Схема двигателя эл: обзор лучших идей и схем подключения (варианты проверки в домашних условиях)

обзор лучших идей и схем подключения (варианты проверки в домашних условиях)

Широко используемые в производственных процессах асинхронные электрические двигатели совмещаются треугольником, либо звездой. Один из первых вариантов применяется в большинстве случаев для моторов, отличающихся продолжительностью функционирования и пуска. Объединённое подключение используется для пуска электрических двигателей высокой мощности.

Что касается подключения электрического двигателя звездой, то её применяют на первоначальном этапе пуска, впоследствии переходя на треугольник. Помимо этого распространение получило подсоединение двигателя трёхфазного 220В.

В процессе подсоединения к 220В на двигатель влияют мощные потоки тока, которые сокращают его эксплуатационный период. В промышленной области подключение электродвигателей высокой мощности осуществляется в основном звездой, а не треугольником.

Если необходимо знать, как подключить электрический мотор 380 на 220, тогда важно знать, что существует несколько методов, обладающих, как плюсами, так и минусами.

Краткое содержимое статьи:

Переподсоединение с 380В на 220

Чтобы присоединить мотор трёхфазный к 220 вольтам, важно знать, что он имеет шесть выводов, полностью соответствующих нескольким обмоткам. Посредством проводного тестера осуществляется прозвон для поиска катушки. Концы совмещаются парно для получения треугольников.

Прежде всего, несколько концов провода сетевого подсоединяются к нескольким концам полученного треугольника. Не задействованный конец крепится к конденсатору, при этом свободный его провод тоже присоединяется с концом катушек, а также провода сетевого назначения.

От выбора варианта зависит, куда именно будет происходить вращение мотора. Проделав необходимые действия, осуществляется запуск мотора, после подачи 220 вольт на него.

Если в процессе подключения наблюдается гул, но при этом двигатель не крутится, соответственно требуется установка конденсатора, который в процессе запуска заставляет мотор крутиться, как на фото подсоединения электрического двигателя на сайте.

Сопротивление измеряется посредством тестера. При его отсутствии можно использовать батарейку, либо лампочку, предназначенную для фонарика: непосредственно в цепи с лампой присоединяют определённые провода.

В случае, если найдены концы обмотки, то происходит загорание лампочки. Значительно проблематичнее определить концы, а также начало обмоток. В данном случае необходим вольтметр.

Во время разрыва батарейки и провода важно смотреть происходит ли отклонение стрелки. Подобные действия необходимо осуществить с другими обмотками, чтобы изменять при достижении полярности. Достигается отклонение стрелки до первоначального измерения.

Звезда-треугольник

В большинстве двигателях отечественного производства звезда уже собрана, а вот треугольник нуждается в подсоединении нескольких фаз, при этом из шести последующих концов, имеющихся на обмотке, сооружают звезду. Схемы для подключения электрического мотора отображены на рисунке.

Неоспоримое достоинство совмещения цепи трёхфазной посредством звезды состоит в том, что двигатель вырабатывает максимальную мощность. Данного типа соединение нравится любителям, однако на производствах используется редко из-за сложности схемы соединения.

Варианты подсоединения электрического двигателя

Чаще всего используется подключение мотора электрического под 220/380В с имеющимся конденсатором, посредством которого снижается мощность. Конденсаторный контакт следует присоединить к нулю, при этом другой – к следующему выходу двигателя. В итоге получается минимальной мощности устройство.

При повышенной мощности следует внести в имеющуюся схему конденсатор пускового типа. При подсоединении однофазном он возвещает третий выход.

Что касается способа подсоединения асинхронного мотора электрического, то он просто подключается треугольником, а также звездой. У подобных агрегатов несколько обмоток. Для изменения имеющегося напряжения не обойтись без смены местами выходов, которые идут к верхней части соединений.

В процессе подключения подобных двигателей немаловажно ознакомиться с инструкцией, сертификатом, поскольку в импортных вариантах нередко можно встретить треугольник, который подходит под отечественные 220 вольт. Подобные двигатели при невнимательном отношении к данному вопросу и подключении звездой сразу же сгорают.

При мощности, достигающей больше чем 3 ватт, двигатель подключать не рекомендуется, так как это может стать причиной замыкания и поломкой автомата УЗО.

Подключение мотора трёхфазного

Ротор, подсоединённый по трёхфазной схеме, вращается посредством поля магнитного, которое появляется от тока, возникающего в различное время по разнообразным обмоткам.

Однако при подсоединении данного мотора к однофазной схеме, вращение ротора не наблюдается. К самому не сложному методу подключения относится присоединение  третьего контакта посредством конденсатора фазодвигающего.

При включении в схему однофазную у двигателя возникает быстрота вращения как при функционировании от сети с тремя фазами. Однако потери мощности высокие и напрямую зависят от конденсаторной ёмкости, условий эксплуатации двигателя, варианта подключения.

К самым распространенным вариантам цепей при подсоединении мотора электрического считается трёхфазная, представляющая собой совокупность электроцепей с равноценной частотой ЭДС, отличающихся фазами, но создающиеся одним энергетическим источником.

Невзирая на тот факт, что многие моторы справляются с функционированием от сети однофазной, бесперебойно работать всё же может не каждый. Отличным вариантом в подобно ситуации считаются электромоторы, рассчитанные на 380/220 вольт.

Данное напряжение указано в инструкции, а также на табло, имеющемся на агрегате. Помимо этого в паспорте имеется схема подсоединения и способы её  возможного изменения.

Фото процесса подключения электродвигателя

Устройство и принцип работы электродвигателя

Электрический двигатель постоянного тока

Эра электродвигателей берёт своё начало с 30-х годов XIX века, когда Фарадей на опытах доказал способность вращения проводника, по которому проходит ток, вокруг постоянного магнита. На этом принципе Томасом Девенпортом был сконструирован и испытан первый электродвигатель постоянного тока. Изобретатель установил своё устройство на действующую модель поезда, доказав тем самым работоспособность электромотора.

Практическое применение ДПТ нашёл Б. С. Якоби, установив его на лодке для вращения лопастей. Источником тока учёному послужили 320 гальванических элементов. Несмотря на громоздкость оборудования, лодка могла плыть против течения, транспортируя 12 пассажиров на борту.

Лишь в конце XIX столетия синхронными электродвигателями начали оснащать промышленные машины. Этому способствовало осознание принципа преобразования электродвигателем постоянного тока механической энергии в электричество. То есть, используя электродвигатель в режиме генератора, удалось получать электроэнергию, производство которой оказалось существенно дешевле от затрат на выпуск гальванических элементов. С тех пор электродвигатели совершенствовались и стали завоёвывать прочные позиции во всех сферах нашей жизнедеятельности.

Содержание

1. Устройство и описание ДПТ
2. Статор (индуктор)
3. Ротор (якорь)
4. Коллектор
5. Принцип работы
6. Типы ДПТ
7. По наличию щеточно-коллекторного узла
8. По виду конструкции магнитной системы статора
9. Управление
10. Механическая характеристика
11. Регулировочная характеристика
12. Области применения
13. Преимущества и недостатки
14. Видео в дополнение к написанному

Устройство и описание ДПТ

Конструктивно электродвигатель постоянного тока устроен по принципу взаимодействия магнитных полей.

Самый простой ДПТ состоит из следующих основных узлов:

1. Двух обмоток с сердечниками, соединенных последовательно. Данная конструкция расположена на валу и образует узел, называемый ротором или якорем.
2. Двух постоянных магнитов, повёрнутых разными полюсами к обмоткам. Они выполняют задачу неподвижного статора.
3. Коллектора – двух полукруглых, изолированных пластин, расположенных на валу ДПТ.
4. Двух неподвижных контактных элементов (щёток), предназначенных для передачи электротока через коллектор до обмоток возбуждения.

Рисунок 1. Схематическое изображение простейшего электродвигателя постоянного тока.

Рассмотренный выше пример – это скорее рабочая модель коллекторного электродвигателя. На практике такие устройства не применяются. Дело в том, что у такого моторчика слишком маленькая мощность. Он работает рывками, особенно при подключении механической нагрузки.

Статор (индуктор)

В моделях мощных современных двигателях постоянного тока используются статоры, они же индукторы, в виде катушек, намотанных на сердечники. При замыкании электрической цепи происходит образование линий магнитного поля, под действием возникающей электромагнитной индукции.

Для запитывания обмоток индуктора ДПТ могут использоваться различные схемы подключения:

• с независимым возбуждением обмоток;
• соединение параллельно обмоткам якоря;
• варианты с последовательным возбуждением катушек ротора и статора;
• смешанное подсоединение.

Схемы подключения наглядно видно на рисунке 2.

Рисунок 2. Схемы подключения обмоток статора ДПТ

У каждого способа есть свои преимущества и недостатки. Часто способ подключения диктуется условиями, в которых предстоит эксплуатация электродвигателя постоянного тока. В частности, если требуется уменьшить искрения коллектора, то применяют параллельное соединение. Для увеличения крутящего момента лучше использовать схемы с последовательным подключением обмоток. Наличие высоких пусковых токов создаёт повышенную электрическую мощность в момент запуска мотора. Данный способ подходит для двигателя постоянного тока, интенсивно работающего в кратковременном режиме, например для стартера. В таком режиме работы детали электродвигателя не успевают перегреться, поэтому износ их незначителен.

Ротор (якорь)

В рассмотренном выше примере примитивного электромотора ротор состоит из двухзубцового якоря на одной обмотке, с чётко выраженными полюсами. Конструкция обеспечивает вращение вала электромотора.

В описанном устройстве есть существенный недостаток: при остановке вращения якоря, его обмотки занимают устойчивое. Для повторного запуска электродвигателя требуется сообщить валу некий крутящий момент.

Этого серьёзного недостатка лишён якорь с тремя и большим количеством обмоток. На рисунке 3 показано изображение трёхобмоточного ротора, а на рис. 4 – якорь с большим количеством обмоток.

Рисунок 3. Ротор с тремя обмотками

Рисунок 4. Якорь со многими обмотками

Подобные роторы довольно часто встречаются в небольших маломощных электродвигателях.

Для построения мощных тяговых электродвигателей и с целью повышения стабильности частоты вращения используют якоря с большим количеством обмоток. Схема такого двигателя показана на рисунке 5.

Рисунок 5. Схема электромотора с многообмоточным якорем

Коллектор

Если на выводы обмоток ротора подключить источник постоянного тока, якорь сделает пол-оборота и остановится. Для продолжения процесса вращения необходимо поменять полярность подводимого тока. Устройство, выполняющее функции переключения тока с целью изменения полярности на выводах обмоток, называется коллектором.

Самый простой коллектор состоит из двух, изолированных полукруглых пластин. Каждая из них в определённый момент контактирует со щёткой, с которой снимается напряжение. Одна ламель всегда подсоединена к плюсу, а вторая – к минусу. При повороте вала на 180º пластины коллектора меняются местами, вследствие чего происходит новая коммутация со сменой полярности.

Такой же принцип коммутации питания обмоток используются во всех коллекторах, в т. ч. и в устройствах с большим количеством ламелей (по паре на каждую обмотку). Таким образом, коллектор обеспечивает коммутацию, необходимую для непрерывного вращения ротора.

В современных конструкциях коллектора ламели расположены по кругу таким образом, что каждая пластина соответствующей пары находится на диаметрально противоположной стороне. Цепь якоря коммутируется в результате изменения положения вала.

Принцип работы

Ещё со школьной скамьи мы помним, что на провод под напряжением, расположенный между полюсами магнита, действует выталкивающая сила. Происходит это потому, что вокруг проволоки образуется магнитное поле по всей его длине. В результате взаимодействия магнитных полей возникает результирующая «Амперова» сила:

F=B×I×L, где B означает величину магнитной индукции поля, I – сила тока, L – длина провода.

Вектор «Амперовой» всегда перпендикулярен до линий магнитных потоков между полюсами. Схематически принцип работы изображён на рис. 6.

Рис. 6. Принцип работы ДПТ

Если вместо прямого проводника возьмём контурную рамку и подсоединим её к источнику тока, то она повернётся на 180º и остановится в в таком положении, в котором результирующая сила окажется равной 0. Попробуем подтолкнуть рамку. Она возвращается в исходное положение.

Поменяем полярность тока и повторим попытку: рамка сделала ещё пол-оборота. Логично припустить, что необходимо менять направление тока каждый раз, когда соответствующие витки обмоток проходят точки смены полюсов магнитов. Именно для этой цели и создан коллектор.

Схематически можно представить себе каждую якорную обмотку в виде отдельной контурной рамки. Если обмоток несколько, то в каждый момент времени одна из них подходит к магниту статора и оказывается под действием выталкивающей силы. Таким образом, поддерживается непрерывное вращение якоря.

Типы ДПТ

Существующие электродвигатели постоянного тока можно классифицировать по двум основным признакам: по наличию или отсутствию в конструкции мотора щеточно-коллекторного узла и по типу магнитной системы статора.

Рассмотрим основные отличия.

По наличию щеточно-коллекторного узла

Двигатели постоянного тока для коммутации обмоток, которых используются щёточно-коллекторные узлы, называются коллекторными. Они охватывают большой спектр линейки моделей электромоторов. Существуют двигатели, в конструкции которых применяется до 8 щёточно-коллекторных узлов.

Функции ротора может выполнять постоянный магнит, а ток от электрической сети подаётся непосредственно на обмотки статора. В таком варианте отпадает надобность в коллекторе, а проблемы, связанные с коммутацией, решаются с помощью электроники.

В таких бесколлекторных двигателях устранён один из недостатков –искрение, приводящее к интенсивному износу пластин коллектора и щёток. Кроме того, они проще в обслуживании и сохраняют все полезные характеристики ДПТ: простота в управлении связанном с регулировкой оборотов, высокие показатели КПД и другие. Бесколлекторные моторы носят название вентильных электродвигателей.

По виду конструкции магнитной системы статора

В конструкциях синхронных двигателей существуют модели с постоянными магнитами и ДПТ с обмотками возбуждения. Электродвигатели серий, в которых применяются статоры с потоком возбуждения от обмоток, довольно распространены. Они обеспечивают стабильную скорость вращения валов, высокую номинальную механическую мощность.

О способах подключения статорных обмоток шла речь выше. Ещё раз подчеркнём, что от выбора схемы подключения зависят электрические и тяговые характеристики двигателей постоянного тока. Они разные в последовательных обмотках и в катушках с параллельным возбуждением.

Управление

Не трудно понять, что если изменить полярность напряжения, то направление вращения якоря также изменится. Это позволяет легко управлять электромотором, манипулируя полярностью щеток.

Механическая характеристика

Рассмотрим график зависимости частоты от момента силы на валу. Мы видим прямую с отрицательным наклоном. Эта прямая выражает механическую характеристику электродвигателя постоянного тока. Для её построения выбирают определённое фиксированное напряжение, подведённое для питания обмоток ротора.

Примеры механических характеристик ДПТ независимого возбуждения

Регулировочная характеристика

Такая же прямая, но идущая с положительным наклоном, является графиком зависимости частоты вращения якоря от напряжения питания. Это и есть регулировочная характеристика синхронного двигателя.

Построение указанного графика осуществляется при определённом моменте развиваемом ДПТ.

Пример регулировочных характеристик двигателя с якорным управлением

Благодаря линейности характеристик упрощается управление электродвигателями постоянного тока. Поскольку сила F пропорциональна току, то изменяя его величину, например переменным сопротивлением, можно регулировать параметры работы электродвигателя.

Регулирование частоты вращения ротора легко осуществляется путём изменения напряжения. В коллекторных двигателях с помощью пусковых реостатов добиваются плавности увеличения оборотов, что особенно важно для тяговых двигателей. Это также один из эффективных способов торможения. Мало того, в режиме торможения синхронный электродвигатель вырабатывает электрическую энергию, которую можно возвращать в энергосеть.

Области применения

Перечислять все области применения электродвигателей можно бесконечно долго. Для примера назовём лишь несколько из них:

• бытовые и промышленные электроинструменты;
• автомобилестроение – стеклоподъёмники, вентиляторы и другая автоматика;
• трамваи, троллейбусы, электрокары, подъёмные краны и другие механизмы, для которых важны высокие параметры тяговых характеристик.

Преимущества и недостатки

К достоинствам относится:

• Линейная зависимость характеристик электродвигателей постоянного тока (прямые линии) упрощающие управление;
• Легко регулируемая частота вращения;
• хорошие пусковые характеристики;
• компактные размеры.

У асинхронных электродвигателей, являющихся двигателями переменного тока очень трудно достичь таких характеристик.

Недостатки:

• ограниченный ресурс коллектора и щёток;
• дополнительная трата времени на профилактическое обслуживание, связанное с поддержанием коллекторно-щёточных узлов;
• ввиду того, что мы пользуемся сетями с переменным напряжением, возникает необходимость выпрямления тока;
• дороговизна в изготовлении якорей.

По перечисленным параметрам из недостатков в выигрыше оказываются модели асинхронных двигателей. Однако во многих случаях применение электродвигателя постоянного тока является единственно возможным вариантом, не требующим усложнения электрической схемы.

Видео в дополнение к написанному

//www.youtube.com/embed/uPdv7l9zx2c?feature=oembed//www.youtube.com/embed/1N2xPGI-zJs?feature=oembed//www.youtube.com/embed/OVtQw2yfLrw?feature=oembed

Двигатель постоянного тока

В данной статье мы подробно рассмотрим двигатели постоянного тока. Детально разберем типы и принцип работы данных двигателей. Расскажем как происходит переключение и контролирование двигателя, контролировани

Схема подключения электродвигателя. Подключение однофазного электродвигателя

Существует несколько схем подключения электродвигателей. Всё зависит от того, какой тип машины используется. В быту каждый человек использует множество электрических приборов, около 2/3 из общего числа имеют в своей конструкции электрические двигатели различной мощности с разными характеристиками.

Обычно, когда приборы выходят из строя, двигатели могут продолжать работать. Их можно использовать в других конструкциях: изготовить самодельные станки, электронасосы, газонокосилки, вентиляторы. Но вот нужно определиться с тем, какую схему использовать для подключения к бытовой сети.

Конструкция электродвигателей и подключение

Для того чтобы использовать электрические моторы для самодельных аппаратов, нужно произвести правильно подключение обмоток. В однофазную бытовую сеть 220 В можно включить следующие машины:

1. Асинхронные трехфазные электрические двигатели. Производится к сети подключение электродвигателей «треугольником» или «звездой».
2. Асинхронные электромоторы, работающие от сети с одной фазой.
3. Коллекторные двигатели, оснащенные щеточной конструкцией для питания ротора.

Все остальные электрические двигатели необходимо подключать при помощи сложных устройств, предназначенных для запуска. А вот шаговые моторы должны оснащаться специальными электронными схемами управления. Без знаний и умений, а также специальной аппаратуры, выполнить подключение невозможно. Приходится использовать сложные схемы подключения электродвигателей.

Одно- и трехфазная сеть

В бытовой сети одна фаза, напряжение в ней 220 В. Но можно подключить к ней и трехфазные электродвигатели, рассчитанные на напряжение 380 В. Для этого используются специальные схемы, вот только выжать из устройства больше 3 кВт мощности практически нереально, так как увеличивается риск привести в негодность электропроводку в доме. Поэтому если имеется необходимость установки сложного оборудования, в котором требуется применять электрические двигатели на 5 или 10 кВт, лучше провести в дом трехфазную сеть. Подключение электродвигателей «звездой» к такой сети произвести намного проще, нежели к однофазной.

Что потребуется для подключения мотора

Принцип работы любого электрического двигателя знаком каждому, основан он на вращении магнитного потока. При подключении однофазных электродвигателей вам теория не очень нужна, поэтому хватит следующих знаний:

1. Вы должны иметь представление о конструкции электрического двигателя, с которым производятся работы.
2. Знать, для какой цели предназначены обмотки, а также уметь по схеме подключения электродвигателя осуществить монтаж.
3. Уметь работать со вспомогательными устройствами – балластными сопротивлениями или пусковыми конденсаторами.
4. Знать, как подключается электродвигатель при помощи магнитного пускателя.

Запрещается включать электрический двигатель, если не знаете его модель, а также назначение выводов. Обязательно проверьте, какое допускается соединение обмоток при работе в сети 220 и 380 В. На всех электрических двигателях обязательно присутствует табличка из металла, которая прикреплена к корпусу. На ней указывается модель, тип, схема подключения, напряжение, а также другие параметры. Если нет никаких данных, то необходимо при помощи мультиметра прозвонить все обмотки, после чего правильно соединить их.

Подключение коллекторного двигателя

Такие электродвигатели используются практически во всех бытовых электроприборах. Их можно встретить в стиральных машинках, кофемолках, мясорубках, шуруповертах, обогревателях и прочих приборах. Электродвигатели рассчитаны на сравнительно небольшое время работы, включаются они на несколько секунд или минут. Но зато моторы очень компактные, высокооборотные и мощные. А схема подключения электродвигателя очень простая.

Подключить такой электродвигатель к бытовой сети 220 В можно очень просто. Напряжение поступает от фазы к щетке, затем через обмотку ротора — к противоположной ламели. А вторая щетка снимает напряжение и передаёт его на обмотку статора. Она состоит из двух половин, соединенных последовательно. Второй вывод обмотки поступает на нулевой провод питания.

Особенности включения мотора

Для того чтобы включать и отключать электрический двигатель, применяется кнопка с фиксатором (или без него), но можно использовать и простой выключатель. Если имеется необходимость, то обе обмотки разделяются и их можно подключать попеременно. Этим достигается изменение частоты вращения ротора. Но имеется один недостаток у таких двигателей — относительно низкий ресурс, который напрямую зависит от качества щёток. Именно коллекторный узел является самым уязвимым местом двигателя.

Как подключить однофазный асинхронный мотор

В любом асинхронном электродвигателе, рассчитанном на питание от однофазной сети 220 В, имеется две обмотки — пусковая и рабочая. В качестве «коллектора» используется цилиндрическая болванка из алюминия, которая насажена на валу. Можно даже отметить, что цилиндр на роторе является, по сути, короткозамкнутой обмоткой. Существует множество схем для включения асинхронного мотора, но применяется на практике немного:

1. С использованием балластного сопротивления, подключенного к обмотке пуска.
2. С включенным конденсатором на обмотке запуска.
3. При помощи кнопочного или релейного пускателя, стартового конденсатора, включенного в цепь обмотки пуска.

Очень часто применяется комбинация кнопочного или релейного пускателя, а также постоянно включенного рабочего конденсатора. Вместо реле очень часто используется электронный ключ на тиристоре. При помощи этого переключателя производится подключение однофазного электродвигателя с дополнительной группой конденсаторов.

Практические схемы

Асинхронные электрические двигатели обладают довольно маленьким на старте крутящим моментом. Поэтому необходимо использовать дополнительные устройства, например, пусковые реле или балластные сопротивления, а также мощные конденсаторы для подключения однофазных электродвигателей. Обмотки в моторах изготавливаются с разделением на несколько выводов. Если три вывода, то один из них общий. Но может быть четыре или два.

Для того чтобы понять, к каким конкретно контактам подключена та или иная обмотка, необходимо изучить схему мотора. Если ее нет, потребуется осуществить прозвонку с помощью мультиметра. Для этого переведите его в режим измерения сопротивления. Если на паре выводов большое сопротивление, то это означает, что вы произвели замер одновременно двух обмоток. Обычно у рабочей обмотки асинхронных двигателей сопротивление не более 13 Ом. У пусковой же оно практически в три раза выше — примерно 35 Ом.

Для того чтобы подключить при помощи пускателя однофазный асинхронный мотор, достаточно лишь правильно соединить все контакты проводами. Для того чтобы запустить асинхронник, необходимо кратковременно включить в цепи дополнительные элементы — конденсатор или балластное сопротивление. Чтобы выключить электрическую машину, достаточно просто обесточить все обмотки.

Трехфазные электродвигатели

В трехфазных электрических двигателях существенно большая мощность, а также крутящий момент во время запуска. Подключение трехфазного электродвигателя простое только в том случае, если имеется розетка с тремя фазами 380 В. Но использовать в бытовых условиях такие моторы оказывается проблематично, так как трехфазная сеть есть далеко не у всех дома. Обмотки соединяются по схеме «звезда» или «треугольник», это зависит от того, какое межфазное напряжение в сети.

Но вот в том случае, если вам потребуется подключить такой электрический двигатель в бытовую сеть, придётся использовать маленькую хитрость. По сути, у вас имеется в розетке ноль и фаза. При этом «0» можно считать как один из выводов источника питания, то есть фазу, у которой сдвиг равен нулю.

Чтобы сделать еще одну фазу, необходимо при помощи дополнительного конденсатора осуществить сдвиг фазы питания. Всего должно быть три фазы, каждая имеет сдвиг относительно соседних на 120 градусов. Но чтобы сделать сдвиг правильно, необходимо рассчитать емкость конденсаторов. Так, на каждый киловатт мощности электродвигателя потребуется рабочая емкость около 70 мкФ, а также пусковая около 25 мкФ. При этом они должны быть рассчитаны на напряжение от 600 В и выше.

Но лучше всего производить подключение электродвигателей 380 В трехфазного типа с помощью частотных преобразователей. Существуют модели, которые подключаются к однофазной сети, а при помощи специальных инверторных схем они преобразуют напряжение, в результате чего на выходе оказывается три фазы, которые необходимы для питания асинхронного мотора.

Схема пуска электродвигателя — советы электрика

Схема пуска асинхронного двигателя

  Всем привет. Тема сегодняшней статьи это схема пуска асинхронного двигателя. Как по мне, то эта схема самая простоя, какая только может быть в электротехнике. В этой статье я вам приготовил две схемы. На первом рисунке будет схема с предохранителем для защиты цепей управления, а на втором будет без предохранителя.

Отличие этих схем в том, что предохранитель служит как дополнительный элемент для защиты цепи от короткого замыкания и так же как защита от самопроизвольного включения.

К примеру, если вам нужно выполнить какие-то работы на электроприводе, то вы разбираете электрическую схему путём выключения автомата и дополнительно ещё нужно вынуть предохранитель и после этого уже можно приступать к работе.

И так рассмотрим первую схему. Для увеличения картинки нажмите на неё.

 Рисунок 1. Пуск асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

QF – любой автоматический выключатель.

Обратите внимание

KM – электромагнитный пускатель или контактор. Также этими буквами на картинке я обозначил катушку пускателя и блок-контакт пускателя.

SB1 – это кнопка стоп

SB2 – кнопка пуск

KK – любое тепловое реле, а также контакт теплового реле.

FU – предохранитель.

КК – тепловое реле, контакты теплового реле.

М – асинхронный двигатель.

Теперь опишем сам процесс запуска двигателя.

Всю эту схему можно условно разделить на силовую – это то что находится слева, и на схему управления – это то что находиться справа. Для начала на всю электрическую цепь нужно подать напряжение путём включения автомата QF. И напряжение подаются на неподвижные контакты пускателя и на цепь управления.

 Далее нажимаем кнопку пуска SB2, при этом действии напряжение подается на катушку пускателя и он втягивается и подаётся также напряжение на обмотки статора и электродвигатель начинает вращаться. Одновременно с силовыми контактами на пускателе замыкаются и блок-контакты КМ через которые подаётся напряжение на катушку пускателя и кнопку SB2 можно отпустить.

На этом процесс запуска уже окончен, как Вы сами видите всё очень легко и просто.

  Рисунок 2. Пуск асинхронного электродвигателя. В цепи управления нет предохранителя. Для увеличения картинки нажмите на неё.

Для того чтобы прекратить работу электродвигателя, достаточно всего лишь нажать на кнопку SB1. Этим действием мы разрываем цепь управления и прекращается подача напряжения на катушку пускателя, и силовые контакты размыкаются и как следствие пропадает напряжение на обмотках статора, и он останавливается. Останавливать так же легко, как и запускать.

Вот в принципе и вся схема пуска асинхронного двигателя. Если статья вам чем то помогла, то поделитесь нею в соц. сетях, а так же подпишитесь на обновления блога.

С уважением Семак Александр!

Источник: http://fazanet.ru/sxema-puska-asinxronnogo-dvigatelya.html

Схема электродвигателя — способы подключения и запуска двигателя. Обзор типовых конфигураций и принципа работы

Работа внушительной части приборов, используемых в быту и на производстве, обеспечивается электродвигателями с различными спецификациями. Изучив технические характеристики, схемы соединения к электропитанию и подключения фаз двигателей, их можно использовать вторично в самодельных станках, насосных и вентиляционных системах.

Типовые конфигурации и принципы действия электродвигателей

Есть два наиболее распространенных вида моторов, подключение которых можно выполнить без дополнительных деталей. Это асинхронные двигатели с однофазным или трехфазным питанием и коллекторные устройства.

В асинхронных однофазных двигателях обмотка на роторе короткозамкнутая, по конструкции напоминающая колесо для белки.

Замкнутые на кругах стержни входят в пазы сердечника, где при индукции тока создается поле уравновешивающее электромагнитное поле катушки. Для того, чтобы после подключения к сети мотор заработал, нужен стартовый толчок.

Важно

В некоторых случаях, например на точильном станке двигатель можно запустить вручную, простым вращательным движением вала.

Можно также снабдить самодельный инструмент дополнительной стартовой обмоткой или частотным преобразователем, который обеспечит плавный запуск мотора. Начало вращения в асинхронных двигателях с трехфазной обмоткой статора происходит автоматически, благодаря чередованию фаз

Как видно на структурной схеме, в коллекторном электродвигателе имеются рабочая и пусковая обмотки. Переключение обмотки на роторе происходит при помощи графитовых щеток, единовременно под напряжением находится только одна из рамок, с магнитным полем, перпендикулярным полю статорной обмотки.

Подключение электромотора на самодельных устройствах

Перед использованием электродвигателя нужно навести справки о его типе и особенностях конструкции. Единственной доступной информацией при этом может быть лишь серийная маркировка на корпусе, остальное — мощность, тип, возможные системы управления двигателем — придется поискать в технических справочниках.

Проверка проводных выходов и корпуса на короткое замыкание — застрахует от аварий. Для этого, после визуального осмотра на предмет следов возгорания, при помощи мультиметра нужно сделать прозвон всех контактов и корпуса, затем проверить обмотки и выводы, и также конденсаторы при наличии.

Запуск двигателя коллекторного типа

Коллекторные двигатели компактны и работают на высоких оборотах. Ими оснащаются малогабаритные бытовые приборы, например, миксеры, мясорубки, кофемолки и стиральные машины, а также ручные инструменты — дрели, шуруповёрты, дисковые пилы и т. п.

На фото — схема подключения такого электродвигателя к питанию 220В через простой замыкающий выключатель. Кнопка в зажатом положении подает ток на обмотки статора и ротора. При двух разных обмотках на статоре можно сделать перемычку для переключения скоростей.

Способы подключения асинхронных двигателей

Различные модели асинхронных двигателей используются в бытовых кондиционерах, в насосных системах и аппаратуре промышленного назначения. Они, как правило, оснащаются преобразователями частоты, которые в зависимости от предназначения, выполняют постепенный набор оборотов при включении, или плавное, не ступенчатое, переключение скоростей.

Схема подключения обычно дается прямо на корпусе, где маркируются выводящие провода пусковой и рабочей обмотки. В других случаях их можно определить при помощи замеров сопротивления. Величина в Омах в двух вариантах последовательного соединения должна в сумме быть равной показателю сопротивления пары обмоток ротора и статора.

Конденсаторы могут быть установлены по схеме подключения к статорной обмотке, для обеспечения пуска электродвигателя, или в качестве рабочего устройства, подсоединенного к основной обмотке. Возможен и комбинированный вариант с двумя конденсаторами.

Емкость теплообменника зависит от мощности мотора в расчете 7мкФ на 100Вт. Чрезмерный нагрев корпуса после запуска свидетельствует о недостаточной емкости подключенных конденсаторов. Если наблюдается спад мощности и замедление оборотов, следует уменьшить емкость.

Трехфазными двигателями, отличающимися большой мощностью и возможностью автоматического старта оборудуют деревообрабатывающие и токарные станки. К трехфазной сети питания такие моторы подсоединяются в двух конфигурациях: треугольной или в виде звезды.

Частотные преобразователи — важный элемент системы управления двигателем, могут быть заменены симисторами для плавного пуска, которые подключаются по трехфазной схеме. Это позволяет снизить расход электроэнергии и износ мотора, предотвращает перегрев и дает ряд дополнительных возможностей для подключения автоматики.

Фото схем электродвигателя

Источник: http://electrikmaster.ru/sxema-elektrodvigatelya/

Схема подключения трехфазного электродвигателя к трехфазной сети

При этом нет необходимости добавлять в схему подключения какие-то пусковые устройства, потому что магнитное поле будет образовываться в обмотках статора сразу же после пуска двигателя. Давайте рассмотрим один вопрос, который сегодня встречается часто на форумах электриков. Вопрос звучит так: как правильно провести подключение трехфазного электродвигателя к трехфазной сети?

Схемы подключения

Начнем с того, что рассмотрим конструкцию трехфазного электродвигателя. Нас здесь будут интересовать три обмотки, которые и создают магнитное поле, вращающее ротор мотора. То есть, именно так и происходит преобразование электрической энергии в механическую.

Существует две схемы подключения:

Сразу же оговоримся, что подключение звездой делает пуск агрегата более плавным. Но при этом мощность электродвигателя будет ниже номинальной практически на 30%. В этом плане подключение треугольником выигрывает. Мощность подключенный таким образом мотор не теряет.

Но тут есть один нюанс, который касается токовой нагрузке. Эта величина резко возрастает при пуске, что негативно влияет на обмотку. Высокая сила тока в медном проводе повышает тепловую энергию, которая влияет на изоляцию провода. Это может привести к пробивке изоляции и выходу из строя самого электродвигателя.

Совет

Хотелось бы обратить ваше внимание на тот факт, что большое количество европейского оборудования, завезенного на просторы России, укомплектовано европейскими электрическими двигателями, которые работают под напряжением 400/690 вольт. Кстати, снизу фото шильдика такого мотора.

Так вот эти трехфазные электродвигатели надо подключать к отечественной сети 380В только по схеме треугольник. Если подключить европейский мотор звездой, то под нагрузкой он сразу же сгорит.

Отечественные же трехфазные электродвигатели к трехфазной сети подключаются по схеме звезда. Иногда подключение производят треугольником, это делается для того, чтобы выжать из мотора максимальную мощность, необходимую для некоторых видов технологического оборудования.

Производители сегодня предлагают трехфазные электродвигатели, в коробке подключения которых сделаны выводы концов обмоток в количестве трех или шести штук. Если концов три, то это значит, что на заводе внутри мотора уже сделана схема подключения звезда.

Если концов шесть, то трехфазный двигатель можно подключать к трехфазной сети и звездой, и треугольником. При  использовании схемы звезда необходимо три конца начала обмоток соединить в одной скрутке. Три остальных (противоположных) подключить к фазам питающей трехфазной сети 380 вольт.

При использовании схемы треугольник нужно все концы соединить между собой по порядку, то есть последовательно. Фазы подключаются к трем точкам соединения концов обмоток между собой. Внизу фото, где показаны два вида подключения трехфазного двигателя.

Схема звезда-треугольник

Такая схема подключения к трехфазной сети используется достаточно редко. Но она существует, поэтому есть смысл сказать о ней несколько слов.

Для чего она используется? Весь смысл такого соединения основан на позиции, что при пуске электродвигателя используется схема звезда, то есть плавный пуск, а для основной работы используется треугольник, то есть выжимается максимум мощности агрегата.

Правда, такая схема достаточно сложная. При этом обязательно устанавливаются в соединение обмоток три магнитных пускателя. Первый соединяется с питающей сетью с одной стороны, а с другой стороны к нему подсоединяются концы обмоток. Ко второму и третьему подключаются противоположные концы обмоток. Ко второму пускателю производится подсоединение треугольником, к третьему звездой.

Принцип работы таков: при включении первого пускателя временное реле включает и пускатель номер три, то есть, подключенного по схеме звезда. Происходит плавный пуск электродвигателя. Реле времени задет определенный промежуток, в течение которого мотор перейдет в обычный режим работы. После чего пускатель номер три отключается, а включается второй элемент, переводя на схему треугольник.

Подключение электрического двигателя через магнитный пускатель

В принципе, схема подключения 3 фазного двигателя через магнитный пускатель практически точно такая же, как и через автомат. Просто в нее добавляется блок включения и выключения с кнопками «Пуск» и «Стоп».

Источник: http://OnlineElektrik.ru/eoborudovanie/edvigateli/sxema-podklyucheniya-trexfaznogo-elektrodvigatelya-k-trexfaznoj-seti.html

Схема подключения трёхфазного электродвигателя

Типовая схема подключения трёхфазного электродвигателя состоит из самого электродвигателя, магнитного пускателя и защиты от сверхтоков (автоматический выключатель – автомат).

Схемы подключения могут быть разными, в зависимости от магнитного пускателя, точнее от рабочего напряжения   его катушки К – 220 в или 380 в, от наличия теплового реле,  которое подключается последовательно с катушкой пускателя. Превышения тока, потребляемого электродвигателем вызывает   размыкание контактов теплового реле, что приводит к обесточиванию катушки и отключению электродвигателя.

Схема подключения трёхфазного электродвигателя

Обозначения: 1 – выключатель автоматический (3х-полюсный автомат), 2 – тепловое реле с размыкающими контактами, 3 – группа контактов магнитного пускателя, 4 – катушка магнитного пускателя (в данном случае рабочее напряжение катушки – 220 в), 5 – блок-контакт нормально разомкнутый, 6 – кнопка “Пуск”, 7 – кнопка “Стоп”.

Обратите внимание

Отличие этих схем подключения электродвигателей состоит в использовании разных магнитных пускателей в этих схемах. В первом случае используется магнитный пускатель с рабочим напряжением катушки 4 – 220 в; для её питания используется фаза С (можно любую другую) и ноль – N.

Во втором случае электродвигатель подключается через магнитный пускатель с катушкой 4 на 380 в. Для её питания используются фазы B и С.

Защита электродвигателей. Схема защиты электродвигателя

При эксплуатации асинхронных электродвигателей, как и любого другого электрооборудования, могут возникнуть неполадки – неисправности, часто приводящие к аварийному режиму работы, повреждению двигателя.  преждевременному выходу его из строя.

Прежде, чем перейти к способам защиты электродвигателей  стоит рассмотреть основные и наиболее частые причины возникновения аварийной работы асинхронных электродвигателей:

· Однофазные и межфазные короткие замыкания – в кабеле, клеммной коробке электродигателя, в обмотке статора (на корпус, межвитковые замыкания).

Короткие замыкания – наиболее опасный вид неисправности в электродвигателе, т. к. сопровождается возникновением очень больших токов, приводящих к перегреву и сгоранию обмоток статора.

· Тепловые перегрузки электродвигателя – обычно возникают, когда вращение вала сильно затруднено (выход из строя пошипника, попадание мусора в шнек, запуск двигателя под слишком большой нагрузкой, либо его полная остановка).

Частой причиной тепловой перегрузки электродвигателя, приводящей к ненормальному режиму работы является пропадание одной из питающих фаз. Это приводит к значительному увеличению тока (в два раза превышающего номинальный) в статорных обмотках двух других  фаз.

Результат тепловой перегрузки электродвигателя – перегрев и разрушение изоляции обмоток статора, приводящее к замыканию обмоток и негодности электродвигателя.

Защита электродвигателей от токовых перегрузок заключается в своевременном обесточивании электродвигателя при появлении в его силовой цепи или цепи управления больших токов, т. е. при возникновении коротких замыканий.

Для защиты электродвигателей от коротких замыканий применяют плавкие вставки, электромагнитные реле, автоматические выключатели с электромагнитным расцепителем, подобранные таким образом, чтобы они выдерживали большие пусковые сверхтоки, но незамедлительно срабатывали при возникновении токов короткого замыкания.

Для защиты электродвигателей  от тепловых перегрузок в схему подключения электродвигателя включают тепловое реле, имеющее контакты цепи управления – через них подаётся напряжение на катушку магнитного пускателя.

При возникновении тепловых перегрузок    эти контакты размыкаются, прерывая питание катушки, что приводит к возврату группы силовых контактов в исходное состояние – электродвигатель обесточен.

Простым и надёжным способом  защиты электродвигателя от пропадания фаз будет добавление в схему его подключения дополнительного магнитного пускателя:

Включение автоматического выключателя 1 приводит к замыканию цепи питания катушки магнитного пускателя 2 (рабочее напряжение этой катушки должно быть ~380 в) и замыканию силовых контактов 3 этого пускателя, через который (используется только один контакт) подаётся питание катушки магнитного пускателя 4.

Важно

Включением кнопки «Пуск» 6 через кнопку «Стоп» 8 замыкается цепь питания катушки 4 второго магнитного пускателя (её рабочее напряжение может быть как 380 так и 220 в), замыкаются его силовые контакты 5 и на двигатель подаётся напряжение.

При отпускании кнопки «Пуск» 6 напряжение с силовых контактов 3 пойдет через нормально разомкнутый блок-контакт 7, обеспечивая неразрывность цепи питания катушки магнитного пускателя.

Как видно из этой схемы защиты электродвигателя, при отсутствии по каким-то причинам одной из фаз напряжение на электродвигатель поступать не будет, что предотвратит его от тепловых перегрузок и преждевременный выход из строя.

Схемы подключения электродвигателя. Звезда, треугольник, звезда – треугольник

Существует два основных способа подключения трёхфазных электродвигателей:  подключение звезда  и подключение треугольник.

При соединении трёхфазного электродвигателя звездой концы его статорных обмоток сводятся вместе, соединяясь в одной точке, а на начала обмоток подаётся питание.

При соединении трёхфазного электродвигателя треугольником   обмотки статора соединяются последовательно – конец одной обмотки соединён с началом следующей.

Клеммные колодки электродвигателей и схемы соединения обмоток (рис.2):

Не вдаваясь в подробности теоретических основ электротехники можно сказать, что электродвигатели с обмотками, соединёнными звездой работают намного мягче, чем   с соединением обмоток в треугольник, однако при соединении обмоток звездой двигатель не способен развить полную мощность. При соединении обмоток треугольником двигатель работает на полную паспортную мощность (примерно в 1,5 раз больше, чем при соединении звездой), но имеет очень большие значения пусковых токов.
Поэтому целесообразно (особенно для электродвигателей большой мощности) подключение по схеме звезда – треугольник; запуск осуществляется по схеме звезда, после чего (когда электродвигатель «набрал обороты»), происходит автоматическое переключение на схему треугольник.

Схема управления:

Подключение оперативного напряжения  через контакт NC (нормально закрытый) реле времени К1 и контакт NC К2, в цепи катушки пускателя  К3.

Включение пускателя К3, размыкает контакт К3 в цепи катушки пускателя К2 (блокировка случайного включения) и замыкает  контакт К3, в цепи катушки магнитного пускателя К1 – он  совмещен с контактами реле времени.

При включении пускателя К1 замыкается контакт К1 в цепи катушки магнитного пускателя  К1 и одновременно включается реле времени, размыкается контакт реле времени К1 в цепи катушки пускателя К3, замыкает контакт реле времени К1 в цепи катушки пускателя К2.

Отключение пускателя К3, замыкается контакт К3 в цепи катушки магнитного пускателя  К2. Включение пускателя К2, размыкает контакт К2 в цепи катушки пускателя К3.

Из рисунка 3 видно, что когда на начала обмоток 1, 2 и 3  через силовые контакты магнитного пускателя К1 подаётся рабочее напряжение, срабатывает магнитный пускатель К3. Его силовые контакты К3 соединяют концы обмоток 4, 5 и 6 – обмотки двигателя соединены звездой.

Далее срабатывает реле времени, совмещённое с пускателем К1, отключая пускатель К3 и одновременно включая К2 – замыкаются силовые контакты К2 и подаётся напряжение на  концы обмоток электродвигателя 4, 5 и 6. Теперь электродвигатель включен по схеме треугольник.

Трёхфазный двигатель – в однофазную сеть

Пожалуй, наиболее распространённый и простой способ подключения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть при отсутствии питающего напряжения ~ 380 в – это способ с применением фазосдвигающего конденсатора, через который запитывается третья обмотка электродвигателя.
Перед тем, как подключать трехфазный электродвигатель в однофазную сеть убедитесь, что его обмотки соединены “треугольником” (см. рис. ниже, вариант 2), т. к. именно это соединение даст минимальные потери мощности 3х-фазного двигателя при включении его в сеть ~ 220 в.

Мощность, развиваемая трехфазным электродвигателем, включенным в однофазную сеть с такой схемой соединения обмоток может составлять до 75% его номинальной мощности. При этом частота вращения двигателя практически не отличается от его частоты при работе в трёхфазном режиме.

На рисунке показаны клеммные колодки электродвигателей и соответствующие им схемы соединения обмоток. Однако, исполнение клеммной коробки электродвигателя может отличаться от показанного ниже –  вместо клеммных колодок, в коробке может располагаться два разделённых  пучка проводов (по три в каждом).

Эти пучки проводов представляют собой “начала” и “концы” обмоток двигателя. Их необходимо «прозвонить», чтобы разделить обмотки друг от друга и соединить по нужной нам схеме “треугольник” – последовательно, когда конец одной обмотки соединяется с началом другой т. д (С1-С6, С2-С4, С3-С5).

При включении трёхфазного электродвигателя в однофазную сеть, в схему “треугольник” добавляются пусковой конденсатор Сп, который используется кратковременно (только для запуска) и рабочий конденсатор Ср.

Совет

В качестве кнопки SB для запуска эл. двигателя небольшой мощности (до 1,5 кВт) можно использовать обычную кнопку “ПУСК”, применяемую в цепях управления магнитных пускателей.

Для двигателей большей мощности стоит заменить её на коммутационный аппарат помощнее – напр, автомат. Единственным неудобством в этом случае будет необходимость ручного отключения конденсатора Сп автоматом после того как электродвигатель наберёт обороты.

Таким образом, в схеме реализована возможность двухступенчатого управления электродвигателем, уменьшая общую ёмкость конденсаторов при “разгоне” двигателя.

Если мощность двигателя невелика (до 1 кВт), то запустить его можно будет и без пускового конденсатора, оставив в схеме лишь рабочий конденсатор Ср.

Рассчитать ёмкость рабочего конденсатора можно формулой:

• С раб = 4800 • I / U, мкФ – для двигателей, включенных в однофазную сеть с соединением обмоток “треугольник”.

• С раб = 2800 • I / U, мкФ – для двигателей, включенных в однофазную сеть с соединением обмоток “звезда”.

Это наиболее точный способ, требующий, однако, измерения тока в цепи электродвигателя. Зная номинальную мощность двигателя, для определения ёмкости рабочего конденсатора лучше воспользоваться следующей формулой:

С раб = 66·Р ном, мкФ, где Р ном – номинальная мощность двигателя.

Упростив формулу, можно сказать, что для работы трёхфазного электродвигателя в однофазной сети, ёмкость конденсатора на каждые 0,1 кВт его мощности должна составлять около 7 мкФ.

Так, для двигателя мощностью 1,1 кВт ёмкость конденсатора должна составлять 77 мкФ. Такую ёмкость можно набрать несколькими конденсаторами, соединёнными друг с другом параллельно (общая ёмкость в этом случае будет равна суммарной), используя следующие типы: МБГЧ, БГТ, КГБ с рабочим напряжением, превышающим напряжение в сети в 1,5 раза.

Рассчитав ёмкость рабочего конденсатора можно определить ёмкость пускового – она должна превышать ёмкость рабочего в 2-3 раза. Применять конденсаторы для запуска следует тех-же типов, что и рабочие, в крайнем случае и при условии очень кратковременного запуска можно применить электролитические – типов К50-3, КЭ-2, ЭГЦ-М, рассчитанных на напряжение не менее 450 в.

Реверсивная схема подключения электродвигателя – фазировка

Эта схема довольно часто используется для подключения трехфазного электродвигателя там, где необходимо оперативное управление направлением вращения вала двигателя – например, в гаражных воротах, насосах, различных погрузчиках, кран-балках и т. д.

Реверсирование двигателя реализуется изменением фазировки его питающего напряжения. Например, если порядок подключения фаз к клеммам трехфазного электродвигателя условно взять как L1, L2 ,L3, то направление вращения вала будет определенным, противоположным, чем при подключении, скажем, с фазировкой L3, L2,L1.

Особенностью реверсивной схемы подключения является использование в ней двух магнитных пускателей. Причем, их главные силовые контакты соединены между собой таким образом, что при срабатывании катушки одного из пускателей, фазировка питающего напряжения двигателя будет отличаться от фазировки при срабатывании катушки другого.

В схеме используется два магнитных пускателя.

При срабатывании первого пускателя KM1, его силовые контакты притягиваются (обведены зеленым пунктиром) и на обмотки электродвигателя поступает напряжение с фазировкой L1, L2, L3.

Обратите внимание

При срабатывании второго пускателя – КМ2, напряжение на двигатель пойдет через его силовые контакты КМ2 (обведены красным пунктиром) уже будет иметь фазировку L3, L2, L1.

Как видите, здесь магнитные пускатели подключены по стандартной схеме. Разве, что, в цепь каждой катушки последовательно включен нормально закрытый блок-контакт другого пускателя. Эта мера предотвратит замыкание в случае ошибочного одновременного нажатия обеих кнопок «Пуск».

Калькуляторы веса: Калькулятор веса сетки и проволоки Калькулятор веса оцинкованного листа Калькулятор веса гвоздей и саморезов

Калькулятор веса металлопроката

Видео

Статьи по самодельным станкам

Подключение электродвигателя

Самодельный фрезер

Станок рабица своими руками

Сверлильный станок

Станки с программным управлением

Циркулярка своими руками

Самодельный шлакоблочный станок

Принцип действия электродвигателя

Как составить бизнес-план

Источник: http://kursak.net/sxema-podklyucheniya-tryoxfaznogo-elektrodvigatelya/

Схема подключения электродвигателя

Схема подключения электродвигателя во многом определяется условиями его эксплуатации. Например, подключение “звездой” обеспечивает большую плавность работы, но дает потерю мощности по сравнению с подключением “треугольником”.

Иногда бывает нужно подключить трехфазный двигатель в однофазную сеть. В любом случае рассматривать этот вопрос надо по порядку. (Здесь и далее разговор пойдет про асинхронный электродвигатель как наиболее часто встречающийся).

На рисунке 1 представлены две схемы соединения обмоток двигателя.

1. Схема соединения “звездой”. Начала (или концы) всех обмоток соединяются в одной точке, оставшиеся концы (или начала) подключаются каждый к своей фазе (L1, L2, L3).

   Эта схема не позволяет использовать электрический двигатель на полную мощность, но имеет меньший пусковой ток.

2. Соединение обмоток электродвигателя “треугольником”. При этом начало одной обмотки соединяется с концом другой. Вершины получившегося треугольника подключаются к цепи трехфазного тока.

   В отличие от соединения “звездой” эта схема позволяет использовать всю паспортную мощность двигателя, но имеет больший пусковой ток.

3. Подключение двигателя к сети одинаково, вне зависимости от способа соединения обмоток, поэтому, рассказывая про различные его подключения я буду использовать приведенное здесь обозначение электродвигателя, чтобы лишний раз не затруднять восприятие схемы.

Подключение двигателя к сети производится через электромагнитный пускатель. Схемы таких подключений приведены здесь.

Соединение обмоток двигателя в ту или иную схему производится соответствующей установкой перемычек в клеммной коробке. (См. на соответствующих рисунках под схемами соединений). Для тех, кто привык разбираться во всем досконально на нижней части рисунка 1.с приведена схема подключения обмоток электродвигателя к соответствующим клеммам.

Следует заметить, что сказанное относится к двигателям не подвергавшимся переделкам (ремонту) и имеющим штатную маркировку обмоток.

В противном случае нужно самостоятельно найти обмотки, их начала и концы. Как это сделать поясняет рисунок 2.

1. Прозваниваем обмотки. Для этого один измерительный щуп мультиметра в режиме измерения сопротивления подсоединяем к любой клемме (выводу), другим последовательно проверяем остальные. Точки, сопротивление между которыми составляет единицы или доли ом (близко к нулю), являются выводами одной обмотки.
2. Отмечаем найденную обмотку, аналогичным образом прозваниваем оставшиеся выводы, находим остальные.
3. Определяем начала и концы обмоток электродвигателя. Для этого соединяем любые две последовательно, подаем на них переменное напряжение. Для безопасности лучше ограничиться его величиной 12-36 Вольт. К оставшейся подключаем мультиметр в режиме измерения переменного напряжения. Наличие напряжения свидетельствует, что обмотки соединены синфазно, то есть конец одной подключен к началу другой.

   Этот вариант как раз изображен на рисунке. Отсутствие напряжения говорит о том, что обмотки соединены концами (или началами). Маркируем их соответствующим образом. Повторяем указанные действия для оставшейся обмотки, соединенной с любой из первых двух.

Подключение трехфазного двигателя в однофазную сеть

Такая необходимость возникает достаточно часто. Сразу замечу – мощность электродвигателя при этом теряется.

Схема подключения трехфазного электродвигателя в однофазную (220 В) сеть требует наличия фазосдвигающего конденсатора Ср. Значение его емкости в микрофарадах (мкФ) для двигателей мощностью до 2,5 кВт можно определить умножив мощность двигателя в кВт на 100. Конечно, для этого существует специальная формула, но описанным образом емкость можно получить с достаточной степенью приближения.

Наиболее простая схема приведена на рисунке 3.

Важно

В зависимости от положения переключателя SB1 будет меняться направление вращения электродвигателя. Подключение двигателя к сети производится выключателем F, в качестве которого лучше использовать автоматический выключатель.

Сразу после его включения для старта (набора оборотов) нужно подключить дополнительный конденсатор Сдоп, емкостью в 2-3 раза большей, чем Сраб. Это достигается нажатием кнопки SB2, которая должна быть отпущена сразу после набора электродвигателем оборотов.

Резистор R служит для разряда конденсатора Сдоп после его отключения. Значение этого резистора некритично и может быть порядка 100 – 500 кОм.

По этой схеме можно подключать электродвигатели с по схеме как “треугольник” так и “звезда”.

Следующая схема (рис.4) использует подключение электродвигателя через пускатель. Сделано это так, чтобы включение можно было производить одним нажатием. Давайте посмотрим как эта схема работает.

При нажатии кнопки “пуск” срабатывает пускатель КМ1. Одними своими контактами он подключает дополнительный конденсатор Сдоп, другими – включает пускатель КМ2, который подает на электродвигатель напряжение (контактная группа КМ2.1) и одновременно блокирует контакты КМ1.1 первого пускателя.

После набора оборотов кнопка пуск отпускается, пускатель КМ1 отключается, отключая Cдоп. Напряжение на пускатель КМ2 подается им самим, он находится в замкнутом состоянии до нажатия кнопки “стоп”, размыкающей цепь питания.

Катушки пускателей должны быть рассчитана на напряжение 220В.

© 2012-2019 г. Все права защищены.

Все представленные на этом сайте материалы имеют исключительно информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Источник: https://eltechbook.ru/shema_jelektrodvigatelja.html

Способы запуска трехфазных асинхронных двигателей

Доброго времени суток, уважаемые читатели блога nasos-pump.ru

В рубрике «Общее» рассмотрим способы запуска трехфазных асинхронных двигателей с коротко замкнутым ротором. В настоящее время используются различные способы запуска асинхронных двигателей. При запуске двигателя должны удовлетворяться основные требования. Запуск должен происходить без применения сложных пусковых устройств.

Пусковой момент должен быть достаточно большим, а пусковые токи как можно меньше. Современные электродвигатели являются энерго-эффективными двигателями и имеют более высокие пусковые токи, что заставляет уделять большее внимание их способам запуска.

При подаче на двигатель напряжения питания возникает скачок тока, который называют пусковым током.

Совет

Пусковой ток обычно превышает номинальный в 5 – 7 раз, но действие его кратковременное. После того как двигатель вышел на номинальные обороты, ток падает до минимального.

В соответствии с местными нормами и правилами, для снижения пусковых токов, и используются разные способы запуска асинхронных двигателей с коротко замкнутым ротором. Вместе с этим необходимо уделять внимание и стабилизации напряжения сетевого питания.

Говоря о способах запуска, которые уменьшают пусковой ток, следует отметить, что период запуска не должен быть слишком долгим. Слишком продолжительные периоды запуска могут вызвать перегрев обмоток.

 Прямой запуск

Самый простой и наиболее часто применяемый способ запуска асинхронных двигателей – это прямой пуск. Прямой пуск означает, что электродвигатель запускается прямым подключением к сетевому напряжению питания. Прямой пуск применяется при стабильном питании двигателя, жестко связанного с приводом, например насоса. На (Рис.1) приведена схема прямого пуска асинхронного двигателя. 

Подключение двигателя в электрическую сеть происходит при помощи контактора (пускателя). Реле перегрузки необходимо для защиты двигателя в процессе эксплуатации от перегрузки по току.

Двигатели малой и средней мощности обычно проектируют так, чтобы при прямом подключении обмоток статора к сетевому питанию пусковые токи, возникающие при запуске, не создавали чрезмерных электродинамических усилий и превышений температуры на двигатель, с точки зрения механической и термической прочности. Переходной процесс в момент запуска характеризуется очень быстрым затуханием свободного тока, что позволяет пренебречь этим током и учитывать только установившееся значение тока переходного процесса. На графике (Рис. 1) приведена характеристика пускового тока при прямом запуске асинхронного двигателя с коротко замкнутым ротором.

Прямой запуск от сети питания является самым простым, дешёвым и наиболее часто применяемым способом запуска.

При таком запуске происходит наименьшее повышение температуры в обмотках электродвигателя во время включения по сравнению со всеми остальными способами запуска. Если нет жестких ограничений по току, то такой метод запуска является наиболее предпочтительным.

Обратите внимание

В разных странах действуют различные правила и нормы по ограничению максимального пускового тока. В таких случаях, необходимо использовать другие способы запуска.

Для небольших электродвигателей пусковой момент будет составлять от 150% до 300% от номинального момента, а пусковой ток будет составлять от 300% до 700% от номинального значения или даже выше.

Запуск «звезда – треугольник»

Запуск переключением «звезда – треугольник» используется для трёхфазных индукционных электродвигателей и применяется для снижения пускового тока. Следует отметить, что запуск переключением «звезда – треугольник» возможен только в тех двигателей, у которых  выведены начала и концы всех трех обмоток.

Пульт для запуска «звезда – треугольник» состоит и следующих комплектующих, трех контакторов (пускателей), реле перегрузки по току и реле времени, управляющего переключением пускателей.

Чтобы можно было использовать этот способ запуска, обмотки статора электродвигателя, соединенные по схеме «треугольник», должны быть рассчитаны на работу в номинальном режиме. Обычно электродвигатели рассчитаны на напряжение 400 В при соединении по схеме «треугольник» (∆) или на 690 В при соединении по схеме «звезда» (Y).

Такая унифицированная схема соединения может быть также использована для пуска электродвигателя при более низком напряжении. Схема запуска переключением «звезда – треугольник» показана на (Рис. 2)

В момент пуска электропитание к обмоткам статора подключено по схеме «звезда» (Y) Замкнуты контакторы К1 и К3. По истечении определённого периода времени, зависящего от мощности двигателя и времени разгона, происходит переключение на режим запуска «треугольник» (∆).

При этом контакты пускателя K3 размыкаются, а контакты пускателя K2 замыкаются. Управляет переключением контактов пускателей K3 и K2 реле времени. На реле выставляется время, в течение которого происходит разгон двигателя.

Важно

В режиме запуска «звезда – треугольник» напряжение, подаваемое на фазы обмотки статора, уменьшается в корень из трех раз, что приводит к уменьшению фазных токов тоже в корень из трех раз, а линейных токов в 3 раза.

Соединение по схеме «звезда – треугольник» дает более низкий пусковой ток, составляющий всего одну треть тока при прямом запуске. Запуск «звезда – треугольник» особенно хорошо подходят для инерционных систем, когда происходит «подхватывание» нагрузки после того, как произошел разгон двигателя.

Запуск «звезда – треугольник» также понижает и пусковой момент, приблизительно на треть. Данный метод можно использовать только для индукционных электродвигателей, которые имеют подключение к напряжению питания по схеме «треугольник».

Если переключение «звезда – треугольник» происходит при недостаточном разгоне, то это может вызвать сверхток, который достигает почти такого же значения, что и ток при «прямом» запуске. За время переключения из режима «звезда» в «треугольник» двигатель очень быстро теряет скорость вращения, для ее восстановления необходим мощный импульс тока.

Скачок тока может стать ещё больше, так как на время переключения двигатель остается без сетевого напряжения.

 Запуск через автотрансформатор

Данный способ запуска осуществляется при помощи автотрансформатора, последовательно соединённого с электродвигателем во время запуска.

Автотрансформатор понижает подаваемое на электродвигатель напряжение (приблизительно на 50–80% от номинального напряжения), чтобы произвести запуск при более низком напряжении. В зависимости от заданных параметров напряжение снижается в один или два этапа.

Понижение напряжения, подаваемого на электродвигатель одновременно, приведёт к уменьшению пускового тока и вращающего пускового момента. Если в определённый момент времени к электродвигателю не подаётся питание, он не потеряет скорость вращения, как в случае с запуском «звезда – треугольник».

Время переключения от пониженного напряжения к полному напряжению можно корректировать. На (Рис. 3) приведена характеристика пускового тока при запуске асинхронного двигателя с коротко замкнутым ротором при помощи автотрансформатора.

Пуск через автотрансформатор тока

Совет

Помимо уменьшения пускового момента, способ запуска через автотрансформатор имеет и недостаток. Как только электродвигатель начинает работать, он переключается на сетевое напряжение, что вызывает скачок тока. Вращающий момент зависит от напряжения подаваемого на двигатель. Значение пускового момента пропорциональны квадрату напряжения.

Плавный пуск 

В устройстве «плавный пуск» используются те же IGBT транзисторы, что и в частотных преобразователях. Данные транзисторы через цепи управления, понижают начальное напряжение, поступающее на электродвигатель, что приводит к уменьшению пускового момента в электродвигателе.

В процессе запуска «плавный пуск» постепенно повышает напряжение электродвигателя, что позволяет электродвигателю разогнаться до номинальной скорости вращения, не образуя большого момента и пиков тока. На (Рис.

4) приведена характеристика пускового тока при запуске асинхронного двигателя с коротко замкнутым ротором с помощью устройства «плавный пуск». Плавный запуск может использоваться также для управления торможением электродвигателя. Устройство «плавный пуск» дешевле преобразователя частоты.

Использование устройства «плавного пуска» для асинхронных двигателей значительно увеличивают срок службы электродвигателя, а с ним и насоса находящегося на валу этого двигателя.

Диаграмма для плавного пуска двигателя

У «плавного пуска» существуют те же проблемы, что и у частотных преобразователей: они создают наводки (помехи) в систему электроснабжения. Данный способ также обеспечивает подачу пониженного напряжения к электродвигателю во время запуска.

При плавном запуске электродвигатель включается при пониженном напряжении, которое затем увеличивается до напряжения сетевого питания. Напряжение в плавном пускателе уменьшается за счет фазового сдвига. Данный способ пуска не вызывает образования скачков тока.

Время запуска и пусковой ток можно задавать.

Запуск при помощи частотного преобразователя

Частотные преобразователи предназначены не только для запуска, но и управления электродвигателем. Инвертор позволяет снизить пусковой ток, так как электродвигатель имеет жесткую зависимость между током и вращающим моментом. На (Рис. 5) приведена характеристика пускового тока при запуске асинхронного двигателя с помощью частотного преобразователя.

Пуск двигателя с преобразователем частоты

Обратите внимание

Преобразователи частоты остаются все еще дорогими устройствами, и также как и плавный пуск, создают дополнительные помехи в сеть электропитания.

 Заключение

 Задача любого из способов запуска электродвигателя заключается в том, чтобы согласовать характеристики вращающего момента электродвигателя с характеристиками механической нагрузки, при этом необходимо, чтобы пиковые токи не превышали допустимых значений.

Существуют различные способы запуска асинхронных двигателей, каждый их которых имеет свои плюсы и минусы.

И в заключении приведена небольшая таблица, где в краткой форме указаны преимущества и недостатки наиболее распространённых способов запуска асинхронных электродвигателей.

Таблица 1

Спасибо за оказанное внимание.

P.S. Понравился пост?  Порекомендуйте его в социальных сетях своим друзьям и знакомым.

Источник: https://nasos-pump.ru/sposoby-zapuska-trexfaznyx-asinxron/

Устройство безопасного запуска электродвигателя

Широкое использование асинхронных трехфазных двигателей в различных механизмах и оборудовании часто сталкивается с проблемой резкого пуска силовой установки, что во многих случаях влияет на долговечность эксплуатации или приводит к выходу из строя приводимых в действие элементов.

Кроме того, при резком запуске, пусковой ток электродвигателя в несколько раз превышает его рабочие показатели и тем самым влияет на срок эксплуатации не только электрического оборудования, но и сетей, к которым он подключен. Для устранения этого недостатка и негативных его последствий для оптимальной работы применяют устройство плавного пуска (УПП) электродвигателя.

Функции прибора

Аппаратура, которая осуществляет процесс плавного пуска также реализует и функцию торможения, что тоже немаловажно для лояльной работы многих агрегатов на основе электрических приводов.

Софтстартеры, так называют устройства плавного пуска, реализованы на базе симисторов, которые в отличие от других схем запуска электродвигателя обеспечивает поступательный бесступенчатый разгон двигателя, ограничивая пусковой ток.

  Этот принцип не только оптимизирует пусковой момент, но выполняет функции управления и защиты, а кроме того дает вполне определяемый экономический эффект.

Следует определить, что УПП в большинстве случаев реализует функции:

• по ограничению пускового тока до 3 – 4,5 номинального значения,
• понижению напряжения питания  при наличии соответствующего по мощности трансформатора и подводящих шин,
• оптимизации пускового и тормозного момента,
• аварийной защиты сети от токовых перегрузок,
• предотвращение заклинивания вала электродвигателя.

При этом необходимо понимать, что УПП не может производить регулировку частоты вращения, реверсировать направление вращения, увеличивать пусковой момент и снижать пусковой ток до значения ниже, чем требуется для старта вращения ротора.

Плавный пуск электродвигателя может быть реализован несколькими вариантами включения симисторов в цепи управления и разделяется на однофазные, двухфазные и трехфазные схемы включения, каждая из которых имеет функциональные отличия и стоимость исполнения соответственно. Кроме того, при использовании для питания двигателя соединения типа «треугольник» существует возможность включить симистор в разрыв обмотки.

Симистор, как известно, представляет собой включенных два встречно параллельных тиристора с управляющим входным каналом. В схеме УПП тиристоры исполняют роль быстродействующих контакторов, которые включаются напряжением, а выключаются током.

Однофазная схема регулирования (рис.

1) предполагает запуск электродвигателя мощностью не более 11 кВт в том случае, если требуется смягчить пусковой удар, а уже торможение, длительный запуск и ограничения на пусковой ток не имеют значения, так как при этом варианте реализовать такие функции нет возможности. Подобные УПП в последнее время сняты с производства как следствие значительного удешевления полупроводниковых приборов, в том числе и тиристоров.

Двухфазные УПП (рис. 2) применяются для регулирования пуска двигателей мощностью до 250 кВт. Такие устройства, хотя иногда и снабжают байпасными контакторами (by pass) с целью удешевления, но этим решением не устраняют недостаток, заключенный в несимметричности питания каждой фазы,  что в итоге может привести к перегреву.

Самой совершенной схемой, осуществляющей не только мягкий пуск электродвигателя, но и обеспечивающей универсальное применение УПП, является трехфазное регулирование.

Мощность управляемых УПП двигателей ограничивается тепловой и электрической прочностью симисторов, а функциональность таких устройств позволяет реализовать множество решений.

Важно

в том числе динамическое торможение, подхват обратного хода и симметричность ограничений силы магнитного поля и тока.

Важной составляющей устройства плавного пуска является байпасный контактор, о котором упоминалось ранее, позволяющий создать наиболее комфортные условия, как для работы электродвигателей, так и для самого УПП.

Байпасный, или иначе ,обходной контактор (БК), предназначен для облегчения теплового режима системы плавного запуска для питания двигателя при выходе на установленные обороты.

Схематично включение БК выглядит, как указано на рисунке.

Варианты схем включения УПП в систему питания и управления электродвигателем

Стандартная схема включения устройства для плавного запуска электродвигателя предусматривает использование магнитного пускателя, теплового реле, быстродействующих предохранителей или автоматических выключателей, причем, последние должны иметь регулировку по токам перегрузки. Ниже на рисунках изображено принципиальное включение элементов УПП относительно обмоток электродвигателя по трех проводной и шести проводной схеме.

Схема включения, исключающая потерю мощности

В предложенной схеме используется шунтирующий пускатель, который обеспечивает работу двигателя после его выхода на установленное число оборотов и отключает устройство плавного пуска.

Важной характеристикой шунтирующего (байпасного) пускателя является то, что он в отличие от сетевого адаптера не должен проводить через себя пусковой ток и рассчитываются его параметры только по номинальной (установившейся)  нагрузке.

Подобная схема включения УПП является единственно правильной при управлении параллельно несколькими двигателями, которые должны работать в синхронном режиме. Кроме того байпасная схема рекомендуется к применению для двигателей большой мощности.

Современные устройства плавного пуска выпускаются с возможностью сопряжения с программируемыми контролерами и компьютерными системами через совместимый интерфейс и могут включаться по требованию оператора или общей системы управления.

Кроме всех преимуществ, отмеченных выше, стоит отметить, что изменение характеристик пусковых токов несет экономическую выгоду, которая определяется сохранностью оборудования и питающих сетей и может быть просчитана в долгосрочном режиме.

Источник: http://proelectrika.com/ustrojstvo-plavnogo-puska-elektrodvigatelya-html/

Электродвигатель постоянного тока: схема подключения, принцип работы

Автор Светозар Тюменский На чтение 3 мин. Просмотров 6.6k. Опубликовано 10 марта
Обновлено 19 ноября

Электродвигатели постоянного тока действуют на основе использования принципа магнитной индукции и применяются на производстве в тех случаях, когда необходимо обеспечить регулировку скорости вращения в различных диапазонах, но с высокой точностью. На сегодняшний день существует множество вариантов исполнения электродвигателей постоянного тока. В зависимости от необходимой мощности их работа может обеспечиваться как за счет постоянных магнитов, так и за счет электромагнитов.

Схема подключения электродвигателя постоянного тока

Если попробовать отобразить устройство электродвигателя постоянного тока схематически, то у нас получится изображение с двумя цилиндрами, помещенными один в другой. Больший из цилиндров является полым и неподвижным и называется статор или же станина. Внутри станины помещается якорь – меньший из цилиндров, являющийся подвижным. При этом между цилиндрами внутри, в обязательном порядке, должно быть воздушное пространство и они не должны вплотную соприкасаться. Это необходимо, поскольку именно в воздушном зазоре формируется магнитное поле.

Устройство электродвигателя постоянного тока

Любой электродвигатель состоит из двух основных частей станины (статора) и якоря. На внутренней поверхности статора располагаются полюсы, которые изготавливаются из тонких листов электротехнической стали, изолируются друг от друга при помощи лака и заканчиваются расширениями – наконечниками. Эти наконечники предназначены для равномерного распределения магнитной индукции в воздушном зазоре. Уже непосредственно на самих полюсах располагаются несколько обмоток возбуждения. При этом некоторые из обмоток изготавливаются с большим количеством витков тонкого провода, в то время как конструкция других предполагает малое число витков толстого провода.

Якорь представляет собой зубчатый цилиндр, который устанавливается на валу внутри статора и состоит из пакетов тонких листов электротехнической стали изолированных друг от друга. Стоит отметить, что между каждым отдельным пакетом находятся специальные каналы, предназначенные для вентиляции. В то же время отдельные пазы якоря соединяются между собой проводниками, выполненными из меди. Также необходимым условием при изготовлении якоря является наличие двухслойной обмотки.

Принцип действия электродвигателя постоянного тока

В основе принципа работы любого современного электродвигателя постоянного тока лежит принцип магнитной индукции, а также «Правило левой руки». В том случае, если по верхней части обмотки якоря пропустить ток в одном направлении, а по нижней в другом, то он начнет вращаться. Это обусловлено тем, что по правилу левой руки, проводники, которые уложены непосредственно в пазах якоря, будут выталкиваться из магнитного поля, которое создается станиной.

Таким образом, верхняя часть будет выталкиваться влево, а нижняя – вправо, что приведет к вращению самого якоря, поскольку вся энергия от проводников будет передаваться и ему. Однако, в тот момент, когда проводники провернутся и части якоря поменяются местами расположения, его вращение остановится. Чтобы этого не случилось, в электродвигателе применяется коллектор, предназначенный для коммутирования обмотки якоря.

Электродвигатель постоянного тока 12 Вольт

На сегодняшний день этот тип электродвигателей является одним из самых популярных. Это обусловлено тем, что именно двигатели с таким напряжением устанавливаются на большинство автомобилей и не только на них, но и на множество другой техники, которая применяется для решения самых разнообразных задач.

Электродвигатель постоянного тока П -11 С1 У4 работа

Двигатель постоянного тока (часть 1)

Электродвигатели постоянного тока

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ

   В этой статье мы поговорим об электродвигателях, какие типы существуют, где применяются. Двигатели подразделяются, по типу питания, на двигатели как переменного, так и постоянного тока. Из двигателей, рассчитанных на работу при переменном токе, наибольшее распространение получили двигатели с короткозамкнутым ротором.

Фото — двигатель с короткзамкнутым ротором

   Фото такого двигателя можно видеть на рисунке выше. Само название ротора, “короткозамкнутый”, появилось из-за того, что ротор такого двигателя, представляет собой подобие беличьего колеса.

Устройство ротора двигателя беличье колесо

   На следующем рисунке изображен такой двигатель в разрезе:

Двигатель с короткозамкнутым ротором в разрезе

   Существуют также двигатели для работы при переменном токе с фазным ротором, но такие двигатели получили меньшее распространение. Один из таких двигателей в разрезе можно видеть на рисунке ниже:

Двигатель с фазным ротором в разрезе

   В двигателях с фазным ротором для подведения питания к ротору пользуются контактными кольцами. Подключаются фазные обмотки через специальный пусковой реостат. Фото реостата небольшой мощности изображено на рисунке:

Фото пускового реостата

   Пусковые токи асинхронных электродвигателей в 5-7 раз превышают номинальные. Для охлаждения двигателей при работе служит крыльчатка, чем-то напоминающая с виду лопасти вентилятора. Она насаживается на вал двигателя с противоположной стороны (с заднего торца) и вращается вместе с валом двигателя. Создаваемый при вращении вала с крыльчаткой воздушный поток, по специальным горизонтально расположенным пазам, охлаждает двигатель во время работы.

Фото кожух и крыльчатка двигателя

   Крыльчатка, в целях безопасности, обычно закрывается металлическим кожухом, не препятствующим потокам воздуха. Обмотки трехфазного электродвигателя, (как впрочем трансформатора, генератора и любого другого трехфазного устройства имеющего обмотки) нельзя подключать непосредственно к трехфазной сети, напрямую. Обмотки между собой должны быть соединены в звезду либо треугольник.

Схемы подключения электродвигателей

Соединение обмоток звезда и треугольник

   На рисунке 1 соединение обмоток в звезду, на рисунке 2 в треугольник. Наверное, многие, кому доводилось видеть клеммную колодку двигателя, запомнили, что там выходит шесть концов к шести зажимам. У неподготовленного человека сразу возникает вопрос, почему шесть, ведь у нас только 3 фазы и с питания идет 3 провода? Дело в том, что к этим 6-ти зажимам подводятся начала и концы всех трех обмоток.

Клеммная колодка электродвигателя

   К каким выводам на клеммнике подходят начала и концы обмоток, знать в принципе необязательно, если у вас такой клеммник в коробке у двигателя, как на рисунке выше. Достаточно подать питание на выводы обозначенные как L1, L2, L3. Если же кому то будет интересно, то можно снять металлические перемычки и вызвонить тестером схему соединения обмоток. переключив его в режим омметра.

Подключение к 220 вольт треугольник

   Существуют схемы для подключения двигателей рассчитанных на напряжение 380 вольт, треугольник, к сети 220 вольт. В таком случае заместо подключения 2 фазных проводов мы подключаем фазу и нуль. А как быть с третьим проводом? Для этого берется неполярный конденсатор для сдвига фаз, рассчитанный на работу в сети 220 вольт, и соединяется одним выводом, с одним из сетевых проводов, подключенных к контактам двигателя. А вторым выводом конденсатор подключается к оставшемуся неподключенным третьему контакту электродвигателя, что и можно видеть на схеме выше.

Конденсатор неполярный пусковой на 600 вольт

   Если такой конденсатор будет подбираться самостоятельно, по справочнику, необходимо помнить о том, что конденсатор должен быть рассчитан на амплитудное напряжение в сети. Управление двигателями осуществляется с помощью магнитных пускателей.

Магнитный пускатель для электродвигателя

   Существуют схемы как не реверсивного, (с вращением в одну сторону), так и реверсивного (с вращением в обе стороны) пуска двигателей. При питании двигателя от трехфазного тока, для того чтобы заставить двигатель вращаться в другую сторону, достаточно поменять местами любые две фазы. В схеме реверсивного пуска это осуществляется с помощью двух магнитных пускателей.

Схема реверсивного пуска двигателей

   Эту схему мы сейчас подробно рассматривать не будем, скажу только вкратце, что управление осуществляется кнопками пуск вперед, пуск назад и стоп, защита схемы выполнена на предохранителях и тепловых реле. На пускателях реализован самоподхват питания и блокировка от одновременного включения пускателей с помощью блок контактов.

Двигатели постоянного тока

Устройство электродвигателя постоянного тока

   Как видно на рисунке, простейший двигатель постоянного тока состоит из постоянных магнитов, сердечника, обмоток, коллектора и прижимающих токоподводящих контактов (графитовых щеток). На фото ниже изображены эти щетки, наверняка знакомые каждому кто работает с электроинструментом. Щетки со временем изнашиваются и их необходимо менять. Если, к примеру, ваш электроинструмент вдруг стал сильно искрить, одной из причин может быть износ щеток.

Щетки для электроинструмента

   Двигатели постоянного тока выпускаются на различную мощность, начиная знакомых всем моторчиков для детских игрушек, до более крупных двигателей, используемых в дремелях радиолюбителями и значительно более крупных используемых в промышленности. У двигателей постоянного тока можно легко регулировать скорость вращения.

Электрический двигатель от детской игрушки

   В промышленности используются и громадные двигатели постоянного тока длиной в несколько метров, один из таких в разрезе изображен на рисунке ниже:

Мощный электродвигатель постоянного тока

   Электродвигатели постоянного тока находят применение и в общественном электрическом транспорте, это и трамваи, троллейбусы и разнообразный железнодорожный электротранспорт, электрички и метро.

   Двигатели постоянного тока различают по типу возбуждения, которое в свою очередь может быть как последовательным, параллельным, так и смешанным. Также двигатели постоянного тока являются обратимыми. Это означает, что они могут работать и как генераторы, и как двигатели.

Как научиться управлять электродвигателем DOL — Руководство по базовому контроллеру двигателя для прямого управления электродвигателем

Электродвигатель — безусловно, одно из самых известных изобретений, когда-либо разработанных изобретательностью человека. Это самое инновационное электрическое устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическую, и, наоборот, оно также способно генерировать электрическую энергию из механической энергии или более широко известной как генераторы, которые вырабатывают электричество, когда двигатель соединен с ним и приводится в действие им. бензиновый или дизельный двигатель.

Электродвигатели широко используются в различных приложениях в качестве первичных двигателей машин, используемых в различных приложениях и отраслях, таких как электромобили, электровозы, лифты, эскалаторы, водяные насосы, воздушные компрессоры, электрические вентиляторы, ручные дрели, швейные машины, стиральные машины. , микроволновые печи, генераторы переменного тока, которые заряжают автомобильный аккумулятор, приводы компакт-дисков и DVD-дисков, или даже самые маленькие устройства, такие как наручные часы с батарейным питанием, а также множество других применений и конкретных приложений, о которых мы можем даже не знать, но которые являются обычными вещами, доступными нам в повседневной жизни.

В зависимости от типа применения, регулируемого способом работы и мощностью двигателя, задействованной для конкретной нагрузки, которая должна приводиться в движение, электродвигатель, безусловно, управляется посредством электрической системы активации и управления, известной как контроллер двигателя. Контроллеры двигателей в основном являются наиболее незаменимым компонентом электродвигателей, который играет важную роль в обеспечении надлежащей работы, необходимой для многих методов, связанных с запуском и остановкой электродвигателя.

Несмотря на то, что существует множество сложных методов, которые могут быть реализованы, эта статья призвана охватить некоторые из наиболее фундаментальных приложений управления электродвигателями с помощью асинхронных двигателей переменного тока (AC), обычно используемых в каждой отрасли, и самого основного типа контроллера двигателя. — это контроллер двигателя с прямым подключением к сети (DOL).

Контроллер двигателя с прямым подключением к сети (DOL)

Самым простым методом управления двигателем является контроллер двигателя с прямым подключением к сети (DOL), который напрямую подает сетевое напряжение на двигатель через переключатель или с помощью одиночного магнитного контактора.Этот тип контроллера двигателя применяется в основном к двигателям небольшого размера, поскольку малые двигатели не вызывают слишком большой нагрузки, которая может отрицательно повлиять на напряжение источника питания, поступающее из электросети.

На чертеже САПР справа показана электрическая схема типичного метода 3-фазного контроллера цепи питания двигателя DOL .

Главная цепь
выключатель действует как главный выключатель, подающий питание в систему. это
также оснащен защитой от перегрузки по току и короткого замыкания, которая
автоматическое отключение для отключения подачи электроэнергии на
отключите нагрузку при обнаружении неисправности в цепи нагрузки.

Главный магнитный
контактор действует как выключатель двигателя, который подключает и
отключает напряжение питания, поступающее от главного выключателя к двигателю.
Когда главный контактор замкнут, напряжение питания поступает на
клемма двигателя, которая управляет двигателем.

Тепловой
реле перегрузки служит для определения тока перегрузки двигателя, который при
обнаружено мгновенно отключит цепь управления
контроллер мотора, чтобы остановить работу, чтобы предотвратить возгорание
мотор.

Схема цепи управления DOL, показанная справа, иллюстрирует типичную систему переключения для контроллера мотора DOL. Когда человек-оператор нажимает кнопочный переключатель ПУСК, цепь управления замыкается, что позволяет мощности проходить вниз к катушке главного контактора, которая питает главный контактор. После подачи питания на главный контактор его внутренние трехполюсные механические контакты (см. Схему управления двигателем) замыкаются, что подключает источник напряжения к клемме двигателя, что приводит к запуску двигателя.

Возвращаясь к схеме цепи управления, поскольку вспомогательный нормально разомкнутый контакт главного контактора, который подключен параллельно к кнопочному переключателю RUN, уже находился в замкнутом состоянии после активации катушки главного контактора, электричество продолжает течь вниз до катушка главного контактора даже после того, как оператор убирает палец с кнопочного переключателя RUN, она служит переключателем удерживающего контакта, который поддерживает полную цепь для непрерывной работы двигателя без дальнейшего вмешательства человека, обеспечивая простоту использования для удобства оператора при включении и выключите двигатель только один раз с помощью кнопок RUN и STOP.

В системе управления есть два отключения цепи. Помимо кнопочного переключателя ВЫКЛ, тепловое реле перегрузки также служит в качестве разъединяющего переключателя, который вызывает обрыв или неполную цепь управления, которая отключает главный контактор для остановки двигателя при обнаружении тока перегрузки двигателя.

Выбор вращения двигателя вперед и назад

Электродвигатели могут работать как в прямом, так и в обратном направлении в зависимости от требований приложения, в котором они должны быть установлены, например, как в конвейерной системе, которая требует движения в обоих направлениях. предметы, содержащиеся в конвейерном столе.Когда такая компоновка необходима для определенного типа применения, для достижения этой цели к цепи управления электродвигателя применяется контроллер двигателя прямого и обратного хода. И снова устройство, необходимое для возможности этой операции, — это магнитный контактор.

реверс вращения двигателя 3 фазных асинхронных двигатели переменного тока может быть достигнуто с помощью перестановки конфигурации любых двумя из трех клемм двигателя U1, V1, W1 относительно опорного напряжения питания L1, L2, L3.Чертеж САПР ниже дает визуальное объяснение этого метода работы.

Вы заметите
из приведенной выше схемы управления двигателем видно, что есть два блока
магнитные контакторы (прямой контактор и обратный контактор)
соединены параллельно друг другу. Обратите внимание, что сторона линии
клеммы этих двух контакторов следует за общим соединением
конфигурация для напряжения питания L1, L2, L3, а на стороне нагрузки
клеммы этих двух контакторов имеют разную конфигурацию для
клеммы двигателя U1, V1, W1.Передний контактор подключается к
соедините L1 с U1, L2 с V1, L3 с W1, что заставит двигатель работать
в прямом направлении. Пока обратный контактор настроен
с двумя клеммами в обратном порядке, при этом L1 подключен к W1
вместо U1, то L3 подключен к U1 вместо W1, а
поддержание только L2, подключенного к V1.

Схема прямого и обратного управления Схема , проиллюстрированная выше, показывает две схемы управления DOL с двумя магнитными контакторами для обеспечения как прямого, так и обратного вращения двигателя, но с включением дополнительных блокирующих нормально закрытых контактов, каждый из которых вставлен для каждой катушки контактора.Эти взаимоблокирующие контакты предназначены в качестве меры предосторожности для предотвращения одновременной активации обеих катушек контактора одновременно, что, если не предотвратить, может вывести из строя электродвигатель.

Когда активирована катушка контактора прямого хода, его вспомогательный нормально замкнутый контакт, подключенный до размыкания катушки контактора обратного хода, предотвращает протекание энергии к катушке контактора обратного хода в случае случайного нажатия кнопочного переключателя заднего хода, когда двигатель работает движется в прямом направлении с включенной катушкой контактора вперед.

Точно так же, когда двигатель работает в обратном направлении с включенной катушкой контактора обратного хода, также невозможно включить катушку контактора прямого хода из-за наличия разомкнутого переключателя обратного контакта, обеспечиваемого находящейся под напряжением катушкой контактора обратного хода, таким образом , предотвращая вращение двигателя в прямом направлении, когда он активно вращается в обратном направлении.

Другим незаменимым методом электрического управления асинхронными двигателями переменного тока является контроллер двигателя звезда-треугольник .

Контроллеры двигателей

также являются неотъемлемой частью Industrial Process Automation Technology .

Я, владелец авторских прав на это произведение, публикую его под следующими лицензиями:

Electric Drives — Control Systems

В течение многих лет контроллер двигателя представлял собой коробку, которая обеспечивала управление скоростью двигателя и позволяла двигателю адаптироваться к изменениям нагрузки. Проекты часто были с потерями или обеспечивали лишь грубые приращения контролируемых параметров.

Современные контроллеры могут включать в себя как силовую электронику, так и микропроцессоры, позволяя блоку управления брать на себя гораздо больше задач и выполнять их с большей точностью. К этим задачам относятся:

В системе управления без обратной связи параметры управления фиксируются или устанавливаются оператором, и система находит свое собственное состояние равновесия.

В случае двигателя желаемое рабочее равновесие может быть скоростью двигателя или его угловым положением.Управляющие параметры, такие как напряжение питания или нагрузка на двигатель, могут или не могут находиться под контролем оператора.

Если какой-либо из параметров, таких как нагрузка или напряжение питания, изменится, двигатель найдет новое состояние равновесия, в этом случае он установится на другой скорости. Фактическое состояние равновесия может быть изменено путем принудительного изменения параметров, контролируемых оператором.

После установки начальных рабочих параметров система с разомкнутым контуром не реагирует на последующие изменения или возмущения в рабочей среде системы, такие как температура и давление, или на меняющиеся требования к системе, такие как подача энергии или условия нагрузки.

Для непрерывного мониторинга и контроля рабочего состояния системы без вмешательства оператора, для большей точности или более быстрого реагирования необходимы системы автоматического управления.

Отрицательная обратная связь

Для удовлетворения этих требований необходимы системы «замкнутого цикла». Также называемые системами управления с обратной связью или системами отрицательной обратной связи, они позволяют пользователю установить желаемое рабочее состояние в качестве целевого или эталонного, а система управления автоматически переместит систему в желаемую рабочую точку и впоследствии будет поддерживать ее в этой точке.

Датчик используется для контроля фактического рабочего состояния системы и для передачи на вход контроллера аналогового или цифрового сигнала, представляющего состояние выхода. Фактическое и желаемое или эталонное состояния непрерывно сравниваются, и если фактическое состояние отличается от эталонного состояния, генерируется сигнал ошибки, который контроллер использует для принудительного изменения контролируемых параметров для устранения ошибки путем возврата системы к желаемому рабочая точка.

Loop Gain Сигнал ошибки обычно очень мал, поэтому схема или механизм управления должны содержать «усилитель ошибки» с высоким коэффициентом усиления, чтобы обеспечить управляющий сигнал мощностью, влияющей на изменение.

Усиление в контуре называется усилением контура.

Задержка контура Ответ не всегда мгновенный, поскольку обычно существует задержка между обнаружением ошибки или наведением на новую позицию и устранением ошибки или перемещением в новое желаемое положение.Эта задержка называется задержкой цикла.

В механических системах задержка может быть связана с инерцией, связанной с более низким ускорением, возможным при перемещении большой массы при приложении силы.

В электрических цепях задержка может быть связана с индуктивными элементами в цепи, которые уменьшают возможную скорость нарастания тока в цепи при приложении напряжения.

Системы управления с обратной связью должны действовать очень быстро, чтобы без задержки реализовать исправление ошибок, прежде чем система успеет перейти в другое состояние.В противном случае система может стать нестабильной.

Когда существует задержка по времени между обнаружением ошибки и завершением корректирующего действия и коэффициент усиления контура достаточно велик, система может выйти за пределы допустимого диапазона. Если это произойдет, ошибка будет в противоположном направлении, и система управления также изменит направление своего действия, чтобы исправить эту новую ошибку. В результате фактическое положение будет колебаться около желаемого положения.Эта нестабильность называется охотой, поскольку система ищет точку прицеливания.

В худшем случае отклик для исправления ошибок с задержкой будет сдвинут на 180 градусов по фазе с помехой, которую он пытается устранить. Когда это происходит, направление реакции системы не будет действовать таким образом, чтобы устранить ошибку, вместо этого оно будет усиливать ошибку. Таким образом, задержка изменила реакцию системы с отрицательной обратной связи на положительную, и система станет критически нестабильной.

На схемах ниже показана реакция системы управления на небольшое возмущение.

Критерий стабильности Найквиста используется для прогнозирования того, является ли система нестабильной, исходя из данных о коэффициенте усиления контура и задержке контура, как показано ниже.

• Если коэффициент усиления контура равен единице или больше на частоте входной синусоиды, когда временная задержка в системе равна половине периода цикла, система будет нестабильной.

На практике система с высокой электрической или механической инерцией будет иметь медленную реакцию (большую задержку). При малой величине действия по исправлению ошибок (механическое усилие или электрическое напряжение) система будет медленно реагировать (ускоряться), но из-за того, что она медленная, она также будет иметь низкий импульс и будет стремиться установиться в желаемой рабочей точке, когда устраняется сила исправления ошибок.

Однако задержка выполнения корректирующего действия зависит от коэффициента усиления контура.

Если в той же системе сила коррекции ошибок велика (усиление / более высокое усиление контура), как в быстродействующей системе, система будет реагировать (двигаться) быстрее (более короткая задержка), но, соответственно, будет иметь более высокий импульс (более высокая скорость ответа). Когда сила коррекции ошибок устранена, как и в любой высокоинерционной системе, импульс системы будет поддерживать ее движение, и она выйдет за заданное положение. Применение сигнала ошибки в противоположном направлении, чтобы вернуть систему к своей цели, приведет к перерегулированию в противоположном направлении.

Найквист показывает, сколько задержки может быть допущено в системе с единичным усилением контура, и определяет точку, в которой система становится нестабильной.

История

В примере электродвигателя постоянного тока желаемое рабочее состояние может быть определенной скоростью. Тахометр используется для измерения фактической скорости, которая сравнивается с эталонной скоростью. Если он отличается, сигнал ошибки, величина и полярность которого соответствуют разнице между заданной и фактической скоростями, подается на контроллер напряжения для изменения скорости двигателя, чтобы уменьшить сигнал ошибки.Когда двигатель работает на желаемой скорости, сигнал ошибки будет нулевым, и двигатель будет поддерживать эту скорость.

• В системах управления обычно используются три различных типа обработки ошибок: P , I и D , названные в честь трех основных способов обработки информации об ошибках.
• Пропорциональный — Пропорциональная коррекция ошибок умножает ошибку на (отрицательную) константу P и добавляет ее к контролируемой величине.
• Integral — Встроенное исправление ошибок основано на прошлом опыте. Он интегрирует ошибку за период времени, а затем умножает ее на (отрицательную) константу I и добавляет ее к контролируемой величине. Равновесие основано на средней ошибке и предотвращает колебания и выбросы, обеспечивая более стабильную систему.
• Производный инструмент — Коррекция ошибок производного инструмента основана на скорости изменения ошибки и учитывает будущие ожидания.Он используется в так называемых «предсказательных контроллерах». Первая производная ошибки по времени вычисляется и умножается на другую (отрицательную) константу D , а также добавляется к контролируемой величине. Член производной обеспечивает быструю реакцию на изменение в системе.

Комбинации всех трех методов обработки ошибок часто используются одновременно в контроллерах «PID» для решения различных приоритетов производительности системы. Если шум может быть проблемой, производный член не используется.

ПИД-регуляторы

также называют «3-х элементными регуляторами».

Контроллеры двигателей

могут быть простыми системами без обратной связи или могут включать несколько вложенных систем с обратной связью, работающих одновременно. Например, управление с обратной связью может использоваться для синхронизации возбуждения полюсов статора с угловым положением ротора или просто для управления скоростью двигателя или угловым положением ротора.

История

Контроллеры

могут иметь некоторые или все следующие функции, многие из которых реализованы в интегральных схемах.

Если приложение требует прямого управления крутящим моментом двигателя, а не скоростью, в простых машинах это может быть достигнуто путем управления током, который пропорционален крутящему моменту, и пропуская контур управления скоростью.Для более точного управления используются векторные контроллеры.

Больше нет необходимости использовать реостаты, расходующие энергию, для обеспечения переменного напряжения.

• Прерыватели напряжения

В современных контроллерах используются импульсные регуляторы или цепи прерывателя для обеспечения переменного напряжения постоянного тока от постоянного источника постоянного тока.Источник постоянного тока включается и выключается на высокой частоте (обычно 10 кГц или более) с использованием электронных переключающих устройств, таких как полевые МОП-транзисторы, IGBT или GTO, для обеспечения импульсной формы волны постоянного тока. Средний уровень выходного напряжения можно контролировать, изменяя рабочий цикл прерывателя.

• Широтно-импульсная модуляция (ШИМ)

Напряжениями

переменного тока можно аналогичным образом управлять с помощью двунаправленных импульсов для представления синусоидальной волны.

Возможны различные схемы ШИМ. Здесь показан только один. Изменяя ширину импульса, можно изменять амплитуду синусоидальной волны.

Переменные напряжения также могут быть созданы с использованием фиксированной ширины импульса, но путем изменения амплитуды импульса (амплитудно-импульсная модуляция — PAM) или частоты повторения импульсов (частотно-импульсная модуляция — PFM).

Выход постоянного тока от прерывателей и схем ШИМ, как известно, страдает от высокого содержания гармоник.Однако большинство двигателей постоянного тока могут допускать импульсное питание постоянного тока, поскольку индуктивность самого двигателя и механическая инерция ротора помогают сглаживать колебания напряжения питания. Поскольку при выключенном переключающем устройстве ток не протекает, этот метод относительно без потерь. Если частота прерывателя слишком низкая, может произойти зубчатое движение.

Контроллер напряжения может быть активирован вручную в системе с разомкнутым контуром, но для непрерывного управления напряжением инвертор должен быть включен в контур обратной связи в системе с замкнутым контуром.Система управления отслеживает фактическое выходное напряжение и подает управляющий сигнал, который может быть аналоговым или цифровым представлением сигнала ошибки, на широтно-импульсный модулятор для исправления любых отклонений. Когда управление напряжением используется для управления скоростью, сигнал ошибки может быть получен от тахогенератора на выходном валу двигателя.

Электронный регулятор напряжения также является неотъемлемой частью многих генераторов. В автомобильных системах генератор или генератор переменного тока приводится в действие с переменной скоростью, которая напрямую зависит от частоты вращения двигателя.Он должен выдавать полное выходное напряжение на самой низкой скорости, но напряжение должно поддерживаться при увеличении скорости двигателя. Генераторы переменного тока, используемые в 12-вольтовых системах, обычно имеют встроенную систему регулирования напряжения. В приложениях HEV на выходе генератора используется прерыватель-регулятор для поддержания напряжения в звене постоянного тока в строгих пределах, чтобы избежать повреждения батареи. Когда аккумулятор полностью заряжен, собственная система управления аккумулятором отключает его от источника питания, чтобы предотвратить перезарядку.

• Линейные регуляторы напряжения

Для приложений с низким энергопотреблением часто используется последовательный или линейный регулятор.Он менее эффективен, чем импульсный стабилизатор, поскольку изменения напряжения должны приниматься, а соответствующая мощность рассеиваться последовательным транзистором с падением напряжения, но он обеспечивает чистый постоянный ток. Регуляторы серии не подходят для приложений с большой мощностью, таких как электрическая тяга, где эффективность имеет первостепенное значение.

• Тиристорный регулятор напряжения

С источниками переменного тока тиристоры (SCR) могут использоваться последовательно с нагрузкой для создания переменного напряжения, блокируя прохождение тока к нагрузке на начальную часть цикла и включая ток путем подачи сигнала на ворота ЮКЖД.Один SCR влияет только на одну полярность сигнала. Для переключения как положительного, так и отрицательного тока требуется два тиристора, подключенных параллельно и с противоположной полярностью, или симистор (двунаправленный тиристор). Изменяя задержку (фазовый угол) перед включением тока, можно изменять средний ток и, следовательно, среднее напряжение, воспринимаемое нагрузкой, как показано ниже.

Это тот же принцип, что и в переключателях освещения.

Тиристоры отключения затвора (GTO) могут использоваться для отключения тока, а также для его включения, что позволяет лучше контролировать продолжительность тока, протекающего через устройство.

Это общий термин для цепей, которые могут обеспечивать выходы переменного или постоянного тока от линий питания переменного тока (частота сети) или постоянного тока (аккумулятор). Они включают в себя силовые мосты для выпрямления источника переменного тока и инверторы для генерации сигнала переменного тока от батарейного источника питания.

• Понижающие и повышающие преобразователи

Понижающие и повышающие преобразователи — это преобразователи постоянного тока в постоянный, эквивалент трансформаторов переменного тока постоянного тока.

• Понижающий преобразователь

Понижающий преобразователь используется для снижения постоянного напряжения. Вышеупомянутый прерыватель является примером понижающего преобразователя постоянного тока.

• Повышающий преобразователь

Повышающий преобразователь используется для повышения постоянного напряжения.

В приведенной ниже схеме можно повышать или понижать входное напряжение путем изменения рабочего цикла транзисторного ключа.

Транзисторный ключ включает и выключает напряжение питания цепи LC. Когда транзистор включен, индуктор заряжается, и диод отключает конденсатор. Когда транзистор выключается, индуктор разряжается через диод через конденсатор, заряжающий его. Обратите внимание, что полярность выходного напряжения противоположна входному. При низком рабочем цикле, когда транзистор выключен более 50% времени, напряжение, которое появляется на выходе, ниже, чем напряжение питания, и схема действует как понижающий трансформатор.При высоком рабочем цикле, когда транзистор включен больше, чем выключен, на конденсаторе нарастает напряжение, и выходное напряжение превышает напряжение питания. Таким образом, регулирование напряжения обеспечивается изменением рабочего цикла.

Инверторы

обеспечивают регулируемое питание переменного тока от источника постоянного или переменного тока. Есть два основных класса приложений:

• Обеспечение фиксированного выхода из переменного источника

Инверторы

предназначены для подачи регулируемого сетевого питания переменного тока от источников, которые могут иметь переменное входное напряжение (переменное или постоянное) или, в случае входной мощности переменного тока, вход переменной частоты.Такие приложения могут включать аварийные генераторные установки, источники бесперебойного питания (ИБП) или распределенное производство энергии из ветра и других непостоянных источников. Все они должны обеспечивать фиксированное выходное напряжение и частоту на нагрузку, поскольку приложения ожидают этого и могут зависеть от этого.

• Обеспечение переменного вывода из фиксированного источника

С другой стороны, многие приложения требуют, чтобы инверторы принимали фиксированное переменное напряжение и частоту от сети и обеспечивали другое или переменное напряжение и частоту для таких приложений, как управление скоростью двигателя..

В обеих этих схемах мостовой выпрямитель используется для подачи промежуточной мощности постоянного тока через «звено постоянного тока» на обычный инвертор переменного тока.

Схема ниже показывает принцип работы такого инвертора, предназначенного для трехфазных приложений.

Трехфазный преобразователь частоты

Трехфазный синусоидальный вход подается на простой диодный двухполупериодный мостовой выпрямительный блок, подающий фиксированное напряжение на инвертор.Связь между выпрямителем и инвертором называется звеном постоянного тока. Транзисторы инвертора включаются в последовательности их номеров, как показано на диаграмме, с разницей во времени, если T / 6 и каждый транзистор остаются включенными в течение времени T / 4, где T — период времени для каждого полного цикла. В приведенном выше примере представлены шесть возможных текущих конфигураций и он известен как шестиступенчатый инвертор.

Диоды, подключенные к переключающим транзисторам, известны как «диоды свободного хода или маховика».Их цель — обеспечить обходной путь вокруг транзистора для защиты его от рассеивания накопленной энергии в индуктивной нагрузке (двигателе), когда транзистор выключен. Ток через диод «набегает», пока вся энергия индуктивной нагрузки не рассеется.

Форма волны выходного линейного напряжения для каждой фазы показана ниже.

Этим опорным значением частоты инвертора может быть просто напряжение, подаваемое на вход генератора с управляемым напряжением (ГУН), примеры которого обычно доступны в виде микросхем интегральной схемы, или оно может быть получено из часов микропроцессора.Цифровые логические схемы используются для получения таймерных импульсов запуска на инверторе переключается с эталонной частотой источника. В случае генераторов, питающихся от сети, значение задания частоты будет фиксированным.

Амплитуда выходной волны определяется уровнем напряжения питания постоянного тока на блок инвертора, но она может изменяться тиристорным (SCR) управлением схемы выпрямителя для обеспечения переменного напряжения в звене постоянного тока.

Вместо транзисторных ключей инвертор может использовать полевые МОП-транзисторы, IGBT или тиристоры.

Обгонные диоды
подключенные через транзисторы защищают их от обратного смещения
индуктивные скачки напряжения из-за поля двигателя
распад, который возникает, когда транзисторы
выключите, предоставив свободный путь для накопленной энергии.

Формы сигналов для тяговых приложений часто представляют собой ступенчатые волны, а не чистые синусоиды, поскольку их легче генерировать, а сам двигатель сглаживает волну.

Преобразователи частоты используются, когда требуется регулирование скорости. Частота волны регулируется часами переменной частоты, которые инициируют импульсы.

Для управления скоростью в машинах переменного тока напряжение и частота должны изменяться в унисон. См. Управление скоростью двигателя переменного тока. В системах с разомкнутым контуром рабочая точка задается заданием скорости, а равновесная скорость определяется моментом нагрузки. Система с обратной связью позволяет устанавливать фиксированную скорость. Для этого требуется, чтобы тахогенератор обеспечивал обратную связь о фактической скорости для сравнения с желаемой скоростью. Если есть разница, сигнал ошибки генерируется, чтобы довести фактическую скорость в соответствие с эталонной скоростью, регулируя как напряжение и частоту, с тем, чтобы устранить разницу в скорости.

См. Также управление скоростью бесщеточного двигателя постоянного тока и примеры управления скоростью генератора.

Контроль

Вольт / Герц необходим для управления скоростью асинхронных двигателей. В системе открытого контура система управления преобразует желаемую скорость к опорной частоте входного сигнала на частоту переменной, переменное напряжение инвертора.В то же время он умножает опорную частоту с помощью вольт / характеристического отношения Герц двигателя с получением соответствующего опорного напряжения инвертора. При изменении задания скорости выходное напряжение и частота инвертора изменяются синхронно.

В системе с обратной связью сигнал обратной связи по скорости, поступающий от тахогенератора на выходной вал двигателя, используется в контуре управления для получения сигнала ошибки скорости для управления функцией управления вольт / герц, аналогичной описанной выше.

Как и в случае с большими двигателями постоянного тока, регулирование скорости обычно сопровождается регулированием тока.

Циклоконвертер преобразует частоту переменного тока напрямую в переменный ток переменной частоты без промежуточного звена постоянного тока.

Система сложна и работает, измеряя напряжение каждой фазы источника переменного тока и синтезируя желаемую форму выходного сигнала путем включения нагрузки в течение периода выборки, фаза, напряжение которой наиболее близко к желаемому напряжению в момент отбора проб.Форма выходного сигнала сильно искажена, а способность асинхронных двигателей справляться с очень высоким содержанием гармоник ограничивает максимальную частоту, на которой может использоваться система.

Циклоконвертеры

подходят только для очень низких частот, до 30% входной частоты. Они используются для низкоскоростных приводов большой мощности, чтобы исключить необходимость в редукторе на тяжелых прокатных и дробильных станах, а также в тяговых устройствах для поездов и судов.

Всем двигателям необходим ток намагничивания и ток, создающий крутящий момент. В щеточном двигателе постоянного тока эти два тока подводятся к двум разным обмоткам. Ток намагничивания подается на статор или обмотку возбуждения, а ток, создающий крутящий момент, подается на обмотку ротора. Это позволяет независимо управлять полями статора и ротора. Однако в бесщеточных двигателях, таких как двигатели с постоянными магнитами или асинхронные двигатели, невозможно напрямую управлять полем ротора, поскольку нет никаких соединений с ним.Поскольку контролируемые параметры не могут быть измерены, их значения должны быть получены из параметров, которые можно измерить и контролировать. Единственный вход, которым можно управлять, — это входной ток, подаваемый на статор.

Фактический ток статора представляет собой векторную сумму двух векторов тока: вектор индуктивного ( с задержкой фазы ) намагничивающего тока, создающий магнитный поток в воздушном зазоре, и в фазе , создающий крутящий момент, ток.Чтобы изменить крутящий момент, нам нужно изменить в фазе , создающий крутящий момент, ток, но поскольку мы хотим, чтобы поток в воздушном зазоре оставался постоянным на оптимальном уровне, ток намагничивания также должен оставаться неизменным при изменении крутящего момента.

Векторное управление или управление с ориентацией на поле — это метод независимого изменения величины и фазы векторов тока статора для адаптации к мгновенным требованиям к скорости и крутящему моменту двигателя.

Позволяет изменять параметры, которыми нельзя управлять напрямую, путем изменения параметров, которые можно измерять и контролировать.

Для многих применений векторное управление не требуется, но для точного управления, оптимальной эффективности и быстрого отклика требуется контроль над полем ротора, и были разработаны альтернативные методы косвенного управления. Из-за низкой стоимости вычислительной мощности векторное управление используется все больше и больше в бесщеточных двигателях.

• Обзор векторного управления
• Цели Максимальное преобразование мощности из тока в крутящий момент, быстрая переходная характеристика, точное управление крутящим моментом, скоростью и положением.
• Требуется Вращающийся поток должен поддерживаться под углом 90 градусов к потоку ротора.
• Входы Доступная информация (состояние напряжений и токов статора, положение и / или скорость ротора).
• Использует Два независимых контура управления для управления векторами тока намагничивания и создания крутящего момента.
• Вычисляет ошибку Математические преобразования для анализа входных сигналов от статора и вычисления любых отклонений от желаемых условий ротора.
• Вычисляет поправку Математическое обратное преобразование для преобразования сигнала ошибки ротора обратно в управляющие сигналы, подаваемые на статор для противодействия ошибке.
• Активирует инвертор с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), обеспечивающий питание двигателя.
• Создает кривые входного напряжения статора с правильной амплитудой, частотой и фазой для изменения.
• Метод 1 Прямое управление Использует датчики положения и сложные математические преобразования
• Метод 2 Косвенное управление «Бездатчиковое» Использование еще более сложных математических преобразований
  (Оба вышеуказанных метода используют датчики тока для контроля тока обмоток статора)
• Повторяет статус образцов и подает управляющие сигналы с частотой 20 кГц для обеспечения непрерывного управления.
• Дополнительные преимущества Управление низкой скоростью, повышение эффективности, меньшие двигатели.

Хорошая новость заключается в том, что детальное знание задействованного процесса не требуется, поскольку большинство этих задач реализованы в интегральных схемах и включены в конструкцию двигателя. Но читайте дальше, чтобы узнать, как используется вся система.

• Переходный процесс

Несмотря на свои многочисленные преимущества, известный асинхронный двигатель относительно медленно реагирует на изменения условий нагрузки или пользовательские команды для изменения скорости.Это происходит главным образом потому, что ток ротора не может мгновенно следовать за приложенным напряжением из-за задержки, вызванной индуктивностью обмоток двигателя.

Во время переходного периода амплитуда магнитного потока и его угол по отношению к ротору должны поддерживаться, чтобы можно было развить желаемый крутящий момент.

Крутящий момент также зависит от величины магнитного потока, но он зависит от индуктивной составляющей тока и не может быть изменен мгновенно.В любом случае плотность потока устанавливается на оптимальное значение до того, как произойдет насыщение.

Векторное управление — это способ изменения вектора синфазного тока без изменения вектора индуктивного тока намагничивания, так что время отклика машины не подвержено индуктивной задержке.

• КПД

Индуктивная задержка фазы, отмеченная выше, также вызывает мгновенную потерю крутящего момента и снижение эффективности, поскольку магнитный поток, создающий крутящий момент от статора, не действует под углом 90 электрических градусов к полю ротора.

Крутящий момент на роторе любого двигателя максимален, когда магнитное поле ротора находится под прямым углом к ​​полю статора. См. Интерактивные поля

Система векторного управления обеспечивает мгновенную регулировку токов статора для управления положением ротора относительно движущейся магнитной волны, что позволяет избежать потерь из-за фазовой задержки.

• Реализация

Каждый из двух описанных ниже методов управления описывает обработку одной выборки состояния двигателя и способ исправления ошибок.Оба они требуют значительной математической вычислительной мощности. Однако двигателю необходимо непрерывное управление в реальном времени для регулирования скорости и крутящего момента, а для этого требуется частота дискретизации 20 кГц или более, что резко увеличивает нагрузку на обработку сигнала. Эта задача вполне входит в сферу применения цифровых сигнальных процессоров (DSP), интегральных схем специального назначения, предназначенных для приложений с интенсивными вычислениями.

Если в двигатель встроен компьютер, другие функции, такие как связь и сеть контроллеров (шина CAN), могут быть интегрированы с органами управления двигателем.

Система векторного управления, по сути, является косвенной системой, использующей информацию о системе, полученную на основе данных о напряжениях и токах статора и его положении. Как «прямой», так и «косвенный» методы управления, упомянутые ниже, указывают, как получается информация о положении ротора.

Чтобы получить необходимую информацию о токах статора в трехфазной системе, необходимо измерить только два из трех фазных токов, питающих двигатель, поскольку алгебраическая сумма токов, протекающих в двух обмотках, должна равняться току, протекающему из третьей. обмотка.

• Прямое управление

Этот метод использует датчик положения для определения углового положения вращающегося вала. Угол между магнитным потоком ротора и вращающейся магнитной волной является суммой углового положения вала и угла скольжения, который может быть получен из тока ротора. Погрешность положения (отклонение от 90 градусов) является мерой требуемой составляющей тока статора, создающей крутящий момент.Затем этот сигнал можно использовать в качестве основы для обычного контура регулирования тока.

Магнитная составляющая тока статора должна быть рассчитана на основе математической модели двигателя. Математическое преобразование (Кларк-Парк
преобразование) выполняется на фактических токах статора, чтобы получить меру фактического потока и представление отклонения от желаемого значения. Обратное преобразование используется для получения соответствующих сигналов коррекции ошибок, которые должны подаваться на вход инвертора переменной частоты для генерации соответствующих токов статора (амплитуды, частоты и фазы) для исправления ошибки.

Математические преобразования требуют точных данных о механических и электрических характеристиках машины, которые часто трудно измерить или оценить. На помощь пришли самообучающиеся адаптивные системы управления, которые генерируют необходимые справочные данные на основе измерений фактических характеристик.

Алгоритмы управления также должны учитывать условия окружающей среды. Например, сопротивление обмотки двигателя (и, следовательно, постоянная времени L / R двигателя) зависит от температуры, и влияние изменений температуры необходимо учитывать в модели.

• Непрямое — бессенсорное управление

Бездатчиковое управление относится только к исключению датчика положения, использованного на схеме выше. В системе управления может быть несколько других датчиков. Информация о положении, предоставляемая датчиком положения, также может быть получена путем математических преобразований токов и напряжений статора, как и магнитный поток в прямой системе. Поскольку датчик увеличивает физическую сложность и стоимость машины, а стоимость вычислительной мощности постоянно снижается, замена датчика математическими методами в настоящее время экономически оправдана.

Бессенсорный метод управления может использоваться для управления скоростью двигателя почти до нуля.

• Сервосистемы

Многие из методов векторного управления применимы к сервосистемам, и, следовательно, системы с векторным управлением заменяют некоторые традиционные сервосистемы.

Регулятор скорости Ward Leonard обеспечивает привод с регулируемой скоростью от сети переменного тока с фиксированным напряжением и частотой.В нем используются три машины: асинхронный двигатель переменного тока, приводимый в действие с фиксированной скоростью от сети, приводящий в действие генератор постоянного тока, который, в свою очередь, приводит в действие двигатель постоянного тока с шунтирующей обмоткой, обычно аналогичной конструкции генератора. Выход постоянного тока от генератора напрямую подключен к якорю двигателя постоянного тока. Скорость двигателя регулируется с помощью реостата для регулировки тока возбуждения в обмотке возбуждения генератора для изменения выходного напряжения генератора. Контроллеры Ward Leonard до сих пор можно встретить в пассажирских лифтах (лифтах) по всему миру, а также на электрических кранах, обмотках в угольных шахтах и ​​промышленном технологическом оборудовании, хотя в настоящее время они в значительной степени заменены тиристорными регуляторами скорости.

История

Шаговые двигатели

обычно используются, когда требуется точное управление положением. Точное позиционирование возможно с помощью системы разомкнутого контура путем подсчета импульсов, подаваемых на двигатель. Потенциометры могут использоваться для обеспечения обратной связи по положению в системах с замкнутым контуром, но энкодеры вала обеспечивают более точную обратную связь по ходу за счет подсчета импульсов.

Когда требуется большое расстояние до цели или много оборотов двигателя, может быть желательно ускорить двигатель во время движения. В этом случае регулирование скорости может осуществляться с помощью контура обратной связи.

Функция коммутатора заключается в изменении направления тока возбуждения двигателя, когда чередующиеся полюса ротора проходят через полюсы статора. В бесщеточных двигателях постоянного тока отсутствует механический коммутатор, а ток возбуждения обеспечивается катушками статора.Коммутация осуществляется электронными переключателями, которые меняют направление тока статора, когда чередующиеся полюса ротора проходят мимо полюсов статора. Для этого требуется, чтобы датчик положения сообщал об угловом положении вала ротора контроллеру двигателя, чтобы он мог переключать направление тока, когда полюса ротора находятся в правильном положении по отношению к полюсам статора.

Некоторые конструкции двигателей не запускаются автоматически при подаче питания.Такие проблемы обычно решаются разработчиком машины с помощью вспомогательных обмоток или других методов и обычно не очевидны для пользователя.

Одна проблема, с которой сталкивается пользователь, заключается в том, что запуск многих машин сопровождается очень высоким пусковым током, который потенциально может повредить двигатель или его источник питания. Для решения этой проблемы используются современные системы управления, описанные выше.

Аккумулятор может улавливать максимальную энергию рекуперативного торможения только в том случае, если вольт регенерации больше, чем вольт аккумулятора.В случае двигателя постоянного тока для этого требуется регулируемый преобразователь постоянного тока в постоянный, выходная мощность которого зависит от скорости двигателя, чтобы преобразовывать сильноточные импульсы низкого напряжения из низкоскоростного торможения в импульсы низкого напряжения высокого напряжения. Система управления также должна понижать любое регенеративное напряжение, которое превышает верхний предел зарядного напряжения батареи, чтобы избежать повреждения батареи, и она должна сбрасывать любую избыточную энергию в резистивную нагрузку, когда батарея достигает своего полного состояния заряда (SOC) 100% или ток достигает рекомендуемого предела зарядного тока аккумулятора.Это особенно важно для литиевых батарей.

Для получения энергии рекуперативного торможения от асинхронных двигателей требуется, чтобы синхронная скорость была ниже скорости двигателя за счет уменьшения частоты питания. См. Действие генератора.

Чтобы избежать ненужных потерь или удовлетворить допустимые требования к нагрузке энергоснабжающей организации, для асинхронных двигателей часто требуется коррекция коэффициента мощности, особенно для больших машин или в установках с большим количеством машин.

Наиболее распространенная коррекция коэффициента мощности осуществляется с помощью дополнительных конденсаторов, однако при определенных обстоятельствах для этой цели также можно использовать контроллер двигателя.

В условиях небольшой нагрузки ток намагничивания в асинхронном двигателе относительно высок по сравнению с током нагрузки, что приводит к низкому коэффициенту мощности. (См. Асинхронные двигатели). По мере увеличения нагрузки ток нагрузки в фазе увеличивается по сравнению с током намагничивания, таким образом улучшая (увеличивая) коэффициент мощности.

Контроллер мотора может использоваться для решения проблемы низкого коэффициента мощности в малонагруженных машинах. Если напряжение питания снижается при малых уровнях нагрузки, поток в воздушном зазоре будет соответственно уменьшен, и ток (и скольжение) должны будут увеличиваться для создания того же крутящего момента. Эффект заключается в увеличении тока нагрузки по сравнению с током намагничивания, уменьшении запаздывания по току и увеличении коэффициента мощности. Простого тиристорного регулирования напряжения питания будет достаточно, чтобы обеспечить необходимое регулирование напряжения для реализации этой схемы.

Этот метод контроля коэффициента мощности применим только для малонагруженных машин. Для сильно нагруженных машин коэффициент мощности обычно достаточно высок, а влияние контроля напряжения незначительно.

См. Также коррекцию коэффициента мощности сети с помощью STATCOM

Вышеупомянутые системы управления также предназначены для обеспечения того, чтобы электрическая машина не превышала проектные ограничения по напряжению и току.Кроме того, машина может иметь несколько простых защитных устройств.

В случае перегрева датчик температуры или термистор приведет к отключению питания или включению системы охлаждения. Если он превысит безопасный предел скорости, центробежный выключатель прервет ток.

Ниже приведены некоторые примеры многих типов датчиков, используемых в системах управления двигателями.

• Текущий —
• Токовый шунт — Недорого, с потерями.
• Трансформатор тока — эффективный, только переменный ток — не может измерять постоянный ток.
• Датчик Холла.
• Напряжение — аналого-цифровые преобразователи.
• Частота — Подсчет импульсов.
• Phase — Получено из разницы во времени между измеренными и эталонными источниками.
• Температура — Термисторы, термопары.
• Light — Фотоэлектрическая и волоконная оптика.
• Магнитный поток — Датчик Холла.
• Позиция — линейная и угловая.
• Оптические кодеры (на основе источника света, кодового колеса и оптического детектора).
• Счетчики импульсов — линейные и угловые смещения.Импульсы могут быть магнитными или оптическими.
• Потенциометры — ограниченный диапазон, низкая точность.
• Speed ​​ — Тахогенераторы на различных принципах.
• Роторный генератор постоянного тока — Обеспечивает выходное напряжение.
• Счетчики импульсов — Импульсы могут быть магнитными или оптическими.
• Центробежный выключатель (Концевой выключатель).
• Крутящий момент — Обычно определяется током двигателя.
• Время — Часы микропроцессора.

Что такое электрическая цепь? (с рисунками)

Электрическая цепь — это устройство, которое использует электричество для выполнения определенной задачи, например, для создания вакуума или питания лампы. Схема представляет собой замкнутый контур, состоящий из источника питания, проводов, предохранителя, нагрузки и переключателя. Электричество протекает через цепь и доставляется к объекту, который питает, например, к вакуумному двигателю или лампочке, после чего электричество отправляется обратно к первоначальному источнику; этот возврат электричества позволяет цепи поддерживать электрический ток.Существуют три типа электрических цепей: последовательная цепь, параллельная цепь и последовательно-параллельная цепь; В зависимости от типа цепи, электричество может продолжать течь, если цепь перестает работать. Две концепции, закон Ома и напряжение источника, могут влиять на количество электричества, протекающего через цепь, и, следовательно, на то, насколько хорошо электрическая цепь функционирует.

Техник по ремонту электрических цепей.

Как это работает

Большинство устройств, работающих от электричества, содержат электрическую цепь; при подключении к источнику питания, например к электрической розетке, электричество может проходить через электрическую цепь внутри устройства, а затем возвращаться к исходному источнику питания, чтобы продолжить поток электроэнергии.Другими словами, когда переключатель питания включен, электрическая цепь замыкается, и ток течет от положительной клеммы источника питания через провод к нагрузке и, наконец, к отрицательной клемме. Любое устройство, которое потребляет энергию, протекающую по цепи, и преобразует эту энергию в работу, называется нагрузкой. Лампочка — один из примеров нагрузки; он потребляет электричество из цепи и преобразует его в работу — тепло и свет.

Предохранители в блоке предохранителей.

Типы схем

Последовательная схема является самой простой, потому что у нее есть только один возможный путь, по которому может течь электрический ток; при разрыве электрической цепи ни одно из устройств нагрузки не будет работать. Разница с параллельными цепями заключается в том, что они содержат более одного пути для прохождения электричества, поэтому, если один из путей будет нарушен, другие пути будут продолжать работать.Однако последовательно-параллельная цепь представляет собой комбинацию первых двух: она подключает некоторые нагрузки к последовательной цепи, а другие — к параллельным цепям. При разрыве последовательной цепи ни одна из нагрузок не будет работать, но если одна из параллельных цепей разорвется, эта параллельная цепь и последовательная цепь перестанут работать, а другие параллельные цепи продолжат работу.

Предохранитель — это ключевая часть электрической цепи.

Закон Ома

Многие «законы» применимы к электрическим цепям, но Закон Ома, вероятно, наиболее известен. Закон Ома гласит, что ток электрической цепи прямо пропорционален ее напряжению и обратно пропорционален ее сопротивлению. Так, например, если напряжение увеличивается, ток также увеличивается, а если увеличивается сопротивление, ток уменьшается; обе ситуации напрямую влияют на эффективность электрических цепей.Чтобы понять закон Ома, важно понимать концепции тока, напряжения и сопротивления: ток — это поток электрического заряда, напряжение — это сила, которая движет ток в одном направлении, а сопротивление — это противоположность объекта тому, чтобы иметь ток проходит через него. Формула закона Ома: E = I x R, где E = напряжение в вольтах, I = ток в амперах и R = сопротивление в омах; эту формулу можно использовать для анализа напряжения, тока и сопротивления электрических цепей.

Амперы, вольты, ватты и омы измеряют различные аспекты электричества при его прохождении по цепи.

Напряжение источника

Другое важное понятие, касающееся электрических цепей, напряжение источника относится к величине напряжения, которое вырабатывается источником питания и прикладывается к цепи.Другими словами, напряжение источника зависит от того, сколько электроэнергии будет получать цепь. Напряжение источника зависит от величины сопротивления в электрической цепи; это также может повлиять на величину тока, поскольку на ток обычно влияют как напряжение, так и сопротивление. Однако сопротивление не зависит от напряжения или тока, но может уменьшить как напряжение, так и ток в электрических цепях.

Резисторы — это электрические устройства, управляющие прохождением тока через цепь.Немецкий физик Георг Ом обнаружил, как состав, длина и толщина материала влияют на то, сколько тока будет проходить через него при определенном напряжении.

Motor-Circuit

Строительство, работа, типы и применение

Преобразование энергии из электрической в ​​механическую объяснил британский ученый Майкл Фарадей в 1821 году.Преобразование энергии может быть выполнено путем размещения проводника с током внутри магнитного поля. Таким образом, проводник начинает вращаться из-за крутящего момента, создаваемого магнитным полем и электрическим током. Британский ученый Уильям Стерджен сконструировал машину постоянного тока в 1832 году на основе своего закона. Однако это было дорого и не подходило ни для каких приложений. Итак, наконец, первый электродвигатель был изобретен в 1886 году Фрэнком Джулианом Спрагом.

Что такое электродвигатель?

Электродвигатель можно определить как; это один из видов машин, используемых для преобразования энергии из электрической в ​​механическую.Большинство двигателей работают за счет связи между электрическим током и магнитным полем обмотки двигателя для создания силы в форме вращения вала. Эти двигатели могут запускаться от источника постоянного или переменного тока. Генератор механически аналогичен электродвигателю, однако работает в противоположном направлении, преобразуя механическую энергию в электрическую. Схема электродвигателя представлена ​​ниже.

Классификация электродвигателей может быть сделана на основе таких соображений, как тип источника питания, конструкция, тип выходного сигнала движения и применение.Они бывают переменного тока, постоянного тока, бесщеточные, щеточные, фазного типа, например, однофазные, двух- или трехфазные и т. Д. Двигатели с типичными характеристиками и размерами могут обеспечивать подходящую механическую мощность для использования в промышленности. Эти двигатели применимы в насосах, промышленных вентиляторах, станках, воздуходувках, электроинструментах, дисководах. Электродвигатель

Конструкция электродвигателя

Конструкция электродвигателя может быть выполнена с использованием ротора, подшипников, статора, воздушного зазора, обмоток, коммутатора и т. Д.

Конструкция электродвигателя

Ротор

Ротор в электродвигателе является подвижной частью, и его основная функция заключается во вращении вала для выработки механической энергии. Обычно ротор включает в себя проводники, которые проложены для проведения токов и сообщаются с магнитным полем в статоре.

Подшипники

Подшипники в двигателе в основном служат опорой для ротора для активации его оси. Вал двигателя расширяется с помощью подшипников под нагрузку двигателя.Поскольку силы нагрузки используются за пределами подшипника, эта нагрузка называется консольной.

Статор

Статор в двигателе является неактивной частью электромагнитной цепи. Он включает постоянные магниты или обмотки. Статор может быть изготовлен из различных тонких металлических листов, известных как ламинаты. В основном они используются для уменьшения потерь энергии.

Воздушный зазор

Воздушный зазор — это пространство между статором и ротором. Эффект воздушного зазора в основном зависит от зазора.Это основной источник низкого коэффициента мощности двигателя. Как только воздушный зазор между статором и ротором увеличивается, ток намагничивания также увеличивается. По этой причине воздушный зазор должен быть меньше.

Обмотки

Обмотки в двигателях — это провода, проложенные внутри катушек, обычно покрытые вокруг гибкого железного магнитного сердечника, чтобы образовывать магнитные полюса при подаче тока. Для обмоток электродвигателей чаще всего используется медь.Медь является наиболее распространенным материалом для обмоток, также используется алюминий, хотя он должен быть твердым, чтобы надежно выдерживать аналогичную электрическую нагрузку.

Коммутатор

Коммутатор представляет собой полукольцо в двигателе, которое изготовлено из меди. Основная функция этого — связать щетки с катушкой. Кольца коммутатора используются для обеспечения того, чтобы направление тока внутри катушки менялось на противоположное каждый полупериод, поэтому одна поверхность катушки часто подталкивается вверх, а другая поверхность катушки толкается вниз.

Работа электродвигателя

В основном, большинство электродвигателей работают по принципу электромагнитной индукции, однако существуют различные типы двигателей, в которых используются другие электромеханические методы, а именно пьезоэлектрический эффект и электростатическая сила.

Основной принцип работы электромагнитных двигателей может зависеть от механической энергии, которая воздействует на проводник с помощью потока электрического тока, и он находится в магнитном поле. Направление механической силы перпендикулярно магнитному полю, проводнику и магнитному полю.

Типы электродвигателей

В настоящее время наиболее часто используемые электродвигатели включают электродвигатели переменного тока и электродвигатели постоянного тока

Электродвигатели переменного тока

Двигатели переменного тока подразделяются на три типа, а именно: асинхронные, синхронные и линейные двигатели

• Асинхронные двигатели подразделяются на два типа, а именно однофазные и трехфазные двигатели
• Синхронные двигатели подразделяются на два типа, а именно гистерезисные и реактивные двигатели

Двигатель постоянного тока

Двигатели постоянного тока подразделяются на два типа, а именно двигатели с самовозбуждением и двигатели с независимым возбуждением

• Самовозбуждающиеся двигатели подразделяются на три типа, а именно: серийные, составные и параллельные двигатели.
• Составные двигатели подразделяются на два типа, а именно: короткие и длинные параллельные двигатели.

Применение электродвигателя

Применение электродвигателя включает продолжение.

• Применения электродвигателей в основном включают нагнетатели, вентиляторы, станки, насосы, турбины, электроинструменты, генераторы переменного тока, компрессоры, прокатные станы, корабли, грузчики, бумажные фабрики.
• Электродвигатель является важным устройством в различных приложениях, таких как HVAC- отопление, вентиляционное и охлаждающее оборудование, бытовая техника и автомобили.

Преимущества электродвигателя

Электродвигатели имеют несколько преимуществ по сравнению с обычными двигателями, которые включают следующее.

• Первичная стоимость этих двигателей невысока по сравнению с двигателями, работающими на ископаемом топливе, но их номинальная мощность в лошадиных силах одинакова.
• Эти двигатели содержат движущиеся части, поэтому срок службы этих двигателей больше.
• При надлежащем обслуживании мощность этих двигателей составляет до 30 000 часов. Таким образом, каждый двигатель не требует особого обслуживания.
• Эти двигатели чрезвычайно эффективны и обеспечивают автоматическое управление функциями автоматического запуска и остановки.
• Эти двигатели не используют топливо, потому что они не требуют обслуживания моторным маслом или аккумулятором.

Недостатки электродвигателя

К недостаткам этих электродвигателей можно отнести следующее.

• Большие электродвигатели нелегко перемещать, поэтому необходимо учитывать точное напряжение и ток питания.
• В некоторых ситуациях дорогостоящее расширение линии является обязательным для изолированных областей, где нет доступа к электроэнергии.
• Обычно эти двигатели работают более эффективно.

Таким образом, все дело в электродвигателе, и его основная функция — преобразование энергии из электрической в ​​механическую.Эти двигатели очень тихие и удобные, в них используется переменный ток или постоянный ток. Эти двигатели доступны везде, где механическое движение может происходить с использованием переменного или постоянного тока. Вот вам вопрос, как сделать электродвигатель?

Цепь управления двигателем постоянного тока | Электронные схемы

ere — это универсальный проект для управления скоростью небольшого электродвигателя, а также для мгновенного его полного останова.Также предусмотрено, что при желании он может двигаться с низкой скоростью.

Схема построена на двух самых популярных ИС: 556 и 741.IC556 — двойной таймер, тогда как IC741 — операционный усилитель.

Напряжение для запуска двигателя обеспечивается за счет заряда на C6. Скорость, с которой этот конденсатор заряжается, определяется регулятором INERTIA VR4. Итак, чтобы запустить двигатель, уменьшите сопротивление регулятора скорости VR1. Двигатель будет ускоряться со скоростью, определяемой регулятором инерции. Если регулятор скорости внезапно увеличится до максимального значения, скорость двигателя будет продолжать снижаться, пока через минуту или около того он не остановится.Чтобы двигатель быстро остановился, установите максимальное сопротивление регулятора скорости, а затем используйте регулятор ТОРМОЗА. Когда управление тормозом регулируется, скорость замедления будет зависеть от управления инерцией.

Медленная крейсерская скорость мотора может быть отрегулирована изменением КРУИЗНОЙ скорости.

Таким образом, гаджет имеет следующие элементы управления: СКОРОСТЬ (VR1), ИНЕРЦИЯ (VR4), ТОРМОЗ (VR2) и режим КРЕЙСИНГ (VR3).

Как это работает?

Напряжение на C8 определяется VR1 через D1 и VR4.Напряжение медленно уменьшается через R5 и R6, когда регулятор скорости приводится в минимальное положение, но это напряжение будет быстро уменьшаться через VR4 и VR2.

Переключатель S1 предназначен для включения управления тормозом. Когда двигатель работает на полной скорости, держите S1 открытым.

Двойной таймер 556 (IC1) работает в двух режимах. В первом режиме он функционирует как бистабильный генератор, генерирующий отрицательные импульсы 100 Гц на выводе 5. Во втором режиме он функционирует как моностабильный генератор, который запускается импульсами напряжения на выводе 8.Вывод 5 подключен к выводу 8. Таким образом, выход таймера состоит из положительных импульсов и доступен на выводе 9. Ширина этих импульсов контролируется VR3.

Диоды D2 и D3 образуют логический вентиль ИЛИ, который пропускает либо напряжение на C6, либо положительные импульсные напряжения таймера (вывод 9) на IC2, в зависимости от того, какое из двух типов напряжения оказывается выше по величине.

IC2 — это операционный усилитель 741. Он работает как повторитель напряжения с единичным усилением. Выход этой ИС подается на усилитель типа Darlington-Pair Q1 и Q2.Этот усилитель обеспечивает ток около 800 мА для работы двигателя.

Настройка очень проста. Подключите подходящий вольтметр к выходу (pin6) IC2. Счетчик должен показывать около 1,5 В. Медленно увеличивайте скорость, и напряжение на контакте 6 должно постепенно повышаться до максимум примерно 12 вольт. Затем установите регулятор скорости на минимум: выход IC2 должен оставаться на уровне 12 В в течение минуты или около того. Теперь полностью задействуйте рычаг тормоза; напряжение на выводе 6 должно упасть примерно до 1 вольт.

Чтобы проверить работу регулятора низкой крейсерской скорости, выключите регулятор скорости и включите полный тормоз, чтобы убедиться, что C6 полностью разряжен. Теперь управляйте VR3 медленно. Напряжение на выводе 6 микросхемы IC2 должно повыситься с 1 до 5 вольт.

Убедитесь, что Q1 и Q2 установлены на соответствующих радиаторах, поскольку это силовые транзисторы.