Подключение асинхронного двигателя к однофазной сети: Подключение асинхронного двигателя к однофазной сети (видео, схема)

Содержание

Подключение асинхронного двигателя к однофазной сети (видео, схема)

После своего изобретения трехфазные двигатели успешно используются до сих пор без каких-либо существенных изменений. Подключение асинхронного двигателя к однофазной сети было лишь делом времени, так как они намного проще в эксплуатации и обслуживании, чем их коллекторные собратья. А ведь в домашних условиях используется именно однофазная сеть, а хороший двигатель нужен не только на производстве. Какие электрические машины можно использовать дома или на даче, и как правильно их запустить в работу от обычных 220 В?

Одна фаза вместо трех

Самый распространенный вариант – трехфазный асинхронный двигатель. В пазах неподвижного статора уложены три обмотки со сдвигом 120 электрических градусов. Для пуска необходимо через них пропустить трехфазный ток, который, проходя по каждой обмотке в разное время, создает вращающий момент, раскручивающий ротор. При подключении однофазной сети такого не происходит.

Поэтому здесь необходимы дополнительные элементы, такие как фазосдвигающий конденсатор. Это самый простой способ.

На скорость вращения ротора это не повлияет, а вот мощность такой электрической машины упадет. В зависимости от нагрузки на валу, емкости конденсатора, схемы подключения, потери составляют 30–50 %.

Стоит сразу отметить, что аппараты не всех марок работают по однофазной схеме. Но все-таки большинство позволяет проводить с собой подобные манипуляции. Всегда стоит обращать внимание на прикрепленные таблички. Там есть все характеристики, глядя на которые можно увидеть, какая это модель и где она будет работать.

Из первой картинки (А) можно сделать вывод, что данный двигатель рассчитан на два напряжения – 220 и 380 В. Включение обмоток – треугольник и звезда. От обычной домашней сети его запустить можно (есть соответствующее напряжение), и желательно треугольником.

Вторая (Б) показывает: электрическая машина рассчитана на 380 В, включение звездой. Теоретически, на меньшее напряжение переключиться возможно, но для этого нужно разбирать корпус, искать соединение обмоток и переключать их на треугольник. Можно, конечно, ничего не переключать просто поставив конденсатор. Однако потери мощности будут колоссальными.

Если на табличке написано: Δ/Ỵ 127/220, то к сети 220 В такой аппарат можно включать только звездой, иначе он сгорит!

Подключение фазосдвигающего конденсатора

Оптимальный вариант подключения трехфазной машины в работу от 220 вольт, это треугольником. Так потери составят около 30%. Два конца в борне идут непосредственно к сети, а между третьим концом и любым из этих двух включают конденсатор.

Такой пуск возможен если нет никакой серьезной нагрузки: например, при подключении вентилятора. Если будет нагрузка, то ротор либо не будет крутиться вообще, либо запуск будет происходить очень долго. В этом случае стоит добавить пусковой конденсатор.

При этом будет хорошо использовать выключатель, у которого один контакт замыкался бы и фиксировался, пока его не отключишь, а другой отключался, когда его отпускают. Так можно на непродолжительное время подсоединять в работу пусковой конденсатор.

Направление вращения изменяется переключением конденсатора в схеме на другую фазу.

На практике это может выглядеть так:

Схема для пуска в работу трехфазного двигателя к однофазной цепи звездой тоже несложная. Потери будут больше, но иногда другого выхода просто нет.

Расчет конденсатора

Вполне естественный вопрос о том, конденсатор с какими параметрами нужно использовать для запуска и работы такого аппарата. Все зависит от того, звездой или треугольником соединены обмотки на трехфазной машине.

  • Для звезды существует такой расчет: Cр = 2800•I/U.
  • Треугольник:Cр = 4800•I/U.

Cр– емкость рабочего конденсатора в микрофарадах, I – ток в амперах, U – напряжение сети в вольтах.

  • Ток можно посчитать таким образом: I = P/(1.73•U•n•cos ф).

Р – это мощность асинхронного аппарата, написанная на его бирке,n – его КПД. Он указан там же, рядом написан и cos ф.

Есть и упрощенный вариант расчета. Он выглядит таким образом: C = 70•Pн, где Pн – это номинальная мощность, кВт (на бирке). Из этой формулы можно сделать вывод, что на каждые 100 Вт должно быть около 7 мкФ емкости.

При завышенной емкости конденсатора обмотки будут сильно греться, при заниженной ротор будет тяжело раскручиваться. Поэтому идеальным вариантом является, когда после всех расчетов делается своеобразная «подгонка»: замеряется ток при помощи клещей и добавляются или убираются дополнительные конденсаторы.

Если нужен пусковой конденсатор, то необходимо подобрать его так, чтобы общая емкость (Ср+Сп) в 2–3 раза превышала рабочую(Ср).

Постепенный разгон

Как можно осуществить плавный пуск асинхронного двигателя в однофазной сети? Стоит сразу оговориться, что для домашнего использования это обойдется дорого. Сама схема очень сложна и пробовать собрать ее самостоятельно не имеет смысла. Существуют специальные устройства плавного пуска, которые успешно используются для этой цели. Суть их заключается в том, что первые секунды включения напряжение питания подается заниженным, вследствие чего занижен пусковой момент.

Но так как частота вращения роторатаких аппаратов зависит от частоты питающего напряжения, а не от его величины, то такой вариант подходит только тогда, когда нет значительной нагрузки на валу: насосы, вентиляторы. Если есть нагрузка, тогда лучше всего использовать частотный преобразователь. Он также обеспечит плавный запуск, а также много других замечательных возможностей. Правда, стоит он дороже. Из этого следует вывод: такие устройства больше подходят для использования на производстве, пусть даже небольшом. Для дома это дорого.

Как видно, этот частотник можно питать как трехфазным напряжением, так и одной фазой.

Одна фаза

Для того чтобы выполнить подключение однофазного асинхронного двигателя, достаточно двух кнопок: одна с фиксатором, другая без него. Стандартная схема: две обмотки, включенные последовательно (хотя, в зависимости от модели, могут быть варианты). Та, у которой большее сопротивление – пусковая, другая – рабочая.

Каждая модель электрической машины имеет свои характеристики, а значит, и варианты подключения могут различаться. У некоторых для запуска используется два конденсатора, у других – один.

Следовательно, начинать необходимо с выяснения модели и ее технических характеристик.

Как видно, запуск короткозамкнутых электрических машин возможен по-разному. Подключение возможно как в домашних условиях, так и на производстве, что сделало их такими популярными. И, по большому счету, более чем за сто лет не было придумано ничего лучше.

Подключение электродвигателя

Подключение асинхронного двигателя

Трехфазный переменный ток

Электрическая сеть трехфазного переменного тока получила наиболее широкое распространение среди электрических систем передачи энергии. Главным преимуществом трехфазной системы по сравнению с однофазной и двухфазной системами является ее экономичность. В трехфазной цепи энергия передается по трем проводам, а токи текущие в разных проводах сдвинуты относительно друг друга по фазе на 120°, при этом синусоидальные ЭДС на разных фазах имеют одинаковую частоту и амплитуду.

Трехфазный ток (разница фаз 120°)

Звезда и треугольник

Трехфазная обмотка статора электродвигателя соединяется по схеме «звезда» или «треугольник» в зависимости от напряжения питания сети. Концы трехфазной обмотки могут быть: соединены внутри электродвигателя (из двигателя выходит три провода), выведены наружу (выходит шесть проводов), выведены в распределительную коробку (в коробку выходит шесть проводов, из коробки три).

Фазное напряжение — разница потенциалов между началом и концом одной фазы. Другое определение: фазное напряжение это разница потенциалов между линейным проводом и нейтралью.

Линейное напряжение — разность потенциалов между двумя линейными проводами (между фазами).

Внимание: Несмотря на то, что мощность для соединений в звезду и треугольник вычисляется по одной формуле, подключение одного и того же электродвигателя разным способом в одну и туже электрическую сеть приведет к потреблению разной мощности. При этом не правильное подключение электродвигателя, может привести к расплавлению обмоток статора.

Пример: Допустим электродвигатель был подключен по схеме «звезда» к трехфазной сети переменного тока Uл=380 В (соответственно Uф=220 В) и потреблял ток Iл=1 А. Полная потребляемая мощность:

S = 1,73∙380∙1 = 658 Вт.

Теперь изменим схему соединения на «треугольник», линейное напряжение останется таким же Uл=380 В, а фазовое напряжение увеличится в корень из 3 раз Uф=Uл=380 В. Увеличение фазового напряжения приведет к увеличению фазового тока в корень из 3 раз. Таким образом линейный ток схемы «треугольник» будет в три раза больше линейного тока схемы «звезда». А следовательно и потребляемая мощность будет в 3 раза больше:

S = 1,73∙380∙3 = 1975 Вт.

Таким образом, если двигатель рассчитан на подключение к трехфазной сети переменного тока по схеме «звезда», подключение данного электродвигателя по схеме «треугольник» может привести к его поломке.

Если в нормальном режиме электродвигатель подключен по схеме «треугольник», то для уменьшения пусковых токов на время пуска его можно соединить по схеме звезда. При этом вместе с пусковым током уменьшится также пусковой момент.

Подключение электродвигателя по схеме звезда и треугольник

Обозначение выводов статора трехфазного электродвигателя

Обозначение выводов обмоток статора вновь разрабатываемых трехфазных машин согласно ГОСТ 26772-85

Схема соединения обмоток, наименование фазы и выводаОбозначение вывода
НачалоКонец
Открытая схема (число выводов 6)
первая фазаU1U2
вторая фазаV1V2
третья фазаW1W2
Соединение в звезду (число выводов 3 или 4)
первая фазаU
вторая фазаV
третья фазаW
точка звезды (нулевая точка)N
Соединение в треугольник (число выводов 3)
первый выводU
второй выводV
третий выводW

Обозначение выводов обмоток статора ранее разработанных и модернизируемых трехфазных машин согласно ГОСТ 26772-85

Схема соединения обмоток, наименование фазы и выводаОбозначение вывода
НачалоКонец
Открытая схема (число выводов 6)
первая фазаC1C4
вторая фазаC2C5
третья фазаC3C6
Соединение звездой (число выводов 3 или 4)
первая фазаC1
вторая фазаC2
третья фазаC3
нулевая точка0
Соединение треугольником (число выводов 3)
первый выводC1
второй выводC2
третий выводC3

Подключение трехфазного асинхронного двигателя к однофазной сети с помощью фазосдвигающего элемента

Трехфазные асинхронные электродвигатели могут быть подключены к однофазной сети с помощью фазосдвигаюших элементов. При этом электродвигатель будет работать либо в режиме однофазного двигателя с пусковой обмоткой (рисунок а, б, г) либо в режиме конденсаторного двигателя с постоянно включенным рабочим конденсатором (рисунок в, д, е).

Схемы подключения трехфазного асинхронного электродвигателя к однофазной сети

Схемы приведенные на рисунке «а», «б», «д» применяются, когда выведены все шесть концов обмотки. Электродвигатели с соединением обмоток согласно схемам «а», «б», «г» практически равноценны двигателям, которые спроектированы как однофазные электродвигатели с пусковой обмоткой. Номинальная мощность при этом состовляет 40-50% от мощности в трехфазном режиме, а при работе с рабочим конденсатором 75-80%.

Емкость рабочего конденсатора при частоте тока 50 Гц для схем «в», «д», «е» примерно рассчитывается соответственно по формулам:

  • ,где Cраб — емкость рабочего конденсатора, мкФ,
  • Iном – номинальный (фазный) ток статора трехфазного двигателя, А,
  • U1 – напряжение однофазной сети, В.

Управление асинхронным двигателем

Прямое подключение к сети питания

Использование магнитных пускателей позволяет управлять асинхронными электродвигателями путем непосредственного подключения двигателя к сети переменного тока.

С помощью магнитных пускателей можно реализовать схему:

  • нереверсивного пуска: пуск и остановка;
  • реверсивного пуска: пуск, остановка и реверс.

Использование теплового реле позволяет осуществить защиту электродвигателя от величин тока намного превышающих номинальное значение.

Нереверсивная схема

Нереверсивная схема подключения трехфазного асинхронного электродвигателя к трехфазной сети переменного электрического тока через магнитный пускатель
L1, L2, L3 — контакты для подключения к сети трехфазного переменного тока, QF1 — автоматический выключатель, SB1 — кнопка остановки, SB2 — кнопка пуска, KM1 — магнитный пускатель, KK1 — тепловое реле, HL1 — сигнальная лампа, M — трехфазный асинхронный двигатель

Реверсивная схема

Реверсивная схема подключения трехфазного асинхронного электродвигателя к трехфазной сети переменного электрического тока через магнитные пускатели
L1, L2, L3 — контакты для подключения к сети трехфазного переменного тока, QF1 — автоматический выключатель, KM1, KM2 — магнитные пускатели, KK1 — тепловое реле, Mм — трехфазный асинхронный двигатель, SB1 — кнопка остановки, SB2 — кнопка пуска «вперед», SB3 — кнопка пуска «назад» (реверс), HL1, HL2 — сигнальные лампы

Частотное управление асинхронным электродвигателем

Для регулирования скорости вращения и момента асинхронного двигателя используют частотный преобразователь. Принцип действия частотного преобразователя основан на изменении частоты и напряжения переменного тока.

Функциональная схема частотно-регулируемого привода

    В зависимости от функционала частотные преобразователи реализуют следующие методы регулирования асинхронным электродвигателем:
  • скалярное управление;
  • векторное управление.

Скалярное управление является простым и дешевым в реализации, но имеет следующие недостатки — медленный отклик на изменение нагрузки и небольшой диапазон регулирования. Поэтому скалярное управление обычно используется в задачах, где нагрузка либо постоянна, либо изменяется по известному закону (например, управление вентиляторами).

Скалярное управление асинхронным двигателем с датчиком скорости

Векторное управление используется в задачах, где требуется независимо управлять скоростью и моментом электродвигателя (например, лифт), что, в частности, позволяет поддерживать постоянную скорость вращения при изменяющемся моменте нагрузки. При этом векторное управление является самым эффективным управлением с точки зрения КПД и увеличения времени работы электродвигателя.

Среди векторных методов управления асинхронными электродвигателями наиболее широкое применение получили: полеориентированное управление и прямое управление моментом.

Полеориентированное управления асинхронным электродвигателем по датчику положения ротора

Полеориентированное управление позволяет плавно и точно управлять параметрами движения (скоростью и моментом), но при этом для его реализации требуется информация о направлениии вектора потокосцепления ротора двигателя.

    По способу получения информации о положении потокосцепления ротора электродвигателя выделяют:
  • полеориентированное управление по датчику;
  • полеориентированное управление без датчика: положение потокосцепления ротора вычисляется математически на основе той информации, которая имеется в частотном преобразователе (напряжение питания, напряжения и токи статора, сопротивление и индуктивность обмоток статора и ротора, количество пар полюсов двигателя).

Полеориентированное управления асинхронным электродвигателем без датчика положения ротора

Прямое управление моментом имеет простую схему и высокую динамику работы, но при этом высокие пульсации момента и тока.

Работа частотника с однофазным двигателем

В силу ряда причин однофазные двигатели получили широкое распространение в быту. Их, как и трехфазные приводы, можно подключать через преобразователи частоты, при этом сохраняются все преимущества такой схемы подключения — плавный разгон и замедление, установка любой скорости вращения, контроль за током и моментом на валу, защита. Однако подключение однофазных двигателей имеет свои особенности, о которых мы и расскажем ниже.

Электродвигатель

В статье пойдет речь об однофазных асинхронных электродвигателях, имеющих два вывода питания и питающее напряжение 220 или 380 В при номинальной частоте 50 Гц. Как правило, такие агрегаты имеют в своей схеме пусковой либо фазосдвигающий конденсатор.

Частотный преобразователь

По способу подключения питания на входные клеммы различают однофазные и трехфазные частотники. При этом однофазные частотные преобразователи питаются фазным напряжением 220 В, трехфазные – линейным 380 В. Однако на выходе ПЧ обычно вырабатывается трехфазное напряжение со сдвигом фаз 120°, величина которого ограничена напряжением питания на входе.


Однофазный и трехфазный преобразователи SIEMENS Micromaster 420

В контексте однофазных двигателей преобразователи частоты можно условно разделить на три группы:

  1. Преобразователи, специально предназначенные для однофазных двигателей.
  2. Преобразователи с опциональной возможностью подключения однофазных двигателей, при этом необходимо использовать соответствующие настройки и схему подключения.
  3. Преобразователи без возможности подключения однофазного двигателя.

Мы рассмотрим частотники из второй группы.

Обратите внимание! Не стоит путать преобразователи с однофазным питанием по входу с частотниками, имеющими однофазный выход. Возможны комбинации, когда преобразователь с однофазным питанием имеет на выходе 3 фазы с напряжением 220 В, либо когда ПЧ с трехфазным питанием выдает на однофазный двигатель напряжение 220 или 380 В.

Особенности подключения

Как было сказано выше, не каждый частотный преобразователь может работать с однофазным двигателем, поскольку при его подключении третья (неподключенная) фаза фактически будет в обрыве, что вызовет ошибку. Поэтому необходимо внимательно ознакомиться с документацией к ПЧ — производитель должен явно указать, что имеется возможность подключения и работы однофазной нагрузки.

Поскольку однофазный двигатель содержит конденсатор, при изменении рабочей частоты не удастся обеспечить нужный сдвиг фаз, и двигатель на пониженных частотах (менее 30 Гц) будет перегреваться. Это следует учитывать при выборе диапазона рабочих частот и способа охлаждения привода.

При однофазном подключении двигателя оперативный реверс через панель управления или настройки ПЧ невозможен. Поменять направление вращения можно, изменив схему подключения обмоток внутри двигателя.

Настройка преобразователя частоты

При настройке частотника нужно обратить внимание на следующие моменты:

  • По возможности ограничить время разгона и торможения с целью уменьшения нагрева ПЧ и двигателя. Тоже самое касается и количества циклов включения/выключения в единицу времени.
  • Выбрать скалярный режим частотного управления.
  • Отключить контроль обрыва фаз на выходе ПЧ.
  • Перед первым пуском обязательно провести автоматическую настройку (адаптацию) согласно инструкции.

Здесь нужно обратить внимание на один важный момент. Однофазный двигатель имеет КПД ниже, чем трехфазный с теми же параметрами. Это следует учитывать при выборе пары ПЧ/двигатель. Для повышения КПД и уменьшения нагрева можно экспериментально выставить точки на вольт-частотном графике. Как вариант, можно отключить пусковой конденсатор, а выводы от пусковой и рабочей обмоток подключить к выходу трехфазного преобразователя. Далее провести настройку, как указано выше.

Переделка однофазного двигателя в трехфазный

Нередко однофазный асинхронный двигатель на деле оказывается трехфазным. Его переделка на одну фазу обычно связана с ограничениями по питанию, которое в некоторых локациях может быть только однофазным.

Перед тем, как подключать однофазный двигатель к ПЧ, можно проверить возможность его работы на трех фазах. Для этого нужно вскрыть борно, определить тип двигателя и его исходную схему. Чаще всего выясняется, что привод имеет трехфазное питание с линейным напряжением 220 В и собран по схеме «Треугольник», при этом для обеспечения его работы от одной фазы применяют фазосдвигающий конденсатор. Следовательно, достаточно исключить из схемы конденсатор и запускать двигатель по обычной трехфазной схеме.

Другие полезные материалы:
5 шагов подключения неизвестного электродвигателя
Преимущества векторного управления электродвигателем
Настройка ПЧ для работы на несколько двигателей

подключение трехфазного двигателя к однофазной и трехфазной сети

За счет простой конструкции и легкости обслуживания асинхронные электрические двигатели находят широкое применение практически в любой сфере от промышленных предприятий до бытовой техники. Из-за особенности рабочего принципа они по-разному подключаются к трехфазным и однофазным электросетям.

Содержание:

  1. Принцип работы
  2. Подключение к однофазной сети через конденсатор
  3. Подключение без конденсатора
  4. Реверс двигателя в однофазной сети
  5. Подключение к трехфазной сети двигателя с короткозамкнутым ротором
  6. Подключение двигателя с фазным ротором

Принцип работы

Асинхронный трехфазный электродвигатель представляет собой конструкцию из двух основных компонентов: статора – большого неподвижного элемента, служащего одновременно и корпусом двигателя, и ротора – подвижной детали, передающей механическую энергию на вал. Читайте более подробно о принципе работы асинхронного двигателя в отдельной статье. Очень рекомендуем сделать это, т.к. информация там может быть полезна в работе!

Коротко, статор представляет собой корпус, внутри которого находится сердечник или магнитопровод. Внешне он похож на беличье колесо и собирается из электротехнической стали, изолированный с помощью нанесения специального лака. Такая конструкция снижает количество вихревых токов, появляющихся при воздействии с круговым магнитным полем двигателя. В пазах сердечника располагаются три обмотки, на которые подается питание.

беличье колесо

Ротор представляет собой шихтованный сердечник и вал. Стальные листы, используемые в роторном сердечнике, не обрабатываются лаком-изолятором. Обмотка ротора – короткозамкнутая.

Рассмотрим принцип действия этой конструкции. После подачи энергии на асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором на фиксированных обмотках статора создается магнитное поле. При подключении к сети с синусоидальным переменным током, характер поля будет изменяться с изменением показателей сети. Поскольку обмотки статора смещены относительно друг друга не только в пространстве, но и во времени, возникают три магнитных потока со смещением, в результате взаимодействия которых возникает вращающееся результирующее поле, проводящее ротор в движение.

Несмотря на то, что фактически ротор неподвижен, вращение магнитных полей на обмотках статора создает относительно вращение, что и приводит его в движение. Результирующее поле, «собранное» потоками обмоток, в процессе вращения наводит электродвижущую силу в проводники ротора. Согласно правилу Ленца, основное поле буквально пытается догнать поток на обмотках с целью сокращения относительной скорости.

Асинхронные двигателя относятся к электрическим машинам и, следовательно, могут использоваться не только в качестве моторов, но и как генераторы. Для этого необходимо, чтобы вращение ротора осуществлялось через некий внешний источник энергии, например, через другой двигатель или воздушную турбину. При наблюдении остаточного магнетизма на роторе, то в обмотках статора также будет генерироваться переменный поток, что приведет к получению напряжения на них за счет принципа индукции. Такие генераторы называют индукционными, они находят в бытовой и хозяйственной сфере для обеспечения бесперебойной работы непостоянных сетей переменного тока.

Подключение к однофазной сети через конденсатор

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети невозможно в чистом виде, без изменения схемы питания. Дело в том, что для создания вращающегося магнитного потока необходимо наличие как минимум двух обмоток со сдвигом по фазе, за счет которого и создает относительное движение статора. Если мотор подключить к бытовой однофазной сети напрямую, подав питание на одну из обмоток статора, он не будет работать. Это связано с тем, что одна работающая фаза создает пульсирующее поле, которое может обеспечивать движение вращающегося ротора, но не способно запустить его.

Для решения этой проблемы в двигателе размещается дополнительная обмотка под углом в 90˚ относительно основной, в цепь которой последовательно включен фазосмещающий элемент. В этом качестве могут выступать резисторы, индукционные катушки и другие устройства, однако лучшую эффективность показало применение конденсаторов.

Дополнительная обмотка, создаваемая с помощью конденсаторов, чаще всего выступает в роли пускателя двигателя, поэтому её называют пусковой. По достижении определенной температуры и скорости вращения вала срабатывает переключатель, размыкающий цепь. После этого работа двигателя обеспечивает взаимодействием между ротором и пульсирующим полем рабочей обмотки, как уже было описано выше.

Для обеспечения максимальной эффективности работы необходимо использование конденсаторов, чья ёмкость подходит под сетевые показатели. Кроме того, нередко в таких двигателях используется магнитный пускатель или реле тока для автоматического управления рабочим процессом. В видео ниже, будет и про магнитный пускатель.

Функциональные особенности подключения асинхронного двигателя с одним конденсатором отличаются хорошими пусковыми характеристиками, но сравнительно небольшой мощностью. Поскольку частота бытовой сети с напряжением 220 В составляет 50 Гц, такие моторы не могут вращаться со скоростью более 3000 об/мин. Это сокращает сферу их использования до бытовых приборов: пылесосов, холодильников, триммеров, блендеров и т.д.

Очень настоятельно рекомендуем посмотреть два видео ролика в этом разделе (одно сверху, другое снизу), т.к. наглядное пособие, может быть крайне полезным.

Подключение без конденсатора

Для подключения асинхронного двигателя в однофазную сеть без использования конденсаторов существуют две популярные схемы. Для обеспечения работы двигателя берутся синисторы с разнополярными импульсами управления и симметричный динистор.

Первая схема предназначена для электродвигателей с величиной номинального вращения от 1500 об/мин. В качестве фазосмещающего элемента выступает специальная цепочка. Схема соединения обмоток статора – треугольник.

Необходимо создать сдвинутое напряжение на конденсаторе путем изменения сопротивления. После того, как напряжение конденсатора достигнет нужного уровня, динистор переключится и включит заряженный конденсатор в схему запуска.

Вторая схема подходит для электродвигателей с большим пусковым сопротивлением или номинальной скоростью вращения от 3000 об/мин.

Очевидно, в данной ситуации необходимо создать сильный пусковой момент. Именно по этой причине в машинах этого типа для подключения статорных обмоток используется треугольник. Вместо фазосдвигающих конденсаторов в этой схеме применяются электронные ключи. Первый из них последовательно включается в цепь рабочей фазы, а второй – параллельно. В результате этой хитрости создается опережающий сдвиг тока. Однако данный способ эффективен только для двигателей 120˚ электрическим смещением.

Трехфазный электромотор можно подключить с помощью тиристорного ключа. Это, пожалуй, самый простой и эффективный способ подключения асинхронного двигателя в однофазную сеть без конденсаторов. Принцип его действия таков: ключ остается закрытым во время максимального сопротивления. Благодаря этому создается наибольший фазовый сдвиг и, соответственно, пусковой момент. По мере ускорения вала сопротивление снижается до оптимального уровня, сохраняющего сдвиг по фазе в пределах значения, обеспечивающего работу двигателя.

При наличии тиристорного ключа можно и вовсе отказаться от конденсаторов – он демонстрирует лучшие рабочие и пусковые характеристики даже для двигателей мощностью более 2 кВт.

Реверс электродвигателя в однофазной сети

При подключении асинхронного двигателя в сеть с однофазным током управлять реверсом (обратным вращением) ротора можно с помощью третьей обмотки. Для этого необходим тумблер или аналогичный двухпозиционный переключатель. Сначала с ним через конденсатор соединяется третья обмотка. Два контакта тумблера подключаются к двум другим обмоткам. Такая простая схема позволит управлять направлением вращения, переводя переключатель в нужное положение.

Подключение к трехфазной сети двигателя с короткозамкнутым ротором

Самыми эффективными и часто используемыми способами подключения асинхронного двигателя к трехфазной сети являются так называемые звезда и треугольник.

В конструкции двигателя с короткозамкнутым ротором есть всего шесть контактов обмоток – по три на каждой. Для того чтобы подключить асинхронный двигатель звездой необходимо соединить концы обмоток в одном месте, подобно лучам звезды. Примечательно, что в такой схеме напряжение у начал обмоток составляет 380 В, а на участке цепи, пролегающем между их соединением и местом подключения фаз – 220 В. Возможность включения двигателя данным методом указывается на его бирке символом Y.

Главное достоинство этой схемы в том, что она предотвращает возникновение перегрузок по току на электродвигателе при условии использования четырехполюсного автомата. Машина запускает плавно, без рывков. Недостаток схемы в том, что пониженное напряжение на каждой из обмоток не дает двигателю развивать максимальную мощность.

схема подключения звезда

Если электродвигатель с короткозамкнутым ротором был подключен по схеме звезда, это можно заметить по общей перемычке на концах обмоток.

Асинхронный двигатель, звезда в сборе

Для обеспечения предельной рабочей мощности трехфазного электродвигателя его подключают к сети треугольником. В этой схеме обмотки статора соединяются друг с другом по принципу конец-начало. При питании от трехфазной сети нет необходимости в соединении с рабочим нулем. Напряжение на участках цепи между выводами будет равняться 380 В. На табличке двигателя, подходящего для подключения треугольников, изображается символ ∆. Иногда производитель даже указывает номинальную мощность при использовании той или иной схемы.

схема подключения «треугольник»

Главный недостаток треугольника – пусковые токи слишком большой величины, которые иногда перегружают проводку и выводят её из строя. В качестве оптимального решения изредка создают комбинированную схему, в которой запуск и набор скорости происходит при «звезде», а затем обмотки переключают на «треугольник».

Подключение с фазным ротором

Асинхронные электродвигатели с фазным ротором имеют высокие пусковые и регулировочные характеристики, благодаря чему применяются в высокомощных машинах и приборах малой мощности. Конструктивно этот асинхронный двигатель отличается от обычного трехфазного тем, что на роторе есть своя трехфазная обмотка со сдвинутыми катушками.

Для подключения электродвигателей с фазным ротором применяются описанные выше схемы звезда и треугольник (для 380 В и 220 В сетей соответственно). Стоит заметить, что для того или иного двигателя может быть использована только одна схема, указанная в паспорте. Пренебрежение этим требованием может привести к сгоранию мотора.

Соединение обмоток в клеммной коробке производится так же, как на схемах из предыдущего способа. Изменение рабочих характеристик так же закономерно: треугольник выдает практически в полтора раза большую мощность, а звезда, в свою очередь, мягче функционирует и управляется.

В отличие от моделей с короткозамкнутым ротором, асинхронный двигатель с трехфазным ротором имеет более сложную конструкцию, но это позволяет получать улучшенные пусковые характеристики и обеспечивать плавную регулировку вращения. Используются такие машины в оборудовании, требуемом регулировки частоты вращения и запускаемом под нагрузкой, к примеру, в крановых механизмах.

Работа трехфазного асинхронного двигателя от однофазной сети — советы электрика

Подключение трехфазного двигателя к однофазной электрической сети

remontoni.guru > Электрика > Подключение трехфазного двигателя к однофазной электрической сети

У домашнего мастера может появиться необходимость подключить асинхронный электродвигатель к обычной электрической сети.

Обратите внимание

Но в бытовой электрической сети имеется всего одна фаза, а для питания асинхронного двигателя нужна трехфазная сеть.

Чтобы выйти из данной ситуации, существует несколько вариантов подключения включение трехфазного двигателя в однофазную сеть как с использованием конденсаторов, так и без них.

Схемы подключения и принцип работы трехфазного асинхронного двигателя

Существуют две стандартные схемы подключения асинхронного электродвигателя, это «треугольник» и «звезда». Эти два способа подключения имеют свои особенности:

  • При включении электродвигателя по схеме «звезда» токи в обмотках будут сравнительно небольшими, что позволяет ему выдерживать длительные нагрузки. При этом мотор выдаёт не очень большой крутящий момент;
  • При включении электродвигателя по схеме «треугольник» токи в обмотках будут максимальными, поэтому он выдаёт большой крутящий момент на валу и его можно использовать под большой нагрузкой. Однако для работы на протяжении длительного времени ему требуется хорошее охлаждение.

Асинхронный электромотор имеет три обмотки, на каждую из которых, в трехфазной сети, подаётся отдельная фаза. В трехфазной сети фазы смещены на 120 градусов, то есть за оборот на треть окружности отвечает отдельная фаза. Благодаря этому магнитное поле равномерно перемещается по кругу, и вращение электродвигателя происходит плавно, без пульсаций.

При подключении такого электродвигателя к обычной бытовой электрической сети в одной обмотке появится пульсирующее электромагнитное поле, которое не сможет создать крутящий момент. Чтобы трехфазный электродвигатель смог работать нужно сместить фазы на его обмотках.

Конденсаторные схемы подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть

Чтобы обеспечить необходимый для пуска мотора сдвиг фаз можно использовать конденсатор. Такая схема подключения трехфазного электромотора является самой распространённой из-за своей простоты.

Расчёт ёмкости

В зависимости от того по какой схеме подключён ваш электродвигатель «звезда» или «треугольник» оптимальная ёмкость будет разной.

При подключении по схеме «звезда» ёмкость рассчитывается по формуле: C=2800*I/U;

Если двигатель включён по схеме «треугольник» ёмкость определяется по такой формуле: C=4800*I/U.

Где U – напряжение двухфазной сети в вольтах.

I – штатный ток фазы.

Штатный ток фазы можно измерить при помощи токоизмерительных клещей или найти в технических характеристиках вашего мотора.

Ток фазы можно рассчитать по формуле: I=P/(1.73*U*η*cos(ф)).

Где P – мощность электромотора кВт;

η – коэффициент полезного действия асинхронного двигателя;

cos(ф) – коэффициент мощности. Его можно найти на табличке двигателя или в его паспорте.

На практике иногда используется упрощённая формула для расчёта ёмкости при подключении по схеме «треугольник»: С=66*Р, где Р – мощность электромотора в киловаттах. Хотя расчёты по данной формуле могут давать небольшую погрешность, но это не сильно влияет на работу двигателя.

Если пуск двигателя осуществляется под нагрузкой необходимо на время запуска электродвигателя подключить пусковую ёмкость. Его ёмкость должна быть в 2,5 – 3 раза больше ёмкости рабочего.

Определить, правильно ли вы определили ёмкость можно по результатам работы электромотора. В том случае, если ёмкость больше оптимальной температура мотора будет слишком высокой, и он может выйти из строя. При низкой ёмкости электродвигатель не сможет развить достаточную мощность.

Важно

Можно подбирать конденсаторы, включив сначала небольшую ёмкость и увеличивая их ёмкость, пока ваш электродвигатель не начнёт развивать требуемую мощность. При таком способе подбора ёмкости будет нелишним контролировать ток в обмотках при помощи измерительных клещей.

Измерение тока нужно проводить в рабочем режиме работы мотора.

Выбор конденсаторов

Обычно, для подключения асинхронного электромотора к однофазной сети используют металлобумажные конденсаторы МБГП, МПГО, МБГО или КБП. Единственным их недостатком являются то, что они имеют сравнительно большие габариты при небольшой ёмкости.

Сейчас можно купить металлизированные полипропиленовые конденсаторы модели СВВ, которые при большой ёмкости имеют маленькие размеры. Этот тип имеет высокую надёжность и хорошо зарекомендовал себя в работе.

Помимо ёмкости, следует также обратить внимание на напряжение, на которое они рассчитаны. Покупать конденсатор, рассчитанный на большое напряжение, не стоит из-за их высокой стоимости и больших габаритов.

Если подключить конденсаторы, рассчитанные на напряжение меньше действующего, то они очень быстро выйдут из строя. Максимальное напряжение должно быть в 1,5 – 2 раза выше чем напряжение электрической сети.

Например, для бытовой сети 220 вольт напряжение конденсатора должно быть больше 1,5*220= 330 вольт, а лучше выбирать конденсаторы, рассчитанные на 400 – 450 вольт.

Если вы не можете найти конденсатор нужной ёмкости, то можете соединить параллельно несколько конденсаторов меньшей ёмкости. При параллельном соединении ёмкости складываются. Например, чтобы получить ёмкость 20 микрофарад нужно соединить параллельно два конденсатора по 10 микрофарад.

Бесконденсаторные схемы подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть

Существует несколько схем, как подключить трехфазный двигатель в однофазной сети без конденсаторов. При использовании таких схем можно сэкономить на покупке достаточно дорогих конденсаторов, однако они достаточно сложны и намного менее популярны по сравнению с ёмкостными схемами.

Обычно в бесконденсаторных схемах используются симисторы и они требуют тщательной отладки и подгонки.

Одна из таких схем была напечатана в журнале «Сигнал» номер 4 за 1999 год. В этой схеме симистор служит для сдвига тока по фазе, в одной из обмоток, на величину от 50 до 70 градусов и тем самым обеспечивает необходимых для пуска крутящий момент. Для сдвига фаз имеется RC-цепочка. Подбирая сопротивление в данной цепочке, можно получить напряжение, сдвинутое на требуемый угол.

Динистор играет роль ключевого элемента в данной схеме. Когда напряжение на фазосдвигающей цепочке достигнет требуемого уровня, динистор подключит RC цепочку к выводу симистора и включит его. Таким образом, напряжение, сдвинутое по фазе на нужный угол, поступит на электродвигатель. При подключении электромотор в данной схеме включён по схеме «треугольник».

Заключительные моменты

Что ещё следует знать о том, как подключить трехфазный двигатель в однофазную сеть:

  • Подключить трехфазный электромотор к однофазной сети достаточно и многие инженеры и домашние умельцы предлагают свои новаторские схемы;
  • Несмотря на наличие множества разнообразных схем, они не могут обеспечить стопроцентное использование мощности мотора из-за потерь электроэнергии при преобразовании напряжения. Трехфазный электродвигатель в однофазной сети работает с большими затратами электроэнергии и пониженным коэффициентом полезного действия;
  • Мощность трехфазного электромотора при подключении к однофазной сети снижается до 70-80 % от номинальной;
  • Использование оборудования с таким приводом на протяжении длительного времени не экономически невыгодна из-за больших затрат энергии;
  • Этот способ можно применять для подключения оборудования на короткий промежуток времени;
  • Чтобы заставить электромотор вращаться в обратную сторону нужно подключить пусковой конденсатор к другой обмотке;
  • Подключать асинхронный электромотор следует к трехфазной сети. Если такой возможности нет, нужно купить инверторный преобразователь. Хотя такой преобразователь стоит достаточно дорого, при длительной эксплуатации он окупит себя.
  • Для бытовых нужд лучше подойдёт однофазный мотор. Он дешевле в работе и способен справиться с возложенными на него обязанностями.

Источник: https://remontoni.guru/elektrika/podklyuchenie-trehfaznogo-dvigatelya-k-odnofaznoj-elektricheskoj-seti.html

Включение трехфазного асинхронного электродвигателя в однофазную сеть

Источник: http://delo-elektrika.ru/sovet-elektriku/21024.html

Подключение трехфазного двигателя

Работа трехфазных электродвигателей считается гораздо более эффективной и производительной, чем однофазных двигателей, рассчитанных на 220 В. Поэтому при наличии трех фаз, рекомендуется подключать соответствующее трехфазное оборудование.

В результате, подключение трехфазного двигателя к трехфазной сети обеспечивает не только экономичную, но и стабильную работу устройства. В схему подключения не требуется добавление каких-либо пусковых устройств, поскольку сразу же после запуска двигателя, в обмотках его статора образуется магнитное поле.

Основным условием нормальной эксплуатации таких устройств является правильное выполнение подключения и соблюдение всех рекомендаций.

Схемы подключения

Магнитное поле, создаваемое тремя обмотками, обеспечивает вращение ротора электродвигателя. Таким образом, электрическая энергия преобразуется в механическую.

Подключение может выполняться двумя основными способами – звездой или треугольником. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки. Схема звезды обеспечивает более плавный пуск агрегата, однако мощность двигателя падает примерно на 30% от номинальной.

В этом случае подключение треугольником имеет определенные преимущества, поскольку потеря мощности отсутствует. Тем не менее, здесь тоже есть своя особенность, связанная с токовой нагрузкой, которая резко возрастает во время пуска. Подобное состояние оказывает негативное влияние на изоляцию проводов.

Изоляция может быть пробита, а двигатель полностью выходит из строя.

Особое внимание следует уделить европейскому оборудованию, укомплектованному электродвигателями, рассчитанными на напряжения 400/690 В. Они рекомендованы к подключению в наши сети 380 вольт только методом треугольника. В случае подключения звездой, такие двигатели сразу же сгорают под нагрузкой. Данный метод применим только к отечественным трехфазным электрическим двигателям.

В современных агрегатах имеется коробка подключения, в которую выводятся концы обмоток. Их количество может составлять три или шесть. В первом случае схема подключения изначально предполагается методом звезды. Во втором случае электродвигатель может включаться в трехфазную сеть обоими способами.

То есть, при схеме звезда три конца, расположенные в начале обмоток соединяются в общую скрутку. Противоположные концы подключаются к фазам сети 380 В, от которой поступает питание. При варианте треугольник все концы обмоток последовательно соединяются между собой.

Подключение фаз осуществляется к трем точкам, в которых концы обмоток соединяются между собой.

Использование схемы «звезда-треугольник»

Сравнительно редко используется комбинированная схема подключения, известная как «звезда-треугольник». Она позволяет производить плавный пуск при схеме звезда, а в процессе основной работы включается треугольник, обеспечивающий максимальную мощность агрегата.

Данная схема подключения довольно сложная, требующая использования сразу трех магнитных пускателей, устанавливаемых в соединения обмоток. Первый МП включается в сеть и с концами обмоток. МП-2 и МП-3 соединяются с противоположными концами обмоток.

Подключение треугольником выполняется ко второму пускателю, а подключение звездой – к третьему. Категорически запрещается одновременное включение второго и третьего пускателей. Это приведет к короткому замыканию между фазами, подключенными к ним.

Важно

Для предотвращения подобных ситуаций между этими пускателями устанавливается блокировка. Когда включается один МП, у другого происходит размыкание контактов.

Работа всей системы происходит по следующему принципу: одновременно с включением МП-1, включается МП-3, подключенный звездой. После плавного пуска двигателя, через определенный промежуток времени, задаваемый реле, происходит переход в обычный рабочий режим. Далее происходит отключение МП-3 и включение МП-2 по схеме треугольника.

Трехфазный двигатель с магнитным пускателем

Подключение трехфазного двигателя с помощью магнитного пускателя, осуществляется также, как и через автоматический выключатель. Просто эта схема дополняется блоком включения и выключения с соответствующими кнопками ПУСК и СТОП.

Одна нормально замкнутая фаза, подключенная к двигателю, соединяется с кнопкой ПУСК. Во время нажатия происходит смыкание контактов, после чего ток поступает к двигателю. Однако, следует учесть, что в случае отпускания кнопки ПУСК, контакты окажутся разомкнутыми и питание поступать не будет.

Чтобы не допустить этого, магнитный пускатель оборудуется еще одним дополнительным контактным разъемом, так называемым контактом самоподхвата. Он выполняет функцию блокировочного элемента и препятствует разрыву цепи при выключенной кнопке ПУСК.

Окончательно разъединить цепь можно только с помощью кнопки СТОП.

Таким образом, подключение трехфазного двигателя к трехфазной сети может быть выполнено различными способами. Каждый из них выбирается в соответствии с моделью агрегата и конкретными условиями эксплуатации.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети

Довольно часто возникает необходимость в нестандартном подключении какого-либо электроприбора, применительно к конкретным условиям. Среди возможных вариантов следует выделить подключение трехфазного двигателя к однофазной сети, широко применяемое в бытовых условиях. Данная схема вполне оправдывает себя, несмотря на некоторое снижение мощности подключаемого оборудования.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети через конденсатор

Подключить трехфазный двигатель к сети с напряжением 220 вольт довольно просто. В стандартной ситуации, в каждой фазе имеется собственная синусоида. Между ними существует фазовый сдвиг, составляющий 120 градусов. За счет этого обеспечивается плавное вращение в статоре электромагнитного поля.

Каждая волна обладает амплитудой 220 вольт, что и дает возможность подключения трехфазного двигателя к обычной сети.

Получение трех синусоид из одной фазы происходит с помощью обычного конденсатора, при условии соединения обмоток двигателя треугольником.

Объединенные в единое кольцо, они позволяют получать сдвиг по фазе в 45 и 90 градусов, вполне достаточный для не слишком активной работы вала.

Применение конденсатора позволяет достичь мощности двигателя при одной фазе примерно 50-60% от этого же показателя для трех фаз. Однако данная схема подходит не ко всем электродвигателям, поэтому следует выбирать наиболее подходящую модель, например, серии АПН, АО, А, АО2 и другие.

Одним из условий использования конденсатора является необходимость изменения его емкости в соответствии с количеством оборотов.

Совет

Практическое выполнение этого условия представляет серьезную проблему, поэтому управление двигателем выполняется в двухступенчатом варианте.

Во время запуска подключается сразу два конденсатора, один из которых отключается после разгона. Остается только рабочий, продолжающий функционировать.

Как подобрать конденсатор для трехфазного двигателя

Пусковой конденсатор должен примерно в 2-2,5 раза превышать емкость рабочего конденсатора. Расчетное напряжение этих устройств обычно в 1,5 раза превышает напряжение сети.

Для сетей 220 вольт наилучшим вариантом будут конденсаторы МБПГ, МБГО, МБГЧ, рабочее напряжение которых составляет 500 вольт и более.

Если конденсаторы включаются лишь на короткое время, возможно применение в схеме электролитических устройств, таких как КЭ-2, К50-3, ЭГЦ-М с минимальным напряжением 450 вольт.

Между собой конденсаторы соединяются последовательно, через минусовые выводы. Далее в схему добавляется резистор, сопротивлением 200-300 Ом, убирающий оставшийся электрический заряд с конденсаторов.

Расчёт конденсатора для трёхфазного двигателя

Нормальная работа трехфазного электродвигателя с пуском через конденсатор зависит от ряда условий. Одним из них является изменение емкости устройства в соответствии с числом оборотов двигателя. Это достигается за счет двухступенчатого управления, состоящего из двух конденсаторов – пускового и рабочего.

Во время пуска происходит замыкание контактов, после чего нажимается кнопка разгона. После того как набрано достаточное количество оборотов, кнопку следует отпустить.

Рассчитать емкость рабочего конденсатора можно по следующей формуле: Ср = 4800х I/U, где Ср является емкостью устройства в мкФ, I – сила тока, потребляемого двигателем в амперах, U – напряжение электрической сети в вольтах.

Обратите внимание

Данная формула подходит при соединении обмоток двигателя методом треугольника. Если же обмотки двигателя соединены звездой, применяется формула Ср = 2800х I/U.

Таким образом, подключение трехфазного двигателя к однофазной сети имеет свои особенности. Например, емкость пускового и рабочего конденсатора должна соответствовать мощности подключаемого двигателя.

Конструкция трехфазного электродвигателя представляет собой электрическую машину, для нормальной работы которой необходимы трехфазные сети переменного тока. Основными частями такого устройства являются статор и ротор.

Статор оборудован тремя обмотками, сдвинутыми между собой на 120 градусов. Когда в обмотках появляется трехфазное напряжение, на их полюсах происходит образование магнитных потоков.

За счет этих потоков, ротор двигателя начинает вращаться.

Соединение звездой и треугольником обмоток электродвигателя

В промышленном производстве и в быту практикуется широкое применение трехфазных асинхронных двигателей. Они могут быть односкоростными, когда производится соединение звездой и треугольником обмоток электродвигателя или многоскоростными, с возможностью переключения с одной схемы на другую.

Соединение обмоток звездой и треугольником

У всех трехфазных электродвигателей обмотки соединяются по схеме звезды или треугольника.

При подключении обмоток по схема звезда, их концы соединяются в одной точке в нулевом узле. Поэтому, получается еще один дополнительный нулевой вывод. Другие концы обмоток соединяются с фазами сети 380 В.

Соединение треугольником заключается в последовательном соединении обмоток. Конец первой обмотки соединяется с начальным концом второй обмотки и так далее. В конечном итоге, конец третьей обмотки, соединится с началом первой обмотки. Подача трехфазного напряжения осуществляется в каждый узел соединения. Подключение по схеме треугольник отличается отсутствием нулевого провода.

Оба вида соединений получили примерно одинаковое распространение и не имеют между собой значительных отличительных особенностей.

Существует и комбинированное подключение, когда используются оба варианта. Такой способ применяется достаточно часто, его целью является плавный запуск электродвигателя, которого не всегда можно добиться при обычных подключениях. В момент непосредственного пуска, обмотки находятся в положении звезда.

Далее, используется реле, которое обеспечивает переключение в положение треугольника. За счет этого происходит уменьшение пускового тока. Комбинированная схема, чаще всего, применяется во время пуска электродвигателей, обладающих большой мощностью.

Для таких двигателей требуется и значительно больший пусковой ток, превышающий номинальное значение примерно в семь раз.

Электродвигатели могут подключаться и другими способами, когда применяется двойная или тройная звезда. Такие подключения используются для двигателей с двумя и более регулируемыми скоростями.

Запуск трехфазного электродвигателя с переключением со звезды на треугольник

Данный способ применяется для того, чтобы снизить пусковой ток, который может примерно в 5-7 раз превышать номинальный ток электродвигателя.

Агрегаты со слишком большой мощностью имеют такой пусковой ток, при котором легко перегорают предохранители, отключаются автоматы и, целом, значительно понижается напряжение.

При таком уменьшении напряжения снижается накаливание ламп, происходит снижение вращающего момента других электродвигателей, самопроизвольно отключаются магнитные пускатели и контакторы. Поэтому, применяются разные способы, с целью уменьшения пускового тока.

Важно

Общим для всех способов является необходимость снижения напряжения в обмотках статора на время непосредственного пуска. Чтобы уменьшить пусковой ток, цепь статора на время пуска может дополняться дросселем, реостатом или автоматическим трансформатором.

Наибольшее распространение получило переключение обмотки из звезды в положение треугольника. В положении звезды напряжение становится в 1,73 раза меньше, чем номинальное, поэтому и ток будет меньше, чем при полном напряжении. Во время пуска частота вращения электродвигателя увеличивается, происходит снижение тока и обмотки переключаются в положение треугольника.

Такое переключение допускается в электродвигателях, имеющих облегченный режим пуска, так как происходит снижение пускового момента, примерно в два раза. Данным способом переключаются те двигатели, которые конструктивно могут соединяться в треугольник. У них должны быть обмотки, способные работать при линейном напряжении сети.

Когда нужно переключаться с треугольника в звезду

Когда необходимо выполнить соединение звездой и треугольником обмоток электродвигателя, следует помнить о возможности переключения с одного вида на другой. Основным вариантом является схема переключения звезда треугольник. Однако, при необходимости, возможен и обратный вариант.

Всем известно, что у электродвигателей, загруженных не полностью, происходит снижение коэффициента мощности. Поэтому, такие двигатели желательно заменять устройствами с меньшей мощностью. Однако, при невозможности замены и большом запасе мощности, производится переключение треугольник-звезда. Ток в цепи статора не должен превышать номинала, иначе произойдет перегрев электродвигателя.

Источник: http://pkdemo.ru/podklyuchenie-trexfaznogo-dvigatelya-k-trexfaznoj-seti.html

ТРЁХФАЗНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ В ОДНОФАЗНОЙ СЕТИ

Источник: http://el-shema.ru/publ/skhemy_podkljuchenija/trjokhfaznyj_dvigatel_v_odnofaznoj_seti/13-1-0-34

Как работает трехфазный асинхронный двигатель?

В асинхронном двигателе роль клочка сена играет магнитное поле, которое «бежит» по кругу, вырабатываемое совершенно неподвижными катушками статора. А роль ишачка играет ротор, который гонится за этим полем.

Ну а как только ишачок побежал, главная задача — научиться им управлять. И задача эта не из легких.

Бегущее магнитное поле

Статор асинхронных двигателей, подключаемых к трехфазной сети, состоит из трех электромагнитов. На них подается напряжение разных фаз сети.

А так как разные фазы работают — нарастают и уменьшаются — со сдвигом во времени друг от друга, аналогично будет нарастать и уменьшаться магнитное поле в катушках.

Сначала поле возникнет и будет расти в катушке 1 фазы, через одну треть периода точно так же возникнет и будет возрастать поле во второй фазе, а поле в первой при этом постепенно и плавно, по синусоиде, сначала перестанет нарастать, а потом начнет уменьшаться.

Обратите внимание

Все повторится и для катушки третьей фазы — поле появится, будет возрастать, тогда как поле во второй сначала остановит свой рост, потом пойдет на спад. А в это время поле в первой фазе уже дойдет до нуля и будет возрастать в отрицательную сторону.

Структура трехфазного двигателя

Если в статоре сделать только три обмотки, по числу фаз в питающем напряжении, то магнитное поле будет вращаться с той же частотой, что и напряжение, то есть 50 раз за одну секунду. Но на практике их делают гораздо больше.

Поле в статоре

Тогда бегающее по кругу поле будет иметь частоту вращения меньше, но вращение при этом станет более плавным.   

Поведение ротора в бегущем магнитном поле

 «Обмотки» ротора представляют собой проводники, расположенные «почти» параллельно валу ротора и набранные по кругу в виде «беличьей клетки». Это не обмотки, так как там ничего не намотано, а проводники, воткнутые в два металлических круга. То есть через эти металлические круги, накоротко замкнутые.

Ротор асинхронных двигателей

«Беличья клетка» является замкнутой накоротко обмоткой, которая заполнена пакетом-сердечником, набранным из поперечных тонких пластин из электротехнической стали

Когда на ротор воздействует внешнее изменяющееся магнитное поле статора, в роторе наводятся кольцевые токи, которые, в свою очередь, создают магнитное поле. Это поле, усиленное сердечником, направлено так, что ротор начинает вращаться вслед за бегущим магнитным полем статора.

Вращение направлено в направлении «догнать» убегающую волну. Ротор разгоняется, но, по мере того, как он будет догонять волну статора, наводки в нем будут все меньше и меньше.

Он начнет «приотставать» (от силы трения или от силы сопротивления механической нагрузки на вал ротора), но усиливающаяся от этого в нем индукция снова толкает ротор к вращению.

Такой принцип порождает некоторое рассогласование частот: частота напряжения, которая является причиной движения ротора, не изменяется во времени — стабильно 50 герц, а частота вращения то догоняет, то отстает. Такие несоответствия могут быть незаметны там, где частота не очень важна, но из-за них двигатель и называется асинхронным.

Все мы это прекрасно видели и слышали, когда включали вентилятор. Он сначала набирает скорость, хорошо «берется за дело». Только потом как-то слегка «проваливается» — крутится по инерции, но опять «спохватывается» и «поддает газу».

Идеальный случай вращения в таком двигателе — это когда совсем нет трения и сопротивления, это холостой ход такого мотора. Тогда скорость определяется формулой вращения самого бегущего поля от статора

Формула

Здесь  nr – скорость вращения в оборотах в минуту,
fu – частота питающего напряжения,
p – число катушек статора в каждой фазе.

   Например, если, как нарисовано на картинке с красной стрелочкой вращения поля статора, в статоре три катушки, то есть по одной на каждую фазу, то получим

Важно

  nr = 60 50/1 = 3000 (об./мин) или 50 об./с. То есть скорость вращения равна частоте напряжения в сети. Увеличением количества обмоток в статоре можно добиться снижения скорости вращения

Во многих случаях точная частота вращения двигателя действительно не так важна, поэтому электродвигатели асинхронные трехфазные находят широкое применение.

Трехфазные электродвигатели имеют и другой недостаток: циклические токи ротора вызывают его непрерывный разогрев, поэтому и делают кольцевые металлические пластины с ребрами для охлаждения воздухом при вращении.

Схемы и способы подключения

Так как есть несколько обмоток внутри двигателя — обмотки статора, — и сеть переменного тока бывает однофазной, а бывает трехфазной, то и схема включения всего этого хозяйства допускает вариации.

Обмоток на статоре обычно три. Ну а если их больше, то все равно обмотки каждой фазы внутри уже соединены последовательно. То есть в качестве выходных клемм максимум может быть 6. И их подсоединить к сети можно по-разному.

Систем обозначений клемм две. На старых обозначались буквами С и цифрами 1,2,3 — начала обмоток; цифрами 4,5,6 — концы обмоток.

В новых обозначениях для разных обмоток употребляются буквы U, V, W, а для начал и концов цифры 1 и 2 соответственно.

Клеммы обмоток могут быть на двигателе выведены наружу, и можно самостоятельно подключить трехфазный двигатель к сети переменного тока

Как подключить двигатель по схеме «звезда»

При соединении обмоток по типу «звезда» концы обмоток нужно объединить, а на клеммы начала обмоток подать напряжения фаз из сети.

Подключение трехфазного электродвигателя по схеме «Звезда»

Здесь использованы обозначения клемм электродвигателей трехфазных, применяемые на схемах, старые и новые

При подключении типа «звезда» нулевой провод из сети желательно подавать на общую клемму двигателя. Это защитит его от порчи в случае перекоса фаз в сети.

Как подключить электромотор по схеме «треугольник»

Подключить трехфазный двигатель обмотками в «треугольник» в сеть переменного тока не сложнее. Надо начало одной обмотки соединять с концом следующей. И еще все начала подключить к фазным проводам переменного тока.

Подключение асинхронного двигателя по схеме «треугольник»Клеммник для подключения асинхронного электродвигателя по типу “Звезда”

Два эти подключения — «звезда» и «треугольник» — в сети дают разные результаты по токам и мощностям.

В «звезде» на каждую обмотку подано фазное напряжение 220 В, а две обмотки вместе нагружены линейным напряжением в 380 В. Протекающие в обмотках токи при этом меньше, чем при конфигурации «треугольник». Отсюда и работа отличается: «звезда» дает мягкий запуск, но при работе развивает меньшую мощность, чем «треугольник».

Совет

Зато «треугольник» при запуске дает большие стартовые токи, превышающие номинал раз в 7–8.

Чтобы сочетать преимущества обеих конфигураций, коммутацию делает особая схема. Она при запуске двигателя коммутирована как «звезда», а при достижении определенной мощности переключается в вариант «треугольник».

В этом случае (и в других случаях с постоянными подключениями обмоток), на входном клеммнике оставляют только 3 или 4 клеммы, и вариантов по переключению обмоток по своему усмотрению не остается.

В этом случае просто подключаются фазы в нужном порядке.

Подключение трехфазного двигателя в однофазную сеть

Трехфазное напряжение нашей сети можно представить как одну и ту же фазу, только повторенную еще два раза со сдвигом, сначала на 120°, потом плюс еще на столько же, то есть в результате на 240°. И такое напряжение вполне схематически посильно «добыть» из одной выделенной фазы.

Однако когда мы запускаем «бегущее поле» статора, совсем не обязательно делать его именно с таким сдвигом между поданными на обмотки фазами. Потому что увеличение количества полюсов в обмотках проявляется как уменьшение скорости вращения, но механизм работает.

Поэтому разработаны простые схемы получения сдвинутых фаз из однофазной линии не под таким углом, а под 90°. Это можно сделать простой схемой, дающей подключение трехфазного двигателя в однофазную сеть с применением одного конденсатора. Результатом является снижение мощности двигателя.

При маркировке двигателей, которые можно использовать в однофазной сети 220 В и в сети 380 В трехфазной, так и пишется — двигатель 220/380, а который предназначен для работы только в трехфазной — двигатель 380.

Подключение трехфазного двигателя в однофазную сеть 220 В типа “Треугольник” и “Звезда”

Схема подключения «звезда» в этом случае дает потерю мощности, поэтому для более полного использования двигателя при подключении к однофазному напряжению чаще применяют «треугольник».       

Источник: https://domelectrik.ru/oborudovanie/dvigatel/trekhfaznaya-asinhronnaya-mashina

Трехфазные электродвигатели

Электродвигателем называется устройство, преобразующее электрическую энергию, получаемую из сети распределения, в механическую энергию вращения.

Любой электродвигатель состоит из корпуса, защищающего устройство от пыли и влаги, неподвижной части (статора), жёстко скреплённой с корпусом, имеющей неподвижные обмотки и магнитопроводы, и вращающейся части, называемой ротором.

Ротор жёстко насажен на вал, который вращается в двух подшипниковых узлах (переднем и заднем), конец вала выведен наружу и имеет шпоночную канавку для закрепления шкивов или шестерён привода.

Обратите внимание

Подшипниковые узлы находятся в двух съёмных крышках, которые закрывают корпус с торцов и стягиваются между собой длинными шпильками (как правило, тремя-четырьмя). На заднем конце вала закрепляется крыльчатка вентилятора, который служит для обдува и охлаждения обмоток.

Вентилятор прикрывается крышкой с отверстиями для выхода воздуха. Снаружи на корпусе закрепляется коммутационная коробка, внутри которой находятся клеммы подключения.

Коробка герметично (через резиновую прокладку) закрывается крышкой для защиты клемм подключения от влаги и пыли.

Конструкция электродвигателя весьма удобна для обслуживания и ремонта – двигатель легко разбирается, обеспечивая доступ к любой части, и собирается.

Принцип работы трёхфазного двигателя

Одним из главных преимуществ трёхфазной системы электроснабжения является то, что из-за сдвига фаз синусоид тока и напряжения сети на 120 градусов, такая система способна создавать «вращающееся» электромагнитное поле.

Если мы на неподвижном статоре расположим три обмотки с магнитомягким (это материал, который легко, то есть с минимальными потерями, перемагничивается) сердечником и подадим напряжение на обмотки последовательно от трёх фаз, то ток обмоток начнёт намагничивать сердечники, создавая как бы бегущее по окружности магнитное поле. Это поле в каждом сердечнике синусоидально пульсирует, а во всех трёх создаёт эффект вращения.

Можно подсчитать и угловую скорость вращения магнитного поля при трёх обмотках, расположенных по окружности через 120 градусов, она равна частоте переменного тока – 50 герц, или 50 оборотов в секунду.

Чтобы привести к привычным для нас оборотам в минуту, которыми измеряют скорость вращения вала электродвигателя, нужно 50 оборотов в секунду умножить на 60 (число секунд в минуте), получим 3 000 оборотов в минуту (об/мин).

Отметим, что скорость вращения магнитного поля в статоре можно легко понизить чисто конструктивными методами, например, расположить по окружности не три, а шесть обмоток (сделать шесть магнитных полюсов), расположив их по окружности через 60 градусов, причём 1 и 4 обмотки подключить к одной фазе, 2 и 5 – к другой, а 3-ю и 6-ю – к третьей. Тогда скорость вращения магнитного поля понизится вдвое и составит 1500 об/мин. Аналогично увеличив число магнитных полюсов до 12 и расположив их через 30 градусов по окружности, мы понизим скорость вращения магнитного поля ещё раз вдвое – до 750 об/мин.

Запомним, что электродвигатели переменного тока работают со скоростью, связанной с частотой сети. И для каждой частоты имеется свой ряд скоростей, и величины членов ряда кратны между собой одному числу, например – двойке. (Оговоримся, что могут быть и другие числа кратности, например – 3)

Синхронные электродвигатели

Теперь, если мы в качестве ротора закрепим на валу двигателя постоянный магнит с двумя полюсами, то в бегущем магнитном поле вал начнёт вращаться со скоростью поля. Такие двигатели называют синхронными.

Иногда применяются двигатели с постоянным магнитом в роли ротора, как правило, это маломощные моторчики, к примеру, так выполнен двигатель центробежного насоса слива стиральной машины.

Но для мощных моторов трудно изготовить мощный постоянный магнит, гораздо проще применить электромагнит.

Важно

В этом случае ротор представляет собой, набранный из пластин магнитомягкой стали, сердечник специальной формы, на который намотана обмотка.

Ток на обмотку ротора подаётся из сети через устройство, называемое коллектор. Коллектор – это медные, изолированные друг от друга, два или три (для трёхфазной обмотки) кольца на валу, которых касаются угольные подпружиненные щётки.

Кольца соединены с началом и концом обмотки. Напряжение из сети подаётся к щёткам, и через контактные кольца поступает на обмотку ротора.

Такой электродвигатель называется синхронный, потому что имеет число оборотов равное числу оборотов вращающегося магнитного поля статора.

(Синхронный электродвигатель переменного тока для двухфазной и многофазной сети был запатентован Н. Тесла – американским учёным, изобретателем.)

Однако коллекторы электродвигателей имеют ряд недостатков, угольные щётки при работе искрят (что особо неприятно во взрывоопасной среде), подгорают, из-за чего пропадает контакт (кольца приходится периодически зачищать от нагара). Щётки истираются и требуют замены. Иногда щётки зависают на пружинах и контакт пропадает.

Асинхронные электродвигатели

Изобретательская мысль продолжала работать, и наш соотечественник М. О. Доливо – Добровольский придумал, как можно избавиться от коллектора, он предложил обмотку ротора выполнить в виде короткозамкнутых витков, ток в которых будет возбуждаться переменным магнитным полем статора.

Конструктивно решение обмотки ротора представляло собой два кольца, соединённых между собой поперечными проводниками, наподобие «беличьего колеса» – известная «игрушка» для зверька, в которой белка может бесконечно бегать. Такой двигатель назвали – двигатель с короткозамкнутым ротором.

Работает он так – в момент пуска переменное магнитное поле статора возбуждает в проводниках «беличьего колеса» сильный ток, который намагничивает сердечник ротора и последний притягивается магнитами статора и начинает вращаться.

Совет

Поскольку для появления тока в замкнутых витках ротора необходимо, чтобы магнитное поле менялось, (при синхронном вращении ротора бегущее магнитное поле статора, воздействующее на ротор, на роторе не меняется), ротор будет вращаться с несколько меньшей скоростью, чем вращается магнитное поле статора.

Вследствие этого «запаздывания» такой двигатель назвали асинхронный. А разницу во вращении ротора относительно магнитного поля статора назвали скольжением.

Скольжение асинхронного двигателя – величина переменная, в момент пуска оно максимально, затем начинает уменьшаться и на холостом ходу становится минимальным (около 3%). При наличии нагрузки на валу – скольжение ротора увеличивается и растёт с ростом нагрузки (максимум 7%).

Если мы посмотрим на паспортные данные асинхронных двигателей – то увидим, что номинальное число оборотов двигателя указанное в паспорте и на табличке двигателя всегда будет меньше определённых нами ранее величин – вместо 3 000 об/мин будет около 2850, вместо 1500 будет 1470, вместо 750 – 725.

Эта разница как раз и определяет скольжение.

  Трёхфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Конструкция данного двигателя оказалась настолько удачной, что сегодня подавляющее большинство электроприводов в мире сделаны на основе асинхронных трёхфазных двигателей с короткозамкнутым ротором. Именно поэтому владельцы усадьб, в которых имеется техника с электроприводами – насосы, электропилы, различные станки и т. д., стремятся провести себе «три фазы».

Достоинства этих двигателей:

  1. Исключительная простота, надёжность и долговечность.
  2. Удобство обслуживания и ремонта двигателей.
  3. Возможность менять направление вращения ротора простым переключением любых двух фазных проводов.
  4. Возможность работы в режиме генератора, что позволяет применять электромагнитное торможение, при котором мотор начнёт отдавать энергию в сеть.

Однако это достоинство может быть и недостатком.

При замене силовых кабелей и розеток нужно особое внимание уделять оборудованию, как оно было подключено. Нередки такие случаи, какой произошёл в детском саду, когда там понадобилось заменить силовой кабель на более мощный.

После окончания работ, на кухне мясорубки и овощерезки перестали работать, так как их рабочие валы стали вращаться в обратном направлении. А в прачечной механику гладильного барабана вообще заклинило. А всё оттого, что при монтаже кабеля были перепутаны какие-то два фазных провода.

При проведении монтажных работ это нужно учитывать и всегда проверять на каком-либо некритичном двигателе правильность фазировки проводов. Потому что есть такое оборудование, которое может выйти из строя при неверной фазировке.

Недостатки асинхронных электродвигателей

Но наряду с достоинствами эти двигатели, разумеется, имеют и недостатки. Это, во-первых, большой пусковой ток, который превышает номинальный в 4-5 раз.

Последнее обязательно необходимо учитывать при установке автоматов защиты для двигателя – ставить автоматы класса «D». И, во-вторых, малый момент на валу при пуске.

Для некоторых механизмов с большой инерцией приходится ставить более мощный, чем это требуется двигатель.

Подключение и работа трехфазного электродвигателя

Теперь о подключении трёхфазных двигателей к сети. В коммутационной коробке на двигателе концы трёх обмоток выведены на шесть клемм. Там же имеется дополнительная клемма для нулевого провода. Клемма заземления может находиться на корпусе двигателя рядом с лапками или фланцем крепления.

Соединение обмоток может быть произведено двумя способами, так называемыми «звездой» или «треугольником».
Начала обмоток в двигателе в клеммной коробке обычно маркируются как С1,С2 и С3.

Концы обмоток соответственно С4, С5 и С6.

Соответственно соединение звездой производится так, концы обмоток соединяются между собой перемычкой, на клеммы С1, С2 и С3 соответственно соединяются с фазными проводами L1,L2 и L3.

Иногда концы обмоток присоединяют к нулевому проводу, но это не обязательно, так как нагрузка по фазам в двигателе равномерная и по нулевому проводу никакого тока не будет.

Соединение треугольником – это когда соединяются концы и начала обмоток последовательно и к точкам соединения подаются фазы. То есть соединяются С1, С5 и L1; С2, С6 и L2; С3, С4 и L3. Нулевой провод не задействуется.

При этом нужно учитывать, что при соединении звездой на обмотки статора будет подано фазной напряжение, а при соединении треугольником – линейное, которое в 1,7 раза выше фазного. Это нужно учитывать, сверяясь с маркировкой на двигателе, где так и указывается – двигатель 220/380 или 127/220. Последний двигатель в трёхфазной сети 220/380 с высокой вероятностью сгорит.

Особых преимуществ у тех или иных схем включения нет, за исключением повышения мощности при включении треугольником, за счёт работы при более высоком линейном напряжении.

Обратите внимание

Однако как следствие этого, при соединении треугольником пусковой ток значительно выше, чем при соединении звездой.

Для его понижения иногда применяют релейный автомат, который в момент пуска соединяет обмотки звездой, а в дальнейшем переключает соединение на треугольник.

Работа трёхфазного асинхронного двигателя с КЗ-ротором при обрыве одной фазы

Вопрос, имеющий сугубо практический интерес, – что произойдёт с трёхфазным асинхронным двигателем при обрыве одной из фаз?
Если такое произойдёт в момент работы двигателя, то он продолжит работу при любом типе соединения обмоток. Однако мощность его снизится примерно наполовину. И если нагрузка останется максимальной, – неизбежен перегрев работающих обмоток.

Нужно твёрдо усвоить всем людям, имеющим дело с электродвигателями, что любая механическая перегрузка любого электродвигателя вызывает перегрев и сгорание обмоток. А если жёстко застопорить ротор, что бывает при поломках механизмов, которые приводит в движение двигатель, то попытка включить такой электродвигатель вызовет короткое замыкание в сети со всеми вытекающими последствиями.

А вот запустить двигатель при обрыве одной из фаз можно только при включении обмоток звездой и при подключенном нулевом проводе. Опять-таки мощность двигателя при этом уменьшается наполовину со всеми вытекающими последствиями.

Возможность работы трёхфазного асинхронного двигателя в однофазной сети

Этот вопрос довольно часто встречается на практике, например, у вас есть насос с трёхфазным асинхронным двигателем, и вам надо его временно включить, вы согласны даже на то, что мощность насоса понизится, а электросеть у вас в хозяйстве однофазная. Данный вопрос сводится к другому – можно ли при однофазной сети получить вращающееся магнитное поле? Ответ – и да, и нет, одновременно. Да, потому что вращающийся ротор двигателя (если его раскрутить рукой) продолжит вращение и работу.

Нет, потому что запустить двигатель сам по себе – не удастся.

Источник: http://proelectrika.com/trexfazniye-electrodvigateli-html/

В условиях небольших электроремонтных цехов, мастерских или в домах сельских жителей часто необходимо использовать трехфазные асинхронные электродвигатели для привода различных механизмов (станков, шлифовальных кругов, циркулярных пил и т. д.), когда нет трехфазной сети.

Следует иметь в виду, что работа трехфазного электродвигателя от однофазной сети нежелательна, так как при этом на одну треть снижается его момент и возникает асимметрия в питающей сети. Такое вынужденное решение можно принять только до приобретения однофазного электродвигателя или подводки сети трехфазного тока.

При питании трехфазного электродвигателя от однофазной сети обмотку третьей фазы включают через фазосдвигающий конденсатор, как показано на рисунке 32. Чтобы двигатель (особенно под нагрузкой) пускался нормально, кроме рабочего конденсатора Сp предусмотрен пусковой Сп, который сразу же после пуска отключают от сети выключателем S2.

Совет

Рис. 32. Схемы включения трехфазного асинхронного электродвигателя в однофазную сеть при соединении обмоток звездой (а) и треугольником (б)

Если обмотка статора соединена по схеме, показанной на рисунке 32, а, то для трехфазного электродвигателя емкость рабочего конденсатора, мкФ:

а если по схеме, приведенной на рисунке 32, б, то

При известной мощности электродвигателя (указана в паспорте или на щитке) фазный номинальный ток, А:

Емкость пускового конденсатора Сп должна быть в два-три раза больше емкости рабочего Ср. При пуске вхолостую пусковой кондецсатор Сп можно не применять. Рабочее напряжение конденсаторов

должно быть не менее чем в два раза больше номинального напряжения сети. Конденсаторы Ср выбирают серий МБГО, МБГП, МБГЧ, КБГ-МН, БГТ и др. Так как пусковой конденсатор Сп включается лишь на несколько секунд, то можно использовать более дешевые электролитические элементы, например типа ЭП.

Реверсирование электродвигателя легко выполнить с помощью переключателя S1. Если это не требуется, то переключатель не нужен.

Эксплуатация электродвигателей с конденсаторным пуском имеет некоторые особенности. Так, при работе вхолостую или с недогрузкой по обмотке, соединенной последовательно с конденсатором, протекает ток, на 20…

40 % превышающий номинальный. В этом случае необходимо соответственно уменьшить емкость рабочего конденсатора Ср.

Обратите внимание

Следует также иметь в виду, что при таком включении мощность, развиваемая электродвигателем, не превосходит 65 % номинальной.

   При всем современном многообразии выбора бытового электроинструмента, по прежнему существует потребность в применении более мощных асинхронных электродвигателей.

Предпосылок к этому немало – применяемые в качестве двигателей электроинструмента коллекторные машины не превосходят по мощности потолок в 1 – 1,5 кВт (дальнейшее увеличение по мощности приводит к увеличению по массагабаритным показателям), а ведь иногда требуется привод более мощный (самодельные циркулярные или ленточные пилы, электрофуганки с шириной прохода 50 и более сантиметров и т.д). Все эти инструменты приводятся в движение как правило при помощи трехфазных электродвигателей. К сожалению, трехфазная сеть в быту – явление крайне редкое, поэтому для их питания от обычной электрической сети самодельщики применяют: фазосдвигающий конденсатор; тринисторные фазосдвигающие устройства; другие емкостные и индукционно-емкостные фазосдвигающие схемы. Среди различных способов запуска асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, наиболее простым является способ подключения одной из обмоток двигателя через фазосдвигающий конденсатор.

   Для работы двигателя с конденсаторным пуском необходимо, чтобы емкость конденсатора менялась в зависимости от числа оборотов. На практике это условие практически невыполнимо, поэтому при пуске двигателя подключают два конденсатора (Ср – рабочий конденсатор; Сп – пусковой конденсатор). 

   Такую схему подключения выбирают только втом случае, если на маркировке двигателя указано напряжение питания 220/380v.

   Работает схема так: после включения пакетного выключателя П1, необходимо сразу нажать пусковую кнопку »Разгон». После того как двигатель наберет обороты кнопку отпускают.

   Реверсирование двигателя осуществляется путем переключения фаз на его обмотке посредством тумблера SA1. Для разряда конденсаторов используется сопротивление R1. Емкость рабочего конденсатора можно расчитать по следующим формулам.

Для схемы подключения »треугольник»: Ср=4800*(I/U) где Ср – емкость конденсатора в микрофарадах, I – ток потребления электродвигателя в амперах, U – напряжение питающей сети.

Совет

Для схемы подключения »звезда»: Ср=2800*(I/U) где Ср – емкость конденсатора в микрофарадах, I – ток потребления двигателя в амперах, U – напряжение питающей сети. Емкость пускового конденсатора Сп выбирают в 2-2,5 раза большей емкости рабочего конденсатора.

Конденсаторы должны быть расчитаны на напряжение в 1,5 раза большее чем напряжение питающей сети. Для пуска двигателей применяют конденсаторы типа МБГО, МБГЧ, МБГП или специализированные пусковые (высокая цена).

   Для подбора необходимых конденсаторов можно воспользоваться таблицей. Но как же поступить, если не удалось достать конденсаторов нужной емкости?

   Не волнуйтесь, выход есть. Практика применения бумажных конденсаторов для подключения трехфазных двигателей показала, что вместо этих громоздких монстров можно применить и электролитические конденсаторы.

   Посмотрите на эквивалентные схемы замены бумажных конденсаторов электролитами. 

   Диоды для сети переменного тока 220V выбираются с максимально допустимым обратным напряжением не ниже 300V. Максимальный прямой ток диода зависит от мощности двигателя. Для двигателя мощностью до 1 кВт подойдут диоды типа Д242 – Д247 с прямым током 10 А. 

   При большей мощности можно взять диоды типа ДЛ 200 или поставить несколько менее мощных параллельно и на радиаторах.

   Принципиальную схему включения электродвигателя с применением электролитических конденсаторов смотрите на рисунке. Принцип действия данной схемы и все производимые при пуске манипуляции такие же как и для схемы описанной выше.

   Но что если вам требуется подключить к сети двигатель мощностью 3 – 4 кВт? Двигатели такого типа расчитаны на применение только в сетяз 380V, их обмотки соединены »звездой» и в клеммной коробке имеется всего три вывода. Включение такого двигателя в сеть 220v приводит к снижению его номинальной мощности в з раза.

Как подключить трехфазный асинхронный двигателя к однофазной сети

Трехфазный асинхронный двигатель правильно, конечно же, подключать на три фазы. Электрики знают, что если двигатель работает даже на двух фазах, то он не выдает полную мощность и может быстро сгореть. Но в быту редко используется три фазы, поэтому приходиться трехфазный асинхронный двигатель подключать на одну фазу. Здесь мы рассмотрим обычные схемы подключения трехфазного асинхронный двигателя к однофазной сети, используя фазосдвигающий конденсатор.


В однофазную сеть трехфазный двигатель можно подключить «в звезду» или «в треугольник». Лучших результатов можно добиться при подключении «в треугольник». Ёмкость конденсатора рассчитывается по следующей формуле: C=k*I/U где C – ёмкость конденсатора (мкФ), I- номинальный ток двигателя(А), U – напряжение 220В, k – коэффициент. При подключении двигателя в звезду k=2800, а в треугольник  k=4800. При запуске двигателя под нагрузкой, на время запуска, необходимо включить параллельно рабочему конденсатору пусковой емкостью в 1.5-2 раза большей чем у рабочего. После запуска двигателя этот конденсатор необходимо отключить.

Схема подключение трехфазного асинхронного двигателя на одну фазу “в треугольник”

Схема подключение трехфазного асинхронного двигателя на одну фазу “в звезду”

Конденсаторы можно применить бумажные МБГЧ или другие на переменное напряжение номинальное напряжение не ниже 250В. Я применял конденсаторы от люминесцентных светильников, и от «кобры». Перед применением конденсаторы следует проверить, так как они могут быть неисправны. Если нет конденсатора необходимой ёмкости, то можно соединить несколько конденсаторов параллельно, при этом их ёмкости складываются.
При таком подключении трехфазный асинхронный двигатель не развивает и 50% своей мощности соответственно и крутящий момент. Не следует перегружать двигатель  и  работать «сутки напролет». Желательно запускать двигатель без нагрузки так он быстрее наберет полные обороты. Если двигатель запускать большой нагрузкой, неправильно подобрать конденсаторы, и просто недосмотреть, двигатель может остановиться и сгореть.

Для того чтобы изменить направление вращения двигателя достаточно вывод конденсатора, подключенный к сетевому проводу, подключить к другому сетевому проводу. Например если он подключен к фазе, садим его на ноль, и на оборот. А остальную схему оставляем без изменения.

Я взял конденсатор с “кобры” марки МБГЧ емкостью 10 мкф на рабочее напряжение 250В (обратите внимание на фото конденсатор за шунтирован резистором, его можно удалить). Двигатель для наждака взял мощностью 0,75кВт, подбирать емкость конденсатора не стал поставил какая есть. Вообще емкость конденсатора для трехфазного асинхронного двигателя желательно подбирать точно не больше не меньше, только так можно добиться максимальной мощности на одной фазе.

Дополнительно почитайте статью про “Частотники” там пишется про частотные преобразователи которые можно подключить к однофазной сети, а на выходе получается три фазы. Также у них много других полезных функций.

У этих схем много недостатков вот статья где эти недостатки исправлены Повышаем мощность двигателя

Однофазная асинхронная машина

— MATLAB и Simulink — MathWorks India

В этом примере показана работа однофазного асинхронного двигателя в режимах конденсаторный пуск и конденсаторный пуск-работа.

H. Ouquelle и Louis-A.Dessaint (Ecole de technologie superieure, Монреаль)

Описание

В этой модели используются два однофазных асинхронных двигателя соответственно в режимах конденсатор-пуск и конденсатор-пуск-работа, для сравнения их рабочие характеристики, такие как крутящий момент, пульсация крутящего момента, КПД и коэффициент мощности.Оба двигателя имеют номинальную мощность 1/4 л.с., 110 В, 60 Гц, 1800 об / мин и питаются от однофазного источника питания 110 В. У них одинаковые обмотки статора (основная и вспомогательная) и беличья клетка ротора.

Двигатель 1 Двигатель работает в конденсаторном режиме. Его вспомогательная обмотка, соединенная последовательно с пусковым конденсатором емкостью 255 мкФ, отключается, когда его скорость достигает 75% от номинальной скорости. Пусковой конденсатор используется для обеспечения высокого пускового момента.

Двигатель 2 работает в конденсаторном режиме.В этом режиме работы используются два конденсатора: рабочий и пусковой. Во время пуска вспомогательная обмотка также подключается последовательно с конденсатором емкостью 255 мкФ, но после достижения скорости отключения вспомогательная обмотка остается подключенной последовательно с рабочим конденсатором 21,1 мкФ. Это значение конденсатора оптимизировано для уменьшения пульсации крутящего момента. Двигатель работает эффективно с высоким коэффициентом мощности.

Два двигателя сначала запускаются без нагрузки при t = 0. Затем при t = 2 с, когда двигатели достигли своего установившегося режима, a 1 Н.m крутящий момент (номинальный крутящий момент) внезапно прикладывается к валу.

Моделирование

Запустите моделирование. Блок Scope отображает следующие сигналы для двигателя с конденсаторным пуском (желтые линии) и двигателя с конденсатором (пурпурные линии): общий ток (основная + вспомогательная обмотка), ток основной обмотки, ток вспомогательной обмотки, напряжение конденсатора, скорость ротора и электромагнитный момент. Механическая мощность, коэффициент мощности и КПД двигателя 1 и двигателя 2 вычисляются в подсистеме обработки сигналов и отображаются на 3 блоках дисплея.

В период пуска, пока разъединитель остается замкнутым (от t = 0 до t = 0,48 с), все формы сигналов идентичны. После размыкания переключателя наблюдаются различия, как описано ниже.

1. Конденсаторный пуск:

Обратите внимание на пульсации крутящего момента 120 Гц, которые вызывают механические колебания ротора 120 Гц и снижают КПД двигателя. Пульсации крутящего момента от пика до пика составляют около 3 Н или 300% от номинальной нагрузки, когда двигатель работает без нагрузки.Обратите внимание на то, что пусковой конденсатор остается заряженным при максимальном напряжении, когда вспомогательная обмотка выключена.

2. Конденсатор-пуск-работа:

Обратите внимание, что пульсации крутящего момента существенно уменьшены. Емкость рабочего конденсатора оптимизирована для минимизации пульсаций крутящего момента при полной нагрузке. Величина пульсаций крутящего момента составляет 2 Нм от пика до пика (200% от номинального крутящего момента) без нагрузки, тогда как от пика до пика всего 0,04 Нм (4% от номинального крутящего момента) при полной нагрузке. Коэффициент мощности и КПД при полной нагрузке (соответственно 90% и 75%) выше, чем у двигателя с конденсаторным пуском (соответственно 61% и 74%).

Однофазная асинхронная машина — MATLAB & Simulink

Этот пример показывает работу однофазного асинхронного двигателя в режимах работы конденсаторного запуска и конденсаторного запуска-работы.

H. Ouquelle и Louis-A.Dessaint (Ecole de technologie superieure, Монреаль)

Описание

В этой модели используются два однофазных асинхронных двигателя соответственно в режимах конденсатор-пуск и конденсатор-пуск-работа, для сравнения их рабочие характеристики, такие как крутящий момент, пульсация крутящего момента, КПД и коэффициент мощности.Оба двигателя имеют номинальную мощность 1/4 л.с., 110 В, 60 Гц, 1800 об / мин и питаются от однофазного источника питания 110 В. У них одинаковые обмотки статора (основная и вспомогательная) и беличья клетка ротора.

Двигатель 1 Двигатель работает в конденсаторном режиме. Его вспомогательная обмотка, соединенная последовательно с пусковым конденсатором емкостью 255 мкФ, отключается, когда его скорость достигает 75% от номинальной скорости. Пусковой конденсатор используется для обеспечения высокого пускового момента.

Двигатель 2 работает в конденсаторном режиме.В этом режиме работы используются два конденсатора: рабочий и пусковой. Во время пуска вспомогательная обмотка также подключается последовательно с конденсатором емкостью 255 мкФ, но после достижения скорости отключения вспомогательная обмотка остается подключенной последовательно с рабочим конденсатором 21,1 мкФ. Это значение конденсатора оптимизировано для уменьшения пульсации крутящего момента. Двигатель работает эффективно с высоким коэффициентом мощности.

Два двигателя сначала запускаются без нагрузки при t = 0. Затем при t = 2 с, когда двигатели достигли своего установившегося режима, a 1 Н.m крутящий момент (номинальный крутящий момент) внезапно прикладывается к валу.

Моделирование

Запустите моделирование. Блок Scope отображает следующие сигналы для двигателя с конденсаторным пуском (желтые линии) и двигателя с конденсатором (пурпурные линии): общий ток (основная + вспомогательная обмотка), ток основной обмотки, ток вспомогательной обмотки, напряжение конденсатора, скорость ротора и электромагнитный момент. Механическая мощность, коэффициент мощности и КПД двигателя 1 и двигателя 2 вычисляются в подсистеме обработки сигналов и отображаются на 3 блоках дисплея.

В период пуска, пока разъединитель остается замкнутым (от t = 0 до t = 0,48 с), все формы сигналов идентичны. После размыкания переключателя наблюдаются различия, как описано ниже.

1. Конденсаторный пуск:

Обратите внимание на пульсации крутящего момента 120 Гц, которые вызывают механические колебания ротора 120 Гц и снижают КПД двигателя. Пульсации крутящего момента от пика до пика составляют около 3 Н или 300% от номинальной нагрузки, когда двигатель работает без нагрузки.Обратите внимание на то, что пусковой конденсатор остается заряженным при максимальном напряжении, когда вспомогательная обмотка выключена.

2. Конденсатор-пуск-работа:

Обратите внимание, что пульсации крутящего момента существенно уменьшены. Емкость рабочего конденсатора оптимизирована для минимизации пульсаций крутящего момента при полной нагрузке. Величина пульсаций крутящего момента составляет 2 Нм от пика до пика (200% от номинального крутящего момента) без нагрузки, тогда как от пика до пика всего 0,04 Нм (4% от номинального крутящего момента) при полной нагрузке. Коэффициент мощности и КПД при полной нагрузке (соответственно 90% и 75%) выше, чем у двигателя с конденсаторным пуском (соответственно 61% и 74%).

Модельная динамика однофазной асинхронной машины с короткозамкнутым ротором ротор

Simscape / Электрооборудование / Специализированные энергосистемы / Основные блоки / Машины

Описание

У этой машины две обмотки: основная и вспомогательная. С помощью модели вы можете смоделировать разделенная фаза, запуск конденсатора, запуск конденсатора, запуск конденсатора, а также основной и вспомогательный режимы работы обмоток.

Для режима с разделенной фазой основная и вспомогательная обмотки соединены внутри как следующим образом:

Для режима конденсаторного пуска основная и вспомогательная обмотки соединены внутри как следующим образом:

Для режима конденсатор-пуск-работа конденсатора основная и вспомогательная обмотки находятся внутри подключены следующим образом:

Электрическая часть машины представлена ​​моделью пространства состояний четвертого порядка и механическая часть по системе второго порядка.Все электрические переменные и параметры относится к статору, обозначенному следующими штрихами в уравнениях машины. Все Величины статора и ротора указаны в системе отсчета статора (рамка dq). Нижние индексы определено в следующей таблице.

Нижний индекс

Определение

d

количество осей d

q

r

Относится к количеству ротора главной обмотки

R

Относится к количеству ротора вспомогательной обмотки

s

Кол-во статоров

S

Количество статора вспомогательной обмотки

л

Индуктивность утечки

м

м

В qs = R s i qs + d φ qs / dt φ qs = L SS i QS + L мс i ‘ qr
V ds = R S i DS + d φ ds / dt φ ds = L SS i DS + L mS i ‘ dr
V’ qr = R ‘ R i’ qr + d φ ‘ qr / dt — ( N s / N S ) ω r φ ‘ dr φ’ qr = L ‘ r i’ qr + L мс i qs
V ‘ dr = R ‘ R i’ dr + d φ ‘ dr / dt + ( N S / N s ) ω r φ ‘ qr где φ’ dr = L ‘ RR i’ dr + L mS i ds
T e = p [( N S / N s ) φ ‘ qr i’ dr — ( N s / N S ) φ ‘ dr i’ qr ] L ss = л. л. + L мс
L SS = л лS + л мс
л ‘ rr = л. ‘ л. + L мс
L ‘ RR = л. л. + L мс

Механическая система

Система отсчета

Система отсчета, закрепленная в статоре, преобразует напряжения и токи в dq Рамка.

Следующие отношения описывают преобразования кадров ab-to-dq, применяемые к однофазная асинхронная машина.

Переменная f может представлять напряжение, токи или потокосцепление.

Параметры однофазных асинхронных машинных блоков определяются следующим образом (все количества относятся к статору).

999 999 S , L LS

900 , i as

V bs , i bs

V qs , i qs

, ϕ ds

Электрическая часть угловое положение ротора (Θ м x p)

90

3

3

коэффициент инерции ротора и нагрузки в (кг.м 2 ). Установите на бесконечность для имитации блокировки ротор.

Комбинированный коэффициент вязкого трения ротора и нагрузки.

Параметр

Определение

R s , L ls

Сопротивление статора главной обмотки и индуктивность рассеяния

Сопротивление статора вспомогательной обмотки и индуктивность рассеяния

R ′ r , L ′ lr

Сопротивление ротора индуктивности

R ′ R , L ′ lR

Сопротивление ротора вспомогательной обмотки и индуктивность рассеяния.Два значения: равные значениям сопротивления ротора основной обмотки и индуктивностей рассеяния, соответственно.

L мс

Индуктивность намагничивания основной обмотки

L мс

Вспомогательная обмотка L L

намагничивающая индуктивность rr

Суммарные индуктивности статора и ротора главной обмотки

L SS , L ′ RR

Суммарные индуктивности статора и ротора вспомогательной обмотки

Напряжение и ток статора главной обмотки

Статор вспомогательной обмотки напряжение и ток

Напряжение и ток статора оси q

В ′ qr , i ′ qr

Напряжение и ток ротора оси q

V ds ds ds

Напряжение и ток статора оси d

V ′ dr , i ′ dr

Напряжение и ток ротора оси d

Потоки по осям q и d статора

ϕ ′ qr , ϕ ′ dr

Потоки по осям q и d ротора

7 900
9007 9010

90 9010 м

Угловая скорость ротора

Θ м

Угловое положение ротора

p

Число пар полюсов

ω r

Электрическая угловая скорость (ω м xp)

T e

Электромагнитный момент

T м

Механический крутящий момент вала

H

Комбинированная константа инерции ротора и нагрузки в (с). Установите на бесконечность для моделирования заблокированный ротор.

N s

N S

R st

C s

R ход

C ход 9000 основной ход 9000

основной ход 9000 из .

Количество вспомогательных полезные витки обмотки.

Конденсатор-пуск сопротивление

Capacitor-Start

Capacitor-Run сопротивление

Capacitor-Run

N

Отношение числа эффективных витков вспомогательной обмотки и числа основных полезные витки обмотки.

Параметры

Вы можете выбрать один из двух типов единиц, чтобы указать электрические и механические параметры модели, диалоговое окно для единицы измерения и диалоговое окно SI.Оба блока моделирование той же машины. В зависимости от того, какое диалоговое окно вы используете, Simscape ™ Electrical ™ Specialized Power Systems автоматически преобразует указанные вами параметры. в единичные параметры. Модель Simulink ® блока Single Phase Asynchronous Machine использует на единицу параметры.

Вкладка «Конфигурация»

Механический ввод

Выберите крутящий момент, приложенный к валу, как ввод Simulink блока, или для представления вала машины вращающимся механическим портом Simscape.

Выберите Torque Tm (по умолчанию), чтобы указать входной крутящий момент в Н · м или в pu и измените метку входа блока на Tm. Скорость машины определяется инерция машины J (или постоянная инерции H для машины pu) и разность между приложенным механическим крутящим моментом Tm и внутренним электромагнитным крутящим моментом Te. В знаковое соглашение для механического крутящего момента: когда скорость положительная, положительный крутящий момент сигнал указывает режим двигателя, а отрицательный сигнал указывает режим генератора.

Выберите Механический поворотный порт , чтобы добавить к блоку Механический вращающийся порт Simscape, который позволяет соединять вал машины с другие блоки Simscape, у которых есть механические вращающиеся порты. Затем ввод Simulink, представляющий механический крутящий момент Tm машины, удаляется. из блока.

На следующем рисунке показано, как подключить блок Ideal Torque Source от Библиотека Simscape на валу машины для представления машины в моторном режиме или в генераторный режим, когда частота вращения ротора положительная.

Единицы

Укажите диалоговое окно для каждой единицы или диалоговое окно SI. По умолчанию СИ .

Тип машины

Укажите один из четырех типов однофазных асинхронных машин: Split Фаза (по умолчанию), Конденсатор-пуск , Конденсатор-пуск-работа , или Главный и вспомогательный обмотки .

Использовать имена сигналов для идентификации меток шин

Когда этот флажок установлен, измерительный выход использует имена сигналов для определить этикетки на автобусе.Выберите этот вариант для приложений, требующих маркировки сигналов шины. иметь только буквенно-цифровые символы.

Когда этот флажок снят (по умолчанию), выход измерения использует сигнал определение для идентификации меток шины. Этикетки содержат не буквенно-цифровые символы, которые несовместимы с некоторыми приложениями Simulink.

Вкладка «Параметры»

Номинальная мощность, напряжение и частота

Номинальная полная мощность Pn (ВА), RMS Vn (В) и частота fn (Гц).По умолчанию [0,25 * 746 110 60] .

Статор главной обмотки

Сопротивление статора R с (Ом или пу) и индуктивность рассеяния L ls (H или pu). По умолчанию [2.02 7.4e-3] (SI) и [0,031135 0,042999] (пу).

Ротор главной обмотки

Сопротивление ротора R r ‘(Ом или пу) и индуктивность рассеяния L lr ‘(H или pu), оба относятся к статору.По умолчанию [4,12 5,6e-3] (SI) и [0,063502 0,03254] (пу).

Взаимная индуктивность основной обмотки

Намагничивающая индуктивность L мс (H или pu). По умолчанию 0,1772 (SI) и 1,0296 (pu).

Вспомогательная обмотка статора

Сопротивление статора R S (Ом или пу) и индуктивность рассеяния L LS (H или pu).Обратите внимание, что параметры ротора вспомогательной обмотки принимается равным значениям сопротивления ротора основной обмотки и индуктивностей рассеяния. Поэтому указывать их в диалоговом окне не требуется. По умолчанию [7,14 8.5e-3] (SI) и [0,11005 0,049391] (pu).

Инерция, коэффициент трения, пары полюсов, коэффициент вращения (вспомогательный / основной)

Для блоков SI диалоговое окно : c

Однофазный асинхронный двигатель: работа схемы и применение

As Требования к питанию систем с одной нагрузкой обычно невелики, все наши дома, офисы снабжены однофазным А.Только поставка. Для обеспечения надлежащих условий работы при использовании однофазного источника питания необходимо использовать совместимые двигатели. Помимо совместимости, двигатели должны быть экономичными, надежными и простыми в ремонте. Все эти характеристики легко найти в однофазном асинхронном двигателе. Подобно трехфазным двигателям, но с некоторыми модификациями, однофазные асинхронные двигатели являются отличным выбором для бытовой техники. Их простой дизайн и низкая стоимость привлекли множество приложений.

Определение однофазного асинхронного двигателя

Однофазные асинхронные двигатели — это простые двигатели, которые работают от однофазного А.C. и в котором крутящий момент создается из-за индукции электричества, вызванного переменными магнитными полями. Однофазные асинхронные двигатели бывают разных типов в зависимости от условий запуска и различных факторов. Они —

1). Двигатели с расщепленной фазой.

  • Двигатели с резистивным пуском.
  • Двигатели емкостного пуска.
  • Двигатель с постоянным разделенным конденсатором.
  • Двухзначный конденсаторный двигатель.

2). Асинхронные двигатели с расщепленными полюсами.

3).Асинхронный двигатель с резистивным пуском.

4). Отталкивание — пуск асинхронного двигателя.


Конструкция однофазного асинхронного двигателя

Основными частями однофазного асинхронного двигателя являются статор, ротор и обмотки. Статор — это неподвижная часть двигателя, на которую подается переменный ток. Статор содержит два типа обмоток. Одна — основная обмотка, другая — вспомогательная. Эти обмотки размещены перпендикулярно друг другу. К вспомогательной обмотке параллельно подключен конденсатор.

Поскольку источник переменного тока используется для работы однофазного асинхронного двигателя, необходимо учитывать определенные потери, такие как — потери на вихревые токи, потери на гистерезис. Для устранения потерь на вихревые токи на статоре нанесена слоистая штамповка. Чтобы уменьшить потери на гистерезис, эти штамповки обычно изготавливаются из кремнистой стали.

Ротор — это вращающаяся часть двигателя. Здесь ротор похож на ротор с короткозамкнутым ротором. Ротор не только цилиндрический, но и имеет по всей поверхности прорези.Чтобы обеспечить плавную и стабильную работу двигателя, предотвращая магнитную блокировку статора и ротора, пазы скошены, а не параллельны.

Жилами ротора являются алюминиевые или медные стержни, которые вставляются в пазы ротора. Торцевые кольца, изготовленные из алюминия или меди, замыкают проводники ротора. В этом однофазном асинхронном двигателе не используются контактные кольца и коммутаторы, поэтому их конструкция становится очень простой и легкой.

Эквивалентная схема однофазного асинхронного двигателя

На основе теории двойного вращающегося поля можно нарисовать эквивалентную схему однофазного асинхронного двигателя.Схема изображена в двух положениях — состояние покоя ротора состояние заблокированного ротора.

Двигатель с заблокированным ротором работает как трансформатор с короткозамкнутой вторичной обмоткой.

Эквивалентная схема однофазного асинхронного двигателя

В состоянии покоя ротора два вращающихся магнитных поля имеют противоположное направление с одинаково разделенными величинами и кажутся соединенными последовательно друг с другом. Цепь однофазного асинхронного двигателя

в состоянии покоя ротора

Принцип работы однофазного асинхронного двигателя

Основная обмотка однофазного асинхронного двигателя питается от однофазного А.C. ток. Это создает флуктуирующий магнитный поток вокруг ротора. Это означает, что при изменении направления переменного тока изменяется направление генерируемого магнитного поля. Этого условия недостаточно, чтобы ротор вращался. Здесь применяется принцип теории двойного вращающегося поля.

Согласно теории двойного вращающегося поля, одиночное переменное поле возникает из-за комбинации двух полей равной величины, но вращающихся в противоположном направлении. Величина этих двух полей равна половине величины переменного поля.Это означает, что при приложении переменного тока создаются два поля половинной величины с равными величинами, но вращающимися в противоположных направлениях.

Итак, теперь в статоре протекает ток, а на роторе вращается магнитное поле, таким образом, закон электромагнитной индукции Фарадея действует на ротор. Согласно этому закону вращающиеся магнитные поля производят электричество в роторе, которое создает силу «F», которая может вращать ротор.

Почему однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически?

Когда к ротору применяется закон электромагнитной индукции Фарадея, индуцируется электричество и создается сила на стержнях ротора.Но согласно теории двойного вращающегося поля, существуют два магнитных поля с одинаковой величиной, но вращающиеся в противоположном направлении. Таким образом, создаются два вектора силы с одинаковой величиной, но противоположными по направлению.

Таким образом, эти векторы силы, поскольку они имеют одинаковую величину, но противоположны по направлению, не вызывают вращения ротора. Итак, однофазные асинхронные двигатели не запускаются самостоятельно. Мотор в таком состоянии просто гудит. Чтобы предотвратить эту ситуацию и вращать ротор, для однофазного двигателя необходимо приложить пусковое усилие.Когда сила в одном направлении становится больше, чем сила в другом направлении, ротор начинает вращаться. В однофазных асинхронных двигателях для этой цели используются вспомогательные обмотки.

Способы пуска однофазного асинхронного двигателя

Однофазный асинхронный двигатель не имеет пускового момента, поэтому для обеспечения этого пускового момента требуется внешняя схема. Для этого в статоре этих двигателей имеется вспомогательная обмотка. Вспомогательная обмотка подключена параллельно конденсатору.Когда конденсатор включен, аналогично основной обмотке, на вспомогательной обмотке наблюдаются вращающиеся два магнитных поля одинаковой величины, но в противоположном направлении.

Из этих двух магнитных полей вспомогательной обмотки одно компенсирует одно из магнитных полей основной обмотки, тогда как другое складывается с другим магнитным полем основной обмотки. Таким образом, в результате получается одно вращающееся магнитное поле большой величины. Это создает силу в одном направлении, следовательно, вращает ротор.Когда ротор начинает вращаться, он вращается, даже если конденсатор выключен.

Существуют различные способы определения однофазных асинхронных двигателей. Обычно эти двигатели выбираются в зависимости от способа их запуска. Эти методы можно классифицировать как

  • Пуск с разделением фаз.
  • Запуск с расщепленными полюсами.
  • Пуск отталкивающего двигателя
  • Пуск с противодействием.

При двухфазном пуске статор имеет два типа обмоток — основная и вспомогательная, соединенные параллельно.Двигатели с этим типом пуска:

  • Резисторные двухфазные двигатели.
  • Электродвигатели с конденсаторной фазой.
  • Конденсаторы запускают и запускают двигатели.
  • Двигатель с конденсаторным питанием.

Однофазный индукционный двигатель с конденсаторным пуском

Этот двигатель также называют конденсаторным электродвигателем с разделенной фазой. Здесь количество витков вспомогательной обмотки равно числу витков основной обмотки. Конденсатор включен последовательно со вспомогательной обмоткой. Вспомогательная обмотка отключается с помощью центробежного переключателя, когда ротор достигает 75% синхронной скорости.Двигатель продолжает ускоряться, пока не достигнет нормальной скорости.

Номинальная мощность двигателей с конденсаторным пуском составляет от 120 до 750 Вт. Эти двигатели обычно выбирают для таких применений, как холодильники, кондиционеры и т. Д. Из-за их высокого пускового момента.

Применение однофазных асинхронных двигателей

Эти двигатели находят применение в вентиляторах, холодильниках, кондиционерах, пылесосах, стиральных машинах, центробежных насосах, инструментах, мелкой сельскохозяйственной технике, воздуходувках и т. Д.Они в основном используются для маломощных устройств с постоянной скоростью, таких как сельскохозяйственные инструменты и машины, где трехфазное питание недоступно. Двигатели от 1/400 кВт до 1/25 кВт используются в игрушках, фенах и т. Д.…

Итак, в основном мы часто используем однофазные асинхронные двигатели в повседневной жизни. Эти моторы легко ремонтировать. Тем не менее, у этих двигателей есть некоторые недостатки. С каким недостатком этих моторов вы столкнулись? Вы можете назвать некоторые из них?

Источник изображения: Цепи однофазных асинхронных двигателей

Асинхронные двигатели — Руководство по электрическому монтажу

Асинхронный (т.е. индукционный) двигатель прочен и надежен и очень широко используется. 95% двигателей, установленных по всему миру, являются асинхронными. Следовательно, защита этих двигателей имеет большое значение во многих областях применения.

Введение

Асинхронные двигатели используются в большом количестве приложений. Вот несколько примеров приводных машин:

  • обработчики воздуха,
  • чиллеры,
  • лифта,
  • вентиляторы и нагнетатели,
  • пожарный насос,
  • центробежные насосы,
  • компрессоры,
  • дробилки,
  • конвейеры,
  • подъемников и кранов,

Последствия отказа двигателя из-за неправильной защиты или невозможности работы схемы управления могут включать следующее:

  • Для лиц:
    • Удушье из-за блокировки вентиляции мотора
    • Поражение электрическим током из-за нарушения изоляции двигателя
    • Авария из-за того, что двигатель не остановился из-за отказа цепи управления
  • Для ведомой машины и процесса:,
    • Муфты валов, оси, приводные ремни,… повреждены из-за остановки ротора
    • Пострадавшая продукция
    • Отложенное производство
  • Для самого мотора:
    • Обмотки двигателя перегорели из-за остановки ротора
    • Стоимость ремонта
    • Стоимость замены

Таким образом, безопасность людей и товаров, а также надежность и доступность во многом зависят от выбора средств защиты.

С экономической точки зрения необходимо учитывать общую стоимость отказа. Эта стоимость увеличивается с увеличением размера двигателя и трудностями доступа и замены. Потери производства — еще один, очевидно, важный фактор.
Специфические характеристики двигателя влияют на цепи питания, необходимые для удовлетворительной работы.

Цепь питания двигателя имеет определенные ограничения, которые обычно не встречаются в других (общих) схемах распределения.Это связано с особыми характеристиками двигателей, напрямую подключенных к линии, таких как:

  • Высокий пусковой ток (см. , рис. N74), который в основном является реактивным и поэтому может быть причиной значительного падения напряжения
  • Количество и частота пусковых операций в целом высокие
  • Высокий пусковой ток означает, что устройства защиты двигателя от перегрузки должны иметь рабочие характеристики, которые предотвращают срабатывание во время периода пуска.

Рис. N74 — Характеристики прямого пускового тока асинхронного двигателя

Как использовать сервоприводы с асинхронными (асинхронными) двигателями?

Учитывая высокую стоимость изготовления синхронных серводвигателей с постоянными магнитами из редкоземельных элементов, асинхронные (индукционные) двигатели по возможности более приемлемы.

Крейг Далквист • Инженер по приложениям в Lenze Americas

Один из способов получить сервоуправление асинхронным двигателем (при напряжении питания от 400 до 480 В переменного тока) — использовать обычный двигатель 230/400 или 230/460 В переменного тока (соединение треугольником / звездой).

Обычно соединение треугольником используется для 230 В переменного тока (50/60 Гц) через линию. Но с инвертором двигатель 50 Гц с напряжением питания 400 В переменного тока может управлять 230 В переменного тока при 50 Гц.

При соблюдении правильной кривой напряжение / Гц двигатель может максимизировать мощность при 87 Гц.

Крутящий момент также останется постоянным до 87 Гц, прежде чем двигатель перейдет в режим ослабления поля.

Математика для этого проста: 400/230 · 50 Гц = 87 Гц. Расчеты аналогичны для конфигурации двигателей 230/460 В переменного тока, 60 Гц.Поскольку крутящий момент остается постоянным, результирующая мощность равна номинальной мощности двигателя при 50 Гц · 1,732 (квадратный корень из 3). Номинальный ток также будет иметь коэффициент 1,732 по сравнению с номиналом 400 В перем. Тока при соединении звездой.

В результате получится двигатель, способный развивать мощность на 73,2% при той же инерции ротора. Резольвер — наше самое распространенное устройство обратной связи. Резольвер надежен (благодаря отсутствию изнашиваемых деталей) и представляет собой однооборотное устройство абсолютного позиционирования (для обратной связи по углу положения ротора).

Сервоось, как правило, должна очень динамично ускоряться и замедляться для приложения. Иногда это возможно только с серводвигателем с постоянными магнитами. Когда асинхронный двигатель может соответствовать техническим требованиям приложения, обычно стоимость асинхронного двигателя намного меньше, чем стоимость серводвигателя с постоянными магнитами. Другая причина использования асинхронного сервомотора или асинхронного двигателя заключается в использовании преимущества большей инерции ротора двигателя. Когда приложение имеет нагрузку с высокой инерцией, может потребоваться меньшее рассогласование по инерции между двигателем / мотор-редуктором и нагрузкой.Кроме того, в обмотках асинхронный двигатель предлагает очень большой диапазон ослабления поля.

Применение обмоток — основная причина, по которой Lenze предлагает двигатели с номинальной частотой значительно ниже 50 или 60 Гц. Это позволяет двигателю раньше столкнуться с ослаблением поля, чтобы лучше согласовать кривую скорость-крутящий момент приложения обмотки с двигателем.

Как и во всех конструкциях, требования к применению определяют возможности технологии двигателя. В общем, следующим шагом является определение наиболее экономичного решения для приложения. Иногда асинхронный двигатель можно использовать в приложении, которое ранее считалось приложением серводвигателя с постоянными магнитами. Или асинхронный двигатель — единственный выбор для некоторых приложений.


Lenze производит асинхронные серводвигатели более 25 лет. Двигатели специально разработаны для номинальных рабочих частот, которые намного выше или ниже 50 или 60 Гц. Асинхронные двигатели также специально разработаны для увеличения удельной мощности двигателя.Мощность двигателя варьируется от 80 Вт (0,107 л.с.) до 60 кВт (80 л.с.). Диапазон рабочих частот от 20 до 140 Гц. Двигатели, которые не находятся в диапазоне 50/60 Гц, необходимо подключать с помощью универсального или сервоусилителя.

Двигатели, отличные от 50/60 Гц, нельзя подключать напрямую к трехфазной сети 230 (0,080–0,6 кВт) или 400/480 В переменного тока.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.