Асинхронный двигатель с конденсатором принцип работы и устройство

Питание трёхфазного двигателя от однофазной электрической сети

Промышленные конденсаторные двигатели имеют в основе, как правило, двухфазный двигатель (проще производство и схема подключения). Трёхфазные двигатели переделываются под однофазную сеть обычно в частном порядке или мелкосерийном производстве в силу массовости таких типов двигателей и сетей, выбирая при этом между сложностью схемы и недоиспользованием мощности двигателя.

Такие двигатели используются в основном в бытовой технике малой мощности: стиральных машинах, механизмах и стационарных кассетных магнитофонов, недорогих проигрывателях виниловых дисков, вентиляторах и другой подобной технике.

Также такие двигатели применяются в циркуляционных насосах водопроводных и отопительных систем (напр. компании Grundfos), и в воздуходувках и дымососах отопительных и водонагревательных агрегатов (напр. Buderus).

Трёхфазные асинхронные двигатели в однофазную электрическую сеть включают через фазосдвигающий конденсатор.

Первый вывод обмотки электродвигателя подключается к «фазовому» проводу, второй вывод — к нейтральному проводу. Третий вывод обмотки подключается через конденсатор, ёмкость которого подбирается по формулам, в зависимости от того, как соединены обмотки двигателя — звездой или треугольником.

• Если обмотки соединены звездой, тогда ёмкость «рабочего» конденсатора должна быть
• CWORKSTAR=2800IU{displaystyle C_{WORK/STAR}=2800{frac {I}{U}}}.
• Если обмотки соединены треугольником, тогда ёмкость «рабочего» конденсатора должна быть
• CWORKTRIANGLE=4800IU{displaystyle C_{WORK/TRIANGLE}=4800{frac {I}{U}}}, где
• U{displaystyle U} — напряжение сети, вольт;
• I{displaystyle I} — рабочий ток двигателя, ампер;
• C{displaystyle C} — электрическая ёмкость, микрофарад.

При пуске двигателя кнопкой подключается пусковой конденсатор CLAUNCH{displaystyle C_{LAUNCH}}, ёмкость которого должна быть в два раза больше ёмкости рабочего. Как только двигатель наберёт нужные обороты, кнопку «Пуск» отпускают.

Переключатель B2{displaystyle B_{2}} позволяет изменять направление вращения электродвигателя. Выключатель B1{displaystyle B_{1}} отключает электродвигатель.

1. Используя паспортные данные электродвигателя, можно определить его рабочий ток I{displaystyle I} по формуле:
2. I=P1,73 U η cos⁡φ{displaystyle I={frac {P}{1{,}73~U~eta ~cos varphi }}}, где
3. P{displaystyle P} — электрическая мощность двигателя, Ватт;
4. U{displaystyle U} — напряжение сети, вольт;
5. η{displaystyle eta } — коэффициент полезного действия;
6. cos⁡φ{displaystyle cos varphi } — коэффициент мощности.

Конструкция и устройство конденсаторного электродвигателя

По конструктивному оформлению и по таким параметрам, как мощность электродвигателя и его габариты они могут быть разными. Это непосредственно зависит от назначения и использования электродвигателя конденсаторного типа.

Вообще, чаще конденсаторные двигателей используются в бытовой технике небольших мощностей, такой стиральные машины старого образца, электромагнитофонах, и другой технике, не обладающей большими мощностями. Как правило, такие разновидности электродвигателей не используются при мощности, которая превышает 1кВт, поскольку сам по себе конденсатор имеет достаточно высокую стоимость.

Работа конденсаторного электродвигателя происходит посредством того, что в конструкции он имеет две обмотки, одна из которых непосредственно подключается к электрической сети, вторая же соединяется с самим конденсатором для создания магнитного поля вращающегося действия. Конденсаторы выполняют так называемое сдвижение фазы тока практически на девяносто градусов.

Во время запуска асинхронного электрического двигателя конденсаторного типа действия оба непосредственных рабочих элемента (конденсаторы) включены, однако после того, как произойдет необходимый для стабильной работы двигателя разгон, один из работающих конденсаторов отключают.

Делается это в целях экономии рабочего ресурса электродвигателя, к тому же нет смысла «гонять» оба конденсатора, ведь такая необходимость присутствует лишь при начальной стадии набора оборотов, потом, когда скорость работы двигателя достигает номинального уровня, с последующими задачами вполне под силу справится одному работающему конденсатору.

Наиболее близок по пусковому устройству, а так же  по характеристикам работы и такой тип конденсаторного электрического двигателя к асинхронному электрическому двигателю трехфазного типа.

Ад с фазным ротором

Устройство и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором отличаются от АД типа «беличья клетка» тем, что на роторе есть набор обмоток, концы которых не замкнуты накоротко. Они выведены на контактные кольца.

Это позволяет подключать к ним внешние резисторы и контакторы. Максимальный крутящий момент прямо пропорционален сопротивлению ротора. Поэтому на низких скоростях его можно повысить дополнительным сопротивлением.

Высокое сопротивление позволяет получить большой крутящий момент при низком пусковом токе.

По мере ускорения ротора сопротивление уменьшается для изменения характеристики мотора, чтобы удовлетворить требованиям нагрузки. После того как двигатель достигнет базовой скорости, внешние резисторы отключаются.

И электромотор работает как обычный АД. Данный тип идеален для высокой инерционной нагрузки, требующей приложения крутящего момента при почти нулевой скорости.

Он обеспечивает разгон до максимума за минимальное время с минимальным потреблением тока.

Недостатком таких двигателей является то, что контактные кольца и щетки нуждаются в регулярном обслуживании, чего не требуется для мотора с короткозамкнутым ротором. Если обмотка ротора замкнута и производится попытка пуска (т.

е. устройство становится стандартным АД), в нем будет течь очень высокий ток. Он в 14 раз превышает номинальный при очень низком крутящем моменте, составляющем 60% от базового. В большинстве случаев применение это не находит.

Изменяя зависимость скорости вращения от крутящего момента путем регулирования сопротивлений ротора, можно варьировать обороты при определенной нагрузке.

Это позволяет эффективно снижать их примерно на 50%, если нагрузка требует переменного момента и оборотов, что часто встречается в печатных машинах, компрессорах, транспортерах, подъемниках и лифтах.

Уменьшение скорости ниже 50% приводит к очень низкой эффективности за счет более высокой рассеиваемой мощности в сопротивлениях ротора.

Сфера практического применения

Конденсаторные асинхронные электродвигатели используются в бытовых электровентиляторах, холодильниках, некоторых современных стиральных машинах, практически во всех стиральных машинах производства СССР. Но в вытяжках чаще применяются двигатели с расщепленными полюсами без конденсатора, тем не менее, можно встретить модели и с рассматриваемым типом электродвигателя.

Кроме бытовой техники их сфера применения распространяется и на насосы мощностью до 2-3 кВт, компрессоры и различные станки с однофазным питанием, в общем, на все, что должно вращаться и работать от 220 Вольт.

Вот мы и рассмотрели, что такое конденсаторный двигатель, как он устроен и для чего нужен. Надеемся, предоставленная информация помогла вам разобраться в вопросе!

Материалы по теме:

• Как подключить трехфазный двигатель на 220 и 380 Вольт
• Онлайн расчет энергии в конденсаторе
• Чем отличается постоянный ток от переменного

Конденсаторный электродвигатель: устройство, принцип работы, схема подключения

В современном оборудовании используется несколько разные виды электродвигателей. Разные по конструкции, характеристиками и принципу работы все эти двигатели подбираются для каждого конкретного случая по своим параметрам.

Вместе с тем, довольно часто в приборах и оборудовании необходимы электродвигатели с возможностью подключения к однофазной сети.

Одним из подходящих вариантов выступает конденсаторный электродвигатель, устройство и принцип работы которого мы рассмотрим в пределах данной статьи.

Устройство и принцип работы

Говоря о конденсаторных асинхронных двигателях, речь в первую очередь будет идти об электромоторах, изначально рассчитанных для подключения к однофазной сети.

Это несколько перекликается с двухфазными или трехфазными двигателями, переделанными для подключения в обычную однофазную сеть на 220 Вольт.

Но существенным отличием этих электродвигателей выступает то, что здесь конденсатор выступает как обязательное условие электрической схемы и включение в трёхфазную сеть 380 Вольт такого асинхронного двигателя просто невозможно.

Устройство и принцип работы конденсаторного двигателя основаны на физических свойствах асинхронного двигателя, но для создания движущей силы и вращения магнитного поля в цепь обмоток включен пусковой конденсатор.

По своему устройству он не отличается от обычного асинхронника и в составе имеет:

1. Неподвижный статор в массивном корпусе с рабочей и пусковой обмотками.
2. Закрепленный на валу ротор, приводимый в движение силой электромагнитного поля, создаваемого обмотками статора.

Обе части электродвигателя соединены между собой на подшипниках качения или скольжения (втулки), закрепленных в крышках корпуса статора.

По принципу работы конденсаторный электродвигатель, как отмечалось выше, относится к асинхронным – движение осуществляется за счет создания электромагнитного поля обмотками статора, сдвинутыми относительно друг друга на 90 градусов. Единственное отличие от трехфазных асинхронных электродвигателей заключается во включенном в цепь конденсаторе, через который включаются вторая обмотка электродвигателя.

Обычный асинхронный двигатель при включении в сеть начинает работу с пусковой обмоткой. После того как ротор набрал обороты, пусковая обмотка отключается и работу продолжает только рабочая обмотка.

Минусом такого электромотора с пусковой обмоткой выступает момент пуска, когда ротор начинает набор оборотов. Для электродвигателя важно чтобы в этот момент не было нагрузки, или нагрузка была небольшой.

Пусковой момент получается ниже, чем у аналогичных по мощности трёхфазных моторов.

В схеме подключения конденсаторного асинхронного двигателя есть фазосдвигающий конденсатор. При подключении в сеть через конденсатор во второй обмотке возникает сдвиг фаз, равный 90 градусам (на практике немного меньше). Это способствует тому, что в работу ротор включается с максимально возможным крутящим моментом.

Такой запуск обеспечивает включение двигателя как на холостом ходу, так и под нагрузкой. Это очень важно для подключения двигателя под нагрузкой. На практике по такой схеме подключается мотор от стиральной машины старых моделей.

В момент пуска двигатель должен начать вращать воду в баке, а это существенная нагрузка на электродвигатель. При отсутствии пускового конденсатора двигатель не будет запускаться, он будет гудеть, греться, но работать не будет.

Виды конденсаторных двигателей

Схема подключения, при которой конденсаторный асинхронный двигатель запускается только от пускового конденсатора, имеет один существенный минус.

Во время работы магнитное поле не остается круговым или эллиптическим, показатели работы падают, а электродвигатель греется.

В таком случае для оптимального режима в цепь включается рабочий конденсатор, обеспечивающий постоянный сдвиг фаз, а не только в момент пуска.

Отметим, что можно выделить две группы конденсаторных двигателей:

1. Конденсатор нужен только для пуска, тогда его называют пусковым. Обычно это маломощные приборы.
2. Конденсатор нужен для постоянной работы, в этом случае его называют рабочим. В машинах большой мощности (несколько кВт) для пуска под нагрузкой может не хватать момента, и тогда подключают дополнительно еще один пусковой конденсатор. Чаще всего это делают с помощью кнопки ПНВС.

Подробнее со схемой подключения и тем как отличить эти типы однофазных двигателей вы можете ознакомиться в следующем видео ролике:

В международной классификации применяются обозначения для типов конденсаторных асинхронных двигателей:

• двигатель с пуском через конденсатор/работа через обмотку (индуктивность) (CSIR);
• двигатель с пуском через конденсатор/работа через конденсатор (CSCR);
• двигатель с постоянным разделением емкости (PSC).

• 
• Как работает такая схема представить несложно: пусковой конденсатор большой емкости обеспечивает пуск двигателя, а после набора мощности рабочий меньшей емкости обеспечивает максимально подходящий режим работы и скорости вращения ротора.
• 
• Для особых случаев, когда необходимо поддерживать необходимую скорость вращения ротора при разных нагрузках для рабочих конденсаторов, подбирают разные емкости с возможностью их переключения.

Чтобы изменить направление вращение, иначе говоря, включить реверс, нужно поменять местами концы одной из обмоток. Для этого удобно использовать 6 контактный тумблер.

Как подобрать емкость для пускового конденсатора

Сразу стоит сказать, что на шильдике двигателя обычно указывается ёмкость пускового и рабочего конденсатора (или только рабочего, если пусковой не нужен). При этом указываются точные данные характерные для конкретно этого электродвигателя с его особенностями устройства и работы.

Если шильдик затёрт или отсутствует, то рассчитать ёмкость рабочего и пускового конденсатора для однофазного можно скорее не по формуле, а по мнемоническому правилу:

Сумма рабочего и пускового конденсатора должна составлять 100 мкФ на 1 кВт мощности (70% пусковой и 30% рабочий). Если двигатель 1 кВт, то рабочий конденсатор нужен на 30 мкФ, а пусковой – на 70. А сами конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение больше чем в питающей сети. Обычно выбирают порядка 400 Вольт.

Но в литературе можно встретить и рекомендации о том, что, что ёмкость пускового конденсатора должна быть больше, чем емкость рабочего в 2 раза.

Как проверить работоспособность конденсатора подскажет статья, выложенная на нашем сайте ранее — https://samelectrik.ru/kak-pravilno-proverit-rabotaet-li-kondensator.html

Сфера практического применения

Конденсаторные асинхронные электродвигатели используются в бытовых электровентиляторах, холодильниках, некоторых современных стиральных машинах, практически во всех стиральных машинах производства СССР. Но в вытяжках чаще применяются двигатели с расщепленными полюсами без конденсатора, тем не менее, можно встретить модели и с рассматриваемым типом электродвигателя.

Кроме бытовой техники их сфера применения распространяется и на насосы мощностью до 2-3 кВт, компрессоры и различные станки с однофазным питанием, в общем, на все, что должно вращаться и работать от 220 Вольт.

Вот мы и рассмотрели, что такое конденсаторный двигатель, как он устроен и для чего нужен. Надеемся, предоставленная информация помогла вам разобраться в вопросе!

Материалы по теме:

Асинхронный двигатель с пусковым конденсатором (Лекция 6)

Двигатель пускают как однофазный, а при достижении определенной частоты вращения вспомогательную обмотку отключают и он продолжает работать как однофазный (рис.2.11)

Рис.2.11. Схема включения (а) и механическая характеристика (б) асинхронного двигателя с пусковым конденсатором

В целях лучшего использования обмоток, главную обмотку укладывают в 2/3 пазов статора, а вспомогательную — в 1/3 пазов статора. Число витков вспомогательной обмотки, емкость конденсатора выбирают исходя из условия получения кругового поля при пуске. Правда, поскольку NZA ≠ NZB, для расчета k и xc следует использовать формулы (1.22).

На рис.2.12 приведена круговая диаграмма пусковых токов при изменении емкости конденсатора.

Рис.2.12. Круговая диаграмма пусковых токов асинхронного двигателя с пусковым конденсатором

Известно, что пусковой момент несимметричного двухфазного асинхронного двигателя пропорционален произведению амплитуд МДС фаз А, В и синусам углов их пространственного q и временного b сдвигов (1.10). Поскольку q= 90о, F ~ I, параметры фазы А постоянны, получается, что

МП ~ IBK·sinb.

Согласно рис. 2.12, IBK·sinb ~ ab. Таким образом,

• Из круговой диаграммы можно найти наибольший пусковой момент двигателя, который определяется отрезком ambm, полученным как перпендикуляр, проведенный через центр окружности к продолжению вектора тока IAK
• МП.max~ ambm,
• после чего нетрудно определить емкость конденсатора, обеспечивающего этот момент.
• Двигатель имеет неплохие пусковые параметры Mп/Mном=1,5 — 2; Iп/Iном = 3 — 6, но низкие энергетические показатели в номинальном режиме: КПД = 40 — 70 %, сosφ = 0,5 — 0,6; Mмах/Mном = 1,4 — 2.

§ 2.6. Асинхронный двигатель с рабочим конденсатором

Рис.2.13. Схема включения (а) и механическая характеристика (б) асинхронного двигателя с рабочим конденсатором

Двигатели с пусковым конденсатором и пусковым сопротивлением имеют устройство автоматического отключения пусковой обмотки после выхода в номинальный режим. Это повышает цену двигателя, хотя и снижает его надежность.

В тех случаях, когда не требуется больших пусковых моментов, целесообразно применять двигатель с рабочим конденсатором (рис. 2.13).

В таком двигателе обе обмотки занимают одинаковое число пазов статора NZA = NZB.

Число витков вспомогательной обмотки и емкость конденсатора выбирают из условия получения кругового поля в номинальном режиме (s = sном). Двигатель имеет хорошие рабочие свойства: КПД = 50 — 80 %; cosφ = 0,8 — 0,95; Mмах/Mном = 1,6 — 2,2. Однако пусковой момент его небольшой (Mп/Mном = 0,3 — 0,6) что объясняется эллиптичностью магнитного поля, т.е.

наличием значительного обратно вращающего тормозного момента. В целях повышения пускового момента либо увеличивают активное сопротивление ротора, либо выполняют условие получения кругового поля не при номинальном, а при большем скольжении. Однако во всех случаях надо считаться с неизбежным ухудшением энергетических показателей в номинальном режиме.

§ 2.7. Асинхронный двигатель с пусковым и рабочим конденсаторами

В тех случаях, когда от двигателя требуются высокие энергетические показатели в номинальном режиме и хорошие пусковые свойства, применяются двигатели с пусковым и рабочим конденсаторами (рис. 2.14).

И при пуске, и в номинальном режиме двигатель работает как двухфазный, поэтому обмотки А и В занимают одинаковое число пазов NZA = NZB. Коэффициент трансформации и емкость рабочего конденсатора выбирают из условия получения кругового поля в номинальном режиме.

Емкость пускового конденсатора выбирают из условия, чтобы в сумме с емкостью рабочего конденсатора он обеспечил заданную величину пускового момента (Mп /Mном = 2 — 2,2).

Рис.2.14. Схема включения (а) и механическая характеристика (б) асинхронного двигателя с пусковым и рабочим конденсаторами

Энергетические показатели данного двигателя практически не уступают показателям трехфазного двигателя, а по сosφ он даже превосходит его: сosφ = 0,8 — 0,95; КПД = 30 – 40 %; Mмах/Mном = 1,8 — 2,5.

§ 2.8. Асинхронный двигатель с пусковым сопротивлением

Двигатель пускается как несимметричный двухфазный, а при достижении частоты вращения, близкой к номинальной, пусковая обмотка автоматически отключается (рис. 2.15).

Как и в двигателе с пусковым конденсатором, в этом двигателе рабочая обмотка занимает 2/3 пазов, пусковая — 1/3 пазов статора.

Рис.2.15. Схема включения (а) и механическая характеристика (б) асинхронного двигателя с пусковым сопротивлением

В целях увеличения временного сдвига токов, рабочую обмотку стремятся выполнить с большим числом витков проводом большого сечения, а пусковую обмотку — с небольшим числом витков проводом малого сечения. В результате xSР > xSП ; rSП > rSР . Иногда для уменьшения индуктивного сопротивления пусковой обмотки часть ее витковнаматывают бифилярно. Это еще больше усиливает разность xSП и xSР.

Рис.2.16. Круговая диаграмма пусковых токов асинхронного двигателя с пусковым сопротивлением

На рис. 2.16 приведена круговая диаграмма пусковых токов асинхронного двигателя с пусковым сопротивлением. Согласно (2.11) и здесь пусковой момент пропорционален отрезку ab

МП ~ ab.

Максимальный пусковой момент будет определяться отрезком ambm, поученным на линии, проведенной параллельно abчерез центр окружности

МП.max~ ambm.

1. Хотя при пуске поле эллиптическое, двигатель имеет сравнительно высокий пусковой момент (Мп /Мном = 1 — 1,5), что достигается значительным увеличением потока пусковой обмотки. Последнее получается за счет уменьшения ее числа витков Ф ≡ U/(4,44fwПkОП)
2. Энергетические показатели, как и любого однофазного двигателя, невысокие: КПД = 40 — 70 %; cosφ = 0,5 — 0,6; Mмах/Mном = 1,4 — 2.
3. Данные двигатели благодаря своей простоте и низкой стоимости широко применяются в холодильниках, стиральных машинах, вообще, там, где требуется кратковременная работа, или энергия, потребляемая в течение суток, сравнительно невелика.

§ 2.9. Асинхронный двигатель с экранированными полюсами

Асинхронный двигатель с экранированными полюсами (с короткозамкнутым витком) является широко распространенным двигателем в приводах, где не требуется большого пускового момента (Мп /Мном = 0,2 — 0,4), например, в магнитофонах, проигрывателях, вентиляторах и т.д.

Конструкция двигателя следующая (рис. 2.17,а). Статор, собираемый из тонких листов электротехнической стали, имеет явновыраженные полюса (2р = 2 или 4). Часть каждого полюса охватывается короткозамкнутым витком, выполняемым из толстой медной или алюминиевой шины. На полюсах располагается сосредоточенная однофазная обмотка возбуждения. Ротор всегда короткозамкнутый.

Принцип действия. При питании обмотки возбуждения переменным током возникает пульсирующий магнитный поток B (рис. 2.17,б), часть которого ’ проходит по неэкранированной части полюса; другая — ” проходит по экранированной части полюса, сцепляется с витком и наводит в нем ЭДС КЗВ.

Эта ЭДС отстает от потока экранированной части ” на угол 90 градусов (рис.2.17,в). Под действием ЭДС KЗВ по витку протекает ток KЗВ и возникает поток витка KЗВ, который совместно с потоком ” образует поток экранированной части ЭК.

Из диаграммы видно, что поток экранированной ЭК и поток неэкранированной части ’ сдвинуты во времени на угол β. К тому же потоки ЭК и ’ сдвинуты в пространстве на угол θ(рис. 2.17,а). Таким образом, в двигателе имеются два потока,сдвинутых в пространстве и во времени.

Этого достаточно, чтобы дажепри сосредоточенной однофазной обмотке в двигателе образовалосьвращающееся магнитное поле. Поскольку углы β и θ далеко не 90º, этополе эллиптическое.

Вращающееся поле статора индуцирует в роторе ЭДС и токи,которые, взаимодействуя с ним, создают вращающий момент.

Рис. 2.17. Асинхронный двигатель с экранированными полюсами: а) – поперечный разрез (ОВ – обмотка возбуждения; КЗВ – короткозамкнутый виток; МШ – магнитный шунт); б) – схема потоков; в) – векторная диаграмма

Ток витка где WК – число витков короткозамкнутого витка, ZК – полное сопротивление витка, lК- коэффициент магнитной проводимости на пути потока пазового рассеяния витка. Поскольку активное сопротивление витка очень маленькое, ZК ≈ XК. В свою очередь

Тангенс угла между током витка и его ЭДС

Из векторной диаграммы, следует, что для усиления «сдвигающего» эффекта витка ток витка KЗВ (поток KЗВ) должен быть по возможности большим, а угол φ — по возможности меньшим. Для того чтобы выполнить оба эти требования, виток должен быть действительно одним, а укладывать его надо в открытый паз, как имеющий наименьший коэффициент магнитной проводимости рассеяния.

Сосредоточенная обмотка возбуждения создает прямоугольную волнуНС, в которой сильно выражена 3-я гармоника (рис. 2.17,а). Эта гармоника образует свой вращающий момент, из-за чего в пусковой характеристике двигателя возникает глубокий провал (рис. 2.17, б). По этой причине вполневероятно застревание ротора при скорости вращения примерно равной1/3 синхронной.

Короткозамкнутый виток приводит к большим потерям мощности, поэтому КПД двигателя составляет всего 25 — 40 %. Его сosφ = 0,4 — 0,6.Большие потоки рассеяния обмотки ротора, которые замыкаются черезполюсные наконечники, приводят к большим индуктивным сопротивлениямэтой обмотки, поэтому кратность пускового тока двигателя весьма небольшая (Iп/Iном = 1,2 — 1,5).

Следствием всего вышесказанного является высокая надежность двигателя с экранированными полюсами. Главный недостаток двигателя заключается в его нереверсивности. Ротор всегда вращается в сторону витка.

Рис. 2.18. Намагничивающая сила сосредоточенной обмотки возбуждения и ее гармонические составляющие (а); механическая характеристика двигателя (б)

В последнее время у нас в стране и за рубежом начинают выпускать двигатели с несколькими витками, вообще без витков, но с неравномерным воздушным зазором (рис. 2.18). Однако, несмотря на все усовершенствования, пусковые и рабочие свойства двигателей остаются невысокими.

Рис. 2.19. Асинхронные двигатели с несколькими витками (а) и с неравномерным воздушным зазором (б)

Задания:

1. Предложите конструкцию реверсивного двигателя с экранированным и полюсами.
2. Предложите способы уменьшения провала в пусковой характеристике рассмотренного двигателя.

§ 2.10. Универсальный асинхронный двигатель

Универсальным асинхронным двигателем (УАД) называется двигатель, рассчитанный на работу от сети трехфазного и однофазного тока.

Их проектируют как трехфазные, но при этом учитывается работа от однофазной сети, в частности, при выборе соотношения числа пазов статора и ротора, воздушного зазора и ряда других параметров. Двигатель имеет на статоре симметричную трехфазную обмотку и короткозамкнутый ротор.

При работе от сети трехфазного тока обмотка статора соединяется в звезду (рис. 2.20,а). В однофазную сеть он обычно включается по схеме рис. 2.20,б.

Несмотря на то, что в двигателе 3 обмотки, при включении его по схеме 2.20,б возникают две НС сдвинутые в пространстве на 90º. Убедиться в этом можно, рассматривая диаграмму НС на рис. 2.20,в, в которой вектор НС фазы С2 – С5 повернут на 180º , т.к. ток в этой фазе течет в противоположном направлении по сравнению с другими фазами.

Схема рис. 2.20,б фактически равноценна схеме двухфазного двигателя, у которого фаза А состоит из двух фаз трехфазного двигателя с числом витков WA = WФ (вектор FA в раз длиннее вектора FB ),а фаза В есть фаза трехфазного двигателя с числом витков WФ. Коэффициент трансформации двухфазного двигателя k = WA /WB = . [4].

• Известно, что круговое поле получается при таком скольжении, при котором:
• 1) k = tg φ = или φ = 300 ,что соответствует cosφ = 0,866 трехфазной машины, и
• 2) xс = xA1 + xB1.
• Считая известными параметры обмоток трехфазного двигателя (обозначим их индексом ф), параметры двухфазного двигателя получим последующим формулам:
• фаза А:

• активное сопротивление статора rSA = 2rФ;
• реактивное сопротивление статора xSA = 3xФ;
• реактивное сопротивление взаимоиндукции xmА= 3xmф;
• активное сопротивление ротора,
• приведенное к статору rRA = 2r’2Ф;
• реактивное сопротивление ротора,
• приведенное к статору xRA = 2x’2Ф;

фаза В:

• активное сопротивление статора rSB = rФ;
• реактивное сопротивление статора xSB = xФ;
• реактивное сопротивление взаимоиндукции xmB = xmф;
• активное сопротивление ротора,
• приведенное к статору rRB = (2/3) r’Ф2;
• реактивное сопротивление ротора,
• приведенное к статору xRB = (2/3) x’2ф.

Включение двигателя по схеме рис.2.20,б обеспечивает мощность порядка 75 % мощности трехфазного двигателя. Рассмотренная схема не является единственной. Существует целый ряд более сложных схем, которые позволяют получать значительно лучшие пусковые и рабочие характеристики.

Вопросы:

1) Что будет, если поменять местами зажимы С2 и С5 (рис.2.20,б) ?

2) Во сколько раз должен возрасти ток фазы В конденсаторного варианта УАД, чтобы поле в двигателе стало круговым ?

§ 2.11. Включение трехфазного двигателя в однофазную сеть

В практике часто возникает необходимость за неимением однофазного двигателя включать трехфазный двигатель в однофазную сеть. Можнорекомендовать следующие схемы, которые обеспечивают мощности до 75% номинальной мощности трехфазной машины.

1. Если двигатель рассчитан на фазное напряжение 127 В, а напряжение однофазной сети 220 В, то
2. С = 2800*I/U = 12,72*I мкФ,

где I,U — номинальный фазный ток и напряжение однофазной сети (рис. 2.21).

• Если двигатель рассчитан на фазное напряжение 220 В, и напряжение сети тоже 220 В, то
• С = 4800*I/U = 21,82*I мкФ,

где I,U — номинальный фазный ток и напряжение однофазной сети (рис. 2.22).

Во всех схемах напряжение конденсатора должно быть по крайнеймере на 15 % больше напряжения сети.

Вопрос: Как изменить направление вращения двигателя, включенногопо схеме рис. 2.21 и рис. 2.22 ?

Далее…

Конденсаторный электродвигатель: как устроен, принцип его работы, где применяется и для чего используется

Все больше на рынке появляется разновидностей электродвигателей. Для каждого отдельного случая необходимы определенные технические характеристики, общий конструктивный вид и так далее.

При этом, мы все чаще встречаем запросы от потребителей на такие электродвигатели, которые можно подключать к однофазной сети.

Именно о таком электродвигателе мы и поговорим в рамках этой статьи. Мы расскажем об одном из асинхронных электродвигателей, его достоинствах и недостатках и обсудим сферы его применения.

Как устроен механизм и за счет чего он функционирует

Разновидностью асинхронного электродвигателя является конденсаторный. Эта модель начинает работать при подключении к однофазной сети.Она имеет некоторые схожие свойства с электродвигателями, для  трехфазной и двухфазной сети, переделанными для сети в 220В.

Этот электродвигатель никак нельзя переделать. Он других его отличает то, что он конденсаторный, и занимает важное место во всей электрической схеме прибора. Подсоединить конденсаторный электродвигатель к трехфазной сети в 380В не представляется возможным.

Сам механизм и его функционирование полностью основываются на принципе работы обычной асинхронной электрической машины. Но в данном случае, чтобы создать побуждающую силу и задать скорость оборотам силового поля, в цепи обмоток вставлен пусковой конденсаторный механизм.

«Начинка» такого механизма аналогична «начинке» разновременного электродвигателя. Она состоит из следующих частей:

1. Недвижимая часть (статор) в огромном каркасе с действующей и импульсной намотками;
2. Движимая часть (ротор), установленный на валу. В работу он входит благодаря движущей силе силового поля, которую образуют намотки недвижимой части.

Эти два элемента электродвигателя закрепляются друг с другом при помощи специальных подшипников или втулок, которые установлены со внешней стороны каркаса статора.

Выше мы уже говорили о том, что само функционирование конденсаторного электродвигателя похоже на работу обычного разновременного двигателя. То есть, действие образуется при помощи силового поля от катушек неподвижной части механизма.

По отношению одного к другому они сдвинуты под прямым углом.Разница между аналогичными моторами для сети с тремя фазами заключается в том, что из-за конденсаторного механизма в цепи начинает работать вторая катушка электродвигателя.

Стандартный разновременный прибор при соединении с электросетью начинает работать с  импульсной намоткой. Когда движимая часть (ротор) разогналась до определенной скорости, импульсная намотка автоматически выключается и работать остается действующая намотка самостоятельно.

Пожалуй, главным недостатком такого принципа работы является именно начало запуска, когда движимая часть начинает вращаться.

Чтобы конденсаторный электродвигатель нормально функционировал, при запуске необходимо контролировать уровень напряжения. Он должен быть минимальным или вообще отсутствовать. Запуск происходит медленнее, в отличие от таких двигателей для сети в 380 Вольт.

В электрической схеме подсоединения данного разновременного механизма присутствует конденсаторный механизм, который сдвигает фазы.Во время подсоединения прибора к электрической сети, из-за конденсаторного устройства во второй катушке начинается движение фаз под прямым углом.

На деле эта величина сдвига оказывается несколько меньше. Благодаря этому, движимая часть механизма (ротор) начинает работу на очень высокой скорости. На схеме внизу видно схему подключения с рабочим конденсаторным устройством.

В силу такого принципа работы, электродвигатель будет включаться, как при нулевой нагрузке, так и при большом напряжении. Этот момент очень важен в работе всего конденсаторного механизма.

Например, по такому способу запускается движок на стиральных машинках старого образца.Во время начала работы движок должен начать крутить барабан с водой, что оказывает серьезную нагрузку на сам электродвигатель.

Если же  в цепи нет импульсного конденсаторного устройства, электрический двигатель не будет работать. Вы получите только сильный шум и перегрев элементов.

Разновидности конденсаторных электродвигателей

Принцип введения в действие такого механизма, когда конденсаторный электродвигатель начинает работу исключительно за счет импульсного конденсаторного имеет один большой недостаток.

Когда прибор функционирует, силовое поле перестает принимать форму круга или эллипса, а все величины на датчиках уменьшаются, конденсаторный электродвигатель начинает нагреваться.В этой ситуации на помощь приходит конденсаторный (действующий).

Он обеспечивает непрерывное движение фаз прибора не только во время запуска. Работа всего конденсаторного механизма в целом оптимизируется.

Все изделия можно разделить на две большие группы однофазных конденсаторных  электродвигателей, такие как:

1. Приборы, которым необходим только импульсный конденсаторный электродвигатель. Они имеют небольшую мощность;
2. Приборы, которым необходим действующий конденсаторный. В некоторых механизмах с напряженностью в две или три тысячи ватт, для запуска под большим напряжением может быть недостаточно использование одного импульсного конденсаторного устройства в цепи. В основном в этих ситуациях применяют нажимные пускатели ПНВС.

Чтобы вы точно поняли эти моменты, оставляем вам видео урок. Специалисты покажут, как отличить несколько видов движков для сети с одной фазой.

Стандартизация требует, чтобы маркировка разновременных двигателей с конденсатором осуществлялась следующим образом:

• движок с запуском через конденсатор и функционированиепри помощинамотки (индуктивность) (CSIR);
• движок с запуском через конденсатор и работа при помощи него же (CSCR);
• движок с непрерывнымделением резервуара (PSC).

На деле такой механизм функционирует по следующему принципу: импульсный конденсатор большегорезервуарапобуждаетзапуск мотора, а когда напряженность достигла нужной величины,действующий резервуар меньшего размера способствует образованию максимально комфортного темпа работы и скорости оборотов движимой части мотора.

На заметку! В тех ситуациях, когда нужно удерживать определенный темп вращения движимой части двигателя при любом напряжении, выбирают резервуары разных размеров со способностью менять на них акценты.

Для того чтобы поменять направленность оборотов (выполнить реверсирование), необходимо поменять между собой концы одной из катушек. Специалисты рекомендуют применять специальный переключатель с 6 контактами.

Как правильно выбрать резервуар под конденсатор

Для начала необходимо отметить то, что на информационной табличке, которая расположена на щитке мотора, написан объем импульсного и действующего конденсаторов. Или одного из них.

Кроме того, обратите внимание, что на табличке указаны конкретные технические характеристики для определённой модели электродвигателя со своими свойствами.

В том случае, когда информация на щитке видна неразборчиво, определить резервуар для импульсного и действующего конденсатора можно, используя технику мнемоники.

Общая сумма импульсного и действующего конденсатора должна равняться – 100 мкФ на 1 кВт мощности (70% импульсный и 30% действующий). В случае, когдамотор с мощностью 1 кВт, то действующий конденсатор подбирайте на 30 мкФ, а импульсный – на 70 мкФ.

Помните, что сами конденсаторы должны выдерживать нагрузку в несколько раз больше, чем в подключаемой электросети.Специалисты советуют остановить свой выбор на 450 Вольт.

В старых профессиональных учебниках вы могли видеть другой способ расчета. Резервуар импульсного конденсатора должен быть в два раза больше, чем резервуар действующего. Таким правилом тоже можно руководствоваться при подборе.

На нашем сайте можно найти статью «Как правильно проверить работает ли конденсатор?». Рекомендуем с ней ознакомиться!

Области использования асинхронного двигателя с конденсатором

Электрические разновременные двигатели с конденсатором можно встретить почти во всех образцах старых стиральных машинок и в некоторых новых. Кроме того, они присутствуют в холодильниках и электрических ветродуйках.

На кухне они могут быть еще и в вытяжных устройствах. Хотя в основном там используются моторы без конденсатора с расщепленной полярностью.

Также такие электродвигатели можно встретить не только в домашних условиях, но и еще, например, в насосах с небольшой мощностью, станках на производстве, которые питаются от сети в 220 Вольт и в разных видах автомобильных компрессоров.

На этом все! Мы рассказали об асинхронном электродвигателе для однофазной сети, о его достоинствах и недостатках. Верим, что информация была изложена доступно и оказалась для вас полезной. Если вы хотите оставить свой комментарий, сделайте это после окончания статьи.