Avtoargon.ru

АвтоАргон
5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Однофазные двигатели переменного тока

Однофазные двигатели переменного тока

Ротор однофазного асинхронного электродвигателя устроен так же, как и у трёхфазного двигателя с короткозамкнутым ротором. На статоре электродвигателя (в пазах магнитопровода) уложена однофазная рабочая обмотка, которая занимает 2/3 пазов статора. В остальной части (1/3 пазов) статора уложена пусковая обмотка, сдвинутая в пространстве относительно рабочей на угол 90°.

Пусковая обмотка включается только на период пуска и после достижения двигателем установившейся скорости вращения она отключается, а электродвигатель продолжает работать с одной рабочей обмоткой, поэтому пусковая обмотка выполняется из провода меньшего сечения, чем рабочая обмотка. Обмотки статора подключаются к однофазной сети, причём пусковая обмотка подключается через фазосмещающий элемент (как правило, конденсатор или резистор). Это
необходимо, чтобы создать в момент пуска фазовый сдвиг между токами в обмотках статора на угол 90°.

В результате того, что обмотки статора сдвинуты в пространстве на угол 90°,
а токи в обмотках статора сдвинуты по фазе на угол 90°, в однофазном электродвигателе образуется вращающееся магнитное поле. Физические явления и процессы в роторе аналогичны трёхфазному двигателю с короткозамкнутым ротором.

Механическая характеристика однофазного электродвигателя показана на рис.7.8:

ü участок 1 – работа электродвигателя с пусковой обмоткой;

ü участок 2 – работа электродвигателя без пусковой обмотки;

Серийно выпускаются однофазные асинхронные электродвигатели
мощностью от 18 Вт до 600 Вт с пусковым резистором (АОЛБ) и пусковым
конденсатором (АОЛГ), причём стоимость конденсатора выше стоимости
резистора. Двигатели АОЛБ применяются в стиральных машинах, холодильниках,
центрифугах и других установках, в которых не предъявляются требования к
высокому пусковому моменту. Двигатели АОЛГ используются при повышенных требованиях к пусковому моменту.

В качестве однофазного электродвигателя при необходимости
может быть использован трёхфазный двигатель. Обмотки статора такого электродвигателя, как правило, соединяют следующим образом. Концы двух фазных обмоток статора соединяют в общий узел, а на начала этих фаз подают фазное
напряжение. Третью обмотку статора тоже подключают на фазное напряжение,
но через фазосдвигающий элемент (например, конденсатор). Ёмкость конденсатора при частоте тока 50 Гц определяют так:

, (7.15)

где Ср – ёмкость рабочего конденсатора, мкФ;

Iн – номинальный ток электродвигателя, А.

Номинальный ток электродвигателя определяют по паспортным данным:

. (7.16)

Если пуск электродвигателя осуществляется с большой нагрузкой на валу, то параллельно рабочему конденсатору включают пусковой конденсатор (на период пуска). При ёмкости пускового конденсатора Сп = (6…8)×Ср пусковой момент электродвигателя приближается к максимальному.

При использовании трёхфазного электродвигателя в указанном выше
однофазном режиме его мощность на валу снижается до 75 % от номинальной мощности.

Вопросы для самоконтроля

1. Опишите устройство однофазного асинхронного электродвигателя.

2. Опишите принцип действия однофазного асинхронного электродвигателя.

3. Каково назначение фазосдвигающего элемента?

4. Изобразите качественно механическую характеристику
однофазного асинхронного электродвигателя.

5. Приведите схемы включения в сеть однофазного асинхронного электродвигателя.

6. Как включить в сеть однофазного тока
трёхфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором?

7. Как определить номинальное значение силы фазного тока
асинхронного электродвигателя по паспортным данным?

Трёхфазный асинхронный электродвигатель

С фазным ротором

Устройство статора асинхронного электродвигателя с фазным ротором такое же, как у асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором. Различие межу этими электродвигателями заключается в конструкции ротора. Фазный ротор имеет три фазные обмотки, соединённые между собой по схеме звезды. Концы фазных обмоток ротора подсоединяют к трём медным кольцам, которые укреплены на валу электродвигателя и изолированы друг от друга и от вала двигателя. На кольца накладываются щётки, которые размещены в щёткодержателях, укреплённых на
одной из подшипниковых крышек. Следовательно, между щётками и обмотками
ротора (через кольца) существует скользящий электрический контакт. Таким образом, основное отличие состоит в том, что у двигателя с короткозамкнутым ротором
обмотка ротора выполняется в виде замкнутого контура при изготовлении, а у
двигателя с фазным ротором обмотка ротора замыкается через щётки на добавочные резисторы. Принцип действия асинхронного электродвигателя с фазным ротором аналогичен асинхронному электродвигателю с короткозамкнутым ротором.

Физические явления и процессы, наблюдающиеся в асинхронном электродвигателе с фазным ротором при его работе, такие же, как и у асинхронного
электродвигателя с короткозамкнутым ротором. Отличием является дополнительное наличие трения между щётками и кольцами, а также наличие теплового действия электрического тока, протекающего через кольца, щётки и добавочные резисторы.

При работе асинхронного электродвигателя с фазным ротором в элементах
его конструкции наблюдаются те же потери, что и у асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором. Коэффициент полезного действия и коэффициент мощности определяются аналогично двигателю с короткозамкнутым ротором.

Подключение трёхфазного асинхронного электродвигателя с фазным ротором к питающей сети осуществляется так же, как и двигателя с короткозамкнутым ротором.

Пуск асинхронного электродвигателя с фазным ротором осуществляют, как правило, при номинальном напряжении с помощью пускового реостата, включённого в обмотки ротора через щётки и кольца. При таком способе пуска
реостат полностью вводят, увеличивая активное сопротивление обмоток ротора. В результате происходит снижение пускового тока и увеличение пускового момента. Механические характеристики электродвигателя при изменении сопротивления обмоток ротора показаны на рис.7.9.

Регулировать частоту вращения асинхронного электродвигателя с фазным ротором можно с помощью реостата, включённого в обмотки ротора, в сторону
понижения относительно номинального значения. Регулировка плавная вплоть до полной остановки двигателя. Однако к.п.д. электродвигателя снижается по причине потерь активной мощности в реостате.

Реверсирование асинхронного электродвигателя с фазным ротором выполняют так же, как и двигателя с короткозамкнутым ротором: меняют местами два любых провода из трёх, которыми к обмоткам статора подводится напряжение.

Торможение асинхронного электродвигателя с фазным ротором выполняют так же, как и двигателя с короткозамкнутым ротором.

Используют электродвигатели с фазным ротором в установках, где
необходима плавная регулировка скорости, например, в стендах обкатки двигателей внутреннего сгорания.

Вопросы для самоконтроля

1. Опишите устройство трёхфазного асинхронного электродвигателя
с фазным ротором.

2. Опишите принцип действия трёхфазного асинхронного электродвигателя
с фазным ротором.

3. Перечислите физические явления, которые наблюдаются в обмотке статора
трёхфазного асинхронного электродвигателя с фазным ротором.

4. Перечислите физические явления, которые наблюдаются в обмотке ротора
трёхфазного асинхронного электродвигателя с фазным ротором.

5. Перечислите физические явления, которые наблюдаются в магнитопроводе
трёхфазного асинхронного электродвигателя с фазным ротором.

6. Перечислите физические явления, которые наблюдаются в механической системе трёхфазного асинхронного электродвигателя с фазным ротором.

7. Составьте энергетическую диаграмму трёхфазного асинхронного
электродвигателя с фазным ротором, расшифруйте буквенные обозначения.

8. Изобразите качественно семейство механических характеристик
трёхфазного асинхронного электродвигателя с фазным ротором
и поясните их.

9. Перечислите и поясните способы регулирования скорости вращения
трёхфазного асинхронного электродвигателя с фазным ротором.

10. Составьте принципиальную электрическую схему управления
трёхфазным асинхронным электродвигателем с фазным ротором,
расшифруйте буквенные обозначения.

Однофазные асинхронные двигатели. Устройство и принцип действия

Области применения. Асинхронные двигатели небольшой мощности (15 — 600 Вт) применяют в автоматических устройствах и электробытовых приборах для привода вентиляторов, насосов и другого оборудования, не требующего регулирования частоты вращения. В электробытовых приборах и автоматических устройствах обычно используют однофазные микродвигатели, так как эти приборы и устройства, как правило, получают питание от однофазной сети переменного тока.

Принцип действия и устройство однофазного двигателя. Обмотка статора однофазного двигателя (рис. 4.60, а) расположена в пазах, занимающих примерно две трети окружности статора, которая соответствует паре полюсов. В результате

Рис. 4.60. Поперечный разрез статора однофазного асинхронного двигателя (о) и направление вращающих моментов, действующих на его ротор (б)

(см. гл. 3) распределение МДС и индукции в воздушном зазоре близко к синусоидальному. Поскольку по обмотке проходит переменный ток, МДС пульсирует во времени с частотой сети. Индукция в произвольной точке воздушного зазора

Таким образом, в однофазном двигателе обмотка статора создает неподвижный поток, изменяющийся во времени, а не круговой вращающийся поток, как в трехфазных двигателях при симметричном питании.

Для упрощения анализа свойств однофазного двигателя представим (4.99) в виде

т. е. заменим неподвижный пульсирующий поток суммой идентичных круговых полей, вращающихся в противоположных направлениях и имеющих одинаковые частоты вращения: n1пр= n1обр = n1 . Поскольку свойства асинхронного двигателя при круговом вращающемся поле подробно рассмотрены в § 4.7 — 4.12, анализ свойств однофазного двигателя можно свести к рассмотрению совместного действия каждого из вращающихся полей. Иными словами, однофазный двигатель можно представить в виде двух одинаковых двигателей, роторы которых жестко связаны между собой (рис. 4.60, б), при встречном направлении вращения магнитных полей и создаваемых ими моментов Мпр и Мобр . Поле, направление вращения которого совпадает с направлением вращения ротора, называют прямым; поле обратного направления — обратным или инверсным.

Читать еще:  Горит лампа давления масла на прогретом двигателе ваз 2112

Допустим, что направление вращения роторов совпадает с направлением одного из вращающихся полей, например с nпр . Тогда скольжение ротора относительно потока Фпр

Скольжение ротора относительно потока Фобр

Из (4.100) и (4.101) следует, что

Электромагнитные моменты Мпр и Мобр , образуемые прямым и обратным полями, направлены в противоположные стороны, а результирующий момент однофазного двигателя Мрез равен разности моментов при одной и той же частоте вращения ротора.

На рис. 4.61 показана зависимость М = f(s) для однофазного двигателя. Рассматривая рисунок, можно сделать следующие выводы:

а) однофазный двигатель не имеет пускового момента; он вращается в ту сторону, в которую приводится внешней силой; б) частота вращения однофазного двигателя при холостом ходе меньше, чем у трехфазного двигателя, из-за наличия тормозящего момента, образуемого обратным полем;

в) рабочие характеристики однофазного двигателя хуже, чем трехфазного; он имеет повышенное скольжение при номинальной нагрузке, меньший КПД, меньшую перегрузочную способность, что также объясняется наличием обратного поля;

г) мощность однофазного двигателя составляет примерно 2/3 от мощности трехфазного двигателя того же габарита, так как в однофазном двигателе рабочая обмотка занимает только 2/3 пазов статора. Заполнять все пазы статора

Рис. 4.61. Механическая характеристика однофазного асинхронного двигателя

так как при этом обмоточный коэффициент получается малым, расход меди возрастает примерно в 1,5 раза, в то время как мощность увеличивается только на 12%.

Пусковые устройства. Чтобы получить пусковой момент, однофазные двигатели имеют пусковую обмотку, сдвинутую на 90 электрических градусов относительно основной рабочей обмотки. На период пуска пусковую обмотку присоединяют к сети через фазосдвигающие элементы — емкость или активное сопротивление. После окончания разгона двигателя пусковую обмотку отключают, при этом двигатель продолжает работать как однофазный. Поскольку пусковая обмотка работает лишь короткое время, ее изготовляют из провода меньшего сечения, чем рабочую, и укладывают в меньшее число пазов.

Подробно рассмотрим процесс пуска при использовании в качестве фазосдвигающего элемента емкости С (рис. 4.62, а). На пусковой обмотке П напряжение
Ú1п = Ú1ÚC = Ú1 +1п XC , т. е. оно сдвинуто по фазе относительно напряжения сети U1 , приложенного к рабочей обмотке Р. Следовательно, векторы токов в рабочей I и пусковой I1побмотках сдвинуты по фазе на некоторый угол. Выбирая определенным образом емкость фазосдвигающего конденсатора, можно получить режим работы при пуске, близкий к симметричному (рис. 4.62, б), т. е. получить круговое вращающееся поле. На рис. 4.62, в показаны зависимости М = f(s) для двигателя при включенной (кривая 1) и выключенной (кривая 2) пусковой обмотке. Пуск двигателя осуществляется на части аb характеристики 1; в точке bпусковая обмотка выключается, и в дальнейшем двигатель работает на части сО характеристики 2.

Поскольку включение второй обмотки существенно улучшает механическую характеристику двигателя, в некоторых случаях применяют однофазные двигатели, в которых обмотки А и В

Рис. 4.62. Схема однофазного асинхронного двигателя с конденсаторным пуском (а), его векторная диаграмма (б) и механическая характеристика (в)
Рис. 4.63. Схема конденсаторного асинхронного двигателя (a) и его механическая характеристика (б)

включены все время (рис. 4.63, а). Такие двигатели называют конденсаторными.

Обе обмотки конденсаторных двигателей занимают, как правило, одинаковое число пазов и имеют одинаковую мощность. При пуске конденсаторного двигателя для увеличения пускового момента целесообразно иметь увеличенную емкость Ср + Сп . После разгона двигателя по характеристике 2 (рис. 4.63,б) и уменьшения тока часть конденсаторов Сн отключают, чтобы при номинальном режиме (когда ток двигателя становится меньшим, чем при пуске) увеличить емкостное сопротивление и обеспечить работу двигателя в условиях, близких к работе при круговом вращающемся поле. При этом двигатель работает на характеристике 1.

Конденсаторный двигатель имеет высокий cos φ. Недостатками его являются сравнительно большая масса и габариты конденсатора, а также возникновение несинусоидального тока при искажениях питающего напряжения, которое в ряде случаев приводит к вредному воздействию на линии связи.

При легких условиях пуска (небольшой нагрузочный момент в пусковой период) применяют двигатели с пусковым сопротивлением R (рис. 4.64, а). Наличие активного сопротивления в цепи пусковой обмотки обеспечивает меньший сдвиг фаз φп между напряжением и током в этой обмотке (рис. 4.64, б), чем сдвиг фаз φр в рабочей обмотке. В связи с этим токи в рабочей и пусковой обмотках оказываются сдвинутыми по фазе на угол φр — φп и образуют несимметричное (эллиптическое) вращающееся поле, благодаря которому и возникает пусковой момент. Двигатели с пусковым сопротивлением надежны в эксплуатации в выпускаются серийно. Пусковое сопротивление встраивают в корпус двигателя и охлаждают тем же воздухом, который охлаждает весь двигатель.

Рис. 4.64. Схема однофазного асинхронного двигателя с пусковым сопротивлением (а) и его векторная диаграмма (б)

Однофазные микродвигатели с экранированными полюсами. В этих двигателях обмотку статора, подсоединяемую к сети, выполняют обычно сосредоточенной и укрепляют на явно-выраженных полюсах (рис. 4.65, а), листы которых штампуют совместно со статором. В каждом полюсе один из наконечников охватывается вспомогательной обмоткой, состоящей из одного или нескольких короткозамкнутых витков, которые экранируют от 1/5 до 1/2 полюсной дуги. Ротор двигателя — короткозамкнутый обычного типа.

Магнитный поток машины, создаваемый обмоткой статора (поток полюса), можно представить в виде суммы двух составляющих (рис. 4.65, б) Фп = Фп1 + Фп2 , где Фп1 — поток, проходящий через часть полюса, не охваченную короткозамкну-тым витком; Фп2 — поток, проходящий через часть полюса, экранированную короткозамкнутым витком.

Потоки Фп1 и Фп2 проходят через различные части полюсного наконечника, т. е. смещены в пространстве на угол β. Кроме того, они сдвинуты по фазе относительно МДС Fп обмотки статора на различные углы — γ1 и γ2 . Это объясняется тем, что каждый полюс описываемого двигателя можно рассматривать в первом приближении как трансформатор, первичной обмоткой которого является обмотка статора, а вторичной — короткозамкнутый виток. Поток обмотки статора индуцирует в короткозамкнутом витке ЭДС Eк (рис. 4.65, в), вследствие чего возникает ток Iк и МДС Fк, складывающаяся с МДС Fп обмотки статора. Реактивная составляющая тока Iкуменьшает поток Фп2 , а активная — смещает его по фазе относительно МДС Fп . Так как поток Фп1 не охватывает короткозамкнутый виток, угол γ1 имеет сравнительно небольшое значение (4—9°) — примерно такое же, как угол сдвига фаз между потоком трансформатора и МДС первичной обмотки в режиме холостого хода. Угол γ2 значительно больше (около 45°), т. е. такой, как в трансформаторе со вторичной обмоткой, замкнутой накоротко (например, в измерительном трансформаторе тока). Это объясняется тем, что потери мощности, от которых зависит угол γ2 , определяются не только магнитными потерями мощности в стали, но и электрическими потерями в короткозамкнутом витке.

Рис. 4.65. Конструктивные схемы однофазного двигателя с экранированными полюсами и его
векторная диаграмма:
1 — статор; 2 — обмотка статора; 3 —короткозамкнутый
виток; 4 — ротор; 5 — полюс

Потоки Фп1 и Фп2 , смещенные в пространстве на угол β и сдвинутые по фазе во времени на угол γ = γ2 — γl , образуют эллиптическое вращающееся магнитное поле (см. гл. 3), которое воздает вращающий момент, действующий на ротор двигателя в направлении от первого полюсного наконечника, не охватываемого короткозамкнутым витком, ко второму наконечнику (в соответствии с чередованием максимумов потоков «фаз»).

Читать еще:  Что такое евро 5 для двигателей

Для увеличения пускового момента рассматриваемого двигателя путем приближения его вращающегося поля к круговому применяют различные способы: устанавливают между полюсными наконечниками смежных полюсов магнитные шунты, которые усиливают магнитную связь между основной обмоткой и короткозамкнутым витком и улучшают форму магнитного поля в воздушном зазоре; увеличивают воздушный зазор под наконечником, не охватываемым короткозамкнутым витком; используют два и большее количество коротко-замкнутых витков на одном наконечнике с разными углами охвата. Имеются также двигатели без короткозамкнутых витков на полюсах, но с несимметричной магнитной системой: различной конфигурацией отдельных частей полюса и разными воздушными зазорами. Такие двигатели имеют меньший пусковой момент, чем двигатели с экранированными полюсами, но КПД их выше, так как у них отсутствуют потери мощности в короткозамкнутых витках.

Рассмотренные конструкции двигателей с экранированными полюсами являются нереверсивными. Для осуществления ревер­са в таких двигателях вместо короткозамкнутых витков применяют катушки В1, В2, В3 и В4 (рис. 4.65, в), каждая из которых охватывает половину полюса. Замыкая накоротко пару катушек В1 и В4 или В2 и В3,можно экранировать одну или другую половину полюса и изменять таким образом направление вращения магнитного поля и ротора.

Двигатель с экранированными полюсами имеет ряд существенных недостатков: сравнительно большие габаритные размеры и массу; низкий cos φ ≈ 0,4 ÷ 0,6; низкий КПД η = 0,25 ÷ 0,4 из-за больших потерь в короткозамкнутом витке; небольшой пусковой момент и др. Достоинствами двигателя являются простота конструкции и вследствие этого высокая надежность в эксплуатации. Благодаря отсутствию зубцов на статоре шум двигателя незначителен, поэтому он часто употребляется в устройствах по воспроизводству музыки и речи.

Однофазные электродвигатели 220В: принцип работы и области применения

Двигатель является железным сердцем огромного количества электрических приборов. Существует большое разнообразие его видов. Однофазные электродвигатели 220В сегодня пользуются большой популярностью. Они встречаются в самых разных бытовых и промышленных видах оборудования.

Двигатель этой разновидности отличается простотой применения. Его достаточно лишь подключить в бытовую розетку, дабы привести технику в рабочее состояние. Представленные моторы имеют ряд особенностей. Схемы их подключения, а также область применения следует рассмотреть подробнее.

Область применения

Практически все однофазные двигатели, используемые сегодня, относятся к классу асинхронных устройств. Их применяют в огромном количестве технических устройств.

Электродвигатели однофазные 220В с регулировкой оборотов нашли свое применение в разных производственных процессах. Они приводят в движение механизмы станков (например, для деревообработки), компрессорные и насосные установки. Также их широко используют в устройствах промышленной вентиляции, транспортерах, подъемниках и прочих видах оборудования.

Для средств малой механизации также применяются однофазные двигатели. Например, это могут быть бетономешалки, экструдеры, кормоизмельчители и т. д. Различные бытовые приборы также могут комплектоваться подобными видами моторов.

Виды моторов

Однофазные электродвигатели 220В в зависимости от своих особенностей конструкции и области применения подразделяются на несколько групп. В первую очередь различают устройства, защищенные от взрывов и общепромышленного назначения. Их устанавливают внутри или снаружи помещений. Допускается их использование в среде, содержащей разного рода примеси. Они могут становиться взрывоопасными при контакте с кислородом.

Также различают оборудование постоянного или переменного тока. Его подключают к аккумуляторам или к источникам постоянного тока. По частоте вращения ротора различают асинхронные и синхронные двигатели. Первая категория устройств применяется гораздо чаще.

Также бывают короткозамкнутые и фазные устройства. Первую категорию применяют, когда нет потребности выполнять большой момент пуска.

Составные элементы

Чтобы понять, как подключить однофазный электродвигатель в сеть (220В) , а также использовать его в различных целях, следует понимать его состав. Мотор этого типа имеет корпус, центробежный пускатель, статор двигателя. У него также есть ротор, вал и обмотка. В конструкции предусмотрены подшипниковые щиты, узлы.

Для подсоединения проводов электропитания в системе предусмотрена клеммная коробка. Также есть лапы. Каждый из обязательных конструкционных элементов выполняет определенные функции. Если происходит поломка хотя бы в одном из компонентов мотора, оборудование начинает работать неправильно или останавливается вовсе.

Персонал предприятия должен знать, как быстро устранить неисправности, чтобы цикл не приостановился. Поэтому сотрудникам проводят специальные обучения по технике выполнения ремонта электродвигателей.

Особенности

Однофазные электродвигатели 220В, схемы подключения которых будут рассмотрены далее, имеют ряд отличительных от других разновидностей оборудования особенностей. Они оснащены специальным устройством. На их статоре есть однофазная обмотка. Она занимает две из пяти точек абсолютно каждого полюса двигателя.

Короткозамкнутым путем чаще всего приводится в движение ротор. Есть два встроенных редуктора. Это червячный и цилиндрический тип узлов. Статорная обмотка подключается к источнику электроэнергии. При этом создается магнитное поле. Трансформатор индуцирует ток в роторных проводах. Ось его будет не совпадать со статором.

Чем проще конструкция оборудования, тем долговечнее его срок эксплуатации. Поэтому стоит отдавать предпочтение моторам с представленными конструктивными особенностями.

Конструкционные модификации

Существует множество вариантов конструкционного исполнения, которым наделены электродвигатели однофазные 220В малой мощности . Согласно условиям окружающей среды, они могут иметь стойкость к химическим веществам, высоким или низким температурам, а также применяться в условиях сельского хозяйства (обладать повышенными экологическими характеристиками).

Точность установленного размера также разнится у однофазных двигателей. При необходимости можно найти устройства высокой и повышенной точности. Также оборудование может иметь дополнительные элементы, например, встроенные тормоза или фазный ротор.

Двигатель может работать на нескольких скоростях, которые задает пользователь. В нем может быть усилен пусковой момент. Конструкция также бывает устойчивой к скольжению. Для узкой специализации разрабатываются особые конструкции моторов.

Преимущества и недостатки

Электродвигатели однофазные 220В с редуктором имеют массу преимуществ перед другими разновидностями моторов. В первую очередь это относится к энергопотреблению представленного оборудования. Однофазные двигатели расходуют малое количество энергоресурсов. Это становится возможно благодаря высокому уровню КПД.

Эти устройства универсальны. Их можно применять в различных производственных линиях и бытовых приборах. Технология их изготовления оговорена ГОСТом и ТУ. Поэтому качество подобных изделий достаточно высокое.

Представленные устройства имеют продолжительный срок эксплуатации, а также высокий уровень устойчивости к большим нагрузкам. Они обладают низким уровнем шума и вибрации.

Из недостатков следует выделить большие габариты подобных двигателей. Однако это не мешает применять их в различных отраслях народного хозяйства и в бытовых целях.

Типы подключения

Существует несколько способов подключения представленного оборудования к сети. Например, электродвигатели однофазные 220В малой мощности с редуктором можно включить непосредственно в розетку при помощи шнура с вилкой. Однако для мощных устройств с высоким уровнем КПД этот вариант не подходит.

Асинхронные двигатели не работают напрямую от сети 220В. Поэтому нужно дорабатывать конструкцию. В этом случае существует два общепринятых способа. В первом случае на статор добавляется дополнительная обмотка под углом 90º относительно той, к которой подходит фаза. Схема представлена далее:

  • I — Статор мотора.
  • II — Два типа обмотки.
  • III — Конденсатор.

Во втором варианте для сдвига фазы в цепь дополнительной обмотки подключается особый элемент. Чаще всего для этих целей применяется конденсатор. С конструкционной точки зрения такой двигатель относится к классу двухфазных. Однако рабочей в этом случае будет только одна обмотка. Поэтому практически это однофазный двигатель.

Схема с пусковым конденсатором

Для смещения фазы в схему подключения добавляются различные электромеханические детали. К ним относятся активный резистор, катушка индуктивности и т. д. Однако их применяют достаточно редко. Гораздо чаще создаются схемы подключения, в которых применяются однофазные электродвигатели 220В с конденсатором. Этот элемент способен обеспечить лучший пусковой эффект. Различают рабочий, пусковой и комбинированный конденсатор. Схема второго варианта представлена далее:

  • I — Ротор.
  • II — Пусковой конденсатор.
  • III — Обмотка.

Чаще всего применяется схема со вторым типом электромеханических деталей. В этом случае она выступает в качестве пускателя, позволяя двигателю работать лишь во время включения. Последующее движение ротора обеспечивает пульсирующее магнитное поле. В такой схеме применяется реле или кнопка.

Обмотка пусковой фазы не рассчитана на длительные и большие нагрузки. Она задействована только в пусковой фазе. Поэтому для нее применяется тонкая проволока. Чтобы конструкция не вышла из строя, в нее включается такой элемент, как термореле или центробежный выключатель.

Читать еще:  Датчик абсолютного давления уаз 409 двигатель

Схема с рабочим конденсатором

Электродвигатели однофазные 220В, схема подключения которых была представлена выше, могут обладать рабочим типом конденсатора. В этом случае снижаются потери при преобразовании электрической энергии в механическую. КПД подобных устройств выше, чем у предыдущей схемы.

Однако подобная конструкция не предусматривает выключение дополнительной обмотки при разгоне мотора. Рабочий конденсатор в этой схеме компенсирует энергопотери. Это обеспечивает высокий уровень КПД. Пусковые характеристики же будут лучше в предыдущей схеме (с пусковым конденсатором).

Дополнительные элементы схемы необходимо подбирать в соответствии с показателями тока нагрузки. Если конденсатор будет неподходящим по своим емкостным характеристикам, вращающееся магнитное поле примет эллиптическую форму, КПД снизится.

Схема с рабочим и пусковым конденсатором

Подключая однофазные электродвигатели 220В в сеть, можно использовать оба типа конденсаторов одновременно. Представленные выше схемы не лишены своих недостатков. При использовании пускового и рабочего дополнительного электромагнитного элемента одновременно, можно создать новый тип подключения.

В этом случае схема будет иметь среднее между двумя приведенными выше системами значение. Для оборудования, нуждающегося в создании сильного пускового момента, нужно применять пусковой конденсатор. Если же этого не требуется, можно применять вторую схему подключения.

Конденсатор

Чтобы правильно подключить однофазные электродвигатели 220В , нужно правильно подобрать емкость конденсатора. В этом случае можно воспользоваться разработанной технологами методикой.

Если принято решение об использовании рабочего конденсатора, то на 1 кВт мощности оборудования нужно приобретать электромагнитный элемент с емкостью около 0,7-0,8 мкФ. Для пускового же конденсатора этот показатель составляет приблизительно 1,7-2 мкФ. Причем напряжение в нем должно находиться в пределах не ниже 400 В. При пуске возникает всплеск этого показателя 300-600 В. Этим объясняется подобное требование.

Существуют также другие схемы подключения представленного оборудования. Например, это может быть подсоединение в сеть с расщепленной фазой и экранированными полюсами, а также с ассиметричным статорным магнитопроводом. Но их применяют гораздо реже.

Рассмотрев, что собой представляет однофазный электрический двигатель, можно понять принцип его работы, а также особенности подключения. Это позволяет применять подобное оборудование в самых разных бытовых и производственных целях.

Однофазный асинхронный двигатель переменного тока

Принцип действия однофазного двигателя. В однофазном асинхронном двигателе обмотка статора расположена в пазах, занимающих примерно 2/3 окружности, соответствующей паре полюсов (рис. 270, а). По этой причине мощность однофазного двигателя также составляет около 2/3 мощности трехфазного двигателя с теми же габаритными размерами.

Однофазная обмотка статора 2 создает пульсирующее магнитное поле, которое можно представить в виде двух полей, вращающихся в разные стороны с частотой n1 (рис. 270,б). Поле 5, которое вращается в том же направлении, что и ротор 3, называется прямым полем; поле 6, вращающееся в противоположном направлении,— обратным полем. Эти поля, воздействуя на ротор, создают два противоположно направленных электромагнитных момента Мпр и Мобр. Следовательно однофазный асинхронный

Рис. 270. Разрез однофазного асинхронного двигателя (а), прямое и обратное вращающиеся магнитные поля (б)

Рис. 271. Зависимости М(s) однофазного двигателя от прямого и обратного вращающихся полей

двигатель может быть представлен в виде двух совершенно одинаковых трехфазных двигателей, роторы которых тесно связаны друг с другом, а обмотки подключены к трехфазной сети так, что их магнитные поля вращаются в противоположных направлениях.

Однако если ротор раскрутить в каком-либо направлении, то моменты Мпр и Мобр не будут равны. В этом случае на вал двигателя будет действовать некоторый результирующий момент Mрез, который обеспечит его дальнейшее вращение в заданном направлении. Объясняется это тем, что ток в обмотке ротора, созданный обратным полем, оказывает сильное размагничивающее действие и существенно ослабляет обратное поле.

Из анализа кривых М (s), показанных на рис. 271, следует, что:

однофазный двигатель не имеет начального пускового момента так как при s=1, т. е. при неподвижном роторе, результирующий момент Мрeз = 0;

частота вращения однофазного двигателя при холостом ходе меньше, чем у трехфазного двигателя, из-за наличия тормозящего момента Мобр. По этой же причине однофазный двигатель имеет худшие рабочие характеристики: меньший к. п. д., меньшую перегрузочную способность, повышенное скольжение при номинальной нагрузке.

Пусковые устройства. Чтобы получить пусковой момент, однофазные двигатели снабжают пусковой обмоткой Я, расположенной со сдвигом на 90° по отношению к основной рабочей обмотке Р (рис. 272,а и б). На период пуска пусковую обмотку присоединяют к сети через фазосдвигающие элементы — конденсатор или резистор. После окончания разгона двигателя пусковую обмотку отключают, и двигатель продолжает работать как однофазный. Поскольку пусковая обмотка работает лишь короткое время, ее изготовляют из провода меньшего сечения по сравнению с рабочей обмоткой и укладывают в меньшее число пазов.

Если использовать в качестве фазосдвигающего элемента конденсатор С (рис. 273, а), то можно получить режим работы при пуске, близкий к симметричному, т. е. получить круговое вращающееся поле.

При легких условиях пуска (небольшой нагрузочный момент в пусковой период) применяют двигатели с пусковым резистором R (рис. 273,б). Наличие резистора в цепи пусковой обмотки обеспечивает меньший сдвиг фаз ?1 между напряжением и током в этой обмотке, чем сдвиг фаз ?2 в рабочей обмотке. В связи с этим

Рис. 272. Расположение обмоток статора в двухфазной двухполюсной машине

токи в рабочей и пусковой обмотках оказываются сдвинутыми по фазе на угол ?1 – ?2 и образуют несимметричное (эллиптическое) вращающееся поле, благодаря чему и возникает пусковой момент. Однофазные двигатели с конденсаторным пуском и двигатели с пусковым резистором имеют высокую эксплуатационную надежность.

Поскольку включение второй обмотки существенно улучшает характеристики двигателя, в некоторых случаях применяют двухфазные двигатели, в которых обе обмотки включены постоянно. Если сдвиг по фазе 90° между токами в фазах А и В (рис. 274) осуществляется путем включения в одну из них конденсаторов, то такие двигатели называются конденсаторными.

В двухфазных двигателях обе обмотки А и В занимают, как правило, одинаковое число пазов и имеют равную мощность. При пуске конденсаторного двигателя рационально иметь увеличенную емкость Ср + Сп. После разгона двигателя и уменьшения тока часть конденсаторов Сп отключают, чтобы увеличить емкостное сопротивление и при номинальном режиме (когда ток двигателя становится меньшим, чем при пуске) обеспечить режим работы дви-

Рис. 273. Схемы пуска однофазного асинхронного двигателя при использовании конденсатора (а) и резистора (б)

Рис. 274. Схема конденсаторного асинхронного двигателя

Рис. 275. Устройство однофазного асинхронного двигателя с беличьей клеткой на роторе (а) и с полым немагнитным ротором (б): 1-обмотка статора; 2 – корпус; 3 – внешний статор; 4 – ротор; 5 — подшипниковый щит; 6 — вал; 7 — внутренний статор

гателя в условиях, близких условиям работы при круговом вращающемся поле.

Устройство.Однофазные и двухфазные асинхронные двигатели устроены также, как и трехфазные: в них имеются однофазные или двухфазные обмотки статора и короткозамкнутый ротор с беличьей клеткой (рис. 275, а). Широкое распространение получили однофазные двигатели с полым немагнитным ротором (рис. 275, б) и внешним статором, на котором расположены две обмотки, сдвинутые в пространстве на 90°. Ротор выполнен в виде тонкостенного полого цилиндра из алюминия. Для уменьшения магнитного сопротивления магнитопровода двигателя имеется внутренний статор, набираемый из листов электротехнической стали, так же, как и внешний статор.

Полый ротор можно представить в виде совокупности элементарных проводников. Вращающееся магнитное поле, создаваемое обмоткой статора, индуцирует в каждом элементарном проводнике полого ротора э. д. с, под действием которой по ним протекают вихревые токи. В результате взаимодействия этих токов с вращающимся полем возникают электромагнитные силы и вращающий момент.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector