Схема трехфазного асинхронного двигателя: Асинхронный Двигатель Переменного Тока: Подключение, Ремонт

Асинхронный Двигатель Переменного Тока: Подключение, Ремонт

Строение такого двигателя не отличается большой сложностью

Электрические моторы заняли в жизни человека почетное место и применяются в приборах различной мощности и габаритов. Встретить их можно повсеместно, начиная от электрических зубных щеток, стиральных машин микроволновых печей до беговых дорожек, промышленного оборудования или огромных автомобилях.

Причина популярности предельно ясна даже неспециалисту – простота устройства, легкость в обслуживании, рентабельность производства и многое другое, включая повсеместную электрификацию. Исключение, пожалуй, составляют автомобили, так как подать к ним ток по проводам нельзя, если это не троллейбус, но и то, в этом направлении сегодня ведется множество разработок.

Сегодня мы с вами поговорим о том, что представляет собой асинхронный двигатель переменного тока. Узнаем, как он устроен, и за счет каких принципов работает. Погнали!

Что такое асинхронный двигатель

Классический двигатель переменного тока асинхронный

Трехфазный асинхронный двигатель мало чем отличается от своих собратьев и состоит из двух основных частей – вращающейся и неподвижной, или другими словами ротора и статора. Располагаются они один в другом при этом, не касаясь друг друга. Между деталями имеется небольшой воздушный зазор от 0,5 до 2 миллиметров, в зависимости от конструкции двигателя.

Схематическое строение

Однако это не все детали. Давайте разберем строение более подробно.

Схематическое строение трехфазного двигателя

• Статор – фактически главная рабочая часть, являющаяся мощным электромагнитом. Состоит он их сердечника, выполненного из тонколистовой технической стали, толщиной всего лишь 0,5 миллиметров, которая покрывается токоизоляционным лаком, и обмотки, сделанной из медной проволоки, которая также изолирована и располагается продольных пазах сердечника

Строение статора прекрасно видно на представленной выше схеме, где показано, что сердечник собран из множества пластин совмещенных друг с другом.

Цилиндр на валу снизу – это и есть ротор

• Ротор – данный элемент также состоит из сердечника, обмотка которого короткозамкнута (хотя бывает и другое строение), который располагается на валу. Сердечник этого элемента также представлена в виде шихтованной детали, однако сталь не покрывается лаком, так как ток, протекающий внутри, будет очень слабым, и естественной оксидной пленки будет вполне достаточно, чтобы ограничить вихревые токи.
• Вал мотора представляет собой центральную ось, вокруг которой и происходит вращение электромотора. С разных концов на этом элементе располагаются подшипники качения, за счет которых обороты происходят максимально плавно и легко. Сами подшипники запрессованы в боковые крышки, в которых имеются посадочные места под них.

Совет! Подшипники должны сидеть очень плотно, при этом они должны быть отцентрованы, смазаны, легко вращаться, то есть быть исправными, иначе при высоких оборотах двигатель очень быстро выйдет из строя.

Разбитая и новые крыльчатки

• На конце вала, противоположном приводу, располагается небольшая крыльчатка, которая при включенном двигателе выполняет функцию его охлаждения. Кстати, данный элемент тоже может стать причиной появления вибрации в двигателе, если его лопасти отломаются, что негативно сказывается на сроке службы агрегата. Пример разбитого вентилятора можно увидеть на фото выше.
• Идем по цепочке. Боковые крышки корпуса крепятся к станине, которая удерживает все вышеназванное вместе.

Также любой двигатель имеет пусковую аппаратуру и силовые цепи, о чем мы подробнее поговорим немного позже.

Принцип вращение электромагнитного поля

Электромагнитная индукция в моторах

Главной особенностью любого электрического двигателя является то, что он способен переводить электрическую энергию в кинетическую, то есть механическую. При этом, разобрав его строение, вы можете увидеть, что никакого прямого или передаточного привода он не имеет. Как же тогда происходит вращение двигателя?

Вся фишка в том, что обмотка статора способна создавать сильное вращающееся магнитное поле, которое увлекает за собой ротор, при включении мотора в электрическую сеть. Данное магнитное поле имеет определенную частоту вращения, которая прямопропорциональна частоте переменного тока, и имеет обратную пропорциональность числу пар полюсов обмотки.

То есть данную частоту можно вычислить по формуле: n1 = f1*60/p, где: n1 – частота вращения магнитного поля; f1 – частота переменного тока в Герцах; p – количество пар полюсов.

Строение асинхронного двигателя переменного тока

Пока ничего не понятно?

Ничего, сейчас во всем разберемся.

• Чтобы наглядно себе представить принцип вращения магнитного поля, давайте рассмотрим примитивную трехфазную обмотку, имеющую всего три витка.

Пример того, как вращается магнитное поле в электрическом двигателе

• Витки – это проводники, по которым при включении в сеть протекает электрический ток. Во время этого процесса вокруг проводника возникает электромагнитное поле.
• Мы знаем, что показатели переменного тока изменяются со временем – сначала он нарастает, затем падает до нуля, потом течет в обратном направлении по тому же принципу, и так до бесконечности. Именно поэтому переменный ток изображают в виде синусоиды.

Графическое изображение переменного тока

• В то время как изменяются показатели тока, меняются и параметры магнитного поля, вызываемого им.
• Особенностью трехфазных двигателей и генераторов является то, что в один момент времени по обмотке статора ток протекает в фазах со смещением на 120 градусов, то есть на треть времени одного такта.
• Такт – это 1 Герц, то есть прохождение переменным током одного полного цикла колебания синусоиды. Схематически это будет выглядеть вот так.

Смещение между фазами составляет ровно 120 градусов

• В результате в статоре двигателя одновременно образуется несколько магнитных полей, которые, взаимодействуя, дают результирующее поле.

Изменение магнитного поля в разные моменты времени

• Когда происходит изменение параметров токов, протекающих в фазах, начинает изменяться и результирующее магнитное поле. Выражается это в смене его ориентации, при том, что амплитуда остается одинаковой.
• В результате получается так, что магнитное поле вращается вокруг некой центральной оси.

А что будет, если внутрь данного магнитного поля поместить проводник?

Принцип электромагнитной индукции

Согласно закону об электромагнитной индукции, который мы подробно описывали в статье про генераторы постоянного и переменного тока, в проводнике возникает электродвижущая сила, сокращенно ЭДС. Если этот проводник замкнут на внешнюю цепь или на себя, то в нем потечет ток.

Согласно закону Ампера, на проводник с током, помещенным в магнитное поле, начинает действовать сила, и контур начинает вращаться. По этому принципу и работают асинхронные двигатели переменного тока, однако вместо рамки в магнитном поле находится короткозамкнутый ротор, который своим внешним видом напоминает беличье колесо.

Строение короткозамкнутого ротора

• Как видно из схемы выше, такой ротор состоит из параллельно расположенных стержней, которые с торцов замкнуты двумя кольцами.
• При подключении статора к электрической сети, он начинает формировать вращающееся магнитное поле, которое индуктирует во всех стержнях ротора ЭДС, из-за чего ротор начнет вращаться.
• При этом в разных стержнях будет отличаться направление текущего тока и его величина, в зависимости от того, в каком положении они находятся относительно полюсов магнитного поля. Опять-таки, если не понятно, то отсылаем вас снова к закону об электромагнитной индукции.

Изменение ЭДС на примере генератора переменного тока

Интересно знать! Стержни на роторе наклоняют относительно оси его вращения. Делается это для того, чтобы пульсация момента и высшие гармоники ЭДС, сокращающие эффективность двигателя, были меньше.

Особенности асинхронного двигателя

Неприхотливые в эксплуатации электромоторы

Итак, давайте разбираться с тем, какие двигатели переменного тока называются асинхронными.

Скольжение ротора

Главной особенностью таких агрегатов является то,  что частота вращения ротора отличается от этого же показателя у магнитного поля. Назовем условно эти значения n2 и n1, соответственно.

Объяснить это можно тем, что индуцироваться ЭДС может только при этом неравенстве – n2 должна быть меньше n1. Разница в частотах этих вращений называется частотой скольжения, а сам эффект отставания ротора и называется скольжением, которое обозначается как «s». Высчитать этот параметр можно по следующей формуле: s = (n1-n2)/n1.

Асинхронный двигатель в разрезе

• Давайте представим себе ситуацию, в которой частоты n1 и n2 будут одинаковыми. В этом случае положение стержней ротора относительно магнитного поля будет неизменным, а значит, движение проводников относительно магнитного поля происходить не будет, то есть ЭДС не индуктируется, и ток не течет. Отсюда следует вывод, что сил приводящих ротор в движение возникать не будет.
• Если предположить, что изначально двигатель был в движении, то теперь ротор начнет замедляться, отставая от магнитного поля, а значит, стержни сместятся относительно магнитного поля и снова начнет расти ЭДС и движущая сила, то есть вращение снова возобновится.
• Приведенное описание довольно грубое. В реальности ротор асинхронного двигателя никогда не может догнать скорость вращения магнитного поля, поэтому крутится равномерно.
• Уровень скольжения тоже величина непостоянная, и может изменяться от 0 до 1, или другими словами, от 0 до 100 процентов. Если скольжение близко к 0, что соответствует холостому режиму работы двигателя, то есть ротор не будет испытывать противодействующий момент. Если значение этого параметра близко к 1 (режим короткого замыкания), то ротор будет неподвижен.
• Отсюда можно сделать вывод, что скольжение напрямую будет зависеть от механической нагрузки на вал двигателя, и чем она больше, тем выше и коэффициент.

Принцип работы асинхронного двигателя

• Для асинхронных двигателей средней и малой мощности допустимый коэффициент скольжения находится в диапазоне от 2 до 8%.

Мы уже написали, что такой двигатель преобразует электрическую энергию с обмоток статора в кинетическую, однако стоит понимать, что эти силы не равны друг другу. Всегда при преобразовании происходят потери на гистерезисе, нагреве, трении и вихревых токах.

Данная часть энергии рассеивается в виде тепловой, поэтому двигатель и оборудуется вентилятором для охлаждения.

Питание двигателя

Схема подключения

Давайте теперь разберемся с тем, как происходит подключение асинхронного электродвигателя переменного тока.

• Мы уже вкратце описывали, как протекает ток в трехфазной сети, но не совсем понятно, какие выгоды такое питание имеет перед однофазными или двухфазными аналогами.
• В первую очередь можно отметить экономичность системы с таким подключением.
• Также для нее характерна большая эффективность.

Фазы подключаются к обмотке статора по определенным схемам, называемым звезда и треугольник, каждая из которых имеет свои особенности. Соединения эти могут быть выполнены как внутри двигателя, так и снаружи, в распределительной коробке. В первом случае из корпуса выходит три провода, а во втором шесть.

Для лучшего понимания принципов работ схем давайте введем некоторые понятия:

1. Фазное напряжение – напряжение в одной фазе, то есть разница потенциалов между ее концами.
2. Линейное напряжение – это разница в потенциалах разных фаз.

Эти значения очень важны, так как позволяют рассчитать потребляемую мощность электромотора.

Вот формулы, предназначенные для этого:

Формулы расчета мощности двигателя

Данные формулы вычисления мощности двигателя справедливы для подключения и звездой, и треугольником. Однако стоит всегда учитывать, что подключение одного и того же двигателя разными способами будет сказываться на его энергопотреблении.

А если потребляемая мощность не соответствует параметрам двигателя, то может произойти расплавление обмотки статора, и моментальный выход из строя агрегата.

Чтобы понять это лучше, давайте разберем один наглядный пример:

• Представьте двигатель, подключенный по схеме «звезда», который подключен в сеть переменного тока. Линейное напряжение будет составлять 380В, а фазовое 220В. Потребляет при этом он 1А.
• Высчитываем мощность: 1,73*380*1 = 658 Вт – 1,73 является корнем из 3.
• Если сменить схему подключения на треугольник, то получится следующее. Линейное напряжение останется без изменений и составит 380В, а вот фазовое напряжение (вычисляем по первой формуле) увеличится и станет таким же 380В.
• Увеличенное в корень из 3 раз фазовое напряжение, приведет к увеличению в такое же количество раз фазового тока. То есть Iл будет равно не 1, а 1,73*1,73, что приблизительно равняется 3
• Повторяем расчет мощности: 1,73*380*3 = 1975 Вт.

Как видно из примера, потребляемая мощность стала намного больше, и если двигатель не рассчитан на работу в таком режиме, то он неизбежно перегорит.

Как выглядят схематично разбираемые подключения обмотки

Подключение трехфазного двигателя асинхронного типа к однофазной сети

Разобрав принцип работы трехфазного асинхронного двигателя переменного тока, становится понятным, что напрямую подключить его к общественным сетям, в который «царит» одна фаза,  не так просто. Выполнить такое подключение становится возможным, если применить фазосдвигающие элементы.

Варианты подключения трехфазного двигателя к однофазной сети

При таком подключении двигатель может работать в двух режимах:

1. Первый ничем не отличается от работы однофазных двигателей (смотреть рисунки а, б и г, где применяется пусковая обмотка). При таком режиме работы двигатель способен выдать лишь 40-50% от своей номинальной мощности.
2. Второй (в, д, е) – режим конденсаторного двигателя, при котором агрегат способен выдать до 80-ти% мощности (в схему включен постоянно работающий конденсатор).

Совет! Емкость конденсатора рассчитывается по специальным формулам, согласно выбранной схеме.

Как управлять электродвигателем

Управление асинхронным электродвигателем переменного тока может быть реализовано тремя способами:

Магнитный пускатель

• Прямое подключение к питающей сети – для этого применяются магнитные пускатели, с помощью которых можно реализовать нереверсивные и реверсивные режимы работы мотора. Отличие, думаем понятно – во втором случае двигатель мотет вращаться в другом направлении. Недостатком такого подключения является то, что в цепи присутствуют большие пусковые токи, что не очень хорошо для самого агрегата. Цена такого устройства будет самой низкой

Устройство плавного пуска

• Плавный пуск двигателя – такие устройства для управления применяются тогда, когда вам требуется возможность регулировки скорости вращения вала при запуске двигателя. Показанный прибор уменьшает пусковые токи, в результате чего защищает двигатель от больших пусковых токов. Оно обеспечивает плавный старт и остановку вала.

Частотный преобразователь

• Самым дорогим и сложным подключением электрического двигателя является применение частотного преобразователя. Такое решение используется тогда, когда требуется регулировка скорости вращения вала двигателя не только при старте и торможении. Данное устройство способно менять частоту и напряжение подаваемого на двигатель тока.
• Его применение имеет следующие плюсы: во-первых сокращается энергопотребление мотора; во-вторых, как и устройство плавного пуска, двигатель защищается от ненужных перегрузок, что благотворно сказывается на его состоянии и сроке службы.

Частотные преобразователи могут реализовать следующие методы регулирования:

Скалярное управление

1. Управление скалярного типа. Наиболее простой и недорогой в реализации, обладающий медленным откликом на изменение нагрузки в сети и небольшим диапазоном регулировки, в виде недостатков. Из-за того подобное управление применимо лишь там, где изменение нагрузки происходит по определенному закону, например, переключение режимов в фене.
2. Управление векторного типа. Данная схема применяется там, где требуется обеспечить независимое управление вращением электродвигателя, например, в лифте. Она позволяет сохранять одинаковые обороты даже при изменяющихся параметрах нагрузки.

Асинхронный двигатель с фазным ротором

Более сложная конструкция асинхронного двигателя

До того момента, как частотные преобразователи получили широкое распространение, асинхронные двигатели большой и средней мощности изготавливались с фазным ротором. Такая конструкция дает двигателю лучшие свойства по плавному пуску и регулировке оборотов, однако  эти агрегаты намного сложнее в плане строения.

• Статор такого мотора ничем не отличается от того, что устанавливается в двигателях с короткозамкнутым ротором, но вот сам ротор устроен по-другому.
• Также как и статор, он имеет трехфазную обмотку, которая подключается «звездой» к контактным кольцам. Обмотка укладывается в пазы стального сердечника, от которого она изолируется.

Кольца контактные

• Контактные кольца соединяются через графитовые щетки с трехфазным пусковым или регулировочным реостатом, с помощью которого и производится пуск ротора.

Реостат жидкостного типа

• Реостаты бывают металлическими и жидкостными. Первые (их еще называют проволочными) – ступенчатые, которые управляются механическим переключением своими руками рукояти контроллера, либо автоматически, при помощи контроллера с электроприводом. Вторые представляют собой некие сосуды с электролитом, в который опущены электроды. Изменение сопротивления такого реостата осуществляется за счет глубины их погружения.

Интересно знать! Отдельные модели АДФР, с целью увеличения КПД и ресурса щеток, после запуска ротора поднимают щетки и за счет короткозамкнутого механизма замыкают кольца.

На сегодняшний день устройства с фазными роторами практически не применяются, так как их эффективно заменяют асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, оснащенные частотным преобразователем.

На этом подведем итог. Мы узнали строение асинхронного трехфазного двигателя и принцип его работы. Материал для большинства читателей будет теоретическим, но, думаем, все равно интересным. Если вам нужно узнать, как выполнить ремонт асинхронного двигателя переменного тока, то прочтите предыдущую статью на нашем сайте. Там будет дана инструкция по разбору, и рассказано, что можно диагностировать и исправить самостоятельно, не обращаясь в мастерскую. Также рекомендуем к просмотру подобранное нами видео.

Подключение двигателей к различным видам ПЧ

Рассмотрим схемы включения асинхронных двигателей «звезда» и «треугольник» в контексте их питания от преобразователей частоты. Для начала немного освежим в памяти теорию.

Что такое «звезда» и «треугольник»

Обычно используются асинхронные двигатели с тремя обмотками, которые можно подключить двумя способами — по схеме «звезда» (обозначается символом «Y») или «треугольник» («Δ» или «D»). Схема соединения должна обеспечивать нормальную работу двигателя при имеющемся напряжении питания.

Первое, от чего необходимо отталкиваться при выборе схемы — информация на шильдике двигателя. На нем указываются параметры для обеих схем. Наиболее важный параметр — напряжение питания. Напряжение «звезды» в 1,73 раза (точнее в квадратный корень из 3) больше, чем «треугольника». Например, если указано, что напряжение питания двигателя, включенного по схеме «звезда», составляет 380 В, то можно точно сказать, даже не глядя на шильдик, что для включения по схеме «треугольник» необходимо напряжение 220 В. В данном случае напряжение 380 В соответствует линейному напряжению в стандартной сети, и двигатель можно подключать по схеме «звезда» через контактор либо через частотный преобразователь. То же самое справедливо и для случаев, когда напряжение «треугольника», указанное на шильдике, равно 380 В. Тогда, умножая на 1,73, получаем напряжение «звезды» равным 660 В.

Эти два типа двигателей, отличающиеся напряжениями питания (220/380 и 380/660 В), в подавляющем большинстве случаев используются на практике и имеют свои особенности подключения, которые мы рассмотрим ниже.

Классическая схема «звезда» / «треугольник»

При питании «напрямую» от промышленной сети с линейным напряжением 380 В подойдут оба типа двигателей. Нужно лишь убедиться, что схема включения обмоток собрана на нужное напряжение.

Однако на практике для питания в схеме «звезда» / «треугольник» применяют второй тип приводов (380/660 В). Данная схема используется для уменьшения пускового тока мощных двигателей, который может превышать рабочий в несколько раз. Несмотря на то, что этот ток кратковременный, в течение разгона питающая сеть и привод испытывают значительные электрические и механические перегрузки – ведь в первую долю секунды ток двигателя может в 10 раз превышать номинал, плавно снижаясь в процессе разгона.

Схема подключения «звезда» / «треугольник» приведена во многих источниках, поэтому лишь напомним коротко, как она работает.

Чтобы сделать процесс пуска более щадящим, сначала напряжение 380 В подают на обмотки двигателя, включенные по схеме «звезда». Поскольку рабочее напряжение этой схемы должно быть больше (660 В), двигатель работает на пониженной мощности. Через несколько секунд, после того, как привод раскрутится, включается «треугольник», для которого 380 В является рабочим напряжением, и двигатель выходит на номинальную мощность.

Классическую схему мы рассмотрели, а теперь разберём, в каких случаях использовать подключение двигателей в «звезде» и «треугольнике» при питании от преобразователя частоты.

Преобразователи частоты на 220 В

При питании преобразователя частоты от одной фазы (фазное напряжение 220 В) линейное напряжение на его выходе не может быть более 220 В. Поэтому для питания асинхронного двигателя от однофазного ПЧ нужно подключить обмотки привода с напряжениями 380/220 В по схеме «треугольник». Этот же двигатель, подключенный по схеме «звезда», будет работать с пониженной мощностью.

Преобразователи частоты на 380 В

Трехфазные ПЧ являются более универсальными с точки зрения подключения двигателей с разным напряжением питания. Главное – собрать в клеммнике (борно) двигателя схему на напряжение 380 В. Именно этот вариант используется в большинстве частотных преобразователей, работающих в промышленном оборудовании.

ПЧ с возможностью переключения «звезда» / «треугольник»

В некоторых преобразователях, работающих с мощными двигателями, имеется возможность оперативного переключения схемы работы. Это делается с целью расширения диапазона регулировки скорости двигателя вверх от номинальной. Метод основан на том факте, что подключение «звездой» обеспечивает более высокий момент на малой скорости, а подключение «треугольником» — высокую скорость. Можно задавать выходную частоту, на которой происходит переключение, время паузы (задержки) переключения, параметры двигателя для первого и второго режимов.

У частотных преобразователей такого типа имеются выходы для включения соответствующих контакторов, обеспечивающих формирование нужных схем включения.

Настройки ПЧ для схем «звезда» и «треугольник»

Когда выбирается схема подключения, нужно помнить о том, что некоторые параметры в настройках ПЧ чувствительны к выбору вида схемы, например, номинальное напряжение и номинальный ток.

Бывает так, что необходимо подключить двигатель, собранный по схеме «треугольник» на напряжение 220 В, к выходу трехфазного ПЧ, линейное напряжение которого при частоте 50 Гц равно 380 В. Понятно, что в этом случае двигатель нужно включить в «звезду», но иногда этого сделать невозможно.

Выход есть. Необходимо указать номинальную частоту двигателя равной не 50 Гц, как указано на шильдике, а 87 Гц (в 1,73 раза больше). Аналогичным образом нужно задать и максимальную выходную частоту преобразователя. В результате того, что отношение V/F на выходе ПЧ остается неизменным, на частоте 50 Гц напряжение на обмотках двигателя составит как раз 220 В. При этом верхнюю рабочую частоту двигателя необходимо установить на значение 50 Гц.

Преимуществом такого подключения является возможность повышения рабочей частоты двигателя выше 50 Гц, при этом вплоть до 87 Гц двигатель не будет терять рабочий момент. В данном случае важно следить за механическим износом системы и за нагревом привода.

Другие полезные материалы:
Обзор устройств плавного пуска Siemens
Назначение сетевых и моторных дросселей
FAQ по электродвигателям

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети через конденсатор: схема, подбор

Многие любители и профессионалы применяют в работе электрооборудование различного предназначения. И во многих случаях электрооборудование приводится в движение трехфазными двигателями. Но трехфазная сеть зачастую недоступна в гаражных боксах и индивидуальных домовладениях. И тогда на помощь приходят схемы подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть.

Для чего нужен конденсатор

Наиболее распространены и применяются в станках трехфазные асинхронные двигатели переменного тока с короткозамкнутым ротором. Их подключение к однофазной сети мы и будем рассматривать. При включении двигателя в трехфазную сеть по трем обмоткам, в разный момент времени протекает переменный ток. Этот ток создает вращающееся магнитное поле, которое начинает вращать ротор двигателя.

При подключении двигателя к однофазной сети, ток по обмоткам течет, но вращающегося магнитного поля нет, ротор не крутится. Выход из этой ситуации был найден. Самым простым и действенным способом оказалось параллельное подключение конденсатора к одной из обмоток двигателя. Конденсатор, импульсно получая и отдавая энергию создает смещение фазы, в обмотках двигателя получается вращающееся магнитное поле и он работает. Емкость постоянно находится под напряжением и называется рабочим конденсатором.

ВАЖНО! Правильно рассчитать и подобрать емкость рабочего конденсатора и его тип.

Как правильно подобрать конденсаторы

Теоретически предполагается осуществлять расчет необходимой емкости путем деления силы тока на напряжение и полученную величину умножить на коэффициент. Для разного типа соединений обмоток коэффициент составляет:

• звездой – 2800;
• треугольником — 4800.

Недостатком этого метода является то, что не всегда на электродвигателе сохранилась табличка с данными. Невозможно точно знать коэффициент мощности и мощность двигателя, а следовательно и силу тока. К тому же на силу тока могут действовать такие факторы как отклонения напряжения в сети и величина нагрузки на двигатель.

Поэтому следует применять упрощенный расчет емкости рабочих конденсаторов. Просто учесть, что на каждые 100 ватт мощности необходимо 7 микрофарад емкости. Удобнее использовать несколько параллельно соединенных конденсаторов малой, желательно одинаковой емкости, чем один большой. Просто суммируя емкость собранных конденсаторов, можно легко определить и подобрать оптимальное значение. Для начала лучше процентов на десять занизить суммарную емкость.

Если двигатель легко запускается и мощности его достаточно для работы, то все подобрано правильно. Если нет – нужно еще подсоединять конденсаторы, пока двигатель не достигнет оптимальной мощности.

СПРАВКА. При подключении трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в однофазную сеть теряется не менее трети его мощности.

Следует помнить, что много не всегда хорошо, и при превышении оптимальной емкости рабочих конденсаторов двигатель будет перегреваться. Перегрев может привести к сгоранию обмоток и выходу электродвигателя из строя.

ВАЖНО! Конденсаторы следует соединять между собой параллельно.

Желательно выбирать конденсаторы с рабочим напряжением не менее 450 вольт. Самыми распространенными являются так называемые бумажные конденсаторы, с буквой Б в наименовании. В настоящее время выпускаются и специализированные, так называемые моторные конденсаторы, например К78-98.

ВНИМАНИЕ! Желательно выбирать конденсаторы для переменного тока. Использование иных тоже возможно, но связано с усложнением схемы и возможными нежелательными последствиями.

В случае, если запуск двигателя осуществляется под нагрузкой и происходит тяжело, необходим еще и пусковой конденсатор. Он включается параллельно рабочему на непродолжительное время пуска электродвигателя. Его емкость должна быть равной или не более чем в два раза превышать емкость рабочего.

Схема подключения электродвигателя 380 на 220 вольт с конденсатором

Подключить трехфазный двигатель в однофазную сеть несложно и с этим справится даже электромонтер-любитель. Если возникают затруднения, следует обратиться к друзьям или знакомым. Рядом всегда найдется грамотный электрик.

Обмотки трехфазных двигателей с рабочим напряжением 380 на 220 для работы в сети на триста восемьдесят вольт соединены по схеме звезда. Это значит, что концы обмоток соединены между собой, а начала подсоединяются в сеть. Для возможности работы электродвигателя в однофазной сети 220 вольт необходимо для начала его обмотки переключить на схему треугольник. Т.е. конец первой соединить с началом второй, конец второй с началом третьей и конец третьей с началом первой.

Эти соединения и будут выводами двигателя для подключения к электропитанию. Два вывода необходимо через двухполюсной выключатель подсоединить к нулю и фазе сети в 220 вольт. Третий вывод через рабочие конденсаторы, соединить с каким либо из первых двух выводов из двигателя. Можно пробовать запускать.

Если запуск прошел успешно, двигатель работает с приемлемой мощностью и не сильно греется, то можно ничего не менять. Получилась работоспособная схема только с рабочими конденсаторами.

В случае запуска под нагрузкой или просто тяжелого пуска двигателя, он может раскручиваться долго и не достигать приемлемой мощности. Тогда потребуется включить в схему еще и пусковую емкость. Пусковые конденсаторы выбираются того же типа, что и рабочие. Одинаковой или в два раза превышающей ёмкость рабочих. И подключаются параллельно им. Используются только для пуска электродвигателя.

Очень удобно для такого пуска использовать своеобразный выключатель серии АП. Важно чтобы он был в исполнении

Работа трехфазного асинхронного двигателя от однофазной сети — советы электрика

Подключение трехфазного двигателя к однофазной электрической сети

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

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

Обратите внимание

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

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

Схемы подключения и принцип работы трехфазного асинхронного двигателя

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

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

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

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

Конденсаторные схемы подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть

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

Расчёт ёмкости

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

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

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

Где U – напряжение двухфазной сети в вольтах.

I – штатный ток фазы.

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

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

Где P – мощность электромотора кВт;

η – коэффициент полезного действия асинхронного двигателя;

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

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

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

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

Важно

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

Измерение тока нужно проводить в рабочем режиме работы мотора.

Выбор конденсаторов

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

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

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

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

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

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

Бесконденсаторные схемы подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть

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

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

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

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

Заключительные моменты

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

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

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

Включение трехфазного асинхронного электродвигателя в однофазную сеть

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

Подключение трехфазного двигателя

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

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

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

Схемы подключения

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

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

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

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

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

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

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

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

Использование схемы «звезда-треугольник»

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

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

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

Важно

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

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

Трехфазный двигатель с магнитным пускателем

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

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

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

Окончательно разъединить цепь можно только с помощью кнопки СТОП.

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

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети

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

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети через конденсатор

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

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

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

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

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

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

Совет

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

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

Как подобрать конденсатор для трехфазного двигателя

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

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

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

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

Расчёт конденсатора для трёхфазного двигателя

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

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

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

Обратите внимание

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

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

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

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

За счет этих потоков, ротор двигателя начинает вращаться.

Соединение звездой и треугольником обмоток электродвигателя

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

Соединение обмоток звездой и треугольником

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

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

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

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

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

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

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

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

Запуск трехфазного электродвигателя с переключением со звезды на треугольник

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

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

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

Важно

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

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

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

Когда нужно переключаться с треугольника в звезду

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

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

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

ТРЁХФАЗНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ В ОДНОФАЗНОЙ СЕТИ

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

Как работает трехфазный асинхронный двигатель?

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

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

Бегущее магнитное поле

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

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

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

Обратите внимание

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

Структура трехфазного двигателя

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

Поле в статоре

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

Поведение ротора в бегущем магнитном поле

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

Ротор асинхронных двигателей

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

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

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

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

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

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

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

Формула

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

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

Важно

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

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

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

Схемы и способы подключения

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

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

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

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

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

Как подключить двигатель по схеме «звезда»

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

Подключение трехфазного электродвигателя по схеме «Звезда»

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

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

Как подключить электромотор по схеме «треугольник»

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

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

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

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

Совет

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

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

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

В этом случае просто подключаются фазы в нужном порядке.

Подключение трехфазного двигателя в однофазную сеть

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

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

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

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

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

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

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

Трехфазные электродвигатели

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

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

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

Обратите внимание

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

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

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

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

Принцип работы трёхфазного двигателя

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

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

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

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

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

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

Синхронные электродвигатели

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

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

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

Важно

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

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

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

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

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

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

Асинхронные электродвигатели

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

Конструктивно решение обмотки ротора представляло собой два кольца, соединённых между собой поперечными проводниками, наподобие «беличьего колеса» – известная «игрушка» для зверька, в которой бел

§ 16.3. Работа трехфазного асинхронного двигателя от однофазной сети

Трехфазный
асинхронный двигатель может быть
использован для работы от однофазной
сети. В этом случае такой двигатель
включают как конденсаторный по одной
из схем рис. 16.9.

Значение
рабочей емкости С_раб
(мкФ) при частоте переменно­го тока
50 Гц можно ориентировочно определить
по одной из формул: для схемы, изображенной
на рис. 16.9 а,

C_pa6
≈ 2700
I₁/
U_c;
(16.6)

на
рис. 16.9,
б

C_pa6
≈ 2800 I₁/
U_c;
(16.7)

на
рис. 16.9,
в

C_pa6
≈ 4800 I₁/
U_c;
(16.8)

Здесь
I₁
— но­минальный (фазный) ток в обмотке
стато­ра, А; U_с
— напря­жение однофазной сети, В.

При подборе ра­бочей
емкости не­обходимо следить за тем,
чтобы ток в фазных обмотках статора при
устано­вившемся режиме работы не
превы­шал номинального значения.

Рис 16.9. Схемы
соединения обмотки статора трехфазного
асинхронного двигателя при вклю­чении
его в однофазную сеть

Если
пуск двигателя происходит при значительной
нагрузке на валу, то паралелльно рабочей
емкости С_раб
следует включить пусковую емкость

С_п
= (2,5÷З,0)С_ра6.
(16.9)

В
этом случае пусковой момент становится
равным номиналь­ному. При необходимости
дальнейшего увеличения пускового
момента следует принять еще большее
значение пусковой емкости (С_п
≤ 8С_ра6).

Большое
значение для надежной работы асинхронного
двига­теля в качестве конденсаторного
имеет правильный выбор кон­денсатора
по напряжению. Следует иметь в виду, что
габариты и стоимость конденсаторов
определяются не только их емкостью, но
и рабочим напряжением. Поэтому выбор
конденсатора с большим “запасом” по
напряжению ведет к неоправданному
увеличению габаритов и стоимости
установки, а включение конденсаторов
на напряжение, превышающее допустимое
рабочее напряжение, приводит к
преждевременному выходу из строя
конденсаторов, а следовательно, и всей
установки.

При
определении напряжения на конденсаторе
при включении
двигателя
по одной из рассмотренных схем необходимо
иметь в виду
следующее:
при включении двигателя по схеме рис.
16.9, а
напряжение
на конденсаторе равно U_K
≈
1,3 U_С,
а при включении
двигателя
по схемам рис. 16.9, б и в это напряжение
равно U_к
≈
1,15 U_c.

В
схемах конденсаторных двигателей обычно
применяют бумажные конденсаторы в
металлическом герметичном корпусе
прямоугольной формы типов КБГ — МН или
БГТ (термостойкие). На корпусе конденсатора
указаны емкость и рабочее напряжение
постоянного тока. При включении такого
конденсатора в сеть пе­ременного тока
следует уменьшить примерно в два раза
допусти­мое рабочее напряжение.
Например, если на конденсаторе указано
напряжение 600 В, то рабочее напряжение
переменного тока сле­дует считать
300 В.

Пример
16.1.
Определить значение рабочей емкости
С_раб,
необходимой для работы трехфазного
асинхронного двигателя типа АВ052-4 от
однофазной сети напряжением U_c
= 220
В. Номинальные данные двигателя: Р_ном
= 80
Вт, напряже­ние 220/380 В, ток сети I_1ном
= 0,56/0,32 А.

Решение.
Напряжение сети 220 В соответствует
соединению обмотки статора в треугольник,
поэтому принимаем схему включения
двигателя в одно­фазную сеть по рис.
16.9, в.
Номинальный
(фазный) ток статора I₁
= 0,32
А.

Рабочая
емкость по (16.8) С_рa6
= 4800 • 0,32/220 = 6,98 мкФ. При этом рабо­чее
напряжение конденсатора U_к
≈ 1,15•220 = 250 В. Принимаем в качестве С_раб
батарею из двух параллельно соединенных
конденсаторов типа КБГ—МН емко­стью
по 4 мкФ каждый (емкость батареи 8 мкФ)
на рабочее напряжение 600 В.

трехфазный асинхронный двигатель

трехфазный асинхронный двигатель

Трехфазный асинхронный двигатель

трехфазный асинхронный двигатель питается от системы трехфазного
напряжений, то есть трех напряжений, которые смещены друг от друга на 120.

Напряжение питания трехфазной системы 400 В в
действующее значение, при частоте f = 50 Гц

Неподвижная часть двигателя называется

.

статор, и часть, которая
он может вращать указанный ротор.

На неподвижной части двигателя, статоре, расположены три

двойные

обмоток

, которые расположены
относительно друг друга на 120.

Эти

обмоток

питаются от трехфазных напряжений; поэтому покрываются определенным
ток, и это происходит в переменном магнитном поле, создаваемом каждым из
три обмотки

.В области между тремя витками

магнитное поле будет суммой трех магнитных полей трех

обмоток

.
Но так как

обмоток

соединены на статоре механическим углом 120, а также
трехфазная система напряжений также не в фазе от электрической точки
поля зрения на угол, равный 120 электрическим градусам, найденное магнитное поле
не будет фиксированным, но будет изменчивым; это магнитное поле вращается вокруг
ось двигателя с фиксированной частотой:

f
= 50 Гц

Это магнитное поле называется

вращающееся магнитное поле

Если в пределах этих

обмоток

поставить
короткое замыкание другой обмотки на роторе из-за магнитного потока, который
соединены с обмотками ротора, создается индуцированная электродвижущая сила,
Закон Фарадея, противоположный причине, которая породила.

Так как обмотки на роторе делать надо короче
цепи и, следовательно, должен выдерживать большой ток, должен иметь высокое сечение, для
алюминиевые стержни предпочтительно размещать вокруг ферромагнитного сердечника.
материал, состоящий из слоев кремния.

Таким образом закрытые алюминиевые стержни
короткое замыкание ведет себя как набор из нескольких витков, каждый из которых имеет приподнятый участок,
чтобы выдерживать большие токи короткого замыкания.Эти токи возникают из-за напряжения, которое
генерируется в стержнях по закону Фарадея, поскольку магнитное поле
генерируемая статором переменная.
Эти токи порождают еще один вращающийся
магнитное поле, создаваемое на роторе;
это магнитное поле имеет направление, противоположное
который генерируется статором.
Следовательно, ротор, в отличие от магнитного
поле статора вынуждено начинать движение, а затем вращаться с тем же
скорость вращающегося магнитного поля статора.

Ротор не вращается с постоянной скоростью, т.е.
скорость синхронизма, но замедляется при изменении нагрузки;

так что двигатель не синхронный, но
asynchronous сказал, что не соблюдает синхронную скорость, установленную
статор.

Действительно, синхронная скорость вращающегося магнитного поля
статора в случае однополюсной пары ротора:

n _s = 60 f

где

n _с
— количество оборотов
в минуту, это синхронная скорость, и
f — частота.

Ротор вращается со скоростью менее

n _с

;
обозначим

n _r

скорость ротора.

Учитывайте разницу:

n _s
— н _г

, то есть разница между скоростью вращения магнитного поля
скорость статора и ротора;

сравним теперь с синхронной скоростью, то есть
скорость, которую должен был иметь ротор, если бы он был синхронизирован с
статор; так как
мы хотим провести сравнение в процентах или относительно, мы должны указать
знаменатель доли синхронной скорости, которая должна была быть
реальный ротор;
тогда получаем следующее соотношение:

, где отношение

s это
сказал промах,
означает, что ротор течет, то есть теряет обороты относительно
статор;

n _s

— скорость в оборотах на
минута магнитного поля статора;

n _r

— скорость ротора.

поскользнуться

с
является безразмерным числом и изменяется от 0 до 1.

Если

s равно 0 означало бы
что ротор будет в идеальном синхронизме, что у него будет одинаковая скорость
вращающегося магнитного поля

n _s

.

На самом деле, если бы было

n _{r = n s}

тогда

п _с

— n _r = 0

Если все же слип

s это
1 означает, что ротор неподвижен.

Фактически ротор стационарный означает:

н _г
= 0

Бланк будет:

Тогда скольжение равно 1, когда ротор неподвижен, то есть
в начале.

промах

никогда не будет равен 0;

на самом деле, если бы он был равен 0, ротор да
достигнет синхронной скорости, но его магнитное поле будет постоянным, а не
переменная, которая будет меньше для электродвижущей силы, индуцированной в роторе,
согласно закону Фарадея и, следовательно, будет меньше тока ротора и
мотор остановится.

Механическая характеристика

Механическая характеристика отображает тенденцию крутящего момента
T как функция скорости вращения ротора

n _r

Механический элемент также может
представляют собой функцию скольжения

s;
запомни этот промах
= 1 означает, что двигатель остановлен;
прокрутка равная нулю означает, что скорость максимальная, затем почти равная
к синхронизму.

Эта функция сообщает нам, что когда двигатель работает на высокой
скорость, то есть близкая к синхронной скорости

n _s

крутящий момент очень
высоко; в этом
случай скольжения почти равен нулю.

Однако, когда slpi увеличивается и достигает значения 1,
крутящий момент двигателя уменьшается, и двигатель замедляется;

поэтому нам нужно предотвратить моторные функции в
раздел a-b,
что является нестабильной чертой; по факту,
в этом разделе при увеличении механической нагрузки двигатель замедляется, что
увеличивает скольжение относительно синхронной скорости, но также уменьшает
крутящий момент, при котором двигатель не сможет увеличить свою скорость, но он
приводит к остановке, так как крутящий момент двигателя уменьшается.

Вместо

0-а — стабильный признак;
Фактически, чем выше нагрузка на растяжку
0-а правда, что увеличивает
поток, а затем двигатель замедляется, но также увеличивает крутящий момент, для
которым асинхронный двигатель способен выдерживать повышенную механическую нагрузку.

Скорость

Скорость двигателя не соответствует синхронизму

:

n _s = 60 f

в случае двигателя с одной полярной парой пара является
Полярная обмотка, расположенная на статоре, может генерировать северный и южный полюсы.

Поскольку ротор никогда не достигает
синхронная скорость n _с ,
а на самом деле это называется асинхронным, ротор вращается со скоростью ниже, чем
n _s
для которого скорость ротора становится
продолжение:

n _r =
60 ф (1-с)

, где коэффициент

(1-s) — фактор, который
снижает скорость синхронизма; на самом деле, поскольку это
s изменяется от 0 до 1, также
различия:

(1-с)

изменяется от 0 до 1.

Скольжение малых двигателей при полной нагрузке составляет около 6%;

в то время как в больших двигателях при полной нагрузке падает до
2%.

Эффективность

КПД ч
из

трехфазный асинхронный двигатель мы можем
рассчитать по обычной формуле:

где

его
эффективность,
П _р
механическая мощность, используемая на роторе,
P _a
потребление электроэнергии на
статор.

Мощность на статоре электрическая и может быть измерена с помощью
ваттметры;

имеющий мощность на ротор механического
можно преобразовать в электрическую мощность, если подсчитать потери, которые
есть, потерянная мощность P _p .

Потери мощности связаны с нагревом обмоток.
статора и ротора, за счет эффекта Джоуля, потери в стали из-за
рассеянные магнитные потоки в статоре и в роторе, а также потери
из-за механического трения и охлаждающих вентиляторов.

Если обозначить через
С _{с p}
является
сумма всех потерь, то выходная мощность
ротора будет:

P _r
= P _a — P _p

то есть будет разница между потребляемой мощностью
на статоре

P _a
если только
пропала мощность P _p .

Следовательно, КПД становится:

КПД низкий для
маленькие двигатели — около 77%, в то время как для больших двигателей она выше и достигает 94%.

Однофазный
асинхронный
двигатель

Для малых мощностей построены однофазные
асинхронные двигатели,
а именно те, которые используют обычное напряжение, присутствующее в жилых домах
между фазой и нейтралью и 240 В и 50 Гц

Имеется две обмотки;

первая основная обмотка — это та, которая работает на
схема и не может генерировать вращающееся магнитное поле, например, для запуска
мотор;
соответственно потребуется вторая обмотка указанного стартера, предназначенная для
запуск двигателя под нагрузкой.Пусковая обмотка имеет последовательно конденсатор,
который имеет функцию фазового сдвига на 90 ток пускового
обмотка по сравнению с основной обмоткой.
Таким образом, он генерирует вращающийся
магнитное поле, способное запустить двигатель.
После запуска пусковую обмотку можно отсоединить
означает переключатель, который отсоединяется, как только он достигает скорости
система, за счет центробежной силы.

Проф. Пьетро Де Паолис

2014

Курс электроники

Разъяснение профессора электроники

Nuova pagina 1

Электрическая школа

электрическая школа — indice

Запрос информации

Карта типа школы

Индекс всех страниц сайта

Scuola
Elettrica

Разница между однофазным и трехфазным асинхронным двигателем

Однофазный асинхронный двигатель и трехфазный асинхронный двигатель различаются по различным факторам, указанным в этой статье, таким как источник питания, от которого они работают, их пусковой момент, техническое обслуживание, характеристики, эффективность двигателя, их коэффициенты мощности и Пример использования двух двигателей.

Различия между однофазным и трехфазным асинхронным двигателем приведены ниже в виде таблицы.

Асинхронный двигатель — это асинхронный двигатель, поскольку они не работают с синхронной скоростью. Однофазный асинхронный двигатель работает от однофазного источника питания и не запускается самостоятельно.

Трехфазный асинхронный двигатель работает от трехфазной сети и является самозапускающимся двигателем.

Различия между однофазным и трехфазным асинхронным двигателем заключаются в следующем: —

• Как видно из названия, однофазный асинхронный двигатель использует однофазное питание для своей работы, а трехфазный асинхронный двигатель использует трехфазное питание.
• Пусковой момент однофазного асинхронного двигателя низкий, тогда как пусковой момент трехфазного асинхронного двигателя высокий.

Однофазные двигатели

• просты в ремонте и обслуживании, а трехфазные двигатели — сложны.

Однофазные двигатели

• просты по конструкции, надежны и экономичны по сравнению с трехфазными асинхронными двигателями.
• КПД однофазного двигателя низкий, тогда как КПД трехфазных асинхронных двигателей высокий.
• Коэффициент мощности однофазного асинхронного двигателя ниже, чем у трехфазного асинхронного двигателя.

Однофазные двигатели

• в основном используются в бытовых приборах, таких как миксеры-измельчители, вентиляторы, компрессоры и т. Д. Трехфазные асинхронные двигатели в основном используются в промышленности.

Контроллер трехфазного двигателя переменного тока

Этот проект выполнен с использованием MC3PHAC от NXP Semiconductor. Проект генерирует 6 сигналов PWM для контроллера трехфазного двигателя переменного тока.Очень просто создать профессиональный частотно-регулируемый привод с интеллектуальным модулем питания (IPM) или 3-фазный IGBT / MOSFET с драйвером затвора. Плата обеспечивает 6 сигналов PWM для инвертора IPM или IGBT, а также сигнал торможения. Также эта плата работает в автономном режиме и не требует программирования / кодирования.

MC3PHAC — это высокопроизводительный монолитный интеллектуальный контроллер двигателя, разработанный специально для удовлетворения требований к недорогим системам управления трехфазными двигателями переменного тока с регулируемой скоростью.Устройство можно адаптировать и настраивать в зависимости от окружающей среды. Он содержит все активные функции, необходимые для реализации части управления трехфазного электродвигателя переменного тока с разомкнутым контуром. Одним из уникальных аспектов этой платы является то, что, несмотря на то, что она адаптируется и настраивается в зависимости от среды, она не требует разработки программного обеспечения. Благодаря этому MC3PHAC идеально подходит для приложений клиентов, требующих управления двигателем переменного тока, но с ограниченными программными ресурсами или без них.

В MC3PHAC включены защитные функции, состоящие из контроля напряжения на шине постоянного тока и входа неисправности системы, который немедленно отключает модуль ШИМ при обнаружении системной неисправности.

Все выходы являются сигналами TTL, входное питание 5-15 В постоянного тока, напряжение на шине постоянного тока должно быть в пределах 1,75-4,75 В, Dip-переключатель предназначен для установки частоты двигателя 60 или 50 Гц, перемычки также помогают установить полярность выходного ШИМ Активный низкий или активный высокий, и это помогает использовать эту плату с любыми модулями IPM, поскольку выход может быть установлен активным низким или высоким. Потенциометр PR2 помогает регулировать скорость двигателя. Чтобы изменить базовую частоту, время простоя ШИМ и другие возможные параметры, обратитесь к таблице данных микросхемы.

Управление скоростью — частоту синхронного двигателя можно задать в реальном времени как любое значение от 1 Гц до 128 Гц, регулируя потенциометр PR2. Коэффициент масштабирования составляет 25,6 Гц на вольт. Вывод SPEED обрабатывается 24-битным цифровым фильтром для повышения стабильности скорости в шумной среде.

Управление ускорением — Ускорение двигателя можно задать в реальном времени в диапазоне от 0,5 Гц / секунду до 128 Гц / секунду, регулируя потенциометр PR1.Коэффициент масштабирования составляет 25,6 Гц / секунду на вольт.

Защита от сбоев : MC3PHAC поддерживает широкий спектр функций защиты и предотвращения сбоев. Если неисправность все-таки происходит, MC3PHAC немедленно отключает ШИМ и ждет, пока состояние неисправности не будет устранено, прежде чем запускать таймер для повторного включения ШИМ. На графике на Рисунке 10 показано значение сопротивления в зависимости от времени повторной попытки из таблицы данных ИС. На рисунке 10 предполагается наличие подтягивающего резистора 6,8 кОм. В автономном режиме этот интервал тайм-аута задается на этапе инициализации путем подачи напряжения на вывод MUX_IN, когда на вывод RETRY_TxD устанавливается низкий уровень.Таким образом, время повтора может быть указано от 1 до 60 секунд с коэффициентом масштабирования 12 секунд на вольт

Внешний мониторинг неисправностей : Контакт FAULTIN принимает цифровой сигнал, указывающий, что неисправность была обнаружена через внешнюю схему контроля. Высокий уровень на этом входе приводит к немедленному отключению ШИМ. Типичными условиями отказа могут быть перенапряжение на шине постоянного тока, перегрузка шины по току или перегрев. Как только этот вход возвращается к низкому логическому уровню, запускается таймер повторной попытки отказа, и ШИМ снова включаются после достижения запрограммированного значения тайм-аута.Входной контакт 9 FLTIN разъема CN3 должен иметь высокий уровень, чтобы на контакте неисправности был низкий уровень для нормальной работы.

Мониторинг целостности напряжения на шине (входной вывод 10 CN3) Вывод DC_BUS контролируется на частоте 5,3 кГц (4,0 кГц, когда частота ШИМ установлена ​​на 15,9 кГц), и любое значение напряжения за пределами допустимого окна составляет состояние неисправности. В автономном режиме пороги окна фиксируются на уровне 4,47 В (128 процентов от номинала) и 1,75 В (50 процентов от номинала), где номинальное значение равно 3.5 вольт. Как только уровень сигнала DC_BUS возвращается к значению в пределах допустимого окна, запускается таймер повторной попытки отказа, и ШИМ снова включаются после достижения запрограммированного значения тайм-аута. Во время включения возможно, что VDD может достичь рабочего напряжения до того, как конденсатор шины постоянного тока зарядится до своего номинального значения. Когда проверяется целостность шины постоянного тока, пониженное напряжение будет обнаружено и рассматриваться как неисправность с соответствующим периодом ожидания. Чтобы предотвратить это, MC3PHAC контролирует напряжение на шине постоянного тока во время включения питания в автономном режиме и ожидает, пока оно не превысит пороговое значение пониженного напряжения, прежде чем продолжить.В это время все функции MC3PHAC приостановлены. Как только этот порог будет достигнут, MC3PHAC продолжит работу в обычном режиме, а любое дальнейшее нарушение напряжения будет считаться неисправностью.

Примечание: Если мониторинг напряжения на шине постоянного тока не требуется, на вывод DC_BUS должно подаваться напряжение 3,5 В ± 5 процентов. Для этого используйте следующие компоненты: R2 должно быть 3,3 кОм, R4 4 К7 Ом, C6 0,1 мкФ и замкнуть перемычку между контактом 1 и контактом 2.

Контроль регенерации — Регенерация — это процесс, при котором механическая энергия, накопленная в двигателе и нагрузке, передается обратно в приводную электронику, обычно в результате агрессивного замедления.В особых случаях, когда этот процесс происходит часто (например, в системах управления двигателями лифтов), экономично включить специальные функции в моторный привод, чтобы эта энергия могла подаваться обратно в сеть переменного тока. Однако в большинстве недорогих приводов переменного тока эта энергия накапливается в конденсаторе шины постоянного тока за счет увеличения его напряжения. Если этот процесс не контролировать, напряжение на шине постоянного тока может вырасти до опасного уровня, что может привести к повреждению конденсатора шины или транзисторов в силовом инверторе. MC3PHAC включает в себя два метода восстановления до того, как это станет проблемой.

Резистивное торможение: Вывод DC_BUS контролируется на частоте 5,3 кГц (4,0 кГц, когда частота ШИМ установлена ​​на 15,9 кГц), и когда напряжение достигает определенного порога, на выводе RBRAKE устанавливается высокий уровень. Этот сигнал может использоваться для управления резистивным тормозом, установленным на конденсаторе шины постоянного тока, так что механическая энергия двигателя будет рассеиваться в виде тепла в резисторе, а не накапливаться в виде напряжения на конденсаторе. В автономном режиме порог DC_BUS, необходимый для подтверждения сигнала RBRAKE, фиксирован на 3.85 вольт (110 процентов от номинала), где номинал определен как 3,5 вольт.

Выбираемая частота ШИМ: MC3PHAC поддерживает четыре дискретных частоты ШИМ и может динамически изменяться во время работы двигателя. Этот резистор может быть потенциометром или постоянным резистором в диапазоне, указанном в таблице. В автономном режиме частота ШИМ задается путем подачи напряжения на вывод MUX_IN, когда вывод PWM FREQ_RxD переводится в низкий уровень. В таблице 4 из таблицы данных показаны требуемые уровни напряжения на выводе MUX_IN и соответствующая частота ШИМ для каждого диапазона напряжений.

• PR1: Потенциометр для установки ускорения
• PR2: Потенциометр регулировки скорости
• SW1: DIPX4-переключатель для установки частоты 60 Гц / 50 Гц, а также активного низкого / активного высокого выходного сигнала
• SW2: Переключатель сброса
• SW3: Пуск / остановка двигателя
• SW4: Изменение направления двигателя по часовой / против часовой стрелки
• CN1: Вход питания постоянного тока 7-15 В постоянного тока
• CN2: Подача напряжения на шину от модуля IPM / IGBT для защиты от повышенного / пониженного напряжения
• CN3: Интерфейс между модулем IPM / платой IGBT обеспечивает выход 6PWM, отключение тормоза и вход неисправности
• PCB имеет область прототипа, которую можно использовать для разработки.

Характеристики

• Питание 7-15 В постоянного тока
• Потенциометр для управления скоростью двигателя
• Частота ШИМ по умолчанию 10,582 кГц, можно регулировать в диапазоне (5,291 кГц — 164 кГц)
• Потенциометр для регулировки ускорения
• Ползунковый переключатель для управления направлением
• Ползунковый переключатель Пуск / Стоп
• 6 выходных сигналов ШИМ
• Мертвое время по умолчанию 4.5 мкс
• Время повтора ошибки 32,8 секунды
• Вход VBS (обратная связь по напряжению шины) под контролем напряжения
• Неисправность (вход перегрузки по току или короткого замыкания)
• Регулировка скорости вольт на герц
• Фильтрация цифровой обработки сигналов (DSP) для повышения стабильности скорости
• 32-битные вычисления для высокоточной работы
• Доступен Интернет
• Для работы не требуется разработка программного обеспечения
• Широтно-импульсный модулятор (ШИМ) с 6 выходами
• Генерация трехфазных сигналов
• 4-канальный аналого-цифровой преобразователь (АЦП)
• Настраивается пользователем для автономной работы
• Динамическое подавление пульсации шины
• Выбор полярности и частоты ШИМ
• Выбор базовой частоты 50/60 Гц
• Генератор системы на основе фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ)
• Схема обнаружения низкого напряжения питания
• В состав MC3PHAC входят защитные функции, состоящие из контроля напряжения на шине постоянного тока и системы
• Вход неисправности, который немедленно отключает модуль ШИМ при обнаружении системной ошибки.

Некоторые целевые приложения для MC3PHAC включают

• Двигатели HVAC малой мощности
• Бытовая техника
• Коммерческие прачечные и посудомоечные машины
• Управление процессами
• Насосы и вентиляторы

Схема

Список деталей

Подключения

Настройки DIP-переключателя

Блок-схема

Фото

Видео

MC3PHAC Лист данных

MC3PHAC

Модель динамики трехфазной асинхронной машины,
также известна как индукционная машина

 [скольжение, th, i  как , i  bs , i  cs , фаза  как , фаза  bs , фаза  cs ] 

 [скольжение, th, i  как , i  bs , i  cs , фаза  как , фаза  bs , фаза  cs  , i  ar , i  br , i  cr , фаза  ar , фаза  br , фаза  cr ]
 

Трехфазный синхронный двигатель

Трехфазный синхронный двигатель — это уникальный и специализированный двигатель.Как следует из названия, этот двигатель работает с постоянной скоростью от холостого хода до полной нагрузки синхронно с частотой сети. Как и в асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором, скорость синхронного двигателя определяется количеством пар полюсов и частотой сети.

Функцию типичного трехфазного синхронного двигателя можно резюмировать следующим образом:

• На обмотки статора подается трехфазное переменное напряжение и создается вращающееся магнитное поле.
• На обмотку ротора подается постоянное напряжение, и создается второе магнитное поле.
• Затем ротор действует как магнит и притягивается вращающимся полем статора.
• Это притяжение создает крутящий момент на роторе и заставляет его вращаться с синхронной скоростью вращающегося поля статора.
• Ротор не требует магнитной индукции от поля статора для своего возбуждения. В результате двигатель имеет нулевое скольжение по сравнению с асинхронным двигателем, которому требуется скольжение для создания крутящего момента.

Синхронные двигатели не запускаются автоматически и поэтому требуют способа доведения ротора до почти синхронной скорости перед подачей питания постоянного тока на ротор. Синхронные двигатели обычно запускаются как обычные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором за счет использования специальных амортизирующих обмоток ротора. Также существует два основных метода подачи тока возбуждения на ротор. Один из способов — использовать внешний источник постоянного тока с током, подаваемым на обмотки через контактные кольца. Другой способ — установить возбудитель на общий вал двигателя.Такое расположение не требует использования контактных колец и щеток.

Отстающий коэффициент мощности электрической системы можно скорректировать путем перевозбуждения ротора синхронного двигателя, работающего в той же системе. Это создаст опережающий коэффициент мощности, нейтрализуя отстающий коэффициент мощности индуктивных нагрузок. Недовозбужденное поле постоянного тока создает запаздывающий коэффициент мощности и по этой причине редко используется. Когда поле нормально возбуждено, синхронный двигатель будет работать с единичным коэффициентом мощности.Трехфазные синхронные двигатели могут использоваться для коррекции коэффициента мощности, в то же время выполняя важную функцию, такую ​​как работа компрессора. Однако, если выходная механическая мощность не требуется или может быть обеспечена другими экономически эффективными способами, синхронная машина остается полезной в качестве «немоторного» средства управления коэффициентом мощности. Он выполняет ту же работу, что и батарея статических конденсаторов. Такая машина называется синхронным конденсатором или конденсатором.

Асинхронные асинхронные двигатели — электрические характеристики

Приведенную ниже таблицу можно использовать для определения электрических параметров асинхронных асинхронных двигателей 380 Voltage .

380 Напряжение 50 Гц Двигатели обычно используются в Европе. Обратите внимание, что номинальное напряжение существующих систем 220/380 В и 240/415 В изменяется до рекомендованного МЭК значения 230/400 В .

75

9001 0430

Пускатели односкоростного двигателя с полным напряжением

Полное напряжение пускатели (ручные и магнитные) подают полное напряжение непосредственно на клеммы двигателя.