Автоматический запуск однофазного двигателя

Практически всем хорошо известны трехфазные электродвигатели, они широко применяются в промышленности, позволяют решать самые различные задачи. Да и принцип получения переменного тока, как физической величины мы привыкли рассматривать на примере тех же трехфазных асинхронных генераторов.

Но как быть в бытовых условиях, где присутствует только одна фаза, народные умельцы научились выполнять подключение трехфазных электрических машин, но это не обязательно.

На практике давно используется  однофазный асинхронный электродвигатель, который может выполнять все свои функции даже в домашней сети переменного тока.

Конструктивные особенности

Если сравнивать однофазный электродвигатель с другими электрическими машинами, то конструктивно он также состоит из подвижного и неподвижного элемента —  статора и ротора. Статор, за счет протекания электрического тока по его обмоткам, создает магнитное поле, вступающее во взаимодействие с ротором. В результате электромагнитного взаимодействия ротор приводится во вращение.

Рис. 1. Конструкция однофазного асинхронного электродвигателя

Однако все не так просто, как может показаться на первый взгляд, если бы вы убрали из обычного трехфазного электродвигателя лишние две обмотки и подключили в розетку, вращение бы не началось. Мотору  попросту не хватит момента для вращения ротора. Поэтому конструкция однофазного асинхронного электродвигателя имеет ряд особенностей.

Ротор

Ротор однофазного электродвигателя представляет собой такой же металлический вал, который оснащается обмоткой. На валу собирается ферромагнитный каркас из шихтованной стали по ее внешней поверхности проделываются пазы.

В пазах на валу ротора устанавливаются стержни из меди или алюминия, которые выступают в роли обмотки, проводящей электрический ток.

На концах стержни соединяются двумя кольцами, из-за такой конструкции его также называют беличьей клеткой.

При воздействии электромагнитного потока от статора на короткозамкнутые обмотки ротора в беличьей клетке начинает протекать ток. Ферромагнитная вставка на валу помогает усилить поток, проходящий через него. Однако далеко не во всех моделях существует магнитный проводник, в некоторых он выполняется из немагнитных сплавов.

Статор

Конструкция статора в однофазном электродвигателе имеет такой же состав, как и в большинстве электрических машин:

• металлический корпус;
• установленный внутри магнитопровод из ферромагнитного материала;
•  обмотка статора, представленная медными проводниками.

Обмотки статора такого электродвигателя подразделяются на две – основную, она же рабочая, через которую осуществляется постоянная циркуляция нагрузки и пусковая, которая задействуется только в момент запуска. Обе обмотки однофазного двигателя расположены под углом 90° друг относительно друга. Такая конструкция делает их схожими с двухфазными электродвигателями, где также применяются две обмотки.

Но их объем, относительно всего пространства асинхронного двигателя  отличается, основная составляет только 2/3 от общего числа пазов, а пусковые обмотки занимают 1/3.

Принцип работы

Принцип действия однофазного асинхронного электродвигателя заключается в создании пульсирующего магнитного потока от протекания электрического тока по основной обмотке статора, если рассматривать вариант пуска от вспомогательного витка. Таким образом, подключение однофазного мотора к сети мы рассмотрим на примере одно витка.

Рис. 2. Принцип формирования магнитного потока в статоре

Как видите на рисунке выше, переменный электрический ток, протекая по проводнику, согласно правила буравчика, создает концентрические магнитные потоки. При появлении максимума синусоиды магнитный поток также достигнет своего максимума.

Однако в сети однофазного переменного электрического напряжения ток  меняет свое направление движения в витке с частотой в 50 Гц.

Это означает, что как только кривая пересечет ось  абсцисс, ток будет протекать по витку обмотки в противоположном направлении и создаваемый ним магнитный поток получит противоположные полюса и направленность результирующего вектора:

Рис. 3. Формирование потока обратного направления

С физической точки зрения оба потока равнозначны, поэтому их смена с периодичностью 100 раз в секунду даст нулевой результат при сложении. Прямой магнитный поток окажется равным обратному:

Фпр = Фобр

Это означает, что если в таком поле окажется ротор электродвигателя, вращаться он не будет. 100 раз в минуту в нем произойдет смена магнитного потока, и короткозамкнутый ротор будет просто гудеть, оставаясь на месте.  Однако ситуация в корне измениться, если возникнет импульс к начальному движению. В таком случае появиться скольжение, которое и приведет к постоянному вращению вала:

Sпр = (n1 — n2) / n1, где

• n1 – частота вращения магнитного поля однофазного электродвигателя;
• n2 – частота вращения ротора асинхронного электродвигателя;
• S – величина скольжения однофазного индукционного мотора.

При смене магнитного потока направление вращения и поля статора и ротора электродвигателя совпадут, поэтому скольжение получит иное выражение для вычисления:

Sобр = (n1 — ( — n2)) / n1, где

Попеременное пересечение стержней магнитными потоками разного направления создаст в них ЭДС, которая сгенерирует электрический ток в роторе и ответный магнитный поток. А он, в свою очередь, также вступит во взаимодействие с полем статора однофазного электродвигателя, как показано на рисунке ниже.

Рис. 4. Получение ЭДС в роторе

Как видите, чтобы подключить трехфазный электродвигатель, достаточно подать на него напряжение, но с однофазным такой вариант не сработает.

Для запуска мотора необходим первичный импульс, который на практике может быть получен посредством:

• раскрутки вала вручную;
• кратковременного введения пусковой катушки;
• расщепления магнитного поля короткозамкнутым контуром.

Из вышеприведенных способов сегодня первый используется только в лабораторных экспериментах, из практического применения он вышел из-за опасности травмирования оператора.

Схемы подключения

Для получения базового импульса вращения могут использоваться различные схемы подключения. Со временем, некоторые из них утрачивали свою актуальность и сменялись более прогрессивными, поэтому далее мы рассмотрим наиболее эффективные, которые применяются и сейчас.

С пусковым сопротивлением

Так как в индукционных электродвигателях сопротивление обмоток имеет комплексную форму, вектор магнитного потока можно легко сместить, если в пусковую обмотку добавить сопротивление. Наличие активной составляющей даст необходимый угол сдвига между рабочими катушками однофазного электродвигателя и пусковой, от 15° до  50°, что и обеспечит разницу для начального вращения.

Рис. 5. Схема с пусковым сопротивлением

С конденсаторным запуском

В отличии от предыдущего способа, в схеме с конденсаторным пуском электродвигателя применяется емкостной элемент, который позволяет сместить электрические величины в основной и пусковой катушках на 90°, обеспечивая максимальное усилие.

Рис. 6. Схема с конденсаторным пуском

На практике пусковой конденсатор вместе с дополнительной обмоткой вводятся кнопкой пуска одновременно с подачей основного питания. Пусковая кнопка устроена таким образом, что контакт Cn возвращается пружиной в изначальное положение, сразу после окончания конденсаторного запуска.

С расщепленными полюсами

В отличии от конденсаторных двигателей, такой способ пуска предусматривает наличие особой конструкции статорного магнитопровода. В этом случае каждый полюс разделяется на два, один из которых комплектуется короткозамкнутым витком, изменяющим характеристики магнитного потока.

Рис. 7. Схема с расщепленными полюсами

Существенным недостатком этого метода пуска однофазного электродвигателя является постоянная потеря мощности и снижение КПД мотора. Поэтому его применяют только в электрических машинах до 100 кВт.

Область применения

Однофазные электродвигатели находят широкое применение в бытовых устройствах или промышленных аппаратах малой механизации. Они охватывают относительно маломощное однофазное оборудование, которое питается от 220В.

Это различные станки для обработки древесины, металла, пластика и т.д. Также однофазные электродвигатели используются в установках сельскохозяйственной отрасли для смешивания зерновых, изготовления бетона и т.д. В быту их применяют в некоторых моделях микроволновок, вытяжек, стиральных машин и куллеров, питающихся от однофазного источника.

Видео по теме

Автоматический запуск однофазного двигателя

Приведенные на рис. 9.3 зависимости моментов показывают, что при однофазной обмотке статора не создается начального пускового момента. Для создания его необходимо, чтобы в период пуска двигателя магнитное поле статора было не пульсирующим, а вращающимся, как это имеет место в трехфазном двигателе.

Для получения вращающегося магнитного поля на статоре двигателя помимо основной, рабочей, обмотки А располагают вспомогательную, пусковую, обмотку В, ось которой обычно смещена относительно оси рабочей обмотки на 90 эл. град. Кроме того, токи в обмотках и должны быть сдвинуты по фазе относительно друг друга во времени. Обе обмотки включают в одну сеть. Для получения необходимого сдвига токов по фазе в цепь пусковой обмотки (П1 – П2) вводят фазосмещающий элемент ФЭ: активное сопротивление, индуктивность или емкость (рис. 9.4). После того как частота вращения двигателя достигнет значения, близкого к номинальному, пусковую обмотку В с помощью центробежного выключателя либо реле отключают. Таким образом, на время пуска однофазный двигатель становится двухфазным.

Рис. 9.4. Схема однофазного асинхронного двигателя с пусковой обмоткой

Наилучший режим работы двигателя получается при круговом вращающемся магнитном поле. Для создания кругового вращающегося магнитного поля с помощью двух обмоток смещенных относительно друг друга по окружности статора на 90 эл.

градусов необходимо, чтобы каждая из них создавала пульсирующее магнитное поле и эти поля были смещены относительно друг друга по фазе на 90 град.

То есть вектора магнитной индукции этих обмоток должны быть связаны соотношением:

Векторная диаграмма, соответствующая этим векторам приведена на рис. 3.30.

Рис. 3.30. Получение вращающегося магнитного поля двухфазной системой токов

Так как вектора магнитной индукции обмоток ортогональны, их проекции на оси прямоугольной системы координат 0ху будут равны:

Тогда модуль вектора магнитной индукции статора будет равен:

Угол поворота вектора магнитной индукции относительно оси 0 х будет равен:

Следовательно вектор магнитной индукции статора будет иметь постоянный модуль равный Вm и равномерно вращаться в пространстве с угловой скоростью ω.

Круговое вращающееся поле характеризуется тем, что пространственный вектор магнитной индукции этого поля В вращается равномерно (n = const) и своим концом описывает окружность (рис. 9.6, а).

Круговое поле не имеет обратной составляющей и поэтому является наиболее желательным видом поля для асинхронного двигателя.

Трехфазные асинхронные двигатели при нормальной эксплуатации работают с круговым вращающимся полем.

Чтобы подучить круговое вращающееся магнитное поле посредством двух обмоток, смещенных относительно друг друга на 90 эл. град, необходимо выполнить следующие условия *:

· м. д. с. обмоток должны быть равны (FA= FB);

Рис. 3.31. Диаграммы кругового и эллиптического вращающихся магнитных полей

При неточном соблюдении хотя бы одного из указанных ус­ловий магнитное поле становится эллиптическим, отличающемся от кругового. Конец вектора магнитной индукции такого поля при вращении описывает не окружность, а эллипс (рис. 3.31, б), кроме того, мгновенная частота вращения вектора магнитной индукции становится непостоянной (n=var).

Эллиптическое поле можно рассматривать как сумму двух неравных по величине вращающихся в разные стороны круговых полей: прямого и обратного. Обратно вращающееся поле создает тормозящий момент и ухудшает рабочие свойства двигателя.

* Круговое вращающееся поле в машине с двумя обмотками можно получить при любом пространственном сдвиге обмоток . Для этого необходимо, чтобы сдвиг токов обмоток во времени , а м. д. с. обмоток .

Однако максимальное по величине вращающееся поле получается в случае сдвига обмоток на 90 эл. град, при этом вращающееся поле равно максимуму поля фазы . При , больших или меньших 90 эл. град, вращающееся поле будет меньше: .

Именно поэтому в двухфазных машинах обмотки обычно сдвигают в пространстве на 90 эл. град.

Дата добавления: 2015-02-23 ; просмотров: 1110 ;

Устройство для пуска и торможения однофазного асинхронного двигателя с пусковым конденсатором

В статье приведено описание устройства для бесконтактного отключения пусковой обмотки однофазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором с конденсаторным пуском, обеспечивающего электродинамическое торможение двигателя при отключении его от сети.

Устройство осуществляет автоматическое отключение упо­мянутой обмотки по окончании процесса пуска с помощью динамического фазовращателя и предназначено для пуска и торможения однофазных асинхронных двигателей с коротко­замкнутым ротором и с пусковым конденсатором (ОАД).

В известных устройствах [1 и 2] дано описание устрой­ства для пуска ОАД с бесконтактным отключением пусковой обмотки асинхронного двигателя. Устройство содержит в це­пи пускового конденсатора диодно-тиристорный элемент, цепь управления тиристором, однополюсный переключатель. Не­достатком устройства [2] является ограниченность его функ­циональных возможностей.

• Целью предлагаемого технического решения является рас­ширение функциональных возможностей устройства путём ис­пользования его не только для пуска, но и для торможения электродвигателя.
• Указанная цель достигается тем, что в устройство [2] до­полнительно введены резистор, тиристор, шунтирующий кон­такты переключателя в цепи питания рабочей обмотки элек­тродвигателя, и две группы контактов переключателя.
• Описание устройства

На рис.1 показана принципиальная схема управления од­нофазным асинхронным двигателем с конденсаторным пус­ком и режимом электродинамического торможения (автор­ское свидетельство автора статьи [3]).

Устройство содержит трёхполюсный переключатель SA1 на два положения, с помощью которого подключаются к пи­тающей сети рабочая «Р» и пусковая «П» обмотки электро­двигателя, пусковой конденсатор С1 и диодно-тиристорный элемент, состоящий из диода VD1 и тиристора VS1, включён­ных встречно-параллельно.

При этом управляющий электрод тиристора VS1 подключён к питающей сети через последо­вательную цепочку из резистора R1, выпрямительного дио­да VD2, электролитического конденсатора С2, шунтированно­го резистором R2, и контакты переключателя SA1.

Контак­ты переключателя SA1 в цепи рабочей обмотки «Р» шунти­рованы тиристором VS2, управляющий электрод которого че­рез резистор R3 и контакты переключателя SA1 соединён с положительным выводом конденсатора С2.

Читать еще:  Где установлен датчик температуры воздуха в двигателе

Отрицательный вывод конденсатора С2 соединён с вы­водом рабочей обмотки «Р» и катодом тиристора VS2 через переключатель SA1. В исходном предпусковом положении по­следовательно включённые обмотки «Р» и «П» двигателя шун­тированы двумя последовательно включёнными контактами переключателя SA1.

Принцип действия

При включении переключателя SA1 ток проходит через рабочую обмотку «Р» и пусковую «П», конденсатор С1 и ди­одно-тиристорный элемент VD1-VS1, при этом положитель­ная полуволна тока пусковой обмотки протекает через диод VD1, а отрицательная — через тиристор VS1 диодно-тирис­торного элемента.

Через определённый промежуток време­ни, определяемый ёмкостью конденсатора С2, диод VD2 за­пирается электролитическим конденсатором С2, и тиристор VS1 закрывается. В результате протекание тока через диод­но-тиристорный элемент VD1-VS1, а следовательно, и через пусковую обмотку «П» прекращается из-за заряда пусково­го конденсатора С1 через диод VD1, который запирается им.

Режим пуска электродвигателя окончен. При работе ОАД конденсаторы С1 и С2 находятся в заряженном состоянии.

При отключении ОАД от питающей сети переключателем SA1 управляющий электрод и катод тиристора VS2 через резистор R3 и контакты переключателя SA1 присоединяют­ся к зажимам заряженного конденсатора С2.

Конденсатор С2 разряжается на управляющий переход тиристора VS2, в результате чего тиристор открывается, подключая обмотки «Р» и «П» двигателя к сети.

При этом относительно сети об­мотки ОАД включены параллельно через контакты переклю­чателя и обтекаются выпрямленным током сети, в результа­те электродвигатель интенсивно тормозится. По окончании разряда конденсатора С2, тиристор VS2 закрывается, от­ключая обмотки «Р» и «П» электродвигателя от сети.

Таким образом, введение дополнительных элементов в устройство [2], изменение взаимосвязей между элементами схемы обеспечивает не только пуск электродвигателя, но и его торможение, что расширяет функциональные возможно­сти устройства.

Детали

В качестве переключателя SA1 используется любой трёх­полюсный на два положения, подходящий по току и напря­жению для конкретного электродвигателя, например, типа ПТ3-40В для электродвигателей мощностью до 600 Вт вклю­чительно.

Параметры силового диода VD1 и силового тирис­тора VS1 диодно-тиристорного элемента определяются мощ­ностью применяемого электродвигателя, так, например, для электродвигателя мощностью 1 кВт в качестве диода VD1 мож­но использовать диоды типа В10-10 — В10-14 на ток 10 А и напряжение от 700 В и выше, а также диоды типов КД227Ж на 5А/800 В или 2Д203Г, Д на 10А/700В. Диод VD2 типа 1N4007 на ток 1 А и напряжение 1000 В можно заменить диодами типов КД105Г 0,3А/800В или КД209В на ток 0,5 А и напряжение 800 В. В качестве тиристоров VS1 и VS2 можно использовать тиристоры класса не ниже шестого ти­пов Т112-10, Т10-20, Т10-63 и им подобные на ток 5…10 А. Тиристор VS2 желательно выбрать как можно с меньшим током управления.

Конденсатор С1 подбирают из расчёта (1,5…2,0)66Рном [мкФ], где Рном — номинальная мощность электродвигателя в кВт, типа МБГО-2 или МБГЧ, что предпочтительней, на на­пряжение не ниже 400 В. Конденсатор С2 типа ЭМ или КЭ-2 ёмкостью 5.20 мкФ на напряжение не ниже 350 В. Кон­денсаторы С1 и С2 желательно использовать импортные.

Резисторы R1-R3 типа МЛТ-2 сопротивлением 300 Ом, 100 кОм и 300 Ом соответственно.

Наладка

Наладку устройства осуществляют подбором величины ре­зистора R1. Для этой цели его заменяют переменным рези­стором сопротивлением 33.51 кОм и добиваются полного открытия тиристора VS1.

После чего измеряют мультимет­ром величину сопротивления введённого переменного рези­стора и впаивают вместо него постоянный резистор такой же величины. Затем осуществляют наладку цепи торможе­ния электродвигателя.

Заменив резистор R3 в цепи тирис­тора VS2 таким же переменным резистором, добиваются в режиме торможения ОАД отсутствия свободного выбега ро­тора двигателя. После чего заменяют переменный резистор постоянным. На этом наладка устройства заканчивается.

Лабораторные испытания устройства с электродвигателем типа ЭДГ-2 показали практически мгновенную остановку ро­тора ОАД, в то время как в обычном режиме (без торможе­ния) время выбега ротора двигателя составляло около 6 с.

Литература

Схемы подключения асинхронного и синхронного однофазных двигателей

Сегодня мы рассмотрим подключение однофазного двигателя переменного тока. К таким относят асинхронные и синхронные моторы, питающиеся от одной фазы, которая обычно имеет напряжение 220 Вольт. Они очень распространены в бытовой сфере и мелком производстве, частном предпринимательстве.

Подключение однофазного асинхронного двигателя

Для разгона асинхронного двигателя требуется создать вращающееся магнитное поле. С этим легко справляется трехфазный источник питания, где фазы сдвинуты друг относительно друга на 120 градусов. Но если речь идет о том, как подключить однофазный электродвигатель, то встает проблема: без сдвига фаз вал не начнет вращаться.

https://www.youtube.com/watch?v=b_jmAQR8ly0\u0026t=81s

Внутри однофазного асинхронного мотора располагаются две обмотки: пусковая и рабочая. Если обеспечить сдвиг фаз в них, то магнитное поле станет вращающимся. А это главное условие для запуска электродвигателя. Сдвигать фазы можно путем добавочного сопротивления (резистора) или индуктивной катушки. Но чаще всего используют емкости – пусковой и/или рабочий конденсаторы.

С пусковой емкостью

в большинстве случаев схема включает в себя только пусковой конденсатор. он активен только во время запуска мотора. поэтому способ хорош, когда пуск обещает быть тяжелым, в противном случае вал не сможет разгоняться из-за небольшого начального момента. после разгона пусковой конденсатор отключается, и работа продолжается без него.

схема подключения двигателя со вспомогательной емкостью представлена на рисунке выше. для ее реализации вам потребуется реле или, как минимум, одна кнопка, которую вы будете зажимать на 3 секунды во время запуска мотора в ход. вспомогательный конденсатор вместе со вспомогательной обмоткой включаются в цепь лишь на некоторое время.

такая схема обеспечивает оптимальный начальный крутящий момент, если имеют место незначительные броски переменного тока во время пуска. но есть и недостаток – при работе в номинальном режиме технические характеристики падают. это обусловлено формой магнитного поля рабочей обмотки: оно у нее овальное, а не круговое.

с рабочей емкостью

если пуск легкий, а работа тяжелая, то вместо пускового конденсатора понадобится рабочий. схема подключения показана ниже. особенность заключается в том, что рабочая емкость вместе с рабочей обмоткой включена в цепь постоянно.

схема обеспечивает хорошие характеристики при работе в номинальном режиме.

с обоими конденсаторами

компромиссное решение – использование вспомогательной и рабочей емкости одновременно. этот способ идеален, если двигатель переменного тока пускается в ход уже с нагрузкой, и сама работа тяжела для него.

посмотрите, схема ниже – это словно две схемы (с рабочей и вспомогательной емкостью), наложенные друг на друга.

при запуске на несколько секунд будет включаться пусковой механизм, а второй накопитель будет активен все время: от пуска до завершения работы.

расчет емкостей

наибольшую сложность для начинающих представляет расчет емкости конденсаторов. профессионалы подбирают их опытным путем, прислушиваясь к мотору во время запуска и работы. так они определяют, подходит накопитель, или нужно поискать другой. но с небольшой погрешностью в большинстве случаев емкость можно рассчитать так:

• для рабочего накопителя: 0,7-0,8 мкф на 1000 ватт мощности электрического двигателя;
• для пускового конденсатора: больше в 2,5 раза.

пример: у вас асинхронный однофазный электродвигатель на 2 квт. это 2000 ватт. значит, при подключении с рабочей емкостью нужно запастись накопителем 1,4-1,6 мкф. для пусковой потребуется 3,5-4 мкф.

подключение однофазного синхронного электродвигателя

Несмотря на сложность конструкции синхронных двигателей, они имеют много преимуществ перед асинхронными. Главное – это низкая чувствительность к скачкам напряжения, ведущих к резкому уменьшению или увеличению силы тока.

Не менее значим и тот факт, что синхронные моторы могут работать даже с перегрузкой, не говоря уже об оптимальном режиме реактивной энергии и вращении вала с постоянной скоростью.

Однако подключение – трудоемкий процесс, и это уже недостаток.

Метод разгона

Нельзя пустить в ход однофазный синхронный двигатель, просто подав питание на его обмотки. Потому что в момент включения направление питающего тока в статорных намотках соответствует рисунку (а).

В это время на ротор, который еще находится в состоянии покоя, действует пара сил, которая будет пытаться крутить вал по часовой стрелке. Но через половину периода в статорных намотках ток поменяет свое направление.

Поэтому пара сил будет уже действовать в обратном направлении, поворачивая вал против часов стрелки, как на рисунке (б). Поскольку ротор обладает большой инертностью, он так и не сдвинется с места.

Чтобы заставить ротор вращаться, необходимо, чтобы он успевал сделать хотя бы половину оборота, чтобы изменение направления тока не повиляло на его вращение. Это возможно, если разогнать вал при помощи посторонних сил. Это можно сделать двумя путями:

1. Вручную;
2. С использованием второго двигателя.

Собственной силой рук можно разогнать только маломощные синхронные электродвигатели. А для средне- и высокомощных агрегатов придется использовать другой мотор.

При разгоне с посторонней силой ротор начинает вращаться со скоростью, близкой к синхронной. Потом только включается обмотка возбуждения, и затем – статорная намотка.

Асинхронный пуск синхронного мотора

Если в наконечниках на полюсах ротора уложены стержни из металла, и они соединены между собой по бокам кольцами, то мотор должен запускаться асинхронным методом. Эти стержни играют роль вспомогательной обмотки, которая есть у асинхронного двигателя. При этом намотку возбуждения закорачивают с помощью разрядного резистора, а статорную обмотку подключают к сети.

Только так можно обеспечить такой же разгон, как и у асинхронного электродвигателя. Но после того, как скорость вращения максимально приблизится к синхронной (достаточно 95% от нее), намотку возбуждения соединяют с источником постоянного тока. Скорость становится полностью синхронной, что влечет за собой снижение ЭДС индукции вспомогательной обмотки вплоть до нуля.

И она отключается автоматически.

Важно! Вспомогательные металлические стержни должны обладать высоким активным сопротивлением. В противном случае пусковой момент будет недостаточным для разгона ротора.

А закорачивать намотку возбуждения необходимо по одной простой причине: если этого не сделать, то у нее в момент пуска случится пробой, потому что она задает вращение в том же направление, что и пусковая обмотка.

Схема и способ подключения вашего двигателя будет зависеть от того, какой он у вас: синхронный или асинхронный. В учет идет также мощность мотора, а также способ пуска: с нагрузкой или без. Разобраться в рисунках вам поможет элементарное понимание механики и электромагнитных явлений.

Как подключить однофазный двигатель

Чаще всего наши дома, участки, гаражи подключены к однофазной сети 220 В. Поэтому технику и все бытовые изделия заставляют работать от этого источника питания. В этой статье мы рассмотрим, как правильно подключить однофазный двигатель.

Асинхронный или коллекторный: как отличить

Вообще отличить тип мотора можно по шильдику, на котором написаны его данные и тип. Но это только в том случае, если он не ремонтировался. Ведь под кожухом может быть что угодно. Так что, если вы не уверены, лучше определить тип самостоятельно.

Похоже на новый однофазный конденсаторный двигатель

Как устроены коллекторные движки

Различить асинхронные двигатели и коллекторы можно по конструкции. У коллекторов должны быть кисти. Они расположены возле коллектора. Еще одним обязательным атрибутом этого типа двигателя является наличие разделенного на секции медного барабана.

Такие моторы выпускаются только однофазные, их часто устанавливают в бытовую технику, так как они позволяют получить большое количество оборотов на старте и после разгона.

Удобны они еще и тем, что позволяют легко менять направление вращения; нужно просто поменять полярность. Также легко организовать изменение скорости вращения, изменяя амплитуду питающего напряжения или угол его отсечки.

Поэтому такие моторы используются в большинстве бытовой и строительной техники.

Строение коллекторного двигателя

Недостатками коллекторных двигателей являются высокий уровень шума при работе на высоких оборотах. Подумайте о дрели, шлифовальной машине, пылесосе, стиральной машине и т д. Шум на ваших затратах на достойную работу. На малых оборотах коллекторные моторы не такие шумные (стиральная машина), но не все инструменты работают в таком режиме.

Второй неприятный момент – наличие щеток и постоянное трение приводят к необходимости регулярного обслуживания. Если токосъемник не чистить, графитовые загрязнения (от переносных щеток) могут привести к соединению соседних секций в барабане, двигатель просто перестанет работать.

Асинхронные

Асинхронный двигатель имеет статор и ротор, он может быть однофазным или трехфазным. В этой статье мы рассмотрим подключение однофазных двигателей, потому будем говорить только о них.

Асинхронные двигатели отличаются низким уровнем шума при работе, поэтому их устанавливают в оборудование, шум работы которого критичен. Это кондиционеры, сплит-системы, холодильники.

Структура асинхронного двигателя

Однофазные асинхронные двигатели бывают двух типов: бифилярные (с пусковой обмоткой) и конденсаторные.

Вся разница в том, что в однофазных двухпроводных двигателях пусковая обмотка работает только до тех пор, пока двигатель не разгонится.

После этого он отключается с помощью специального устройства – центробежного выключателя или пускового реле (в холодильниках). Это необходимо, потому что после разгона это только снижает КПД.

В однофазных конденсаторных двигателях обмотка конденсатора работает постоянно. Две обмотки, основная и вспомогательная, смещены относительно друг друга на 90°. Это позволяет изменить направление вращения. Конденсатор на этих двигателях обычно прикреплен к корпусу и его легко идентифицировать по этому знаку.

Для более точного определения двухпроводного или конденсаторного двигателя перед вами можно воспользоваться замерами сопротивления обмотки.

Если сопротивление вспомогательной обмотки увеличено в два раза (разница может быть еще более существенной), то, скорее всего, речь идет о двухпроводном двигателе и эта вспомогательная обмотка является пусковой, а значит, должен присутствовать выключатель или реле пуска в цепи.

В конденсаторных двигателях постоянно работают обе обмотки и подключение однофазного двигателя возможно через обычный автоматический кнопочный, кулисный переключатель.

Схемы подключения однофазных асинхронных двигателей

С пусковой обмоткой

для подключения двигателя с пусковой обмоткой понадобится кнопка, у которой после включения размыкается один из контактов. эти размыкающие контакты должны быть подключены к пусковой обмотке. в магазинах есть такая кнопка — это пнвс. его средний контакт замыкается на время удержания, а два конца остаются в замкнутом состоянии.

внешний вид кнопки пнвс и состояние контактов после отпускания кнопки «старт»

сначала с помощью замеров определяем, какая обмотка рабочая, какая пусковая. обычно выход двигателя имеет три или четыре провода.

рассмотрим вариант с тремя кабелями. при этом две обмотки уже объединены, то есть один из проводов общий. берем тестер, измеряем сопротивление между всеми тремя парами. наименьшее сопротивление имеет рабочая, среднее значение — начальная обмотка, наибольшее — суммарное выходное (измеряется сопротивление двух последовательно соединенных обмоток).

если проводов четыре, то они называются парами. найдите две пары. тот, у которого сопротивление меньше — рабочий, у того больше — пусковой. после этого подсоединяем провод от пусковой и рабочей обмоток, вытягиваем общий провод. всего остается три провода (как и в первом варианте):

• одна из рабочих обмоток — рабочая;
• от пусковой обмотки;
• общее.

с этими тремя проводами работаем дальше — используем для подключения однофазного двигателя.

со всеми этими

• • подключение однофазного двигателя с пусковой обмоткой через кнопку пнвс

  подключение однофазного двигателя

подключаем все три провода к кнопке. у него также есть три контакта. обязательно пусковой провод кладем на средний контакт (который замыкается только на время пуска), два других — на крайний (произвольно).

подключаем кабель питания (от 220 в) к крайним входным контактам пнвс, средний контакт подключаем перемычкой к рабочему (внимание! не с общим).

вот и вся схема запуска однофазного двигателя с пусковой обмоткой (бифилярной) через кнопку.

конденсаторный

при подключении однофазного конденсаторного двигателя возможны варианты — схемы подключения три и все с конденсаторами. без них мотор гудит, но не заводится (если подключить по описанной выше схеме).

схемы подключения однофазного конденсаторного двигателя

первая схема, с конденсатором в цепи питания пусковой обмотки, запускается хорошо, но при работе мощность отдается далеко от номинальной, но значительно ниже.

схема включения с конденсатором в цепи подключения рабочей обмотки имеет обратный эффект — не очень хорошие пусковые характеристики, но хорошие.

соответственно, первая схема применяется в устройствах с затрудненным пуском (бетономешалки, например) и с ходовым конденсатором, если нужна хорошая производительность.

схема с двумя конденсаторами

Есть и третий вариант подключения однофазного (асинхронного) двигателя – установить оба конденсатора. Получается нечто промежуточное между описанными выше вариантами. Эта схема реализуется чаще всего.

Он на фото выше посередине или на фото ниже подробнее. При обустройстве этой схемы также необходима кнопка типа ПНВС, которая будет подключать только конденсатор, а не при запуске, пока двигатель не «разгонится».

Тогда две обмотки останутся подключенными и вспомогательная обмотка через конденсатор.

Подключение однофазного двигателя: схема с двумя конденсаторами: рабочим и пусковым

При реализации других схем, с конденсатором, понадобится обычная кнопка, автомат или тумблер. Там все просто соединяется.

Подбор конденсаторов

Существует достаточно сложная формула, по которой можно точно рассчитать требуемую мощность, но вполне можно обойтись рекомендациями, выведенными из множества экспериментов:

• рабочий конденсатор берется из расчета 70-80 мкФ на 1 кВт мощности двигателя;
• кувшин — в 2-3 раза больше.

Рабочее напряжение этих конденсаторов должно быть в 1,5 раза выше напряжения сети, то есть для сети 220 вольт принимаем емкости с рабочим напряжением 330 В и выше. А чтобы облегчить запуск, ищите специальный конденсатор для пусковой цепи. У них в разметке есть слова Start или Starting, но можно взять и обычные.

Изменение направления движения мотора

Если после подключения двигатель работает, но вал вращается не в том направлении, которое вам нужно, вы можете изменить это направление. Это делается заменой витков вспомогательной обмотки. При сборке схемы один из проводов прикладывался к кнопке, второй подключался к проводу рабочей обмотки, вытягивался обычный. Здесь нужно тянуть проводники.

Однофазный электродвигатель: основные виды, принцип работы и инструкция по подключению и настройке. Обзор лучших производителей!

Современный технический прогресс не стоит на месте. Появляются всё более сложные и совершенные устройства, применяемые в быту и на производстве.

Появлению однофазных двигателей способствовала необходимость адаптации электрооборудования к часто используемой, наиболее доступной сети в 220 Вольт, обладающей значительно меньшей мощностью.

Бытовая техника, вентиляторы и насосы оснащены такого вида электромоторами. По техническим характеристикам, КПД они значительно уступают трехфазным. Тем не менее способность их к перегрузке значительно ниже, что обуславливает большую надежность в эксплуатации.

Как устроен однофазный электродвигатель

Конструктивно электромотор, рассчитанный на применение в бытовых, не промышленных масштабах, мало чем отличается от своих “собратьев” (разве что размером), имеет те же элементы:

• Корпус;
• Статор (обмотки + сердечник);
• Ротор;
• Вал со шпоночными канавками спереди и под вентилятор сзади;
• Герметичные крышки с подшипниками;
• Клеммная коробка.
• Индукционное устройство для запуска.

Ротор имеет короткозамкнутые витки. Как и сердечник статора, его корпус сделан из электротехнической стали высокого качества.

Рассматривая фото, можно заметить, что коллекторный однофазный электродвигатель отличается от асинхронного прямоугольной формой корпуса, наличием графитно-медных щеток.

Токоприемник, расположенный на валу скрыт кожухом. Поэтому идентифицировать, что это электромотор иного типа можно по щеткам, которые видны и прижаты к кольцам коллектора пружинами.

Строение его немного отличается от обычного асинхронного однофазного двигателя. Принцип работы – также. Напряжение подается на щетки, а через них – на якорь, который вращает вал в подшипниках. В асинхронных – наоборот: магнитное поле статора вращает ротор!

Скорость вращения можно регулировать при помощи специального устройства – реостата. В то время как асинхронный двигатель работает в пределах максимальных оборотов, которые трудно, порою невозможно, плавно, без рывков, контролировать – уменьшать, увеличивать после разгонки.

Классификация

Первоначально все электродвигатели, независимо от их типа, подразделяют по:

• Особенностям конструкции (исполнению): асинхронные и коллекторные;
• Способу установки;
• Классу защиты.

Однофазные электродвигатели, подключаемые в сеть переменного тока с напряжением 220В разделяют на следующие основные типы:

• CSIR, для пуска задействуется конденсатор. Работает через обмотку индуктивности;
• CSCR. Запускается и работает через конденсатор;
• RSIR. Для запуска используется реостат;
• PSC. Присутствует постоянное разделение емкости.

Такие электромоторы также называют индукционными. Их существенный недостаток – недостаточное число оборотов (скорость), обусловленное малой мощностью.

• Изобретение однофазных коллекторных двигателей, способных выдерживать существенную нагрузку, давать высокий крутящийся момент при запуске, регулировать скорость вращения и количество оборотов, нашло широкое применение и использование в качестве электропривода к стиральной машине, пылесосу и различному электроинструменту, которым необходима хорошая мощность для нормальной работы.
• Высокий шум, искрение при соприкосновении графитных щеток с кольцами коллектора, постоянная чистка токосъемника – существенные их недостатки.
• Ко всему прочему, необходимо периодически проверять степень прилегаемости контактов для нормальной работы двигателя, чистить и заменять неисправные.

Запуск

Однофазный ток неспособен создать вихревое магнитное поле. Для этого нужны две обмотки, одна из которых смещена относительно другой. Поэтому запустить электромотор просто подключением его к сети 220 В не получится.

Нужен первоначальный толчок. Можно, конечно, механически раскрутить вал и включить. Но не нужно. Всё происходит автоматически с помощью специальных конструктивных особенностей, позволяющих включить в цепь фазосдвигающие устройства емкостного или индуктивного типа.

Двигатель по-факту имеет две фазы, одна из которых – пусковая, другая – рабочая.

Обмотка, дающая первоначальный толчок, расположена на неподвижной части агрегата и смещена относительно другой на девяносто градусов, что позволяет запустить рабочую обмотку и создать полноценное вихревое электромагнитное поле в статоре, вращающее вал с насаженным на него ротором.

Существует определенная схема подключения и запуска однофазного электродвигателя:

• Магнитное поле, вращающее ротор (якорь), создается главной и дополнительной обмотками;
• Чтобы двигатель начал работать, нужно удерживать кнопку пуска до тех пор, пока не разгонится ротор;
• В это время электромотор работает в двухфазном режиме.
• Важно не удерживать долго пусковой механизм (сразу отжать, как запустился ротор), чтобы обмотка возбуждения не перегрелась от долгого пребывания под нагрузкой.

Для защиты двигателя от перегрева и несвоевременного отключения напряжения на пусковую обмотку, используется теплореле и центробежный выключатель. Они обесточивают всю электроустановку, когда она перегревается или одну из фаз, когда ротор – разогнался, и необходимость в подаче напряжения – отсутствует.

Как подключить

Подключить однофазный электродвигатель можно в розетку с помощью специальных разъемов – штепсельной вилки. Нужно чтобы было напряжение 220 – 240 В и частота тока 50 Гц. Независимо от того какое это устройство – соковыжималка, миксер, электромясорубка или пылесос, разъемы подключаемого электроприбора и розетки – всегда совпадают!

Электродвигатель можно запустить с помощью правильно подобранного по емкости конденсатора, подсоединенного к пусковой обмотке, либо с помощью резистора.

Обычно все это уже предусмотрено в конструкции. Достаточно «всунуть вилку в розетку» и нажать кнопку «старт».

При этом, пусковой механизм может работать как кратковременно, так и быть постоянно включенным в цепь.

Таким образом, выбирая целенаправленно “моторчик” для однофазной сети важно правильно его запустить. Бытовые приборы уже имеют необходимые параметры настройки, достаточно просто нажать кнопку. В остальных случаях – нужно правильно подобрать пусковое устройство, чтобы запустился двигатель и выполнял свои поставленные задачи.

Фото однофазных электродвигателей