Двигатели для работы на одной обмотке

Коллекторные двигатели получили широкое применение не только в электроинструменте (дрели, шуруповёрты, болгарки и т.д), мелких бытовых приборах (миксеры, блендеры, соковыжималки и т.п), но и в стиральных машинах в качестве двигателя привода барабана.

Коллекторными двигателями оснащено большинство (примерно 85%) всех бытовых стиральных машин. Эти двигатели применялись уже во многих стиральных машинах ещё с середины 90-х годов и со временем полностью вытеснили однофазные конденсаторные асинхронные двигатели.

Коллекторные моторы более компактные, мощные и простые в управлении. Этим и объясняется их столь массовое применение. В стиральных машинах применяются коллекторные двигатели таких марок производителей как: INDESCO, WELLING, C.E.S.E.T., SELNI, SOLE, FHP, ACC.

Внешне они немного отличаются друг от друга, могут иметь разную мощность, тип крепления, но принцип работы их совершенно одинаковый.

2. Устройство коллекторного двигателя для стиральной машины

1. Статор 2. Коллектор ротора 3. Щётка (применяются всегда две щётки, вторую на рисунке не видно) 4. Магнитный ротор тахогенератора 5. Катушка (обмотка) тахогенератора 6. Стопорная крышка тахогенератора 7. Клеммная колодка двигателя 8. Шкив 9. Алюминиевый корпус Рис.2 Конструкция коллекторного двигателя стиральной машины

Коллекторный двигатель — это однофазный двигатель с последовательным возбуждением обмоток, предназначенный для работы от сети переменного или постоянного тока. Поэтому его называют ещё универсальный коллекторный двигатель (УКД).

Большинство коллекторных двигателей применяемых в стиральных машинах имеют конструкцию и внешний вид представленный на (рис.2) Данный двигатель имеет ряд таких основных частей как: статор (с обмоткой возбуждения), ротор, щетка (скользящий контакт, всегда применяются две щётки), тахогенератор (магнитный ротор которого крепится к торцевой части вала ротора, а катушка тахогенератора фиксируется стопорной крышкой или кольцом). Все составные части скрепляются в единую конструкцию двумя алюминиевыми крышками, которые образуют корпус двигателя . На клеммную колодку выводятся контакты обмоток статора, щёток, тахогенератора необходимые для подключения к электрической схеме. На вал ротора запрессован шкив, через который посредством ременной передачи приводится в движение барабан стиральной машины.

Чтобы в дальнейшем лучше понять как работает коллекторный двигатель, давайте рассмотрим устройство каждого из его основных узлов.

Ротор (якорь) — вращающаяся (подвижная) часть двигателя. На стальной вал устанавливается сердечник, который для уменьшения вихревых токов изготавливают из наборных пластин электротехнической стали. В пазы сердечника укладываются одинаковые ветви обмотки, выводы которых прикреплены к контактным медным пластинам (ламелям), образующие коллектор ротора.

На коллекторе ротора в среднем может быть 36 ламелей располагающихся на изоляторе и разделённые между собой зазором. Для обеспечения скольжения ротора, на его вал запрессовываются подшипники, опорами которых служат крышки корпуса двигателя.

Так же, на вал ротора запрессован шкив с проточенными канавками для ремня, а на противоположной торцевой стороне вала есть отверстие с резьбой в которое прикручивается магнитный ротор

4. Статор

Статор — неподвижная часть двигателя. Для уменьшения вихревых токов, сердечник статора выполнен из наборных пластин электротехнической стали образующих каркас, на котором уложены две равные секции обмотки соединённые последовательно. У статора почти всегда есть только два вывода обеих секций обмотки. Но в некоторых двигателях применяется так называемое секционирование обмотки статора и дополнительно имеется третий вывод между секциями. Обычно это делается из-за того, что при работе двигателя на постоянном токе, индуктивное сопротивление обмоток оказывает меньшее сопротивление постоянному току и ток в обмотках выше, поэтому задействуются обе секции обмотки, а при работе на переменном токе включается лишь одна секция, так как переменному току индуктивное сопротивление обмотки оказывает большее сопротивление и ток в обмотке меньше. В универсальных коллекторных двигателях стиральных машин применяется тот же принцип, только секционирование обмотки статора необходимо для увеличения количества оборотов вращения ротора двигателя. При достижении определённой скорости вращения ротора, электрическая схема двигателя коммутируется таким образом, чтобы включалась одна секция обмотки статора. В результате индуктивное сопротивление снижается и двигатель набирает ещё большие обороты. Это необходимо на стадии режима отжима (центрифугирования) в стиральной машине. Средний вывод секций обмотки статора применяется не во всех коллекторных двигателях. Для защиты двигателя от перегрева и токовых перегрузок, последовательно через обмотку статора включают тепловую защиту с самовосстанавливающимися биметаллическими контактами (на рисунке тепловая защита не показана). Иногда контакты тепловой защиты выводят на клеммную колодку двигателя.

5. Щётка

Щётка — это скользящий контакт, является звеном электрической цепи обеспечивающим электрическое соединение цепи ротора с цепью статора. Щётка крепится на корпусе двигателя и под определённым углом примыкает к ламелям коллектора. Применяется всегда как минимум пара щёток, которая образует так называемый щёточно-коллекторный узел. Рабочая часть щётки — графитовый брусок с низким удельным электрическим сопротивлением и низким коэффициентом трения. Графитовый брусок имеет гибкий медный или стальной жгутик с припаянной контактной клеммой. Для прижима бруска к коллектору применяется пружинка. Вся конструкция заключена в изолятор и крепится к корпусу двигателя. В процессе работы двигателя, щётки из-за трения о коллектор стачиваются, поэтому они считаются расходным материалом.

6.Тахогенератор

Тахогенератор (от др.-греч. τάχος — быстрота, скорость и генератор) — измерительный генератор постоянного или переменного тока, предназначенный для преобразования мгновенного значения частоты (угловой скорости) вращения вала в пропорциональный электрический сигнал. Тахогенератор предназначен для контроля скорости вращения ротора коллекторного двигателя. Ротор тахогенератора крепится напрямую к ротору двигателя и при вращении в обмотке катушки тахогенератора по закону взаимоиндукции наводится пропорциональная электродвижущая сила (ЭДС). Значение переменного напряжения, считывается с выводов катушки и обрабатывается электронной схемой, а последняя в конечном итоге задаёт и контролирует необходимую, постоянную скорость вращения ротора двигателя. Такой же принцип работы и конструкцию имеют тахогенераторы применяемые в однофазных и трёхфазных асинхронных двигателях стиральных машин.

В коллекторных двигателях некоторых моделей стиральных машин марки Bosch (Бош) и Siemens (Сименс) вместо тахогенератора применяется датчик Холла.

Это очень компактный и недорогой полупроводниковый прибор, который устанавливается на неподвижной части двигателя и взаимодействует с магнитным полем кругового магнита установленным на валу ротора непосредственно рядом с коллектором.

У датчика Холла три вывода, сигналы с которого так же считываются и обрабатываются электронной схемой (подробно принцип работы датчика Холла в данной статье мы рассматривать не будем).

7. Схема подключения коллекторного двигателя

Как и в любом электродвигателе, принцип работы коллекторного двигателя основан на взаимодействии магнитных полей статора и ротора, через которые проходит электрический ток. Коллекторный двигатель стиральной машины имеет последовательную схему подключения обмоток.

В этом легко убедится рассмотрев его развёрнутую схему подключения к электрической сети (Рис.7). У коллекторных двигателей стиральных машин, на контактной колодке может быть от 6 до 10 задействованных контактов. На рисунке представлены все максимальные 10 контактов и всевозможные варианты подключения узлов двигателя.

Зная устройство, принцип работы и стандартную схему подключения коллекторного двигателя, без труда можно запустить любой двигатель напрямую от электросети без применения электронной схемы управления и для этого не надо запоминать особенности расположения выводов обмоток на клеммной колодке каждой марки двигателя.

Для этого, достаточно всего лишь определить выводы обмоток статора и щёток и подключить их согласно схеме на приведённом ниже рисунке.

Порядок расположения контактов клеммной колодки коллекторного двигателя стиральной машины выбран произвольно.

На схеме, оранжевыми стрелочками условно показано направление тока по проводникам и обмоткам двигателя. От фазы (L) ток идёт через одну из щёток на коллектор, проходит по виткам обмотки ротора и выходит через другую щётку и через перемычку ток последовательно проходит по обмоткам обеих секций статора доходя до нейтрали (N).

Такой тип двигателя независимо от полярности подаваемого напряжения вращается в одну сторону, так как за счёт последовательного соединения обмоток статора и ротора смена полюсов их магнитных полей происходит одновременно и результирующий момент остаётся направленным в одну сторону.

Для того, чтобы двигатель начал вращаться в другую сторону, необходимо лишь изменить последовательность коммутации обмоток. Пунктирной линией обозначены элементы и выводы, которые задействованы не во всех двигателях. Например датчик Холла, выводы термозащиты и вывод половины обмотки статора.

При запуске коллекторного двигателя напрямую, подключаются только обмотки статора и ротора (через щётки).

Внимание! Представленная схема подключения коллекторного двигателя напрямую, не имеет средств электрической защиты от короткого замыкания и устройств ограничивающих ток. При таком подключении от бытовой сети, двигатель развивает полную мощность, поэтому не следует допускать длительного прямого включения.

8. Управление коллекторным двигателем в стиральной машине

Для управления коллекторным двигателем, в стиральной машине применяется электронная схема ,силовым регулирующим элементом является симистор (Рис.8), который подает (пропускает) необходимое напряжение на двигатель. Симистор можно представит как быстродействующий выключатель (ключ),с силовыми электродами А1 и А2,а на управляющий затвор G поступают управляющие импульсы открывая его в нужный момент. В электрической схеме, симистор последовательно подключён с коллекторным двигателем.

Принцип действия электронных схем, в которых используется симистор, основан на двухполупериодном фазовом управлении. На графике (рис.9) показано как изменяется величина питающего мотор напряжения в зависимости от поступающих на управляющий электрод симистора импульсов с микроконтроллера. Таким образом можно отметить,что частота вращения ротора двигателя напрямую зависит от напряжения прикладываемого к обмоткам двигателя.

Ниже представлены фрагменты условной электрической схемы подключения коллекторного двигателя с тахогенератором к электронному блоку управления (EC). Общий принцип схемы управления коллекторного двигателя таков.

Управляющий сигнал с электронной схемы поступает на затвор симистора (TY),тем самым открывая его и по обмоткам двигателя начинает протекать ток,что приводит к вращению ротора (M) двигателя.

Вместе с тем, тахогенератор (P) передаёт мгновенное значение частоты вращения вала ротора в пропорциональный электрический сигнал. По сигналам с тахогенератора создаётся обратная связь с сигналами управляющих импульсов поступаемых на затвор симистора.

Таким образом обеспечивается равномерная работа и частота вращения ротора двигателя при любых режимах нагрузки, вследствие чего барабан в стиральных машинах вращается равномерно. Для осуществления реверсивного вращения двигателя применяются специальные реле R1 и R2 , коммутирующие обмотки двигателя.

Изменение направления вращения двигателя

Т-тахогенератор

М-ротор (коллекторно-щёточный узел) S-статор P-тепловая защита TY-симистор R1 и R2— коммутирующие реле В некоторых стиральных машинах, коллекторный двигатель работает на постоянном токе. Для этого, в схеме управления, после симистора, устанавливают выпрямитель переменного тока построенный на диодах («диодный мост»). Работа коллекторного двигателя на постоянном токе увеличивает его КПД и максимальный крутящий момент.

К достоинствам можно отнести: компактные размеры, большой пусковой момент, быстроходность и отсутствие привязки к частоте сети, возможность плавного регулирования оборотов (момента) в очень широком диапазоне— от ноля до номинального значения— изменением питающего напряжения, возможность применения работы как на постоянном,так и на переменном токе. Недостатки — наличие коллекторно-щёточного узла и в связи с этим: относительно малая надёжность (срок службы), искрение возникающее между щётками и коллектором из-за коммутации, высокий уровень шума, большое число деталей коллектора.

10. Неисправности коллекторных двигателей

Самая уязвимая часть двигателя — коллекторно-щёточный узел. Даже в исправном двигателе, между щётками и коллектором происходит искрение, которое довольно сильно нагревает его ламели. При износе щёток до предела и вследствие их плохого прижима к коллектору, искрение порой достигает кульминационного момента представляющего электрическую дугу.

В этом случае ламели коллектора сильно перегреваются и иногда отслаиваются от изолятора, образуя неровность,после чего,даже заменив изношенные щётки, двигатель будет работать с сильным искрением,что приведёт его к выходу из строя.

Иногда происходит межвитковое замыкание обмотки ротора или статора (значительно реже), что так же проявляется в сильном искрении коллекторно-щёточного узла (из-за повышенного тока) или ослаблении магнитного поля двигателя, при котором ротор двигателя не развивает полноценный крутящий момент.

Как мы и говорили выше, щётки в коллекторных двигателях при трении о коллектор со временем стачиваются. Поэтому большая часть всех работ по ремонту двигателей сводится к замене щёток.

• Стоит отметить,что надёжность коллекторного двигателя во многом зависит от того, насколько качественно и грамотно производители подходят к технологическому процессу его изготовления и сборки.
• Статья подготовлена интернет-магазином A-qualux.ru

Как увеличить мощность трехфазного асинхронного двигателя в однофазной сети | Электроцех — гильдия электриков

При обычном подключении трехфазного асинхронного двигателя на одну фазу мощность двигателя и его крутящий момент значительно снижается, удается получить около 30% от номинальной мощности. Ниже мы рассмотрим причины снижения мощности и схемы включения двигателя, повышающие мощность и крутящий момент.

Для нормальной работы асинхронного трехфазного двигателя требуется подавать на каждую обмотку напряжение, сдвинутое по фазе относительно напряжения на других обмотках, так как фазы три то оно сдвигается на 1200.

При обычном подключении трехфазного двигателя к однофазной сети , на одну обмотку подается фаза, на другую фаза сдвигается конденсатором, а третья обмотка подключается без сдвига фаз. Так вот третья обмотка создает момент вращения в противоположном направлении. Поэтому лучших результатов можно  добиться, отключив одну обмотку.

Так двигатель будет работать аналогично однофазному двигателю. Кстати у трехфазных двигателей часто сгорает одна обмотка, а две остаются целыми, такой двигатель можно здесь применить.

Подключаем только две обмотки

Меняем местами выводы одной обмотки

Подключаем эту обмотку через конденсатор

Еще лучших результатов можно добиться, если выводы третье обмотки поменять местами, так третья обмотка будет помогать создавая момент вращения в правильном направлении. Так можно получить больше 50% мощности от номинала.

Эту обмотку двигателя желательно также подключить через конденсатор. Конденсаторы должны быть одинаковой емкости. Для того чтобы узнать правильно ли подобраны конденсаторы мерим напряжение на каждой обмотке, оно должно быть приблизительно равно.

Подробнее о подборе конденсатора для подключения трехфазного асинхронного двигателя.

Еще одна схема

Здесь две обмотки подключены в противофазно  на напряжение 220В

Ну, а 100% мощности от асинхронного двигателя можно получить используя частотный преобразователь, частотный преобразователь может работать на одной фазе выдавая три.

Подключение электродвигателя на 380 В от сети 220 В – 4 распространённых способа и их особенности

Надёжность, бесперебойность и неприхотливость в обслуживании трёхфазного асинхронного электромотора проверены временем, миллионами пользователей по всему миру и не требует доказательств.

Тем более, он является самым распространённым, доступным и дешёвым на сегодня. Однако далеко не каждый имеет у себя источник тока на 380 В.

Поэтому рассмотрим, что собой представляет подключение электродвигателя с тремя фазами к сети на 220 В, какие способы для этого существуют и каковы их главные особенности.

Трёхфазный электродвигатель Источник ytimg.com

Варианты подключения обмотки

Асинхронный трёхфазный электромотор располагает тремя обмотками – для каждой фазы в отдельности – идущими в пазы статора. Однако для возникновения электродвижущей силы и, как результат, вращения ротора требуется их соединение друг с другом. Вариант подключения конкретного двигателя важно знать. Так как это поможет выбрать верную схему подключения его к сети 220В.

Каждая из трёх обмоток отвечает своей фазе и имеет как начало, так и конец. При этом входы и выходы обозначаются соответствующими буквами и цифрами:

Номенклатура двигателей, выпущенных в период Советского союза:

1. Первая фаза С1-С4.
2. Вторая фаза С2-С5.
3. Третья фаза С3-С6.

Обозначения современных моторов:

1. Первая фаза U1-U2.
2. Вторая фаза V1-V2.
3. Третья фаза W1-W2.

Подключение обмотки трёхфазного двигателя Источник autogear.ru

Существует две основные схемы соединения обмоток в рассматриваемом типе двигателей:

Все выходы обмоток соединены в одну точку, а входы, соответственно, к фазам. Схематическое изображение такого способа внешне напоминает звезду. При таком способе к каждой отдельной жиле прилагается фаза 220В, а двум последовательным – линейное 380В.

Главный плюс такой схемы – приложение линейного тока одновременно к двум жилам, что значительно снижает пусковые токи и позволят ротору выполнять мягкий старт. Минусом является меньшая мощность из-за слабых токов в обмотке.

Вход предыдущей обмотки соединяется с выходом последующей – и так по кругу. В результате схема напоминает треугольник.

При линейном напряжении, равном 380В, токи в обмотке будут достигать существенно большего значения, чем в выше приведённом варианте. Это даст возможность проявить мотору существенно большее значение силы.

Недостаток схемы – более сильные пусковые токи, способны привести к перегрузке сети.

Схема «треугольник» Источник ytimg.com Полезно знать! Чтобы получить преимущества первой и избежать недостатков второй схемы, подключение электродвигателя 380 В и последующий его разгон осуществляют на «звезде», а затем его автоматически переключают на «треугольник».

Определение схемы подключения

Прежде чем выбрать ту или иную схему подключения мотора к 220 В, необходимо определить, какова схема подключения его обмотки и при каком номинале он вообще может эксплуатироваться. Для этого необходимо:

• Найти и изучить на моторе таблицу с тех. характеристиками.

В информационном поле содержится вся важная информация – обозначение типа соединения ∆ – треугольник или звезда – Y, мощность, количество оборотов, вольтаж (220 или 380, либо 220/380) и возможность подключения по конкретной схеме.

• Вскрыть клеммную коробку и удостовериться на практике в правильности собранной схемы.

Начало и конец каждой обмотки подписан в соответствии с вышеприведённой цифробуквенной номенклатурой. Пользователю остаётся изучить схему соединения по перемычкам: по какой схеме выполнено соединение – звездой или треугольником.

Обратите внимание! Если на шильдике (таблице с информацией) указан знак Y и только 380В, то при подключении его по треугольнику, обмотка сгорит. Выполнить модернизацию такого мотора на 220В могут только профессиональные электрики. Поэтому нет резона делать его доработку, тем более, что сегодня существует множество экземпляров, способных работать альтернативно – и на 220 и на 380 вольт.

Вскрытие клеммной коробки Источник pikabu.ru
Каталог компаний, что специализируются на электротехнических работах

Способы подключения на 220В

Чтобы подключить трёхфазный электродвигатель асинхронного типа к сети на 220 вольт, существует несколько проверенных способов:

1. С конденсатором.
2. Без конденсатора.
3. С реверсом.
4. Комбинированной схемой «звезда-треугольник».

Рассмотрим их более подробно.

Важно! При подключении электромотора на 380 вольт к сети 220 В нужно быть готовым к понижению его мощности до 70% от заводского значения. Однако в бытовых условиях это вполне приемлемо и никак не отразится на характеристиках в эксплуатации.

Подключение мотора 380 В на 220 В Источник ytimg.com

С конденсатором

Наиболее популярным и доступным способом инициации моторов на 380 вольт от сети 220 В является схема с применением конденсатора. Его роль сводится к созданию сдвига фаз в обмотках по отношению друг к другу, чтобы сформировать вращающееся магнитное поле.

При наличии трёх фаз это явление происходит само собой – только одна не заставит вращать ротор. Поэтому оптимальным методом, как подключить электродвигатель с 4 проводами на одной фазе, является применение пусковой обмотки, помимо основной, в электромоторах на 220В.

Для модификации на 380 В возможно два варианта подключения с конденсатором:

• С рабочим конденсатором Ср.
• И параллельно подключёнными рабочим Ср и пусковым конденсатором Сп.

Во втором случае мотор запускается более плавно и безопасно. Модуль Сп включается на короткий промежуток времени и по мере достижения ротором необходимых оборотов отключается.

Выбор варианта запуска во многом определяется степенью нагрузки ротора во время запуска.

Так, если пуск происходит без усилия, применяется только Ср, а если под нагрузкой, без свободного вращения, обязательно наличие Сп.

Подключение двигателя с конденсаторами Источник blogspot.com

Значение Сп должно быть в 2-3 раза выше Ср. При этом параметр Ср рассчитывается по соответствующей формуле, исходя из схемы соединения обмотки:

1. По схеме «треугольник» Cр = 4800 * Iн/Uс.
2. По схеме «звезда» Cр = 2800 * Iн/Uс.

Где Iн – номинал электротока мотора, А.

Uс – напряжение источника тока, В.

Совет! Современные производители выпускают трёхфазные двигатели, адаптированные к работе от 220 В, оснащённые конденсаторами. Соединение выполнено по схеме «звезда». Главное их преимущество – плавный пуск и сохранение до 90 % мощности.

С реверсом

Нередко встаёт вопрос о том, как подключить электродвигатель с 380 на 220 вольт, чтобы изменить вращение ротора на прямо противоположное. Для этого нужно просто поменять фазу, подаваемую напрямую и через конденсатор поменять местами. В качестве примера:

Вращение по часовой стрелке:

1. Ноль на первом выводе.
2. Фаза от сети на втором.
3. Фаза через конденсатор на третьем.

Вращение против часовой стрелки:

1. Ноль на первом выводе.
2. Фаза от сети на третьем.
3. Фаза через конденсатор на втором.

Подключение с реверсом Источник ytimg.com Рекомендация! Для удобства быстрого и частого переключения направления вращения двигателя применяется пакетник-переключатель однополюсного типа, работающий на два направления. В положении «0» мотор выключен, «1» – вращается в одном направлении, «2» – в противоположном.

Без конденсатора

Способ, как подключить электродвигатель на 380 В к сети на 220 вольт без использования конденсатора стал возможен благодаря наличию транзисторных или динисторных ключей. При этом в зависимости от количества оборотов в минуту применяются две различные схемы:

• До 1,5 тыс. оборотов/мин –на треугольнике.
• До 3 тыс. об/мин и нагрузке при запуске – на разомкнутой звезде.

Функционируют схемы по следующему алгоритму:

1. Напряжение подаётся на две точки ввода.
2. Подача тока на третий ввод осуществляется через R-C-цепь, задающую время.
3. Перемещением регулятора R1 и R2 задаётся интервал сдвига.
4. Динистор VS1 при наполнении конденсатора подаёт команду на открытие симистора VS2.

Особенность схемы на разомкнутой звезде в том, что неё включены пара замещающих конденсаторы электронных ключей.

Схема подключения без конденсатора Источник asutpp.ru

«Звезда-треугольник»

Комбинированный способ, как подключить электродвигатель с 380 на 220 без потери мощности позволяет снизить нагрузку во время запуска. При этом схема основана на трёх пускателях:

• К первому подсоединяется питающее напряжение.
• Ко второму подключается обмотка.
• Оставшиеся проводники соединяются со вторым и третьим пускателем.
• После этого обмотка через второй пускатель объединяется с остальными фазами – по схеме «треугольника».
• При подключении к фазе третьего пускателя оставшиеся выводы разъединяются, и схема работает уже по «звезде».

Одномоментный пуск второго и третьего пускателя недопустим – произойдёт короткое замыкание. Для предотвращения этого устанавливается специальный блокиратор.

Смотрите в этом видео, как подключить трёхфазный двигатель по схеме «звезда-треугольник»:

Полезные советы

Несколько полезных советов, как подключить электродвигатель с 3 проводами, чтобы избежать проблемы во время эксплуатации:

1. Перед началом работы мотор рекомендуется испытать на холостом ходу, если он функционирует исправно – затем под нагрузкой.
2. При сильном нагреве корпуса даже без нагрузки необходимо понизить ёмкость рабочего конденсатора.
3. Если после пуска мотор просто гудит, но не вращает вал, то можно задать ему старт вручную – крутанув вал. Далее можно повысить ёмкость пускового конденсатора.
4. При остановке двигателя под рабочей нагрузкой, следует повысить ёмкость рабочего конденсатора.

Полезная информация! Правильно рассчитать ёмкость конденсатора можно только с учётом номинала мощности мотора. При недогрузке возникнет перегрев и ёмкость нужно будет снижать.

Смотрите в ролике, как подключить мотора по схеме звезды или треугольника:

Коротко о главном

Подключить электродвигатель 380 на 220 вольт можно 4-мя основными способами:

• С конденсатором.
• Без конденсатора.
• С реверсом.
• По схеме «звезда-треугольник».

Прежде чем начать работы по подключению, необходимо определить и удостовериться, каким образом соединена обмотка в клеммной коробке, а также узнать необходимые характеристики из технической таблицы. Выполнять электротехнические работы можно при наличии опыта, но лучше доверить её профессионалам с соответствующим допуском.

Как найти рабочую и пусковую катушки однофазного асинхронного мотора

Часто нам в руки попадает однофазный асинхронный движок, и мы наконец решаем его применять. Однако как его подключить, если нам не известно где у него пусковая, а где рабочая обмотки? Торчит три (время от времени 4) провода и все. В данной статье мы разберемся в данном вопросе, а заодно рассмотрим главные схемы подключения этого электромотора.

Механизм работы и схема включения

Практически движки этого типа являются двухфазными, но так как они подключаются к однофазной сети и в работе принимает участие лишь одна обмотка (2-ая служит только для запуска), то их принято называть однофазными.

Сходу после включения к сети рабочей обмотке электромотора, в короткозамкнутом роторе создается пульсирующее магнитное поле, чего очевидно недостаточно для его вращения. Ротор нужно «толкнуть» – грубо говоря крутануть, чтоб поле стало вращающимся. Сделать это можно просто рукою, при этом в какую сторону мы «толкнем», в том направлении электрический двигатель и будет вращаться.

Принципиально! Применять руку в качестве пускового устройства не стоит, так как это чрезвычайно небезопасно даже при относительно маломощном моторе. Если очень охото поэкспериментировать, в качестве подопытного лучше взять совершенно слабые моторы, сообщим, от старых проигрывателей, не запамятывая про то, что они рассчитаны на 127 В.

Для исходного толчка предназначена 2-ая обмотка – пусковая. Чтоб запустить движок, довольно на эту обмотку краткосрочно подать то же напряжение, что и на рабочую, но через фазосдвигающий конденсатор. После того, как движок запустится, пусковую обмотку сразу отключают. При другом варианте она стремительно перегреется и сгорит.

Есть и еще одна схема, в какой пусковая обмотка подключена повсевременно и после реализации собственной функции пусковой, преобразуется во вторую рабочую.

  Такой транзистор-тестер, — должен быть у каждого.

При всем этом емкость конденсатора выбирается намного менее, чем у пускового, а означает он имеет наименьшие габариты. Недочет этот схемы – тяжкий либо даже неосуществимый запуск с большой перегрузкой на валу. В данном случае употребляют комбинированную схему – для пуска параллельно рабочему конденсатору подключают пусковой. После выхода мотора на рабочий режим данный конденсатор отключают.

Полезно! Существует и очередной тип асинхронных моторов, которые не требуют фазосдвигающего конденсатора, но нуждаются в пусковом резисторе. Пусковая обмотка таковых моторов производится бифилярно. Электромоторы этого типа не особо распространены и употребляются изредка.

Находим пусковую и рабочую обмотки

А сейчас перейдем к главной теме статьи – попытаемся разобраться в обмотках. Тут, как было увидено выше, могут быть два варианта – три провода и 4 провода.

Три провода

Итак, перед нами движок, из которого выходит три провода. Обмоток у этого мотора тоже две, просто пусковая и рабочая обмотки соединены меж собой снутри электромотора.

Для начала нам необходимо найти провод, присоединенный к точке соединения катушек. На схеме выше он обозначен буковкой «В».

С этой целью с помощью омметра (мультиметра, включенного в режим измерения небольших сопротивлений) вызваниваем все обмотки попарно: А-В, А-С, В-С. Находим пару с наибольшим сопротивлением.

Данная пара (на схеме выше она обозначена как А-С) – концы рабочей и пусковой катушек. Оставшийся 3-ий провод – точка соединения.

Сейчас осталось найти какая катушка рабочая, какая пусковая. С этой целью измеряем сопротивления меж средней точкой и 2-мя другими проводами. На схеме выше: В-А и В-С. Обмотка,которая имеет большее сопротивление, будет пусковой, наименьшее – рабочей.

На заметку. Величины сопротивлений мы указывать не будем – они зависят от мощности мотора и могут очень колебаться, но при любом варианте сопротивление пусковой обмотки больше.

Четырехпроводная

Если наш электрический двигатель имеет 4 вывода, следовательно, обмотки меж собой не соединены и их заключения выходят из мотора раздельно.

  «Вышивальная неделя-14». Мы молодцы, не так ли?

Тут действуем по последующему методу: Вызваниваем все провода меж собой и находим пары, которые звонятся меж собой. В нашем случае будут звониться провода А-В и С-D. Вот и наши обмотки. Ну как отличить пусковую от рабочей, мы уже знаем – у которой сопротивление выше, та и будет пусковой.

Проверка

Осталось провести проверку, ничего ли мы не перепутали. Собираем схему с пусковым конденсатором (см. 1-ый раздел). Запускаем электрический двигатель на 1 минутку, выключаем и щупаем. Если он осязаемо не нагрелся, то опять включаем на 15 минут. Опять щупаем. Чуток теплый? всё хорошо, мы обусловили все верно.

Вот мы и разобрались со схемой включения асинхронного однофазного мотора и сможем отличить рабочую обмотку от пусковой. Сейчас, если к нам в руки попадет «неведомый боец», то мы сможем его верно подключить.

Однофазные и трёхфазные асинхронные двигатели

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

В рубрике «Общее» рассмотрим область применения, сравнительные характеристики, преимущества и недостатки трехфазных и однофазных асинхронных двигателей. Мы рассмотрим также возможность подключения трехфазного двигателя в сеть питания 220 вольт.

Асинхронные двигатели в наше время широко применяются в различных сферах промышленности и сельского хозяйства. Они используются как электропривода в металлорежущих станках, транспортёрах, подъёмно-транспортных машинах, вентиляторах, насосном оборудовании и т. д. Двигатели малой мощности применяются в устройствах автоматики.

Столь широкое применение электрических асинхронных двигателей объясняется их преимуществами по сравнению с другими типами двигателей.

Асинхронные двигатели, по виду питающего напряжения, бывают однофазные и трехфазные. Однофазные в основном используются до мощности 2,2 кВт. Это ограничение по мощности связано из-за слишком больших пусковых и  рабочих токов. Принцип работы однофазных асинхронных двигателей такой же, как и у трёхфазных. С единственной разницей у однофазных двигателей более низкий пусковой момент.

Принцип работы и схемы подключения трехфазных двигателей

Мы знаем, что электрический двигатель состоит из двух основных элементов статора и ротора. Статор – это неподвижная часть двигателя, а ротор является его подвижной частью.

Трехфазные асинхронные двигатели имеют три обмотки, которые располагаются относительно друг друга под углом 120°.Когда на обмотки подать переменное напряжение, в статоре создается вращающееся магнитное поле.

Переменным током называется: ток, который периодически изменяет свое направление в электрической цепи так, что среднее значение силы тока за период равно нулю. (Рис 1).

Переменный электрический ток

Фазы на рисунке изображены в виде синусоид. Вращающееся магнитное поле статора формирует вращающий магнитный поток.

Так как вращающееся магнитное поле статора движется быстрее ротора, то оно под действием индукционных токов образующихся в обмотках ротора, создает магнитное поле ротора.

Магнитные поля статора и ротора формируют свои магнитные потоки, эти потоки притягиваются друг к другу и создают вращающий момент, под действием которого ротор начинает вращаться. Более подробно о принципе работы трехфазных двигателей можно посмотреть здесь.

В клеммой колодке у трехфазных двигателей может быть от трех до шести клемм. На эти клеммы выведены либо начало обмоток (3 клеммы), либо начало и окончание обмоток (6 клемм). Начало обмоток принято обозначать латинскими буквами U1, V1 и W1, окончания обозначаются соответственно U2, V2 и W2.

В отечественных двигателях обмотки обозначаются С1, С2, С3 и С4, С5, С6 соответственно. Кроме того в клеммой коробке могут быть еще и дополнительные клеммы на которые выводятся встраиваемая в обмотки тепловая защита.

Для двигателей, которые имеют шесть клемм, существует два варианта подключения обмоток в трехфазную сеть: «звезда» и «треугольник» (Рис. 2).  

Подсоединение звезда, треугольник

Подключение по схеме «звезда» (Y) можно получить, если замкнуть между собой клеммы W2, U2 и V2, а на клеммы W1, U1 и V1 подать напряжение питающей сети. При таком подсоединении ток фаз равен току сети, а напряжение фаз равно напряжению сети разделенное на корень из трех.

Подключение по схеме «звезда» (Y) можно получить, если замкнуть между собой клеммы W2, U2 и V2, а на клеммы W1, U1 и V1 подать напряжение питания. При таком подсоединении ток фаз равен току сети, а напряжение фаз равно напряжению сети разделенное на корень из трех.

Подключение по схеме «треугольник» (∆) можно получить, подсоединив попарно перемычками клеммы U1 – W2, V1 – U2, W1 – V2 и подать на перемычки напряжение питания. При таком подсоединении ток фаз равен току питающей сети, разделенному на корень из трех, а напряжение фаз равно напряжению сети.

При помощи данных схем можно подключить трехфазный асинхронный двигатель на два напряжения. Если посмотреть на фирменную табличку трехфазного двигателя, то там указаны рабочие напряжения, при, которых работает данный электродвигатель (Рис. 3). 

Фирменная табличка на трехфазном двигателе

Например, 220-240/380-415: двигатель работает на напряжении 220 вольт при соединении его обмоток в «треугольник» и 380 вольт при соединении обмоток в «звезду». На более низкие напряжения, обмотки статора всегда подсоединяется в «треугольник».

На более высокое напряжение обмотки подсоединяются в «звезду». Потребляемый ток при подключении двигателя в «треугольник» равен 5,9 ампер, при подключении в «звезду» ток равен 3,4 ампера.

Чтобы изменить направление вращения трехфазного асинхронного двигателя достаточно поменять местами любых два провода на клеммах.

Принцип работы и схема подключения однофазных двигателей

Однофазные асинхронные электродвигатели имеют две обмотки, которые расположены под углом 90° в отношении друг к другу. Одна обмотка называется основной, а вторая – пусковой или вспомогательной. В зависимости от количества полюсов каждая обмотка может разделиться не несколько секций. Между однофазными и трехфазными двигателями существуют различия.

У однофазного двигателя происходит смена полюсов при каждом цикле, а у трехфазного бегущее магнитное поле. Однофазный электродвигатель нельзя запустить в работу самостоятельно.

Для его запуска используются различные способы: пуск через конденсатор и работа через обмотку, пуск через конденсатор и работа через конденсатор, с постоянной пусковой емкостью, с реостатным пуском.

Наибольшее распространение нашли однофазные, эклектические двигатели, оснащенные рабочим конденсатором, постоянно подключенным и подсоединенным последовательно с пусковой (вспомогательной) обмоткой. Таким образом, пусковая обмотка становится вспомогательной, когда электродвигатель достигает рабочей частоты вращения. Как подключены обмотки в однофазном двигателе, можно посмотреть на (Рис. 4)

Схема однофазного двигателя

Для однофазных асинхронных двигателей существуют некоторые ограничения. Они ни в коем случае не должны работать при малых нагрузках и в режиме холостого хода, так как происходит перегрев двигателя. По той же причине не рекомендуется эксплуатировать двигатели при нагрузке меньше 25% от полной нагрузки.

На (Рис. 5) изображена фирменная табличка с характеристиками двигателя, который применяется в насосе фирмы Pedrollo. На ней находится вся необходимая информация о двигателе и насосе. Характеристики насоса мы рассматривать не будем.

Фирменная табличка однофазного двигателя

Из заводской таблички видно, что это однофазный двигатель и  рассчитан он на подключение в сеть с напряжением 220-230 вольт переменного тока, частотой 50 герц. Количество оборотов 2900 в минуту.

Мощность этого двигателя составляет 0,75 кВт или одна лошадиная сила (НР). Номинальный потребляемый ток 4 ампера. Емкость конденсатора для данного двигателя составляет 20 микрофарад.

Конденсатор должен быть с рабочим напряжением 450 вольт.

Преимущества и недостатки трехфазных двигателей

К преимуществам асинхронных трехфазных двигателей можно отнести:

• низкая цена, по сравнению с коллекторными двигателями;
• высокая надёжность;
• простота конструкции;
• длительный срок эксплуатации;
• работают непосредственно от сети переменного тока.

К недостаткам асинхронных двигателей следует отнести:

• чувствительность к изменениям питающего напряжения;
• пусковой ток при включении в сеть довольно высок;
• низкий коэффициент мощности, при малых нагрузках и на холостом ходу;
• для плавной регулировки частоты вращения необходимо применять частотные преобразователи;
• потребляет реактивную мощность, очень часто при применении асинхронных двигателей в связи с нехваткой мощности могут возникать проблемы с питающим напряжением.

Преимущества и недостатки однофазных двигателей

К преимуществам однофазных асинхронных двигателей можно отнести:

• невысокая стоимость;
• простота конструкции;
• длительный срок эксплуатации;
• высокая надежность;
• работа от сети переменного тока 220 вольт без преобразователей;
• низкий уровень шума по сравнению с коллекторными двигателями.

К недостаткам однофазных асинхронных двигателей следует отнести:

• очень высокие пусковые токи;
• большие габариты и вес;
• ограниченный диапазон по мощности;
• чувствительность к изменениям питающего напряжения;
• при плавной регулировке частоты вращения необходимо применять частотные преобразователи (в продаже имеются частотные преобразователи для однофазных двигателей).
• нельзя использовать в режимах малой нагрузки и холостого хода.

Несмотря на многочисленные недостатки и благодаря многим преимуществам асинхронные двигатели успешно работают в различных областях промышленности, сельского хозяйства и быта. Они делают жизнь современного человека более комфортной и удобной.

Трехфазный двигатель в однофазной сети

В жизни иногда бывают ситуации, когда необходимо какое-то промышленное оборудование включить в домашнюю сеть 220 вольт. И тут возникает вопрос, а можно ли это сделать? Ответ – да, хотя в этом случае неизбежны потери мощности и момента на валу двигателя. Кроме того это касается асинхронных двигателей до мощности 1-1,5 кВт.

Для запуска трехфазного двигателя в однофазную сеть, надо сымитировать фазу со сдвигом на определенный угол (оптимально на 120°). Добиться этого сдвига можно, если использовать фазосдвигающий элемент. Наиболее подходящим элементом является конденсатор. На (Рис.

6) приведены схемы включения трехфазного двигателя в однофазную сеть при подсоединении обмоток в «звезду» и «треугольник»

Схемы включения двигателя

При запуске двигателя требуется усилие, чтобы преодолеть силы инерции и трения покоя. Для увеличения момента вращения, нужно установить дополнительный конденсатор, подсоединяемый к основной схеме только в момент запуска, а после запуска его нужно отключить.

В этих целях лучшим вариантом будет применение замыкающейся кнопки SA без фиксации положения. На кнопку следует нажать в момент подачи напряжения питания, и пусковая емкость Сп. создаст дополнительной сдвиг фазы.

Когда двигатель раскрутится до номинальных оборотов, кнопку нужно отпустить, и в схеме будет использоваться только рабочий конденсатор Сраб.

Расчет величины емкости

Емкость конденсатора можно определить методом подбора, начиная с небольшой емкости и постепенно переходить к более большим емкостям, до получения подходящего варианта. А когда еще есть возможность измерить ток (наиболее низкое его значение) в сети и на рабочем конденсаторе, то можно подобрать наиболее оптимальную емкость.

Замер тока нужно проводить при работающем двигателе. Пусковая емкость рассчитывается исходя из требования по созданию достаточного пускового момента. Но этот процесс довольно длительный и трудоемкий. На практике часто пользуются боле быстрым способом. Есть  простой способ вычисления емкости, правда эта формула дает скорее порядок цифр, но не ее значение.

И повозиться в этом случае тоже придется.

• Сраб =66•Pн
• Где
• Сраб — рабочая емкость конденсатора в мкФ;
• Рн — номинальная мощность двигателя кВт.

Данная формула действительна при подключении обмоток трехфазного двигателя в «треугольник». Исходя из формулы на каждые 100 Вт мощности трехфазного двигателя, потребуется емкость порядка 7 мкФ.

Если емкость конденсатора подобрана больше, чем необходимо, двигатель будет перегреваться, а если же емкость будет меньше, то мощность двигателя будет занижена.

В некоторых случаях помимо рабочей емкости Сраб. используется и пусковой конденсатор Сп. Емкость обеих конденсаторов нужно знать, иначе двигатель работать не будет.

Сначала определим значение емкости, необходимой для того, чтобы заставить ротор вращаться. При параллельном включении емкость Сраб и Сп. складываются. Нам также потребуется значение номинального тока Iн.

Данную информацию мы можем посмотреть на фирменной табличке, прикрепленной к двигателю.

1. Расчет емкости конденсатора производится в зависимости от схемы подключения трехфазного двигателя. При подсоединении обмоток двигателя в «звезду» расчет емкости проводится по следующей формуле:
2. Сраб =2800•I/U;
3. В случае соединения обмотки двигателя в «треугольник», рабочая емкость рассчитывается так:
4. Сраб =4800•I/U;
5. Где:
6. Сраб — рабочая емкость конденсатора в мкФ;
7. I – номинальный ток в амперах;
8. U – напряжение в вольтах.

Емкость дополнительного пускового конденсатора должна быть в 2 – 3 раза больше чем емкость рабочего. Если, к примеру, емкость рабочего конденсатора равна 70 мкФ, то пусковая емкость конденсатора должна быть 70-140 мкФ. Что в сумме составит 140-210 мкФ.

Для трехфазных двигателей мощностью до 1 (кВт) достаточно только рабочего конденсатора Сраб, дополнительный конденсатор Сп можно не подключать. При подборе конденсатора для трехфазного двигателя, включенного в однофазную сеть важно правильно учесть его рабочее напряжение.

Рабочее напряжение конденсатора должно быть не менее 300 Вольт. Если конденсатор будет иметь рабочее напряжение больше, в принципе ничего плохого не произойдет, но при этом увеличиваются его габариты, и, конечно же, цена.

Если конденсатор выбрать с рабочим напряжением меньше чем требуется, то конденсатор очень быстро выйдет из строя и может даже взорваться. Очень часто бывают такие ситуации, когда в наличии нет конденсатора необходимой емкости.

Тогда необходимо подключить несколько конденсаторов параллельно или последовательно, чтобы получить требуемую емкость.

Нужно помнить, что при параллельном подключении нескольких конденсаторов, общая емкость складывается, а при  последовательном соединении общая емкость уменьшается исходя из формулы: 1/С=1/С1+1/С2+1/С3… и так далее. Также следует не забывать о рабочем напряжении конденсатора.

Напряжение на всех подключаемых емкостях параллельно должно быть не ниже номинального. А напряжение на подключаемых емкостях последовательно, на каждом из конденсаторов может быть меньше номинального, но общая сумма напряжений должна бить не ниже номинального. Приведу пример, есть два конденсатора емкостью 60 мкФ с рабочим напряжением 150 вольт каждый. При подсоединении их последовательно, общая их емкость составит 30 мкФ (уменьшится), а рабочее напряжение увеличится до 300 вольт. На этом, пожалуй, все.

Спасибо за проявленный интерес.

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