Асинхронный двигатель с пусковым и рабочим конденсаторами схема

Простые способы включения трехфазных двигателей в однофазную сеть

Всякий асинхронный трехфазный двигатель рассчитан на два номинальных напряжениятрехфазной сети 380 /220 — 220/127 и т. д. Наиболее часто встречаются двигатели 380/220В.Переключение двигателя с одного напряжения на другое производится подключением обмоток «назвезду» — для 380 В или на «треугольник» — на 220 В.

Если у двигателя имеется колодкаподключения, имеющая 6 выводов с установленными перемычками, следует обратить внимание вкаком порядке установлены перемычки. Если у двигателя отсутствует колодка и имеются 6 выводов— обычно они собраны в пучки по 3 вывода.

В одном пучке собраны начала обмоток, в другом концы

(начала обмоток на схеме обозначены точкой).

В данном случае «начало» и «конец» — понятия условные, важно лишь чтобы направления намотоксовпадали, т. е. на примере «звезды» нулевой точкой могут быть как начала, так и концы обмоток, ав «треугольнике» — обмотки должны быть соединены последовательно, т. е. конец одной с началомследующей. Для правильного подключения на «треугольник» нужно определить выводы каждой

обмотки, разложить их попарно и подключить по след. схеме:

Если развернуть эту схему, то будет видно, что катушки подключены «треугольником».Если у двигателя имеется только 3 вывода, следует разобрать двигатель: снять крышку состороны колодки и в обмотках найти соединение трёх обмоточных проводов (все остальныепровода соединены по 2). Соединение трёх проводов является нулевой точкой звезды.

Эти 3провода следует разорвать, припаять к ним выводные провода и объединить их в один пучок. Такимобразом мы имеем уже 6 проводов, которые нужно соединить по схеме треугольника. Если имеется6 выводов, но не объединены в пучки и не имеется возможности определить начала и концы.можно посмотреть здесь.

Трехфазный двигатель вполне успешно может работать и в однофазной сети, но ждать отнего чудес при работе с конденсаторами не приходится. Мощность в самом лучшем случае будет неболее 70% от номинала, пусковой момент сильно зависит от пусковой емкости, сложность подборарабочей емкости при изменяющейся нагрузке.

Трехфазный двигатель в однофазной сети этокомпромис, но во многих случаях это является единственным выходом.Существуют формулы для рассчета емкости рабочего конденсатора, но я считаю их некорректными по следующим причинам:1.

Рассчет производится на номинальную мощность, а двигатель редко работает в такомрежиме и при недогрузке двигатель будет греться из-за лишней емкости рабочего конденсатора икак следствие увеличенного тока в обмотке.2. Номинальная емкость конденсатора указаная на его корпусе отличается от фактической +/- 20%, что тоже указано не конденсаторе.

А если измерять емкость отдельного конденсатора, онаможет быть в два раза большей или на половину меньшей. Поэтому я предлагаю подбирать емкостьк конкретному двигателю и под конкретную нагрузку, измеряя ток в каждой точке треугольника,стараясь максимально выравнять подбором емкости. Поскольку однофазная сеть имеетнапряжение 220 В, то двигатель следует подключать по схеме «треугольник». Для запуска

ненагруженного двигателя можно обойтись только рабочим конденсатором.

Направление вращения двигателя зависит от подключения конденсатора (точка а) к точке били в.Практически ориентировочную ёмкость конденсатора можно определить по сл. формуле: Cмкф = P Вт /10, где C – ёмкость конденсатора в микрофарадах, P – номинальная мощностьдвигателя в ваттах.

Для начала достаточно, а точная подгонка должна производиться посленагрузки двигателя конкретной работой. Рабочее напряжение конденсатора должно быть вышенапряжения сети, но практика показывает, что успешно работают старые советские бумажныеконденсаторы рассчитаные на 160В. А их найти значительно легче, даже в мусоре.

У меня мотор на сверлилке работает с такими конденсаторами, расположеными для защитыот хлопка в заземленной коробке от пускателя не помню сколько лет и пока все цело. Но к такомуподходу я не призываю, просто информация для размышления.

Кроме того, если включить 160иВольтовые конденсаторы последовательно, вдвое потеряем в емкости зато рабочее напряжениеувеличится вдвое 320В и из пар таких конденсаторов можно собрать батарею нужной емкости.Включение двигателей с оборотами выше 1500 об/мин, либо нагруженных в момент пуска,затруднено.

В таких случаях следует применить пусковой конденсатор, ёмкость которого зависит отнагрузки двигателя, подбирается экспериментально и ориентировочно может быть от равнойрабочему конденсатору до в 1,5 – 2 раза большей. В дальнейшем, для понятности, все чтоотносится к работе будет зеленого цвета, все что относится к пуску будет красного, что к

торможению синего.

Включать пусковой конденсатор в простейшем случае можно при помощи нефиксированнойкнопки.Для автоматизации пуска двигателя можно применить реле тока. Для двигателеймощностью до 500 Вт подойдёт реле тока от стиральной машины или холодильника с небольшойпеределкой. Т. к.

конденсатор остаётся заряженным и в момент повторного запуска двигателя,между контактами возникает довольно сильная дуга и серебряные контакты свариваются, неотключая пусковой конденсатор после пуска двигателя.

Чтобы этого не происходило, следуетконтактную пластинку пускового реле изготовить из графитовой или угольной щётки (но не из медно-графитовой, т. к. она тоже залипает). Также необходимо отключить тепловую защиту этого реле,если мощность двигателя превышает номинальную мощность реле.

Если мощность двигателя выше 500 Вт, до 1,1кВт можно перемотать обмотку пускового релеболее толстым проводом и с меньшим количеством витков с таким расчётом, чтобы релеотключалось сразу же при выходе двигателя на номинальные обороты.

Для более мощного двигателя можно изготовить самодельное реле тока, увеличив размерыоригинального.Большинство трехфазных двигателей мощностью до трех кВт хорошо работают и воднофазной сети за исключением двигателей с двойной беличьей клеткой, из наших это серия МА,

• с ними лучше не связываться, в однофазной сети они не работают.
• Практические схемы включения

Обобщающая схема включенияС1- пусковой, С2- рабочий, К1- нефиксирующаяся кнопка, диод и резистор- система торможения

Работает схема следующим образом: при переводе переключателя в положение 3 инажатии на кнопку К1 происходит пуск двигателя, после отпускания кнопки остается только рабочийконденсатор и двигатель работает на полезную нагрузку.

При переводе переключателя в положение1, на обмотку двигателя подается постоянный ток и двигатель тормозится, после остановкинеобходимо перевести переключатель в положениие 2, иначе двигатель сгорит, поэтомупереключатель должен быть специальным и фиксироваться только в положении 3 и 2, а положение1 должно быть включено только при удержании.

При мощности двигателя до 300Вт инеобходимости быстрого торможения, гасяший резистор можно не применять, при большеймощности сопротивление резистора подбирается по желаемому времени торможения, но не должно

быть меньше сопротивления обмотки двигателя.

Эта схема похожа на первую, но торможение здесь происходит за счет энергии запасенной вэлектролитическом конденсаторе С1 и время торможения будет зависить от его емкости. Как и влюбой схеме пусковую кнопку можно заменить на реле тока.

При включении переключателя в сетьдвигатель запускается и происходит заряд конденсатора С1 через VD1 и R1. Сопротивление R1подбирается в зависимости от мощности диода, емкости конденсатора и времени работы двигателядо начала торможения.

Если время работы двигателя между пуском и торможением превышает 1минуту, можно использовать диод КД226Г и резистор 7кОм не менее 4Вт. рабочее напряжениеконденсатора не менее 350В Для быстрого торможения хорошо подходит конденсатор отфотовспышки, фотовспышек много, а нужды в них больше нет.

При выключении переключательпереходит в положение замыкающее конденсатор на обмотку двигателя и происходит торможение

постоянным током. Используется обычный переключатель на два положения.

Схема реверсивного включения и торможенияЭта схема развитие предыдущей, здесь автоматически происходит запуск при помощитокового реле и торможение электролитическим конденсатором, а также реверсивное включение.

Отличие этой схемы: сдвоеный трехпозиционный переключатель и пусковое реле. Выкидывая изэтой схемы лишние элементы, каждый из которых имеет свой цвет, можно собрать схему нужнуюдля конкретных целей.

При желании можно перейти на кнопочное включение, для этого понадобятся один или два автоматических пускателя с катушкой на 220В Используется сдвоеный

переключатель на три положения.

Еще одна не совсем обычная схема автоматического включения.Как и в других схемах здесь есть система торможения, но ее при ненадобности легковыкинуть.

В этой схеме включения две обмотки соединены паралельно, а третья через системупуска и вспомогательный конденсатор, емкость которого примерно в два раза меньше необходимогопри включении треугольником.

Для изменения направления вращения нужно поменять местаминачало и конец вспомогательной обмотки, обозначеной красной и зеленой точками.

Запускпроисходит за счет зарядки конденсатора С3 и продолжительность запуска зависит от емкостиконденсатора, а емкость должна быть достаточно велика, чтобы двигатель успел выйти наноминальные обороты.

Емкость можно брать с запасом, так как после заряда конденсатор неоказывает заметного действия на работу двигателя. Резистор R2 нужен для разрядки конденсатораи тем самым подготовки его для следующего пуска, подойдет 30 кОм 2Вт. Диоды Д245 — 248подойдут любому двигателю. Для двигателей меньшей мощности соответственно уменьшится имощность диодов, и емкость конденсатора. Хоть и затруднительно сделать реверсивное включениепо данной схеме, но при желании и это можно. Потребуется сложный переключатель или пусковые

1. автоматы.
2. Использование электролитических конденсаторов в качестве пусковых и рабочих

Стоимость неполярных конденсаторов достаточно высока, да и не везде их можно найти.Поэтому, если их нет, можно применить электролитические конденсаторы, включенные по схеме ненамного сложнее. Емкость их достаточно велика при небольшом объеме, они не дефицитны и недороги. Но нужно учесть вновь возникшие факторы.

Рабочее напряжение должно быть не менее350 Вольт, включаться они могут только парами, как указано на схеме черным цветом, а в такомслучае емкость уменьшается вдвое. И если двигателю для работы нужно 100 мкФ, то конденсаторыС1 и С2 должны быть по 200мкФ.

У электролитических конденсаторов большой допуск по емкости, поэтому лучше собратьбатарею конденсаторов (обозначена зеленым цветом), легче будет подбирать фактическую емкостьнужную двигателю и кроме того у электролитов очень тонкие выводы, а ток при большой емкостиможет достигать значительных величин и выводы могут греться, а при внутреннем обрыве вызватьвзрыв конденсатора.

Поэтому вся батарея конденсаторов должна находиться в закрытой коробке,особенно во время экспериментов. Диоды должны быть с запасом по напряжению и по току,необходимому для работы. До 2кВт вполне подойдут Д 245 — 248. При пробое диода сгорает (взрывается) конденсатор.

Взрыв конечно сказано громко, пластмассовая коробка вполне защитит отразлета деталей конденсатора и от блестящего серпантина тоже. Ну вот, страшилки рассказаны,теперь немного о конструкции.

Как видно из схемы, минусы всех конденсаторов соединены вместе и, стало быть,конденсаторы старой конструкции с минусом на корпусе можно просто плотно перемотатьизолентой и поместить в пластмассовую коробку соответствующих размеров. Диоды нужнорасположить на изоляционной пластинке и при большой мощности поставить их на небольшиерадиаторы, а если мощность не велика и диоды не греются, то их можно поместить в ту же коробку.Включенные по такой схеме электролитические конденсаторы, вполне успешно работают как

пусковыми так и рабочими.

Включение пускового конденсатора при помощи реле тока.

Из теории известно, что пусковой ток в несколько раз превышает номинальный ток рабочегодвигателя, поэтому включение пускового конденсатора при включении трехфазного двигателя воднофазную сеть, можно осуществить автоматически, — при помощи реле тока.

Для двигателей до 0,5 кВт подойдёт пусковое реле от холодильника, стиральной машинытипа РП-1, с небольшой переделкой. Подвижные контакты надо заменить на графитовую илиугольную пластинку, выточенную из щётки коллекторного двигателя, по размерам оригинала. Т. к.

при повторном включении, ток заряженного конденсатора даёт большую искру на контактах, истандартные контакты свариваются между собой. При применении графита, такого явления ненаблюдалось. (Кроме того, следует отключить термореле).

Для двигателей до 1 кВт можно перемотать РП-1 проводом Ф1,2мм до заполнения катушки

40-45 витков.

Для более мощных двигателей следует изготовить реле тока по аналогии с РП-1, большегоразмера.Моточный провод реле должен соответствовать номинальному току двигателя, из расчёта5А / 1мм?Количество витков следует подобрать экспериментально, для чёткого включения реле призапуске и отключения после запуска. Лучше намотать больше витков и отматывать до достижения

четкого отключения после пуска.

Изменение оборотов трёхфазного асинхронного двигателя (380/220) включённого воднофазную сетьЧтобы не применять дорогой и сложный коллекторный двигатель в механизмах требующихизменения оборотов двигателя, можно обойтись асинхронным трёхфазным двигателем, введя вфазовый провод реостат или простейший регулятор мощности.

Переделка двигателя заключается в изменении якоря двигателя.По образцу якоря, установленного в двигателе изготавливается «массивный якорь» измагнитомягкой малоуглеродистой стали или из серого чугуна (СЧ). (Чугунный работает лучше.) Изстарого якоря можно выпрессовать вал и насадить на него массивный якорь.

1- медные стержни из проволоки Ф2-2,5мм запрессованы в чуть меньшие отверстияили на клею провода к ним просто припаяны 2-диск из графитовой щетки Ф на 1,5мм меньше Фкорпуса, толщина 1,5-2мм 3- корпус 4- обмотка 5- якорекКорпус реле можно изготовить из текстолита, гетинакса, эбонита и т. п.

Стержень —алюминиевая проволока, магнитный якорь — цилиндр из малоуглеродистой стали выточен в форместакана.Чтобы понятнее была конструкция самодельного реле, можно разобрать реле РП-1 иизготовить аналог, пропорционально увеличив детали. Примерный размер корпуса Ф30мм h 60мм.

Якорек и контактный диск должны свободно перемещаться по стержню. Пружина не должна быть

• слишком сильной.
• Включение и реверсирование трёхфазного асинхронного двигателя (380/220) воднофазную сеть одним переключателем

Множество представленных в Интернете схем реверсирования необоснованно усложнены иимеют неоправданно большое количество переключателей.Предлагается простая схема включения и реверсирования одним переключателем.

Подойдёт практически любой переключатель имеющий 3 фиксированных положения,соответствующий мощности двигателя.При необходимости – данная схема облегчает автоматизацию включения – выключения иреверсирования двигателя.

При необходимости пускового конденсатора (включение нагруженного или

высокооборотистого двигателя), его можно подключать при помощи пусковой кнопки или реле тока.

1. Изменение оборотов трёхфазного асинхронного двигателя (380/220) включённого воднофазную сетьЧтобы не применять дорогой и сложный коллекторный двигатель в механизмах требующихизменения оборотов двигателя, можно обойтись асинхронным трёхфазным двигателем, введя в
2. фазовый провод реостат или простейший регулятор мощности.

По образцу якоря, установленного в двигателе изготавливается «массивный якорь» измагнитомягкой малоуглеродистой стали или из серого чугуна (СЧ). (Чугунный работает лучше.) Из

https://www.youtube.com/watch?v=HIRReK891qI

старого якоря можно выпрессовать вал и насадить на него массивный якорь.

Взято с Электронный журнал “Я электрик!” Выпуск #15 (февраль 2009 г.)

Я собираюсь использовать схему с использованием реле тока, для отключения пускового конденсатора.

Однофазный асинхронный электродвигатель

Дмитрий Левкин

Основными компонентами любого электродвигателя являются ротор и статор. Ротор — вращающаяся часть электродвигателя, статор — неподвижная часть электродвигателя, с помощью которого создается магнитное поле для вращения ротора.

Основные части однофазного двигателя: ротор и статор

Статор имеет две обмотки, расположенные под углом 90° относительно друг друга. Основная обмотка называется главной (рабочей) и обычно занимает 2/3 пазов сердечника статора, другая обмотка называется вспомогательной (пусковой) и обычно занимает 1/3 пазов статора.

Двигатель фактически является двухфазным, но так как рабочей является только одна обмотка, электродвигатель называют однофазным.

Ротор обычно представляет из себя короткозамкнутую обмотку, также из-за схожести называемой «беличьей клеткой». Медные или алюминиевые стержни которого с торцов замкнуты кольцами, а пространство между стержнями чаще всего заливается сплавом алюминия. Так же ротор однофазного двигателя может быть выполнен в виде полого немагнитного или полого ферромагнитного цилиндра.

Однофазный двигатель с вспомогательной обмоткой имеет 2 обмотки расположенные перпендикулярно относительно друг друга

Принцип работы однофазного асинхронного двигателя

Для того чтобы лучше понять работу однофазного асинхронного двигателя, давайте рассмотрим его только с одним витком в главной и вспомогательной обмотки.

Проанализируем случай с двумя обмотками имеющими по оному витку

Рассмотрим случай когда в вспомогательной обмотки не течет ток. При включении главной обмотки статора в сеть, переменный ток, проходя по обмотке, создает пульсирующее магнитное поле, неподвижное в пространстве, но изменяющееся от +Фmах до -Фmах.

Пульсирующее магнитное поле

Если поместить ротор, имеющий начальное вращение, в пульсирующее магнитное поле, то он будет продолжать вращаться в том же направлении.

Чтобы понять принцип действия однофазного асинхронного двигателя разложим пульсирующее магнитное поле на два одинаковых круговых поля, имеющих амплитуду равную Фmах/2 и вращающихся в противоположные стороны с одинаковой частотой:

• где nпр – частота вращения магнитного поля в прямом направлении, об/мин,
• nобр – частота вращения магнитного поля в обратном направлении, об/мин,
• f1 – частота тока статора, Гц,
• p – количество пар полюсов,
• n1 – скорость вращения магнитного потока, об/мин

Разложение пульсирующего магнитного потока на два вращающихся

Рассмотрим случай когда ротор, находящийся в пульсирующем магнитном потоке, имеет начальное вращение.

Например, мы вручную раскрутили вал однофазного двигателя, одна обмотка которого подключена к сети переменного тока.

В этом случае при определенных условиях двигатель будет продолжать развивать вращающий момент, так как скольжение его ротора относительно прямого и обратного магнитного потока будет неодинаковым.

Будем считать, что прямой магнитный поток Фпр, вращается в направлении вращения ротора, а обратный магнитный поток Фобр — в противоположном направлении. Так как, частота вращения ротора n2 меньше частоты вращения магнитного потока n1, скольжение ротора относительно потока Фпр будет:

• где sпр – скольжение ротора относительно прямого магнитного потока,
• n2 – частота вращения ротора, об/мин,
• s – скольжение асинхронного двигателя

Прямой и обратный вращающиеся магнитные потоки вместо пульсирующего магнитного потока

Магнитный поток Фобр вращается встречно ротору, частота вращения ротора n2 относительно этого потока отрицательна, а скольжение ротора относительно Фобр

• где sобр – скольжение ротора относительно обратного магнитного потока

Согласно закону электромагнитной индукции прямой Фпр и обратный Фобр магнитные потоки, создаваемые обмоткой статора, наводят в обмотке ротора ЭДС, которые соответственно создают в короткозамкнутом роторе токи I2пр и I2обр. При этом частота тока в роторе пропорциональна скольжению, следовательно:

• где f2пр – частота тока I2пр наводимого прямым магнитным потоком, Гц

• где f2обр – частота тока I2обр наводимого обратным магнитным потоком, Гц

Таким образом, при вращающемся роторе, электрический ток I2обр, наводимый обратным магнитным полем в обмотке ротора, имеет частоту f2обр, намного превышающую частоту f2пр тока ротора I2пр, наведенного прямым полем.

Пример: для однофазного асинхронного двигателя, работающего от сети с частотой f1 = 50 Гц при n1 = 1500 и n2 = 1440 об/мин,

скольжение ротора относительно прямого магнитного потока sпр = 0,04;частота тока наводимого прямым магнитным потоком f2пр = 2 Гц;скольжение ротора относительно обратного магнитного потока sобр = 1,96;частота тока наводимого обратным магнитным потоком f2обр = 98 Гц

• Согласно закону Ампера, в результате взаимодействия электрического тока I2пр с магнитным полем Фпр возникает вращающий момент
• ,

• где Mпр – магнитный момент создаваемый прямым магнитным потоком, Н∙м,
• сM — постоянный коэффициент, определяемый конструкцией двигателя

Электрический ток I2обр, взаимодействуя с магнитным полем Фобр, создает тормозящий момент Мобр, направленный против вращения ротора, то есть встречно моменту Мпр:

,

• где Mобр – магнитный момент создаваемый обратным магнитным потоком, Н∙м

Результирующий вращающий момент, действующий на ротор однофазного асинхронного двигателя,

,

Справка: В следствие того, что во вращающемся роторе прямым и обратным магнитным полем будет наводиться ток разной частоты, моменты сил действующие на ротор в разных направлениях будут не равны. Поэтому ротор будет продолжать вращаться в пульсирующем магнитном поле в том направлении в котором он имел начальное вращение.

При работе однофазного двигателя в пределах номинальной нагрузки, то есть при небольших значениях скольжения s = sпр, крутящий момент создается в основном за счет момента Мпр. Тормозящее действие момента обратного поля Мобр — незначительно.

Это связано с тем, что частота f2обр много больше частоты f2пр, следовательно, индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора х2обр = x2sобр току I2обр намного больше его активного сопротивления.

Поэтому ток I2обр, имеющий большую индуктивную составляющую, оказывает сильное размагничивающее действие на обратный магнитный поток Фобр, значительно ослабляя его.

,

• где r2 — активное сопротивление стержней ротора, Ом,
• x2обр — реактивное сопротивление стержней ротора, Ом.

Если учесть, что коэффициент мощности невелик, то станет, ясно, почему Мобр в режиме нагрузки двигателя не оказывает значительного тормозящего действия на ротор однофазного двигателя.

Действие пульсирующего поля на неподвижный ротор

При неподвижном роторе (n2 = 0) скольжение sпр = sобр = 1 и Мпр = Мобр, поэтому начальный пусковой момент однофазного асинхронного двигателя Мп = 0. Для создания пускового момента необходимо привести ротор во вращение в ту или иную сторону. Тогда s ≠ 1, нарушается равенство моментов Мпр и Мобр и результирующий электромагнитный момент приобретает некоторое значение .

Пуск однофазного двигателя. Как создать начальное вращение?

Одним из способов создания пускового момента в однофазном асинхронном двигателе, является расположение вспомогательной (пусковой) обмотки B, смещенной в пространстве относительно главной (рабочей) обмотки A на угол 90 электрических градусов.

Чтобы обмотки статора создавали вращающееся магнитное поле токи IA и IB в обмотках должны быть сдвинуты по фазе относительно друг друга.

Для получения фазового сдвига между токами IA и IB в цепь вспомогательной (пусковой) обмотки В включают фазосмещающий элемент, в качестве которого используют активное сопротивление (резистор), индуктивность (дроссель) или емкость (конденсатор) [1].

После того как ротор двигателя разгонится до частоты вращения, близкой к установившейся, пусковую обмотку В отключают. Отключение вспомогательной обмотки происходит либо автоматически с помощью центробежного выключателя, реле времени, токового или дифференциального реле, или же вручную с помощью кнопки.

Таким образом, во время пуска двигатель работает как двухфазный, а по окончании пуска — как однофазный.

Подключение однофазного двигателя

С пусковым сопротивлением

Двигатель с расщепленной фазой — однофазный асинхронный двигатель, имеющий на статоре вспомогательную первичную обмотку, смещенную относительно основной, и короткозамкнутый ротор [2].

Однофазный асинхронный двигатель с пусковым сопротивлением — двигатель с расщепленной фазой, у которого цепь вспомогательной обмотки отличается повышенным активным сопротивлением.

Для запуска однофазного двигателя можно использовать пусковой резистор, который последовательно подключается к пусковой обмотки. В этом случае можно добиться сдвига фаз в 30° между токами главной и вспомогательной обмотки, которого вполне достаточно для пуска двигателя. В двигателе с пусковым сопротивлением разность фаз объясняется разным комплексным сопротивлением цепей.

Также сдвиг фаз можно создать за счет использования пусковой обмотки с меньшей индуктивностью и более высоким сопротивлением. Для этого пусковая обмотка делается с меньшим количеством витков и с использованием более тонкого провода чем в главной обмотке.

Отечественной промышленностью изготавливается серия однофазных асинхронных электродвигателей с активным сопротивлением в качестве фазосдвигающего элемента серии АОЛБ мощностью от 18 до 600 Вт при синхронной частоте вращения 3000 и 1500 об/мин, предназначенных для включения в сеть напряжением 127, 220 или 380 В, частотой 50 Гц.

С конденсаторным пуском

Двигатель с конденсаторным пуском — двигатель с расщепленной фазой, у которого цепь вспомогательной обмотки с конденсатором включается только на время пуска.

Среди фазосдвигающих элементов, только конденсатор позволяет добиться наилучших пусковых свойств однофазного асинхронного электродвигателя.

Двигатели в цепь которых постоянно включен конденсатор используют для работы две фазы и называются — конденсаторными. Принцип действия этих двигателей основан на использовании вращающегося магнитного поля.

Однофазный электродвигатель с экранированными полюсами

Двигатель с экранированными полюсами — двигатель с расщепленной фазой, у которого вспомогательная обмотка короткозамкнута.

Статор однофазного асинхронного двигателя с экранированными полюсами обычно имеет явно выраженные полюса. На явно выраженных полюсах статора намотаны катушки однофазной обмотки возбуждения.

Каждый полюс статора разделен на две неравные части аксиальным пазом. Меньшую часть полюса охватывает короткозамкнутый виток.

Ротор однофазного двигателя с экранированными полюсами — короткозамкнутый в виде «беличьей» клетки.

При включении однофазной обмотки статора в сеть в магнитопроводе двигателя создается пульсирующий магнитный поток. Одна часть которого проходит по неэкранированной Ф', а другая Ф» — по экранированной части полюса.

Поток Ф» наводит в короткозамкнутом витке ЭДС Ek, в результате чего возникает ток Ik отстающий от Ek по фазе из-за индуктивности витка. Ток Ik создает магнитный поток Фk, направленный встречно Ф», создавая результирующий поток в экранированной части полюса Фэ=Ф»+Фk.

Таким образом, в двигателе потоки экранированной и неэкранированной частей полюса сдвинуты во времени на некоторый угол.

Пространственный и временной углы сдвига между потоками Фэ и Ф' создают условия для возникновения в двигателе вращающегося эллиптического магнитного поля, так как Фэ ≠ Ф'.

Пусковые и рабочие свойства рассматриваемого двигателя невысоки. КПД намного ниже, чем у конденсаторных двигателей такой же мощности, что связано со значительными электрическими потерями в короткозамкнутом витке.

Однофазный электродвигатель с асимметричным магнитопроводом статора

Схема подключения двигателя через конденсатор

Есть 2 типа однофазных асинхронных двигателей — бифилярные (с пусковой обмоткой) и конденсаторные. Их различие в том, что в бифилярных однофазных двигателях пусковая обмотка работает только до разгона мотора. После она выключается специальным устройством — центробежным выключателем или пускозащитным реле (в холодильниках). Это нужно потому, что после разгона она снижает КПД.

В конденсаторных однофазных двигателях конденсаторная обмотка работает все время. Две обмотки — основная и вспомогательная, они смещены относительно друг друга на 90°. Благодаря этому можно менять менять направление вращения. Конденсатор на таких двигателях обычно крепится к корпусу и по этому признаку его несложно опознать.

Схема подключения однофазного двигателя через конденсатор

При подключении однофазного конденсаторного двигателя есть несколько вариантов схем подключения. Без конденсаторов электромотор гудит, но не запускается.

• 1 схема — с конденсатором в цепи питания пусковой обмотки — хорошо запускаются, но при работе мощность выдают далеко не номинальную, а намного ниже.
• 3 схема включения с конденсатором в цепи подключения рабочей обмотки дает обратный эффект: не очень хорошие показатели при пуске, но хорошие рабочие характеристики. Соответственно, первую схему используют в устройствах с тяжелым пуском, а с рабочим конденсором — если нужны хорошие рабочие характеристики.
• 2 схема – подключения однофазного двигателя — установить оба конденсатора. Получается нечто среднее между описанными выше вариантами. Эта схема и используется чаще всего. Она на втором рисунке. При организации данной схемы тоже нужна кнопка типа ПНВС, которая будет подключать конденсатор только не время старта, пока мотор «разгонится». Потом подключенными останутся две обмотки, причем вспомогательная через конденсатор.

Схема подключения трёхфазного двигателя через конденсатор

Здесь напряжение 220 вольт распределяется на 2 последовательно соединенные обмотки, где каждая рассчитана на такое напряжение. Поэтому теряется мощность почти в два раза, но использовать такой двигатель можно во многих маломощных устройствах.

Максимальной мощности двигателя на 380 В в сети 220 В можно достичь используя соединение типа треугольник. Кроме минимальных потерь по мощности, неизменным остается и число оборотов двигателя. Здесь каждая обмотка используется на свое рабочее напряжение, отсюда и мощность.

Важно помнить: трехфазные электродвигатели обладают более высокой эффективностью, чем однофазные на 220 В.

Поэтому если есть ввод на 380 В – обязательно подключайте к нему – это обеспечит более стабильную и экономичную работу устройств.

Для пуска мотора не понадобятся различные пусковики и обмотки, потому что вращающееся магнитное поле возникает в статоре сразу после подключения к сети 380 В.

Полезное:  Схема подключения люстры с 5 лампами и её ремонт

Онлайн расчет емкости конденсатора мотора

Введите данные для расчёта конденсаторов – мощность двигателя и его КПД

Есть специальная формула, по которой можно высчитать требуемую емкость точно, но вполне можно обойтись онлайн калькулятором или рекомендациями, которые выведены на основании многих опытов:

Рабочий конденсатор берут из расчета 0,8 мкФ на 0,1 кВт мощности двигателя;
Пусковой подбирается в 2-3 раза больше.

Конденсаторы должны быть неполярными, то есть не электролитическими. Рабочее напряжение этих конденсаторов должно быть минимум в 1,5 раза выше, чем напряжение сети, то есть, для сети 220 В берем емкости с рабочим напряжением 350 В и выше. А чтобы пуск проходил проще, в пусковую цепь ищите специальный конденсатор. У них в маркировке присутствует слова Start или Starting.

Пусковые конденсаторы для моторов

Эти конденсаторы можно подбирать методом от меньшего к большему. Так подобрав среднюю емкость, можно постепенно добавлять и следить за режимом работы двигателя, чтобы он не перегревался и имел достаточно мощности на валу. Также и пусковой конденсатор подбирают добавляя, пока он не будет запускаться плавно без задержек.

При нормальной работе трехфазных асинхронных электродвигателей с конденсаторным пуском, включенных в однофазную сеть предполагается изменение (уменьшение) емкости конденсатора с увеличением частоты вращения вала. В момент пуска асинхронных двигателей (особенно, с нагрузкой на валу) в сети 220 В требуется повышенная емкость фазосдвигающего конденсатора.

Реверс направления движения двигателя

Если после подключения мотор работает, но вал крутится не в том направлении, которое вам надо, можно поменять это направление. Это делают поменяв обмотки вспомогательной обмотки. Такую операцию может делать двухпозиционный переключатель, на центральный контакт которого подключается вывод от конденсатора, а на два крайних вывода от «фазы» и «нуля».

НАЖМИТЕ ТУТ И ОТКРОЙТЕ КОММЕНТАРИИ

Расчёт ёмкости конденсатора для однофазного электродвигателя

Конденсатор – это прибор, созданный для накопления, хранения и передачи некоторой энергии. Без него двигатель либо не будет работать, либо и вовсе сгорит. А его емкость позволяет определить время его работы.

Что такое однофазный асинхронный электродвигатель?

Чтобы говорить о расчете емкости конденсатора для однофазного двигателя, нужно понимать, о какой машине идет речь. Поэтому, в первом раздел поговорим об устройстве и принципе работы упомянутого агрегата.

Понятие асинхронного двигателя

Для асинхронного двигателя, рассчитанного на 220 В требуется питание от переменного электротока. Подключать такой двигатель нужно к однофазной сети. Однофазный асинхронный двигатель на 220 В будет исправно работать, если напряжение в сети составляет также 220 В, а частота 50 Гц.

Такие значения можно встретить в любых бытовых условиях по всей территории бывшего Советского Союза. А вот в Соединенных штатах, например, величина напряжения бытовой сети – 110 В.

Что касается производств, в странах, ранее входивших в состав СССР, можно встретить и однофазное и трехфазное и еще несколько видов электросетей.

Как устроен однофазный электродвигатель

Устройство однофазного двигателя

На самом деле, несмотря на название, в однофазных двигателях на 220 В присутствует две фазы. Однако, из-за того, что непосредственно работает только одна фаза, их прозвали однофазными. Строение привода, в целом, не сильно отличается от любых других двигателей. Состав его таков:

1. Статичный элемента под названием статор.
2. Вращающийся элемент, под названием ротор.

Описать однофазный электродвигатель можно следующим образом: это асинхронный электрический привод, на статическом элементе которого расположена рабочая (основная) обмотка. Ее и подключают к однофазной сети с переменным электрическим током.

Вспомогательная или пусковая обмотка в однофазном моторе

Для самостоятельного запуска и начала вращения на однофазном электродвигателе специально установлена еще одна катушка. Только благодаря ей ротор и вал приходят в движение и начинают вращаться.

Такую катушку (пусковую) устанавливают на статоре, но смещают относительно рабочей на 90 градусов. То есть вспомогательная и основная обмотки перпендикулярны друг другу. А чтобы были сдвинуты не только катушки, но и токи, к цепи подключают элемент, который называют фазосдвигающим. 

Сдвигать фазы можно с помощью следующих устройств:

• активного резистора;
• конденсатора;
• индуктивной катушки.

Нужно отметить, что двигатель с конденсатором, подключенным в качестве фазосдвигающего элемента, будет выдавать лучшие показатели при работе и запуске. 

Основные детали двигателя – статор и ротор, сделаны из металла. Для их производства доходит лишь определенный вид металла. Это электротехническая сталь марки 2212.

По какому принципу работает двигатель

С помощью влияния переменного электрического тока в статоре возникает магнитное поле. Его можно рассматривать как два отдельных поля, амплитуда и частота которых одинакова, а вот направления разные.

Два магнитных поля, которые возникли в статоре двигателя, воздействует на ротор так, что тот начинает вращаться и приводит двигатель в работу. Вращение начинается благодаря тому, что поля статора имеют разные направления. Если пусковой механизм отсутствует, то есть нет вспомогательной обмотки, ротор никогда не начнет движение.

Если ротор начал работу, вращаясь в одну из сторон, направление он может поменять только в случае вмешательства извне.

Процесс пуска электропривода

Магнитное поле способствует пуску электродвигателя. Оно буквально заставляет ротор начать вращение.

Само магнитное поле возникает благодаря работе главной и дополнительной обмотки. Дополнительная, в свою очередь, меньше, что видно даже невооруженным глазом. Она подключена к рабочей с помощью конденсатора, катушки индуктивности или активного резистора. 

В случае, когда двигатель маломощный, пусковая фаза является замкнутой. Для пуска такого электромотора подключение электричества к пусковой обмотке допустимо только на некоторое время. Максимум – три секунды. За это отвечает специальная кнопка, расположенная на корпусе агрегата. Она называется пусковой и вставлена в устройство пуска.

Тепловое реле защиты двигателя

При нажатии на кнопку запуска электричество начинает подаваться на обе катушки в одно и то же время. Электродвигатель при этом запускается в роли двухфазной машины. Но уже через 2-3 секунды мотор полностью набирает свою нормальную скорость.

Кнопку теперь нужно отпустить. Электроэнергия больше не подается на вспомогательную обмотку, соответственно, она перестает работать. А вот рабочая продолжает питаться. Агрегат переходит в режим однофазной работы.

Это – основной принцип работы всех однофазных электромашин.

ВАЖНО! Если передержать кнопку запуска однофазного электродвигателя, обмотка перегреется и мотор потеряет работоспособность. Пуская катушка рассчитана лишь на работу в течение трех секунд.

Для избежания перегрева и опасных аварийных ситуаций, которые могут за ним последовать, в корпус однофазной машины обязательно устанавливают тепловое реле и центробежный выключатель. Последний работает полностью автоматизировано: когда нужная скорость вращения набрана, устройство само отключает подачу тока на пусковую обмотку.

Отметим также тот факт, что во тока пуска однофазной машины выше, чем рабочий. Когда стадия запуска завершается, снижается и величина тока (становится рабочей).

Типы подключений машины

Однофазную асинхронную машину можно подключить к сети двумя способами:

• с помощью пусковой обмотки;
• с помощью рабочего конденсатора.

В цепях маломощных однофазных приводов на 220 В, которые включаются с помощью дополнительной обмотки, есть конденсаторы, которые включаются при запуске мотора. Когда разгон ротора завершен, Пусковая катушка, как описано в предыдущем разделе, отключается. 

В том случае, когда к двигателю подключен рабочий конденсатор, вспомогательная катушка продолжает работу на протяжении всего времени работы привода. Ее происходит благодаря работе такой катушки через конденсатор.

Один и тот же электропривод можно использовать в разных устройствах. Можно снять двигатель с одного прибора и поставить в другой. Подключить его можно с помощью трех разным схем:

1. Временная подача электроэнергии на вспомогательную катушку через конденсатор.
2. Временная подача электроэнергии на вспомогательную катушку через резистор (конденсатор отсутствует).
3. Постоянная подача электричества на вспомогательную и основную катушки одновременно. Подача происходит через конденсатор. 

Если использовать в пусковой цепи резистор, величина активного сопротивления обмотки будет больше. Сдвиг фаз произойдет и его вполне хватит для того, чтобы заставить ротор вращаться. 

Возможно также использование вспомогательной обмотки с более высоким сопротивлением и меньшей индуктивностью. Для полного соответствия обмотка должна обладать меньшим количеством витков и более тонким проводом. 

Понятие конденсаторного пуска подразумевает, что конденсатор подключен к вспомогательной катушке, а подача электричества временная.

Чтобы значение пускового момента было максимальным, круговое магнитное поле статора начать вращение. Это требует перпендикулярного (относительно друг друга) положения обмоток. Резистор не даст такого сдвига.

В этой ситуации поможет конденсатор с правильно подобранной емкостью. Если все подходит, то катушки будут сдвинуты на угол в 90 градусов относительно друг друга.

Рассчитываем емкость конденсатора

Основная задача стабилизатора заключается в выполнении роли емкостного наполнителя энергии, нужной выпрямителям фильтров этого стабилизатора. С их помощью также происходит передача сигнала между усилителями.

Чтобы запустить асинхронную однофазную машину переменного тока и обеспечить ее продолжительную работу тоже используют конденсаторы.

Определив емкость определенного конденсатора можно предсказать, какое время будет продолжаться работа двигателя. 

Основной и главный параметр такого устройства – его емкость. Между этим параметром и площадью активного подключения, изолированного диэлектриком, существует некая зависимость. Диэлектрик почти невозможно увидеть невооруженным глазом, так как слой подобной изоляции состоит их из небольшого количества атомов, которые формируют пленку. 

По сути, главное назначение конденсатора – накопление, хранение и передача определенного количество энергии. А зачем так заморачиваться, спросите вы? Можно ведь просто подключить однофазную машину к источнику питания. Не тут то было. Подключая электропривод в сеть без посредника в виде конденсатора, вы рискуете работоспособностью агрегата. Он может просто сгореть.

Да и чтобы успешно включить трехфазную машину в однофазную не обойтись без устройства, которое поможет смещению фазы на 90 градусов на третьем выводе. 

Помимо всего вышесказанного, конденсатор может выполнять функцию индуктивной катушки. Скачки переменного тока, протекающего через него, успешно нивелируются благодаря тому, что перед началом работы, на пластинах конденсатора равномерно копятся заряды и только потом передаются устройству, которое является принимающим. 

Конденсатор может быть одним из трех видов:

• электролитическим;
• неполярным;
• полярным.

Выбор конденсатора для однофазного двигателя

Расчет емкости конденсатора для трехфазного асинхронного двигателя выполняется с использованием величины номинального тока (I), который, как правило, указан на шильдике электродвигателя, фазного напряжения (U), а также коэффициента (k). Он будет равен значению 4800 для обмоток подключенных по схеме звезды, и 2800 для обмоток, подключенных по схеме треугольника. Расчёт ёмкости происходит по следующей формуле:

 С = k*I / U

Хотя, если нужно рассчитать ёмкость конденсатора быстрее, можно использовать онлайн калькулятор. Полученную величину емкости в дальнейшем и используют для подбора конденсатора к трехфазному двигателю. А что же с ёмкостью конденсатора для однофазного мотора?

Мы все знаем, что двигатели, которые предназначены для работы в однофазной сети, как правило, подключают на 220 В.

Только вот, если включение трехфазного мотора задается расположением катушек и смещением фаз сети, то однофазный требует создания вращательного момента, чтобы заставить ротор прийти в движение.

Для этого и нужна дополнительная пусковая обмотка. А фазы тока смещаются благодаря конденсатору. 

Подбираем конденсатор для однофазного электромотора

Зачастую общая емкость, заметьте, не отдельного устройства, С рабочего + С пускового равна одному мкФ на каждые 100 Вт. Чаще всего значение общей емкости Сраб+Спуск (не отдельного конденсатора) таково: 1 мкФ на каждые 100 ватт.

Приводы подобного вида могут работать в нескольких режимах, перечисленных ниже:

1. Пусковой конденсатор и пусковая катушка (отключается после набора нормальной скорости вращения). Емкость такого конденсатора подбирают из расчета 70 мкФ на 1 кВт мощности привода.
2. Рабочий конденсатор и пусковая катушка, которая работает на протяжении всего времени работы двигателя. Емкость такого устройства должна быть в диапазоне от 23 мкФ до 35 мкФ.
3. Рабочий и пусковой конденсаторы вместе. Их емкость, как сказано выше, подпирают из расчета 1 мкФ на 100 Вт.

Подбирая конденсатор для однофазного асинхронного двигателя, всегда придерживайтесь указанных выше пропорций. Но и не забывайте следить за состоянием привода во время его запуска и работы. Если вы заметили, что двигатель значительно перегрелся, емкость конденсатора лучше уменьшить. Общая рекомендация для подбора фазосдвигающего устройства: его рабочее напряжение должно быть не ниже 450 В.

Подбор подходящего конденсатора для электропривода – кропотливый процесс. Для обеспечения максимально эффективных результатов работы мотора подходить к расчету параметра емкости нужно очень аккуратно и внимательно. Всегда исходите, в первую очередь, их условий конкретного двигателя.

Проверяем работоспособность машины

Очень важно провести тщательный осмотр двигателя на предмет повреждений:

1. В случае, если у мотора сломалась опора, он может начать работать неудовлетворительно
2. Проверьте, нет ли в корпусе посторонних предметов. Этот фактор тоже может быть причиной плохой работы и перегрева.
3. Если вы видите признаки потемнения примерно в середине корпуса, значит двигатель однозначно перегревается.
4. Грязные или изношенные подшипники также способствую замедлению работы и перегреву.
5. Если к вспомогательной катушке подключили конденсатор, емкость которого слишком высока для данного двигателя, это тоже будет причиной перегрева. Если вы подозреваете в причине плохой работоспособности привода именно его, отключите устройство от обмотки пуска, подключите привод к сети, покрутите вал руками. Он запустится и ротор начнет свое вращение. Позвольте электродвигателю поработать 10-15 минут. После этого проверьте его на предмет перегрева. Если все в порядке и мотор не нагрелся, то причина всех бед – конденсатор. Если нагрелся, ищите другую поломку.

Существует бесчисленное количество моделей однофазных электродвигателей. Перед его покупкой вы должны четко понимать, для чего он вам нужен и какие характеристики должен выдавать.

Где применяют однофазные электродвигатели переменного тока на 220В

Конденсаторные двигатели сегодня, в основном, выпускаю на основе двухфазных (с рабочей и пусковой обмотками). Хотя трехфазные тоже достаточно просто модифицировать для включения в однофазную сеть. Производят и трехфазные двигатели, которые изначально оптимизированы под для однофазной сети.

Однофазные и трехфазные двигатели, модифицированные под однофазную сеть установлены в большинстве приборов, которые мы используем каждый день. В их число входят посудомоечные машины, холодильники, пылесосы и вентиляторы.

Подобные моторы нашли и применение и в промышленности: они установлены во всех циркулярных насосах, воздуходувках и дымососах.

Приводы такого типа выпускаются с разными значениями мощности и количества оборотов. Тем не менее однофазные двигатели применяют там, где требуется применение маломощных агрегатов. С этим связаны основные преимущества трехфазных моторов перед однофазными:

1. Большее значение коэффициента полезного действия.
2. Большее значение пускового момента.
3. Относительно большая мощность.
4. Устойчивость к большим нагрузкам.

Преимущества и недостатки однофазных двигателей

Основные плюсы применения электромоторов заключаются в следующих его характеристиках:

• несложное строение;
• дешевизна;
• долгий срок службы;
• затраты на амортизацию и ремонт практически отсутствуют;
• мотор может работать от бытовой сети без использования преобразователей.

Минусы использования машин такого типа следующие:

• нет пускового или начального момента;
• низкая мощность;
• слишком большая величина пускового тока;
• управление вызывает затруднения;
• скорость работы привода ограничивает частота сети, от которой он запитан.

Электромоторы, о которых шла речь в статье, получили широчайшее распространение и применение в каждом аспекте нашей жизни, так как их преимущества намного весомее всех минусов. Благодаря им человечество добилось и продолжает добиваться удобств и комфорта все больше.