помочь смягчить проблемы скорости / мощности, переходите к следующему шагу. Прочитайте паспортную табличку, чтобы получить полную амплитуду нагрузки, обычно известную как номинал FLA для двигателя при напряжении, с которым он будет работать.

Используя зажимной амперметр, запустите машину и убедитесь, что сила тока ниже FLA. Если это так, вы можете продолжить работу машины по желанию. Не забудьте проверить, что он все еще находится под FLA при полной загрузке. Если это более FLA, вы должны сделать какое-то уменьшение нагрузки.

Пример - у вас есть 50 Гц для машины 60 Гц.
Вы получаете машину, и поскольку вы находитесь на земле 50 Гц, ярлык 60 Гц беспокоит вас.Как и положено!

Опять же, понимая, что машина будет работать на 20% медленнее, она выполнит свою работу? В этом случае вы не можете изменить размеры шкива, чтобы скорректировать скорость, потому что двигатель только что потерял 20% своей номинальной мощности в лошадиных силах. Если вы поменяете шкивы, он, вероятно, будет перегружен - серьезно.

Если машина может работать на 20% медленнее, возможно, есть надежда. Несмотря на то, что он будет терять охлаждение, если его внутренний вентилятор будет работать медленнее, работа с нагрузкой будет медленнее, а двигатель с меньшей мощностью на 20%, скорее всего, выровняется.Увеличение V / Hz может все еще получить вас.

На данный момент, если ваша оценка показывает, что вы, вероятно, будете в порядке с более медленной скоростью, снова проверьте табличку с фамилией для FLA. Запустите машину и , , быстро, , проверьте рабочий ток с помощью амперметра . Если она ниже FLA, продолжайте загружать машину, внимательно следя за вещами. Если вы останетесь ниже FLA, вероятно, все будет в порядке.

Но! Работа на FLA теперь, когда охлаждающий вентилятор имеет пониженную производительность, все еще может стать проблемой.Вы должны следить за температурой двигателя и убедиться, что после продолжительного времени работы под нагрузкой он остается ниже повышения температуры на паспортной табличке.

Если даже без нагрузки вы видите FLA или более, вам нужно уменьшить напряжение, потому что двигатель, вероятно, насыщается. Прежде чем приступить к добавлению понижающих трансформаторов, серьезно подумайте о замене двигателя для правильной версии 50 Гц. Помните, что вам может потребоваться увеличить номинальную мощность, если вы собираетесь изменить передаточные числа, чтобы вернуть машину к ее первоначальной скорости.

Но подождите! А как насчет однофазных двигателей?
Последняя проблема, с которой необходимо столкнуться, - это однофазные двигатели. Все описанное выше относится к ним, но есть несколько добавок "ложка дегтя". Однофазные двигатели имеют пусковую обмотку. Поскольку однофазная мощность не имеет внутренней составляющей вращения, как у трехфазной, пусковая обмотка обеспечивает необходимый большой крутящий момент для вращения двигателя. Пусковая обмотка представляет собой очень большую нагрузку и, как правило, может работать только в течение нескольких секунд.Больше чем несколько секунд и дым начнет выходить вперед.

Центробежный выключатель обычно включается на роторе для управления питанием пусковой обмотки. Он остается закрытым, поэтому при подаче питания на двигатель обе обмотки, ход и пуск под напряжением. Когда двигатель быстро достигает скорости, центробежный аспект выключателя открывает пусковую обмотку, отключая его от дальнейшей работы.

Когда однофазный двигатель 50 Гц доводится до 60 Гц, функцию запуска можно отключить, поскольку двигатель достигает скорости центробежного переключателя на 20% раньше, чем обычно.Когда это происходит, пусковой момент двигателя внезапно уменьшается. Он может не ускориться дальше и никогда не достигнет нормальной скорости движения. Если это произойдет, дым на пути!

И наоборот, когда частота однофазного двигателя 60 Гц понижается, переключатель может не достигнуть скорости размыкания. Учитывая, что заданное значение скорости размыкания переключателя обычно составляет около 80% от скорости движения, вы можете увидеть потенциальную проблему. Помните, что двигатель будет вращаться на 20% медленнее.Если он не достигает скорости переключения, дым определенно находится на пути! Вы увидите это на мгновение.

Однофазные двигатели часто могут иметь два вида конденсаторов, связанных с ними. Первый - это рабочий конденсатор. Рабочий конденсатор увеличивает обычный вращающий момент двигателя. Второй - это пусковой конденсатор, используемый для увеличения пускового момента. Когда частота питания повышается, эти конденсаторы усиливают свои эффекты, что приводит к увеличению крутящего момента. Обычно это не проблема.Но если вы понижаете частоту, они теряют свои эффекты, и пусковые и / или вращающие моменты уменьшаются. Это может быть проблемой. Однако, если нагрузка вращается медленнее, она может выровняться.

Поскольку однофазные двигатели обычно меньше по размеру, часто эффективнее просто заменить их.

т. Теперь вы знаете, почему вы приобрели такую ​​«отличную цену» на покупку вашей машины.

Об авторе
Кит Кресс - консультант «широкого спектра», который занимается всем, от разработки встроенных контроллеров до систем питания пассажирских вагонов.С Китом можно связаться по телефону [email protected]

Кит является членом Гильдии технических писателей по адресу www.eng-tips.com . Он также MVP. Следуйте за Китом (itmoked) на http://www.eng-tips.com/userinfo.cfm?member=itsmoked

,

Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020