Как подключить однофазный двигатель

Как подключить трехфазный двигатель в однофазную сеть своими руками

Как подключить однофазный двигатель

Асинхронные трехфазные двигатели в последнее время нашли самое широкое применение, из-за чего часто в бытовых условиях может возникнуть необходимость подключения их к однофазной сети. И хотя эта процедура требует определенных знаний в электротехнике и электродинамике, такое подключение можно выполнить самостоятельно, своими руками, не вызывая мастера.

Принцип работы трехфазного электродвигателя

Обычный трехфазный электродвигатель не вдаваясь в подробности, состоит из следующих элементов:

  • неподвижного статора;
  • ротора, который вращается внутри статора под воздействием магнитного поля;
  • обмоток статора.

В трехфазном двигателе обмоток у статора три, и они уложены в пазы таким образом, что магнитное поле в каждой обмотке сдвинуто относительно полей двух других обмоток на 120 градусов. Шесть концов от трех обмоток статора электродвигателя выведены и закреплены в распределительной коробке.

При подаче трехфазного переменного тока, в обмотках статора начинает индуцироваться магнитное поле. Оно попеременно возникает в каждой из обмоток, с определенным разрывом во времени. В результате, внутри статора индуцируется вращающееся магнитное поле, сообщающее крутящий момент ротору двигателя, и приводящий к его вращению.

Если ротор вращается со скоростью перемещающегося по обмоткам магнитного поля, то двигатель называют синхронным, а если немного медленнее – асинхронным. Большинство электродвигателей, которые используются сегодня в быту и промышленности, относятся к асинхронным. При подключении такого двигателя в однофазную сеть, крутящий момент для ротора создаваться не будет.

Одна фаза питающего напряжения создаст магнитное поле во всех  обмотках одновременно.

Типы соединения обмоток статора

Существует два способа соединения обмоток внутри статора, от которых будет зависеть правильность подключения. Обмотки могут быть соединены между собой:

При соединении «звездой» вместе соединяются концы обмоток (С4, С5 и С6), а их начала выводятся к клеммнику (С1, С2 и С3), и к ним подается напряжение.

При соединении обмоток «треугольником» их концы соединяют в следующей последовательности:

  • конец первой (С4) к началу второй (С2);
  • конец второй (С5) присоединяют к началу третьей (С3);
  • конец третьей (С6) к началу первой (С1).

В распределительной коробке обычно эти контакты установлены друг против друга: С1 – С6, С2 – С4 и С3 – С5.

В коробку чаще выведены все шесть концов обмоток статора, а их соединение выполнено перемычками. Но встречаются двигатели, у которых в распределительный щиток выведены только три конца обмоток, а их соединение выполнено уже в корпусе двигателя. Способ соединения обмоток при подключении трёхфазного двигателя к бытовой сети имеет большое значение.

Если обмотки соединены по системе «треугольник», то при питании трехфазного двигателя от однофазного тока будет обеспечена меньшая потеря мощности, чем при соединении по системе «звезда».

Все асинхронные трехфазные электродвигатели выпускаются для одного или для двух напряжений (380/220 В или 220/127 В). Обычно эти параметры, как и схемы соединения обмоток статора, указываются на табличке двигателя.

Если конструкцией предусмотрена такая возможность, схему соединения обмоток можно поменять. Главное, что нужно помнить, собираясь использовать трехфазный двигатель в однофазной сети, что при рабочем его напряжении 220/127 Вольт, его можно подключать только по системе «звезда», потому что при подключении обмоток «треугольником» электродвигатель просто сгорит.

Способы подключения трёхфазного двигателя к однофазной сети

Принцип, применяемый при подключении асинхронного электродвигателя трехфазного тока к бытовой электросети, состоит в том, что нужно создать определенный сдвиг фаз в обмотках статора, чтобы возник вращающий момент для ротора. Фактически, нужно создать внешнюю дополнительную пусковую обмотку. Для этого могут использоваться:

  • сопротивления;
  • катушки индуктивности;
  • конденсаторы.

Наиболее продуктивными здесь являются ёмкости, потому что при их использовании происходит меньшая потеря мощности двигателя, чем при сопротивлениях или дросселях.

Да и самой простой схемой, которую легко сделать своими руками является подключение фазосдвигающего конденсатора. При этом желательно, чтобы обмотки статора были соединены «треугольником».

В этом случае ваш двигатель будет работать хотя бы на 70% номинальной мощности, а в лучшем случае и на 85%.

Если ваш двигатель работает не под нагрузкой, то будет достаточно установить только один рабочий конденсатор (С1). Но если есть хоть маленькая нагрузка, ротор будет медленно набирать обороты. Чтобы ускорить этот процесс, необходим второй, пусковой конденсатор (С2), который будет включаться кратковременно для пуска двигателя, а потом выключаться и разряжаться.

Меняя подключение одного из отводов конденсатора к разным клеммам, добиваются вращения ротора в одну или другую сторону. Чтобы упростить процесс реверса можно установить трехпозиционный тумблер. А для удобства включения/выключения трехфазного двигателя в однофазной сети устанавливают кнопочный выключатель или педаль.

Схема подключения при выводе всех шести концов обмотки статора

Проще всего подключить к однофазной бытовой электросети трёхфазный двигатель  своими руками, когда в клеммной коробке имеются выводы всех шести концов обмоток статора. Порядок выполнения этой работы следующий:

  1. Подбираем необходимый конденсатор. Для рабочего конденсатора ёмкость в микрофарадах должна быть в 70 больше мощности двигателя в кВ, а для пускового – в 2,5-3 раза больше емкости рабочего конденсатора. Лучше всего подойдут конденсаторы бумажные в металлическом корпусе типов КБП, МПГО, МБГО или МБГП. Можно применять и металлизированные полипропиленовые конденсаторы типа СВВ.
  2. Снимаем крышку распределительной коробки. Если соединение обмоток выполнено по схеме «звезда», нужно поставить перемычки в положение «треугольник».
  3. Присоединяем конденсатор, шнур питания и трехпозиционный тумблер, как показано на фото.
  4. На крышке делаем отверстие под тумблер и закрепляем его.
  5. Для удобства пользования вместо пусковой кнопки можно установить педаль.
  6. Закрепляем конденсатор на корпусе двигателя и маркируем все провода.
  7. Изолируем места соединения проводов и аккуратно укладываем их в распределительную коробку. Прикручиваем крышку с тумблером.

Если ваш электродвигатель стартует под нагрузкой, то аналогичным образом на него нужно смонтировать пусковой конденсатор, который устанавливается параллельно рабочему, и так же закрепляется на корпусе двигателя.

Как определить начала и концы обмоток

Описанная схема подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть подходит для случая, если в коробке промаркированы все выведенные концы обмоток, и можно по ней определить принадлежность каждого из шести концов. Но такое, к сожалению, случается не всегда, и приходится самостоятельно находить начало и конец каждой из обмоток. Хорошо, если выведенные провода разных цветов.

Тогда можно попытаться в интернете найти документацию на двигатель вашего типа и поискать там, чему соответствует каждый цвет провода. Нас будет интересовать:

  • какая пара проводов соответствует одной обмотке;
  • какой из отводов является её концом, а какой началом.

Все это можно определить и с помощью соответствующего прибора. А если его нет, то для этого подойдут нехитрые приспособления. Вот, как это делается:

  1. Омметром прозваниваются пары проводов. Те концы, где стрелка прибора не будет зашкаливать, а покажет определенное значение, и принадлежат к одной обмотке. Прозванивать можно самодельным устройством, представляющим собой последовательно соединенную батарейку с лампочкой от фонарика. Лампочка засветится на концах, принадлежащих к одной обмотке.
  2. Для определения начала и конца обмотки, к одной из них нужно присоединить обычную батарейку. Пусть это будет обмотка «А». К обмотке «В» присоединяем стрелочный вольтметр, он более чувствительный, чем электронный. После чего разнимаем контакт обмотки «А» с батарейкой и фиксируем, в какую сторону отклонится стрелка вольтметра. То же самое проделываем с обмоткой «С» добиваясь, чтобы стрелка качалась в ту же сторону.
  3. Устанавливаем батарейку на обмотку «С», и аналогичным способом определяем соответствие концов обмотки «А» по направлению отклонения стрелки.

Определив, какие из отводов в распределительной коробке принадлежат одной стороне обмоток, можем спокойно собрать нужную нам схему их соединения. При этом нужно понимать, что нет особой разницы между началом и концом обмоток. Здесь принципиально важно другое — чтобы в каждой обмотке концы одной стороны, соответствовали концам другой. А назвать их можно как угодно.

Особенности подключения при трех отводах в распределительной коробке

Более сложным вариантом, как подключить трехфазный двигатель к однофазной сети является ситуация, когда обмотки статора в вашем электродвигателе соединены «звездочкой, и его конструкцией не предусмотрена возможность изменения этой схемы на «треугольник». Под крышкой распределительной коробки вы найдете лишь три конца обмотки вместо шести. И тут могут быть возможны три варианта подключения:

  • если мы имеем дело с движком с номинальным напряжением 380 или 380/220 В, и хотим подключить его к бытовой однофазной сети напряжением 220 В, мы должны вывести из корпуса в коробку недостающие три конца обмотки, чтобы соединить их по типу «треугольника» (в таком случае потери мощности будут самыми маленькими — до 30%);
  • если двигатель рассчитан на номинальное напряжение 220/127 В, то менять схему соединения обмоток нельзя. Придется соединять их «звездочкой», жертвуя большей потерей мощности (до 50%).
  • в двигателе под напряжение 220/127В можно изменить соединение обмоток по схеме «треугольника» лишь при подключении его к сети напряжением 127 Вольт, при этом недостающие концы тоже необходимо вывести в распределительную коробку.

Присоединение рабочего и пускового конденсатора для обмоток статора, соединенных звездочкой осуществляется по следующей схеме:

  1. Снять крышку распределительной коробки.
  2. К двум клеммам подвести провода для подключения к сети 220В;
  3. Третью клемму подключить через трехпозиционный тумблер к рабочему конденсатору и двум другим концам.
  4. При необходимости (если запуск осуществляется под нагрузкой) можно параллельно к рабочему, установить пусковой конденсатор.
Читайте также:  Самостоятельное подключение стиральной машины

Такой вариант подключение трехфазного двигателя в однофазную сеть тоже имеет место, несмотря на то, что при соединении обмоток «звездочкой», трехфазный двигатель будет работать на половину своей номинальной мощности.

Как извлечь недостающие концы обмоток

Если на табличке двигателя имеется надпись «Y» и «380 V», то обмотки статора в нем соединены «звездочкой», и не предусмотрена возможность изменить эту схему на треугольник. Открыв крышку распределительной коробки, вы обнаружите в ней выводы лишь одного из концов каждой обмотки.

Для того чтобы изменить систему соединения обмоток на «треугольник» необходимо извлечь недостающие концы и вывести их в коробку. Все это можно сделать своими руками, следующим образом:

  1. Чтобы получить доступ к обмоткам статора, снимаем переднюю крышку двигателя. Если мешает ротор его можно удалить из статора.
  2. Из четырех скруток находим ту, в которой соединены концы всех трех обмоток. Остальные три скрутки, это присоединение отводного провода, который выводится в распределительную коробку, к началам обмоток. Эти скрутки можно узнать по изолированному проводу, уходящему в корпус двигателя.
  3. Аккуратно снимаем изоляцию и распускаем скрутку, отделяя каждый из трех концов обмотки, стараясь при этом не повредить лаковое покрытие на медных проводах.
  4. Зачищаем концы от лака и припаиваем к каждому из них изолированный провод сечением равным или чуть большим, чем сечение концов обмотки. Изоляция проводов должна быть разного цвета, чтобы легче было разобраться с принадлежностью их к той или иной обмотке.
  5. Изолируем оголенные участки проводов и, аккуратно укладывая их в корпус, выводим в распределительную коробку электродвигателя. Условно назовем эти выводы началом обмоток статора, а те, которые уже были выведены в заводском исполнении, концами обмоток.
  6. При помощи тестера, или лампочки с батарейкой определяем принадлежность начала и конца одной обмотке. Омметр должен показать определенную величину (а не зашкаливать), а лампочка – загореться, если оба провода относятся к одной обмотке.
  7. Осталось присоединить конец первой обмотки к началу второй, конец второй, к началу третьей, конец третьей к началу первой, замкнув «треугольник»

Подключение такого трехфазного двигателя к однофазной сети, осуществляется по описанной уже схеме.

Особенности работы трехфазного двигателя в однофазной сети

Подключенный в однофазную сеть асинхронный трехфазный двигатель, в любом случае будет работать на меньшей мощности, чем его номинальная. При этом большие потери мощности происходят в двигателях, обмотки статора которых соединены по схеме «звезда». Но, одновременно, при таком соединении осуществляется более плавный пуск и работа двигателя.

При соединении обмоток «треугольником», потери мощности составят до 30% от номинальной. Во время запуска такого электродвигателя в однофазной сети, возникают пусковые токи большой величины, и при работе сам двигатель сильнее нагревается. Поэтому, если для вас не особенно важна наибольшая мощность, лучше использовать соединение обмоток по схеме «звезда».

Описанный выше метод подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть, является не единственным, но зато самым простым, который можно легко сделать своими руками, имея под рукой самый обычный инструмент и приспособления.

Как подключить трехфазный двигатель в однофазную сеть своими руками

  • 0.00 / 5 5

Источник: http://binural.ru/kak-podklyuchit-trexfaznyj-dvigatel-v-odnofaznuyu-set-svoimi-rukami/

Как подключить однофазный электродвигатель

Как подключить однофазный электродвигательПодробностиКатегория: ЭлектрикаОпубликовано 18.10.2015 10:09Автор: AdminПросмотров: 1805

В таких устройствах как перфораторы, дрели, пылесосы, болгарки и ряд других устройств работают и ряд других устройств работают на однофазном электродвигателе переменного тока с коллектором.

Для его запуска не требуются никакие преобразователи или пусковые устройства, подключение в цепь переменного тока 220В осуществляется напрямую. Схема и принцип действия таких двигателей мало чем отличается от аналогичных двигателей постоянного тока.

Такие двигатели применяют в устройствах где необходима значительная частота вращения поряжка 3000-30000 об/мин.

Схема подключения подключить однофазный электродвигателя с коллектором

Для того чтобы подключить такой двигатель нужно последовательно соединить ротор (якорь) и статор. Для этого необходимо соеденить клеммы 2 и 3, а две другие подключаются в цепь 220В.

Так как двигатель работает в цепи переменног тока то в магнитных системах возникает переменный магнитный поток что приводи к возникновению вихревых токов. Поэтому магнитую систему ротора и статора делают из листов электротехнической стали.

Такое подключение без какого либо регулирующего блока с электроникой  приводит к тому что в момент пуска возникает значительный пусковой ток и как следствие искрение на коллекторе.

 Для изменения напрявления вращения якоря, неоюходимо изменить последовательно подключение поменяв местами выводы ротора или якоря.

К основным недостаткам таких двигателей является наличие щеток, которые после длительной эксплуатации двигателя необходимо заменять. 

Таких проблем с щетками не существует в асинхронных электродвигателях, где коллектор отсутсвует. А магнитное поле ротора создается без каких либо электрических связях за счет внешнего магнитного поля статора. Ниже представлен внешний вид трех фазного ассинхронного электродвигателя.

Источник: http://www.radio-magic.ru/elektrika/307-kak-podklyuchit-odnofaznyj-elektrodvigatel

Подключение однофазного конденсаторного двигателя

Подключение однофазного конденсаторного двигателя
Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта http://zametkielectrika.ru.Несколько дней назад ко мне обратился один из моих читателей с просьбой о подключении однофазного двигателя серии АИРЕ 80С2. На самом деле этот двигатель является не совсем однофазным.

Его будет точнее и правильнее отнести к двухфазным из категории асинхронных конденсаторных двигателей. Поэтому в данной статье речь пойдет о подключении именно таких двигателей.

Итак, у нас имеется асинхронный конденсаторный однофазный двигатель АИРЕ 80С2, который имеет следующие технические данные:

  • мощность 2,2 (кВт)
  • частота вращения 3000 об/мин
  • КПД 76%
  • cosφ = 0,9
  • режим работы S1
  • напряжение сети 220 (В)
  • степень защиты IP54
  • емкость рабочего конденсатора 50 (мкФ)
  • напряжение рабочего конденсатора 450 (В)

Этот двигатель установлен на малогабаритном буровом станке и его нам нужно подключить к электрической сети 220 (В).
Расшифровка двигателя серии АИРЕ 80С2:

В данной статье габаритные и установочные размеры однофазного двигателя АИРЕ 80С2 я приводить не буду. Их можно найти в паспорте на этот двигатель. Давайте лучше перейдем к его подключению.

Асинхронный конденсаторный однофазный двигатель состоит из двух одинаковых обмоток, которые сдвинуты в пространстве относительно друг друга на 90 электрических градусов:

  • главная (U1, U2)
  • вспомогательная (Z1, Z2)

Главную обмотку такого двигателя подключают непосредственно в однофазную сеть. Вспомогательную обмотку подключают в эту же сеть, но только через рабочий конденсатор.

На этом этапе многие электрики путаются и ошибаются, потому что в обычном асинхронном однофазном двигателе вспомогательную обмотку после пуска нужно отключать. Здесь же вспомогательная обмотка всегда находится под напряжением, т.е. в работе.

Это значит, что конденсаторный однофазный двигатель имеет вращающуюся магнитодвижущую силу (МДС) на протяжении всего рабочего процесса. Вот поэтому он по своим характеристикам практически не уступает трехфазным.

Но тем не менее недостатки у него имеются:

  • заниженный пусковой момент
  • небольшая перегрузочная способность

Для нашего однофазного двигателя АИРЕ 80С2 емкость рабочего конденсатора уже известна (из паспорта), и она составляет 50 (мкФ). Вообще то можно и самостоятельно рассчитать емкость рабочего конденсатора, но формула эта достаточно сложная, поэтому я ее Вам приводить не буду.

Если по условиям пуска однофазного двигателя требуется более высокий момент, то параллельно рабочему конденсатору на время пуска необходимо подключить пусковой конденсатор, емкость которого выбирают опытным путем для получения наибольшего пускового момента. По опыту могу сказать, что емкость пускового конденсатора можно взять в 2-3 раза больше рабочего.

Вот пример подключения однофазного конденсаторного двигателя с тяжелым пуском:

Подключить пусковой конденсатор можно с помощью кнопки или же использовать более сложную схему, например, на реле времени.Чаще всего роторы однофазных двигателей выполняются короткозамкнутыми.

Более подробно о короткозамкнутых роторах я рассказывал в статье про устройство асинхронных двигателей.Ну вот мы добрались и до схемы подключения конденсаторного двигателя.

На клеммнике такого двигателя расположены 6 выводов:

Эти вывода подключены к обмоткам двигателя в следующем порядке:

Вот так выглядит клеммник с выводами двигателя АИРЕ 80С2:

Чтобы подключить двигатель в прямом направлении, нужно подать переменное напряжение ~220 (В) на клеммы W2 и V1, а перемычки поставить, как показано на картинке ниже, т.е. между клемм U1-W2 и V1-U2.

Чтобы подключить двигатель в обратном направлении, нужно подать переменное напряжение ~220 (В) на те же клеммы W2 и V1, а перемычки поставить, как показано на картинке ниже, т.е. между клемм U1-V1 и W2-U2.
Думаю с этим все понятно. Устанавливаем перемычки для нужного вращения двигателя и подключаем однофазный двигатель к питающей сети, как показано на рисунках выше.
Но что делать когда нам необходимо дистанционно управлять направлением вращения? А для этого нам нужно собрать схему реверса однофазного двигателя. Как это сделать Вы узнаете из следующей моей статьи.

Источник: http://countrydreams18.blogspot.ru/2013/05/blog-post_9626.html

Однофазный асинхронный электродвигатель

Однофазный асинхронный электродвигательОсновными компонентами любого электродвигателя являются ротор и статор. Ротор — вращающаяся часть электродвигателя, статор — неподвижная часть электродвигателя, с помощью которого создается магнитное поле для вращения ротора.

Основные части однофазного двигателя: ротор и статор

Статор имеет две обмотки, расположенные под углом 90° относительно друг друга. Основная обмотка называется главной (рабочей) и обычно занимает 2/3 пазов сердечника статора, другая обмотка называется вспомогательной (пусковой) и обычно занимает 1/3 пазов статора.

Двигатель фактически является двухфазным, но так как рабочей является только одна обмотка, электродвигатель называют однофазным.

Ротор обычно представляет из себя короткозамкнутую обмотку, также из-за схожести называемой «беличьей клеткой». Медные или алюминиевые стержни которого с торцов замкнуты кольцами, а пространство между стержнями чаще всего заливается сплавом алюминия. Так же ротор однофазного двигателя может быть выполнен в виде полого немагнитного или полого ферромагнитного цилиндра.

Читайте также:  Идеи дизайна гостиной: зонирование, обои, мебель

Однофазный двигатель с вспомогательной обмоткой имеет 2 обмотки расположенные перпендикулярно относительно друг друга

Для того чтобы лучше понять работу однофазного асинхронного двигателя, давайте рассмотрим его только с одним витком в главной и вспомогательной обмотки.

Проанализируем случай с двумя обмотками имеющими по оному витку

Рассмотрим случай когда в вспомогательной обмотки не течет ток. При включении главной обмотки статора в сеть, переменный ток, проходя по обмотке, создает пульсирующее магнитное поле, неподвижное в пространстве, но изменяющееся от +Фmах до -Фmах.

Пульсирующее магнитное поле

Если поместить ротор, имеющий начальное вращение, в пульсирующее магнитное поле, то он будет продолжать вращаться в том же направлении.

Чтобы понять принцип действия однофазного асинхронного двигателя разложим пульсирующее магнитное поле на два одинаковых круговых поля, имеющих амплитуду равную Фmах/2 и вращающихся в противоположные стороны с одинаковой частотой:

,

  • где nпр – частота вращения магнитного поля в прямом направлении, об/мин,
  • nобр – частота вращения магнитного поля в обратном направлении, об/мин,
  • f1 – частота тока статора, Гц,
  • p – количество пар полюсов,
  • n1 – скорость вращения магнитного потока, об/мин

Разложение пульсирующего магнитного потока на два вращающихся

Рассмотрим случай когда ротор, находящийся в пульсирующем магнитном потоке, имеет начальное вращение.

Например, мы вручную раскрутили вал однофазного двигателя, одна обмотка которого подключена к сети переменного тока.

В этом случае при определенных условиях двигатель будет продолжать развивать вращающий момент, так как скольжение его ротора относительно прямого и обратного магнитного потока будет неодинаковым.

Будем считать, что прямой магнитный поток Фпр, вращается в направлении вращения ротора, а обратный магнитный поток Фобр — в противоположном направлении. Так как, частота вращения ротора n2 меньше частоты вращения магнитного потока n1, скольжение ротора относительно потока Фпр будет:

,

  • где sпр – скольжение ротора относительно прямого магнитного потока,
  • n2 – частота вращения ротора, об/мин,
  • s – скольжение асинхронного двигателя

Прямой и обратный вращающиеся магнитные потоки вместо пульсирующего магнитного потока

Магнитный поток Фобр вращается встречно ротору, частота вращения ротора n2 относительно этого потока отрицательна, а скольжение ротора относительно Фобр

,

  • где sобр – скольжение ротора относительно обратного магнитного потока

Согласно закону электромагнитной индукции прямой Фпр и обратный Фобр магнитные потоки, создаваемые обмоткой статора, наводят в обмотке ротора ЭДС, которые соответственно создают в короткозамкнутом роторе токи I2пр и I2обр. При этом частота тока в роторе пропорциональна скольжению, следовательно:

,

  • где f2пр – частота тока I2пр наводимого прямым магнитным потоком, Гц

,

  • где f2обр – частота тока I2обр наводимого обратным магнитным потоком, Гц

Таким образом, при вращающемся роторе, электрический ток I2обр, наводимый обратным магнитным полем в обмотке ротора, имеет частоту f2обр, намного превышающую частоту f2пр тока ротора I2пр, наведенного прямым полем.

Пример: для однофазного асинхронного двигателя, работающего от сети с частотой f1 = 50 Гц при n1 = 1500 и n2 = 1440 об/мин,

скольжение ротора относительно прямого магнитного потока sпр = 0,04;
частота тока наводимого прямым магнитным потоком f2пр = 2 Гц;
скольжение ротора относительно обратного магнитного потока sобр = 1,96;
частота тока наводимого обратным магнитным потоком f2обр = 98 Гц

Согласно закону Ампера, в результате взаимодействия электрического тока I2пр с магнитным полем Фпр возникает вращающий момент

,

  • где Mпр – магнитный момент создаваемый прямым магнитным потоком, Н∙м,
  • сM — постоянный коэффициент, определяемый конструкцией двигателя

Электрический ток I2обр, взаимодействуя с магнитным полем Фобр, создает тормозящий момент Мобр, направленный против вращения ротора, то есть встречно моменту Мпр:

,

  • где Mобр – магнитный момент создаваемый обратным магнитным потоком, Н∙м

Результирующий вращающий момент, действующий на ротор однофазного асинхронного двигателя,

,

Справка: В следствие того, что во вращающемся роторе прямым и обратным магнитным полем будет наводиться ток разной частоты, моменты сил действующие на ротор в разных направлениях будут не равны. Поэтому ротор будет продолжать вращаться в пульсирующем магнитном поле в том направлении в котором он имел начальное вращение.

При работе однофазного двигателя в пределах номинальной нагрузки, то есть при небольших значениях скольжения s = sпр, крутящий момент создается в основном за счет момента Мпр. Тормозящее действие момента обратного поля Мобр — незначительно.

Это связано с тем, что частота f2обр много больше частоты f2пр, следовательно, индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора х2обр = x2sобр току I2обр намного больше его активного сопротивления.

Поэтому ток I2обр, имеющий большую индуктивную составляющую, оказывает сильное размагничивающее действие на обратный магнитный поток Фобр, значительно ослабляя его.

,

  • где r2 — активное сопротивление стержней ротора, Ом,
  • x2обр — реактивное сопротивление стержней ротора, Ом.

Если учесть, что коэффициент мощности невелик, то станет, ясно, почему Мобр в режиме нагрузки двигателя не оказывает значительного тормозящего действия на ротор однофазного двигателя.

Действие пульсирующего поля на неподвижный ротор

При неподвижном роторе (n2 = 0) скольжение sпр = sобр = 1 и Мпр = Мобр, поэтому начальный пусковой момент однофазного асинхронного двигателя Мп = 0. Для создания пускового момента необходимо привести ротор во вращение в ту или иную сторону. Тогда s ≠ 1, нарушается равенство моментов Мпр и Мобр и результирующий электромагнитный момент приобретает некоторое значение.

Одним из способов создания пускового момента в однофазном асинхронном двигателе, является расположение вспомогательной (пусковой) обмотки B, смещенной в пространстве относительно главной (рабочей) обмотки A на угол 90 электрических градусов.

Чтобы обмотки статора создавали вращающееся магнитное поле токи IA и IB в обмотках должны быть сдвинуты по фазе относительно друг друга.

Для получения фазового сдвига между токами IA и IB в цепь вспомогательной (пусковой) обмотки В включают фазосмещающий элемент, в качестве которого используют активное сопротивление (резистор), индуктивность (дроссель) или емкость (конденсатор) [1].

После того как ротор двигателя разгонится до частоты вращения, близкой к установившейся, пусковую обмотку В отключают. Отключение вспомогательной обмотки происходит либо автоматически с помощью центробежного выключателя, реле времени, токового или дифференциального реле, или же вручную с помощью кнопки.

Таким образом, во время пуска двигатель работает как двухфазный, а по окончании пуска — как однофазный.

— однофазный асинхронный двигатель, имеющий на статоре вспомогательную первичную обмотку, смещенную относительно основной, и короткозамкнутый ротор [2].

Однофазный асинхронный двигатель с пусковым сопротивлением — двигатель с расщепленной фазой, у которого цепь вспомогательной обмотки отличается повышенным активным сопротивлением.

Для запуска однофазного двигателя можно использовать пусковой резистор, который последовательно подключается к пусковой обмотки. В этом случае можно добиться сдвига фаз в 30° между токами главной и вспомогательной обмотки, которого вполне достаточно для пуска двигателя. В двигателе с пусковым сопротивлением разность фаз объясняется разным комплексным сопротивлением цепей.

Также сдвиг фаз можно создать за счет использования пусковой обмотки с меньшей индуктивностью и более высоким сопротивлением. Для этого пусковая обмотка делается с меньшим количеством витков и с использованием более тонкого провода чем в главной обмотке.

Отечественной промышленностью изготавливается серия однофазных асинхронных электродвигателей с активным сопротивлением в качестве фазосдвигающего элемента серии АОЛБ мощностью от 18 до 600 Вт при синхронной частоте вращения 3000 и 1500 об/мин, предназначенных для включения в сеть напряжением 127, 220 или 380 В, частотой 50 Гц.

Двигатель с конденсаторным пуском — двигатель с расщепленной фазой, у которого цепь вспомогательной обмотки с конденсатором включается только на время пуска.

Среди фазосдвигающих элементов, только конденсатор позволяет добиться наилучших пусковых свойств однофазного асинхронного электродвигателя.

Двигатели в цепь которых постоянно включен конденсатор используют для работы две фазы и называются — конденсаторными. Принцип действия этих двигателей основан на использовании вращающегося магнитного поля.

Двигатель с экранированными полюсами — двигатель с расщепленной фазой, у которого вспомогательная обмотка короткозамкнута.

Статор однофазного асинхронного двигателя с экранированными полюсами обычно имеет явно выраженные полюса. На явно выраженных полюсах статора намотаны катушки однофазной обмотки возбуждения.

Каждый полюс статора разделен на две неравные части аксиальным пазом. Меньшую часть полюса охватывает короткозамкнутый виток.

Ротор однофазного двигателя с экранированными полюсами — короткозамкнутый в виде «беличьей» клетки.

При включении однофазной обмотки статора в сеть в магнитопроводе двигателя создается пульсирующий магнитный поток. Одна часть которого проходит по неэкранированной Ф', а другая Ф» — по экранированной части полюса.

Поток Ф» наводит в короткозамкнутом витке ЭДС Ek, в результате чего возникает ток Ik отстающий от Ek по фазе из-за индуктивности витка. Ток Ik создает магнитный поток Фk, направленный встречно Ф», создавая результирующий поток в экранированной части полюса Фэ=Ф»+Фk.

Таким образом, в двигателе потоки экранированной и неэкранированной частей полюса сдвинуты во времени на некоторый угол.

Пространственный и временной углы сдвига между потоками Фэ и Ф' создают условия для возникновения в двигателе вращающегося эллиптического магнитного поля, так как Фэ ≠ Ф'.

Пусковые и рабочие свойства рассматриваемого двигателя невысоки. КПД намного ниже, чем у конденсаторных двигателей такой же мощности, что связано со значительными электрическими потерями в короткозамкнутом витке.

Источник: http://engineering-solutions.ru/motorcontrol/induction1ph/

Самостоятельное подключение трехфазного двигателя к однофазной сети – сложно, но осуществимо

Самостоятельное подключение трехфазного двигателя к однофазной сети – сложно, но осуществимо

14.06.2016

Читайте также:  Идеи оформления и наполнения шкафов купе для спальни

Доморощенные «кулибины» используют для электромеханических поделок то, что попадется под руку. При выборе электродвигателя, обычно попадаются трехфазные асинхронные. Этот тип получил широкое распространение благодаря удачной конструкции, хорошей балансировке и экономичности.

Особенно это актуально в мощных промышленных агрегатах. За пределами частного дома или квартиры, проблем с трехфазным питанием нет. А как организовать подключение трехфазного двигателя к однофазной сети, если ваш счетчик имеет два провода?

Рассмотрим вариант штатного подключения

Трехфазный двигатель, имеет три обмотки под углом 120°. На контактную колодку выводится три пары контактов. Соединение можно организовать двумя способами:

Подключение по схеме «звезда» и «треугольник»

Подключение по схеме «звезда». Каждая обмотка одним концом соединяется с двумя другими обмотками, образуя так называемую нейтраль. Оставшиеся концы соединяются с тремя фазами. Таким образом, на каждую пару обмоток подается 380 вольт:

В распределительной колодке, перемычки соединены соответственно, перепутать контакты невозможно. Понятия полярности в переменном токе нет, поэтому не имеет значения, какую фазу, на какой провод подавать.

Подключение по схеме «треугольник». При таком способе конец каждой обмотки соединяется со следующей, в результате получается замкнутый круг, точнее треугольник. На каждой обмотке присутствует напряжение 380 вольт.

Схема подключения:

Соответственно, на клемной колодке перемычки устанавливаются по-иному. Аналогично с первым вариантом, полярность отсутствует, как класс.

На каждую группу контактов, ток поступает в разный момент времени, следуя понятию «сдвиг фазы». Поэтому магнитное поле последовательно увлекает за собой ротор, создавая непрерывный крутящий момент. Так работает двигатель при «родном» для него трехфазном питании.

А если вам достался двигатель в отличном состоянии, а подключить его надо к однофазной сети? Не стоит расстраиваться, схема подключения трехфазного двигателя давно отработана инженерами. Мы поделимся с вами секретами нескольких популярных вариантов.

Подключение трехфазного двигателя к сети 220 вольт (одна фаза)

На первый взгляд, работа трехфазного мотора при подключении к одной фазе ничем не отличается от правильного включения. Ротор вращается, практически не теряя оборотов, никаких рывков и замедлений не наблюдается.

Однако достичь штатной мощности при таком питании невозможно. Это вынужденная потеря, ее никак не исправить, приходится с этим считаться. В зависимости от управляющей схемы, снижение мощности колеблется от 20% до 50%.

При этом электроэнергия расходуется так же, как будто вы используете всю мощь. Чтобы выбрать наиболее выгодный вариант, предлагаем ознакомиться с различными способами:

Конденсаторный способ включения

Поскольку нам необходимо обеспечить тот самый «сдвиг по фазе», используем природные способности конденсаторов. Два подводящих провода у нас имеются, их подключаем соответственно к обеим точкам штатной клемной колодки.

Остается третий контакт, на который заводится ток от одного из уже подключенных. Причем не напрямую (иначе двигатель не начнет вращение), а через конденсаторную схему.
Используется два конденсатора (их называют фазосдвигающими).

На приведенной схеме видно, что один конденсатор включен постоянно, а второй через не фиксируемую кнопку. Первый элемент рабочий, его задача имитировать штатный сдвиг фазы для третьей обмотки.

Вторая емкость предназначена для первого оборота ротора, дальше он крутится по инерции, каждый раз попадая между фальшивыми «фазами». Пусковой конденсатор нельзя оставлять включенным постоянно, поскольку он внесет сумятицу в относительно стройный ритм вращения.

Внимание! Приведенная схема подключения трехфазного двигателя к однофазной сети является теоретической. Для реальной работы необходимо правильно рассчитать емкости обоих элементов, и подобрать тип конденсаторов.

Формула расчета рабочего «конденсатора»:

  • При подключении «звездой» С=(2800*I)/U;
  • При подключении «треугольником» С=(4800*I)/U;

С – полученная величина емкости в микрофарадах.

2800 (4800) физическая константа, без единицы измерения.

I – штатный ток каждой фазы при правильном подключении.

Его необходимо уточнить при приобретении мотора или узнать при помощи токоизмерительных клещей. Для этого придется хотя бы раз запустить двигатель от трех фаз.

U – напряжение сети при однофазном подключении. Как правило, 220 вольт.

Если измерить или узнать рабочий трехфазный ток не представляется возможным (как правило, так и будет), можно вычислить емкость по упрощенной формуле. Величина будет с небольшой погрешностью, но это не сильно скажется на работе двигателя.

С=66*P

С – полученная величина емкости в микрофарадах. 66 – физическая константа.

P – мощность двигателя при работе от трехфазного питания. Указана на заводском шильдике.

Ёмкость пускового конденсатора вычисляется без формулы. Она должна быть в 3 раза больше значения рабочего элемента.

Важно! Обязательно установите кнопку без фиксации, для отключения пусковой емкости. Некоторые «мастера» монтируют выключатель, который затем забывают разомкнуть.

В результате обороты ротора становятся нестабильными, а обмотки статора сильно нагреваются.

Теперь осталось найти подходящие конденсаторы.

Поскольку мы стремимся получить условно бесплатное оборудование (двигатель, как правило, приобретен за пару бутылок горячительного), то и конденсаторы подбираются по аналогичному принципу.

Обычно в мастерской найдется несколько бумажных конденсаторов в железном корпусе, типа МПГ или КБП. Это как раз то, что нужно. У них хорошая надежность и можно найти экземпляры с рабочим напряжением 300-600 вольт.

Недостаток один – такие конденсаторы имеют малую емкость и большие габариты. Поэтому вам придется набирать целую батарею, которую где-то надо разместить. Это плата за «бесплатность» конструкции. Если хочется сделать аккуратно, или нет возможности установить объемный пусковой механизм – воспользуйтесь современными радиоэлементами.

Полипропиленовые конденсаторы серии СВВ имеют малые размеры, и доступны в любом магазине радиодеталей. Разумеется, это увеличит стоимость вашей поделки.

Если вы собрали самодельную циркулярную пилу с мотором мощностью 5-8 кВт – то для батареи бумажных конденсаторов найдется место. А вот небольшой точильный станок с 500 ваттным мотором требует компактного размещения.

Подключение трехфазного двигателя к однофазному питания может быть любым: звездой и треугольником. На качество работы это принципиально не влияет. Обычно оставляют туже схему, которая использовалась штатно. Однако иногда, чтобы сэкономить на конденсаторах (при подключении «звездой» их нужно меньше), меняют способ коммутации обмоток.

Совет: При таком способе подключения, вы можете менять направление вращения трехфазного двигателя.

Это может быть удобно при работе с точильным или сверлильным станком.

Необходимо добавить в схему коммутирующий переключатель с центральной точкой.

Коммутируя цепь из третьей обмотки и конденсаторной группы к одному или другому контакту однофазного подключения, можно заставить ротор вращаться в нужном направлении.

Внимание! Коммутацию можно осуществлять только при остановленном роторе и отсоединенном питании.

Реверсное подключение трехфазного двигателя через магнитный пускатель

Для удобства работы с мощным мотором, и создания безопасного подключения, следует использовать магнитный пускатель. Трехфазные установки именно так и подключаются, управляющая кнопка имеет компактные размеры и рассчитана на малые токи. А силовой кабель коммутируется мощными контактами пускателя.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети дает возможность использовать режим реверса. Мы рассмотрели технологию в предыдущей главе.

Для сборки схемы нам понадобятся следующие компоненты:

  1. Собственно электродвигатель;
  2. Два одинаковых трехфазных пускателя. Важно! Поскольку питание однофазное, рабочая катушка должна быть на 220 вольт;
  3. Кнопочный пост (две замыкающие кнопки, одна размыкающая, для остановки);
  4. Входной автомат с защитой от короткого замыкания;
  5. Фазосдвигающий рабочий конденсатор с рассчитанной емкостью.

Определимся с терминологией. Присвоим контактам трехфазных пускателей наименования «А», «B» и «С».

Собираем схему управления. Фазу от автомата заводим через размыкающую кнопку параллельно на условные рабочие контакты «А» обоих пускателей.

Нулевой провод соединяем с рабочими входами «С» обоих пускателей, и параллельно соединяем опять же с обеими катушками магнитов. На этом входная часть схемы управления собрана. Контакты «B» остаются незадействованными.

Разворачиваем блок пускателей на 180°. Для защиты от короткого замыкания при случайном нажатии сразу двух кнопок реверса, устанавливаем блокировку. Для этого соединяем крест-накрест управляющие катушки пускателей. Теперь пока одна катушка замкнута, вторая просто не включится. Это достигнуто благодаря наличию нормально замкнутых и разомкнутых контактов пускателя.

Далее подключаем кнопочный пост. Схема включения: Нормально разомкнутые контакты катушек двух пускателей соединяем между собой. На нормально замкнутые контакты подключаем кнопки, каждую к своему пускателю.

В результате получается реверсное включение катушек – каждая кнопка замыкает контактную группу своего пускателя, а кнопка «стоп» обесточивает обе катушки, и происходит отключение сразу всего модуля, вне зависимости от номера пускателя.

Проверяем правильность сборки блока без нагрузки. При нажатии пусковых кнопок, должен срабатывать соответствующий пускатель. При одновременном нажатии второй кнопки, ничего не происходит. Значит, схема собрана правильно, и можно подключать двигатель и фазосдвигающий конденсатор.

На выходных контактах фаза «А» первого пускателя соединяется с фазой «А» второго. Эту часть коммутации следует выполнить особенно внимательно. На входе оба питающих кабеля соединены параллельно. А на выходе необходимо обеспечить перекрестную коммутацию.

Соединяем фазу «В» первого пускателя с фазой «С» второго пускателя. Соответственно фазу «С» №1 соединяем с фазой «В» №2. Параллельно контактам «В» и «С» второго магнита подключаем фазосдвигающий конденсатор.

Теперь при нажатии кнопок мы получаем требуемое направление вращения.

Итог: В зависимости от наличия деталей, вы можете воспользоваться любым из предложенных вариантов. Все зависит от суммы, которую вы желаете потратить.

И в заключение смотрите видео — подключение трехфазного двигателя к однофазной сети 220 вольт.

Самостоятельное подключение трехфазного двигателя к однофазной сети – сложно, но осуществимо Ссылка на основную публикацию

Источник: http://obinstrumente.ru/elektronika/podklyuchenie-trexfaznogo-dvigatelya.html

Ссылка на основную публикацию