Расчет конденсатора для двухфазного двигателя в однофазной сети: Расчёт ёмкости конденсатора онлайн / Калькулятор / Элек.ру

Содержание

Конденсаторный двигатель

Конденсаторный двигатель или конденсаторный асинхронный электродвигатель — двухфазный асинхронный электродвигатель одна фаза которого постоянно подключена к сети переменного тока через конденсатор.

В ГОСТ 27471-87 [1] дано следующее определение:
Конденсаторный двигатель — двигатель с расщепленной фазой, у которого в цепь вспомогательной обмотки постоянно включен конденсатор.

Конденсаторный двигатель, хотя и питается от однофазной сети, по существу является двухфазным.

Ёмкостной сдвиг фаз с рабочим конденсатором

Ёмкостной сдвиг фаз с пусковым и рабочим конденсатором

Конструктивно конденсаторный асинхронный двигатель представляет из себя двухфазный двигатель. На статоре располагают две обмотки фаз, оси которых смещены относительно друг друга на 90 электрических градусов. Обе обмотки занимают равное число пазов. Питание электродвигателя осуществляется от однофазной сети переменного тока, при этом одна обмотка подключается непосредственно к сети, а другая через конденсатор. Таким образом, в отличии от однофазного двигателя, который после пуска работает с пульсирующим магнитным потоком, конденсаторный электродвигатель работает с вращающимся магнитным потоком.

Емкость рабочего конденсатора, требуемая для получения кругового вращающегося поля, определяется по формуле [2]

,

  • где Сраб – емкость рабочего конденсатора, Ф,
  • IA — ток обмотки A, А,
  • IB — ток обмотки B, А,
  • — угол фазового сдвига между током IA и напряжением питания U при круговом вращающемся поле, градусов,
  • U — напряжение питания сети, В,
  • f — частота сети, Гц,
  • k — коэффициент, определяемый отношением эффективных чисел витков в обмотках фаз статора B и A.

,

  • где – число последовательно соединенных витков в обмотки фазы А и B статора,
  • kобА и kобВ — обмоточный коэффициент обмоток фаз статора А и B

Для повышения пускового момента параллельно рабочему конденсатору Ср включают пусковой конденсатор Cп. Для создания пускового момента, равного номинальному, требуется пусковой конденсатор Cп в 2 — 2,5 раза больше рабочего Cр.


Как подключить электродвигатель к однофазной и трехфазной сети: Схема Звезда, Треугольник

Подключение трехфазного электродвигателя АИР к трехфазной сети с напряжением 220/380В и 380/660 В — это упорядоченное, согласно схеме, соединение концов обмоток в клеммной коробке. От правильного монтажа напрямую зависит срок службы и эффективность оборудования.

Выделяют три схемы подключения трехфазного электродвигателя:

  • «Звезда»
  • «Треугольник»
  • Комбинированное соединение

Также предусмотрено подключение асинхронного трехфазного электродвигателя к однофазной сети 220В при помощи конденсатора. Соединение обмоток двигателя в ту или иную схему производится соответствующей установкой перемычек в клеммной коробке.

Как узнать, подключать Звездой или Треугольником?

У трехфазных двигателей АИР есть два номинальных напряжения: 220/380 в и 380/660В, которое указано на шильде. Это основной критерий выбора типа соединения асинхронных двигателей.

Схема подключения электродвигателя Напряжение
Звезда 380 В 660 В
Треугольник 220 В 380 В
  • Электродвигатели 220/380 — современные модели до 112 габарита — 7,5 кВт. Ранее выпускались до 315 габарита — до 132 кВт. Подключение к сети 220В треугольником, к 380В звездой.
  • Электродвигатели 380/660 — встречается в моделях, мощностью от 4 кВт. Схема для 380В — треугольник, для 660В — звезда.

Звезда

«Звезда» предусматривает, что концы обмоток статора замыкаются в одной точке, называемой нулевой точкой или нейтралью, а начала подключаются своим фазам – L. Поэтому двигатели средней мощности принято запускать именно «звездой». Однако при этом невозможно достичь паспортной мощности электродвигателя.

Преимущества схемы подключения «Звезда»:

  • Плавный запуск
  • Более надежная работа двигателя
  • Допускается не длительная перегрузка

Треугольник

При подключении двигателя треугольником конец одной статорной обмотки последовательно соединяется с началом следующей. Однако подключение треугольником значительно увеличивает пусковые токи, что может привести к пробою изоляции; двигатель сильнее нагревается.

Преимущества схемы подключения «Треугольник»:

  • Рабочая мощность соответствует паспортной
  • Увеличенный крутящий момент
  • Улучшенное тяговое усилие

«Звезда-треугольник» (комбинированная)

В случае с мощными электромоторами (начиная с 5,5/3000) важно обеспечить плавный пуск без перегрузок и дальнейшую работу на максимальной мощности. Такие двигатели чаще соединяют по схеме звезда-треугольник. Она подходит только для моделей с пометкой (Δ/Y), которая свидетельствует о возможности соединения двумя способами.

Комбинированная схема подключения обезопасит мотор от высоких пусковых токов и обеспечит паспортную мощность двигателя. Практически выглядит так: электромотор запускается по схеме звезда, а набрав обороты переключается на схему треугольник, либо автоматически, либо с помощью дополнительных устройств. При этом возможны скачки тока.

Запуск по схеме «звезда / треугольник» подходит для моторов с большими маховыми массами, у которых при номинальной скорости сразу набрасывается нагрузка.

Схемы подключения скачать pdf

Подключение двигателя к однофазной сети 220В через конденсатор

Для использования асинхронного электродвигателя от бытовой электрической сети 220В применяют фазосдвигающий конденсатор. Таким образом достигается мягкий запуск агрегата. Методы подключения конденсаторов к бытовой сети 220В:

  • с выключателем
  • напрямую, без выключателя
  • параллельное включение двух электролитов

Конденсатор для двигателя должен превышать его по напряжению как минимум в 1,5 раза. В противном случае возникнут скачки напряжения, что чревато поломками.

Расчет конденсатора для трехфазной сети

Правильный подбор конденсатора для подключения трехфазного двигателя к однофазной сети предполагает расчет емкости. Ее значение зависит от схемы подключения обмоток и других параметров.

Формула расчета емкости конденсатора для схемы «Звезда»

Формула расчета емкости конденсатора для схемы «Треугольник»

Где Емк — емкость рабочего конденсатора в мкФ, I — ток в А, U — напряжение сети в В.

Напряжение питания электродвигателей АИР

Проблемы с выбором и монтажом электродвигателя?

Менеджеры Слобожанского завода всегда готовы помочь купить асинхронный трехфазный электродвигатель любой мощности, разобраться с подключением и подобрать оптимальную схему под ваше оборудование и специфику применения.

Звоните и получите бесплатную консультацию в подключении электродвигателя от опытных специалистов СЛЭМЗ!

Как подключить трехфазный электродвигатель к сети 220 в. Самостоятельное подключение трехфазного двигателя к однофазной сети – сложно, но осуществимо. Схема подключения обмоток

Рассмотрим вначале, почему считается, что двигатель питается напряжением 380 вольт. Имеют счастье быть три фазы по 220 вольт. Простейшие вопросы заставляют уплывать новичков, отсутствие знания теории порождает возникновение ошибок практических.

Искренне благодарим энтузиастов, забросавших Ютуб обучающими роликами, без столь богатого материала сложно дать дельные советы планирующим осуществить подключение электродвигателя 380 на 220 вольт с конденсатором. Приступим к реализации теории на практике.

Работа двигателя 380 вольт

Подобные двигатели называются трехфазными. Отличаются кучей преимуществ перед типичными бытовыми, широко используются промышленностью. Достоинства касаются большой мощности, КПД. Именно в трехфазных двигателях удаётся обойтись без пусковых обмоток, конденсаторов при наличии соответствующего питания. Конструкции удается исключить лишние элементы. Пускозащитное реле холодильника, четко следящее за целостностью, временем работы пусковой обмотки. Трехфазным двигателям доморощенные ухищрения не нужны.

Простой пример работы трех фаз

Почему так происходит? Наличием трех фаз удается создать внутри статора вращающееся электромагнитное поле без дополнительных ухищрений. Давайте посмотрим рисунок. Простоты ради, показан ротор, снабженный двумя полюсами, статор содержит по катушке на фазу переменного тока. Конфигурации типичных двигателей 380 вольт более сложная, упрощение не помешает пояснить суть процессов, протекающих внутри.

Рисунок синим показывает отрицательно заряженные поля, красным – положительные. В начальный момент статор лишен знака, три катушки белые. Ротор в нашем предположении изготовлен из постоянных магнитов, окрашен и пребывает в произвольном положении. Полюса всего два. Далее двигаемся согласно эпюрам:

  1. Первая картинка наградила фазу В отрицательным знаком, две другие заряжены слегка положительно (приблизительно треть амплитуды), схематично показано бледным розовым цветом. Положительный полюс ротора сместился к катушке В. Слабое положительное поле А-С притянуло южный полюс ротора. Поскольку уровень заряда одинаков, центр полюса — ровно посередине.
  2. В следующий момент времени (спустя 60 градусов, 3,3 мс) южный полюс появляется на фазе А статора. Ротор проворачивается на 60 градусов вдоль часовой стрелки. Слабые отрицательные поля фаз В, С удерживают между собой положительный полюс ротора.
  3. В данный момент времени северный полюс статора располагается на фазе С, ротор продолжает вращение еще на 60 градусов. Дальнейшая картина должна быть понятна.

Трехфазный электродвигатель

В результате правильного распределения трех фаз поле статора вращается, увлекая ротор. Частота оборотов не совпадает с сетевыми 50 Гц. Обмоток статоре больше, количество полюсов ротора иное. В придачу имеется явление проскальзывания в зависимости от амплитуды напряжения, многих других факторов. Нюансы используются регулировать скорости вращения вала двигателя. Вплотную достигли разгадки вопроса напряжения 380 вольт. Сформировано тремя фазами с действующим значением напряжения 220 вольт (как в розетке). Взять разницу меж любыми двумя в произвольный момент времени, величина превышает указанное значение.

Получается 380 вольт. Двигатель с тремя фазами использует для работы три напряжения с действующим значением 220 вольт, сдвиг меж любыми составляет 120 градусов. Можно легко проследить из графика на нашем рисунке. Вот почему многих снедает соблазн использовать оборудование в домашних условиях, запустить, используя одну фазу, поставляемую розеткой. Напрямую снделать невозможно, как должно быть понятно, приходится изобретать ухищрения. Простейшим назовем применение конденсатора. Прохождение емкости изменяет фазу напряжения на 90 градусов. Разница меньше 120, которые хотели получить в идеале.

На практике подключение электродвигателя через конденсатор отлично работает. Правда для осуществления задумки придется немного повозиться.

Запуск трехфазного двигателя 380 В от домашней сети

Во-первых, нужно знать, как производится электрическая коммутация обмоток. Обычно корпус двигателя снабжен защитным кожухом, скрывающим электрическую разводку. Нужно снять щит, приступить к изучению схемы. Чаще рядом показана схема электрических соединений. Чтобы запуск произвести трехфазной сетью, применяется коммутация типа «звезда». Концы трех обмоток имеют одну общую точку, называемую нейтралью, противоположная сторона снабжается фазами. Одна на каждую обмотку. Получается распределение поля, рассмотренное выше.

Объединение обмотки двигателя треугольником

Подключая асинхронный двигатель 380 на 220 Вольт, потрудитесь коммутацию изменить. Пригодится электрическая схема, приводимая шильдиком корпуса. Согласно рисунку, обмотки двигателя объединяются треугольником. Каждая на обоих концах объединяется с другой. Давайте посмотрим, что получается. Чем отличается методика от штатного использования оборудования. Для простоты на рисунке показываем схему включения конденсатора. Выглядит так:

  • Напряжение сети 220 В приложено к обмотке С.
  • На обмотку А напряжение приходит через рабочий конденсатор в состоянии сдвига фаз на 90 градусов.
  • На обмотке В действует разница меж указанными напряжениями.

Посмотрим эпюры: как будет выглядеть практически. Сдвиг фаз неравномерный. Меж пиками, по которым построены эпюры, отложено 90 и 45 градусов. Вследствие этого вращение в принципе лишено возможностей быть равномерным. Форма фазы обмотки В отличается от синусоидальной. Запуск трехфазного двигателя сетью 220 вольт сопровождается наличием потерь энергии. Процесс возможен. Происходит часто явление, называемое залипанием. Неправильная форма поля внутри статора бессильна раскрутить статор.

Схема подключения двигателя несколько упрощена, отличается от норм исполнения чертежей проектной документации. Наглядность рисунка очевидна. Конденсатор схемы рабочий, встречается пусковой. Нужен усилить вращающий момент на начальном этапе. Любой асинхронный двигатель при старте потребляет больше тока, на первое движение тратится много энергии. Конденсатор обычно присоединяется параллельно рабочему, включается в цепь нажатием специальной кнопки. Например, предлагается пометить, как Ускорение.

Когда вал наберет обороты, емкость пусковая становится ненужной, снижается сопротивление движению вала. Отпуская кнопку Ускорение, исключаем элемент из сети. Чтобы пусковая емкость разрядилась (вольтаж способен достигать 300 В), закоротим на значительной величины сопротивление, через которое в рабочем состоянии ток не пойдет. Постепенно электроны компенсируются, опасность поражения исчезнет. Возникает простой вопрос – как подобрать рабочую, пусковую емкости? Подключение электродвигателя 380 В на 220 В непростая задача. Давайте рассмотрим ответ.

Выбор значений рабочей, пусковой емкостей для подключения трехфазного двигателя на 220 В

Первым делом обратите внимание: рабочее напряжение конденсаторов должно значительно перекрывать номинал 220 В. Подключение двигателя 380 на 220 вольт сопровождается возникновением гораздо более весомых значений вольтажа. Среди пусковых и рабочих конденсаторов исключите элементы рабочим напряжением ниже 400 вольт. Практика накладывает коррективы, придется обойтись попавшимся под руку. Обратите внимание на провода. Токи по технической документации даны относительно напряжения 220 В. Рассматриваемая схема задействует другие значения. Возможно, придется пересчитать размеры токов.

На практике если емкость рабочая слишком мала, вал «залипает». Двигатель стал бы работать, если придать начальное ускорение, если зверь мощностью 4 кВт поотрывает пальцы, винить некого. Оказывается, номинал рабочей емкости определен минимум двумя параметрами:

  1. Мощнее двигатель, больший номинал конденсаторов нужно применить. На 250 Вт хватает значения десятков мкФ, при более значительных мощностях значение исчисляется сотнями. Логично заранее запастись солидным набором конденсаторов. Желательно брать пленочные, электролитические без специальных мер применять запрещено, предназначены работать в сетях постоянного тока. При подключении переменного напряжения 220 В могут попросту взорваться.
  2. Выше обороты двигателя, больший номинал пускового конденсатора потребуется. Достигнув разницы в несколько раз, значение емкости повышаем на порядок (10 раз). Для пуска двигателя мощностью 2,2 кВт, оборотами 3000 в минуту постарайтесь запастись батареей на 200–250 мкФ. Очень большое значение. Емкость Земного шара составляет доли мФ.

Сильно емкость пускового конденсатора зависит от приложенной нагрузки. Мотор, работающий на шкив, потребляет много энергии, объем батареи возрастает. Попытаемся выбрать номиналы. Практиками замечено: стабильнее двигатель 380 В работает, питаемый однофазной сетью, когда напряжения в плечах конденсатора равны. Обмотку, работающую непосредственно от сети, избегаем трогать, измеряем потенциал двух других. Каким образом получается, величина емкости определяет напряжение?

Асинхронный двигатель характеризуется собственным реактивным сопротивлением. При включении образуется делитель. Красиво рисовали эпюры, на практике форма фаз способна сильно отличаться. Определяется реактивное сопротивление перечисленным выше набором параметров. Конструкция двигателя, обуславливающая размер мощности, скорость оборотов, нагрузка вала. Ряд параметров, учесть которые теоретическими путями в рамках обзора попросту не представляется возможным. Поэтому практики просто рекомендуют сначала найти минимальный размер батареи, при котором двигатель начинает вращаться, затем плавно увеличивать номинал, пока напряжения обмоток не станут равными.

После раскрутки двигателя порой оказывается: равенство нарушилось. Сопротивление движению вала упало. Перед тем, как подключить электродвигатель с 380 на 220 окончательно, определитесь с условиями работы, постарайтесь обеспечить указанное равенство.

Обратите внимание: действующее значение способно превышать 220 вольт. Значение напряжения составит 270 В. Перед тем, как подключить электродвигатель через конденсатор, побеспокойтесь о контактах. Обеспечьте надежную стыковку во избежание потерь, перегрева в местах прохождения тока. Коммутацию лучше вести на специальные клеммы, затягивая болтами. После окончательной подборки параметров электрическую часть следует закрыть кожухом, провода пропустить через резиновый уплотнитель боковой стенки отсека.

В большинстве моделей различного электроинструмента используются электрические движки. Но со временем они изнашиваются, и приходится покупать новый электроинструмент. Отработавшие своё движки, тем не менее, не стоит выбрасывать. Если есть электроинструмент, значит, хозяин умеет им работать. И у него, скорее всего, бывает необходимость сделать какие-либо работы по хозяйству дома или на даче. А в этом старые движки могут очень даже помочь. Их можно применить в домашних самоделках для заточки, полировки и даже для стрижки травы.

Как подключить движок с коллектором

Коллекторные двигатели могут работать и на постоянном и на переменном напряжении. Это один из наиболее распространённых типов движков среди используемых для ручного электроинструмента и некоторых других электроприборов. Во многих из них электродвигатель работает от электронной схемы управления. Но если она сгорела, и электроприбор перестал работать, наверняка движок исправен, и его можно включить в сеть напрямую. Но если двигатель работал с электронной схемой как коллекторный двигатель постоянного тока, скорее всего он не будет развивать такие же обороты, что и в устройстве с электронной схемой управления.

Чтобы такой движок запустить от сети 220 В, надо соединить щётки коллектора и статор последовательно. При этом токи в роторе и статоре получатся меньше чем при работе в составе электронной схемы, и движок будет вращаться медленнее. Но зато не требуется никаких дополнительных элементов кроме самого движка, сетевого кабеля и вилки. Если такой двигатель используется в газонокосилке или иной самоделке с длинным сетевым кабелем, конечно же, потребуется ещё и выключатель расположенный вблизи этого движка. Разбираться с таким движком надо с осторожностью. Особенно если в нём более 4-х точек для соединения, то есть проводов обмотки статора не 2 а 3 или больше.

Это говорит о том, что двигатель переключался на разные скорости с использованием частей обмотки статора. Чтобы выполнить подключение электродвигателя на 220 Вольт к электросети его надо надёжно зажать либо в тисках, либо прижать струбциной. Подключив не полную обмотку статора, обороты могут быть слишком велики, и незакреплённый движок может сорваться с места и натворить бед. Если потребуется изменить вращение ротора на противоположное, надо поменять местами либо клеммы статора, либо клеммы щёток.

Как подключить асинхронный движок

Другим довольно-таки распространённым типом электродвижка является асинхронный двигатель. Наиболее часто его устанавливают в вентиляторах. Если известно, что движок именно оттуда, скорее всего он сконструирован на несколько скоростей. Об этом будут свидетельствовать несколько дополнительных выводов, которые являются ответвлениями основной обмотки статора. В движке, который рассчитан на работу с одной скоростью обмоток две. Поэтому в нём возможны ответвления от обмоток либо как 3, либо как 4 вывода. При трёх выводах обмотки уже соединены последовательно. При четырёх выводах надо разобраться с ними используя тестер.

Обмотки обеспечивают перемещение магнитного поля в пределах 90 градусов. Дополнительная обмотка используется для создания перемещающегося максимума магнитного поля и называется пусковой обмоткой. Поэтому если выводов 3 или больше всегда можно определить, используя тестер, где какая из них. Обмотка как пусковая, так и переключающая обороты имеют более высокое сопротивление. Для подключения асинхронного электродвигателя на 220 Вольт применяются схемы, показанные далее.

В некоторых моделях движков резистор встраивается в корпус и поэтому в них только два вывода. Такой двигатель должен вращаться сразу при подаче напряжения 220 В на эти обмоточные выводы. Но если этого не происходит, а тестер показывает некоторое значение сопротивления, значит, одна из обмоток оборвана. Такой движок уже никак не используешь без ремонта в виде перемотки повреждённой обмотки. Использование конденсатора для получения перемещающего магнитного поля является самым популярным техническим решением. Если необходимо таким способом подключить движок потребуется величина его мощности.

  • Конденсатор для асинхронного двигателя выбирается по мощности. Для каждых ста Ватт мощности движка надо примерно семь микрофарад ёмкости конденсатора.

БУ движки стиральных машин

Если используется движок от стиральной машинки, он может принадлежать к одному из трёх типов. В старых моделях машин использовалась отдельные ёмкости для стирки и для отжима. Для стирки применялся асинхронный движок, поскольку его оборотов было вполне достаточно для создания движения воды. Для отжима применялась центрифуга с приводом от коллекторного двигателя. Эти типы двигателей можно применять для каких-либо целей, а как сделать подключение для этого, рассмотрено выше.

Но среди более современных машин встречаются такие модели, у которых выполнен прямой привод на вращающийся барабан для стирки. В них применяются специальные двигатели, управляемые от электронного коммутатора. Он создаёт вращение магнитного поля с необходимой скоростью. Без такого коммутатора двигатель работать не будет. Тем более нельзя подключать его к сети 220 В напрямую.

В некоторых моделях двигателей стиральных машин могут использоваться тахометры, встроенные в корпус движка. Поэтому необходимо обязательно выяснить назначение дополнительных выводов в двигателе перед подключением его к сети 220 В. Бывает так, что это возможно сделать, только узнав, как выглядит движок изнутри, разобрав его. Если сложно идентифицировать конструкцию двигателя самостоятельно, лучше обратиться к специалисту. Это поможет сохранить двигатель в исправном состоянии.

С такой проблемой приходится сталкиваться многим рачительным хозяевам, которые привыкли все, по максимуму, делать своими руками. В том числе, и собирать различную технику для хозяйственных нужд; например, циркулярную пилу на участке, эл/наждак, небольшой подъемник в гараже и тому подобное.

Учитывая, сколько стоит электродвигатель, лучше приспособить имеющийся под рукой 3-фазный образец к работе от 1ф, тем самым адаптировав его к домашней эл/сети, чем приобретать новый. Нужно лишь понимать, как и какой электродвигатель лучше переделать с 380 вольт на 220, чтобы дополнительно не тратить деньги, и разбираться в существующих схемах их включения.

  1. Переделка с 380 на 220 имеет смысл, если речь идет об эл/двигателе сравнительно небольшой мощности – до 2,5, но не более (это максимум) 3 кВт. В принципе, ограничений по данной характеристике нет. Но при этом, скорее всего, понадобится провести ряд мероприятий и потратить некоторую сумму денег и время.
  • Переложить вводной кабель эл/питания, к тому же придется заниматься согласованиями с поставщиком электроэнергии в плане повышения лимита. Не следует забывать, что для частных домовладений установлен предел эн/потребления; как правило, в 15 кВт. «Впишется» ли в него новая нагрузка в виде мощного электродвигателя? Выдержит ли ее изначально заложенный кабель?
  • Для такого прибора нужно прокладывать отдельную линию от силового щита и ставить индивидуальный автомат, как минимум. Просто так подключить его через розетку вряд ли получится; лучше не экспериментировать.
  • Практика переделок показывает, что даже если все сделано грамотно, возникнет еще одна проблема, с запуском. «Старт» мощного электродвигателя будет тяжелым, с длительной раскачкой, бросками напряжения. Такая перспектива мало кого устроит, тем более, если что-то собирается не на загородном участке, а на территории, прилегающей к жилому строению. Пока будет функционировать самодельная установка на основе этого двигателя, начнутся сбои в работе бытовых приборов. Проверено, и не раз.
  1. Порядок работы по переделке зависит от внутренней схемы электродвигателя. В некоторых моделях в клеммную коробку выводится всего 3 провода, в других – 6.

В чем разница? В первом случае обмотки уже соединены по одной их традиционных схем – «звездой» или «треугольником», поэтому для маневра (в плане модификации) возможностей несколько меньше.

Вариантов немного – оставить изначальное включение или произвести разборку двигателя и перекоммутировать вторые концы. Если же выведены все шесть, то можно их соединять по любой из схем, без ограничений. Главное – грамотно выбрать ту, которая будет оптимальной для конкретной ситуации (мощность электродвигателя, специфика его применения). .

Как переделать электродвигатель

Схема

Учитывая, что мощность электродвигателя небольшая (значит, не придется при пуске его «срывать»), а запитывать его планируется от сети 220, то оптимальной схемой является «треугольник». То есть, здесь не нужно ориентироваться на высокие пусковые токи (их не будет), а потеря мощности практически сводится к нулю (можно не учитывать). Все сказанное наглядно демонстрирует рисунок.

Если в электродвигателе схема изначально собрана по «треугольнику», то переделывать в нем вообще ничего не нужно.

Расчет рабочих емкостей

Так как вместо 3-х фаз теперь будет лишь одна, она и подается на каждую из обмоток, но с небольшим сдвигом синусоиды. По сути, включением конденсаторов производится имитация питания электродвигателя от источника 380/3ф. Формулы для расчетов рабочих конденсаторов показаны на рисунках ниже.

Ставить их по принципу «больше – лучше», что часто и делают домашние умельцы, не особенно разбирающиеся в электротехнике, не следует. Только на основании вычислений требуемого номинала. Иначе возможен перегрев эл/двигателя. Если он стоит на заводском оборудовании (например, переделке подвергается газонокосилка), то придется или устраивать постоянные перерывы в работе, или готовиться к незапланированному ремонту и неоправданным финансовым тратам на новый «движок».

Примечание:

  • Емкости к обмоткам электродвигателя подбираются не только по номиналу, но и по рабочему напряжению. Раз речь идет о переделке с 380 на 220, то U р должно быть не меньше 400 В.
  • Немаловажен и такой фактор, как разновидность конденсаторов. Во-первых, они должны быть однотипными. Во-вторых, только не электролитическими. Оптимально, бумажные; например, устаревшей серии КГБ, МБГ (и их модификации) или ее современные аналоги. Они удобны в креплении (имеются проушины) и легко выдерживают скачки температуры, тока, напряжения.

Для схемы «звезда»

Для схемы «треугольник»

Наглядно весь процесс в действии можно посмотреть на видео:

На практике инженерными расчетами мало кто из людей сведущих занимается. Есть определенные пропорции, позволяющие довольно точно подобрать рабочий конденсатор к конкретному электродвигателю.

Соотношение легко запомнить: на каждые 100 Вт мощности «движка» – 7 мкф рабочей емкости. То есть, для изделия на 2 кВт понадобится в обмотки включить конденсаторы по 7 х 20 = 140 мкф.

В чем сложность? Найти емкость с таким номиналом вряд ли получится. Есть простое решение – взять несколько конденсаторов и соединить параллельно. В результате небольших вычислений несложно подобрать нужное их количество с суммарной емкостью требуемой величины. Тем, кто забыл школу, можно подсказать – при таком способе соединения конденсаторов их емкости складываются.

Пусковой

Эта емкость нужна не всегда. Она ставится в схему лишь в том случае, если при пуске на вал двигателя создается значительная нагрузка. Примеры – мощное вытяжное устройство, циркулярная пила. А вот для той же газонокосилки вполне хватит и рабочих конденсаторов.

Расчет простой – номинал Сп должен превышать Ср в 2,5 (плюс/минус). Здесь предельной точности не требуется; величина пусковой емкости определяется примерно. Дальнейший анализ работы электродвигателя на разных режимах подскажет, увеличить ее или уменьшить.

Кстати, это относится и к рабочим конденсаторам. Дело в том, что все расчеты априори предполагают, что электродвигатель новый, ни разу не бывший в эксплуатации. А так как переделываются в основном изделия б/у, то в процессе работы выяснится, что не устраивает пользователя. Вариантов много – плохой запуск, быстрый нагрев корпуса и так далее.

Вывод – подобрать емкости для переделки эл/двигателя с 380 на 220, это еще не все. В первое время нужно внимательно следить за его работой в различных режимах. Только так, опытным путем, производя замену конденсаторов по номиналам, можно подобрать идеальное значение емкости для конкретного изделия.

Как организовать реверс

Иногда необходимо изменять направление вращения вала без дополнительных переделок. Это вполне возможно и для электродвигателя на 380, переведенного на питание 220. Как видно из рисунка, ничего сложного в этом нет, понадобится лишь переключатель на 2 позиции.

На заметку

Есть трехфазные электродвигатели, которые могут работать от 220 В. Их включение в домовую сеть имеет свою специфику – только «звездой». Дело в том, что каждая из обмоток рассчитана для 127, и при соединении «треугольником» они попросту сгорят.

Вращающий момент, вполне достаточный для запуска указанных электродвигателей от однофазной сети 220 В/50 Гц, можно получить за счет сдвига токов по фазе в фазных обмотках ЭД, применив для этого двунаправленные электронные ключи, включение которых осуществляется в определенное время.

Первая схема (рис.1) предназначена для пуска ЭД с номинальной частотой вращения, равной или меньше 1500 об/мин, обмотки которых соединены в треугольник. За основу этой схемы была взята схема , которая упрощена до предела. В этой схеме электронный ключ (симистор VS1) обеспечивает сдвиг тока в обмотке «С9raquo; на некоторый угол (50. 70°), что обеспечивает достаточный вращающий момент.

Вторая схема (рис.2) предназначена для пускс ЭД с номинальной частотой вращения равной 3000 об/мин, а также для электродвигателей, работающих на механизмы с большим моментом сопротивле ния при пуске. В этих случаях требуется значительно больший пусковой момент. Поэтому была применена схема соединения обмоток ЭД «разомкнутая звезда (, рис. 14,в), которая обеспечивает максимальный пусковой момент. В указанной схеме фазосдвигающие конденсаторы заменены двумя электронными ключами Один ключ включен последовательно с обмоткой фазы «А9raquo; и создает в ней «индуктивный9raquo; (отстающий)

Бесконденсаторный пуск трехфазных электродвигателей от однофазной сети Бесконденсаторный пуск трехфазных электродвигателей от однофазной сети
сдвиг тока, второй — включен параллельно обмотке фазы «В9raquo; и создает в ней «емкостной9raquo; (опережающий) сдвиг тока. Здесь учитывается то, что сами обмотки ЭД смещены в пространстве на 120 электрических градусов одна относительно другой.
Подача напряжения на ЭД осуществляется пускателем нажимного «ручного9raquo; типа ПНВС-10, через средний полюс которого подключается фазосдвигающая цепочка. Контакты среднего полюса замкнуты только при нажатой кнопке «Пуск9raquo;.
Нажав кнопку «Пуск9raquo;, путем вращения движка подстроечного сопротивления R2 подбирают необходимый пусковой момент. Так поступают при наладке схемы, показанной на рис.2.
При наладке схемы рис.1 из-за прохождения больших пусковых токов некоторое время (до разворота) ЭД сильно гудит и вибрирует. В этом случае лучше изменять величину R2 ступенями при снятом напряжении, а затем, путем кратковременной подачи напряжения, проверять, как происходит запуск ЭД. Если при этом угол сдвига напряжения далек от оптимального, то ЭД гудит и вибрирует очень сильно. По мере приближения к оптимальному углу двигатель «пытается9raquo; вращаться в ту или другую сторону, а при оптимальном запускается достаточно хорошо.
Автор производил отладку схемы, показанной на рис.1, на ЭД 0,75 кВт 1500 об/мин и 2,2 кВт 1500 об/мин, а схемы, показанной на рис.2, на ЭД 2,2 кВт 3000 об/мин.

220 В. Изменяя величину R, надо установить напряжение на лампе 170 В (для схемы рис.1) и 100 В (для схемы рис.2). Эти напряжения замерялись стрелочным прибором магнитоэлектрической системы, хотя форма напряжения на нагрузке не синусоидальная.

tmp5A24-4

В. В. Бурлоко, г. Мориуполь
Литература
1. // Сигнал. — 1999. — №4.

Как известно, для запуска трехфазного электродвигателя (ЭД) с короткозамкнутым ротором от однофазной сети наиболее часто в качестве фазосдвигающего элемента применяют конденсатор. При этом емкость пускового конденсатора должна быть в несколько раз больше емкости рабочей конденсатора. Для ЭД чаще всего применяемых в домашнем хозяйства (0,5. 3 кВт), стоимость пусковых конденсаторов соизмерима со стоимость к электродвигателя. Поэтому желательно избежать применения дорогостоящих пусковых конденсаторов, работающих лишь кратковременно. В тожe время применение рабочих, постоянно включенных фазосдвигающих конденсоторов можно считать целесообразным, так как они позволяют загрузить двигатель на75. 85% его мощности при 3-фазном включении (безконденсаторов его мощность снижается примерно на 50%).

Вращающий момент, вполне достаточный для запуска указанных ЭД от однофазной сети 220 В/50 Гц, можно получить за счет сдвига токов по фазе в фазных обмотках ЭД, применив для этого двунаправленные электронные ключи, включение которых осуществляется в определенное время.

Исходя из этого, для пуска 3-фазных ЭД от однофазной сети автором были разработаны и отлажены две простые схемы. Обе схемы опробованы на ЭД мощностью 0,5. 2,2 кВт и показали очень хорошие результаты (время пуска не намного больше, чем в трехфазном режиме). В схемах применяются симисторы, управляемые импульсами разной полярности, и симметричный динистор, который формирует управляющие сигналы в течение каждого полупериода питающего напряжения.

Первая схема (рис.1) предназначена для пуска ЭД с номинальной частотой вращения, равной или меньше 1500 об/мин, обмотки которых соединены в треугольник. За основу этой схемы была взята схема , которая упрощена до предела. В этой схеме электронный ключ (симистор VS1) обеспечивает сдвиг тока в обмотке «С» на некоторый угол (50. 70°), что обеспечивает достаточный вращающий момент.

Фазосдвигающим устройством является RC-цепочка. Изменяя сопротивление R2, получают на конденсаторе С напряжение, сдвинутое относительно питающего напряжения на некоторый угол. В качестве ключевого элемента в схеме применен симметричный динистор VS2. В момент, когда напряжение на конденсаторе достигнет напряжения переключения динистора, он подключит заряженный конденсатор к управляющему выводу симистора VS1 i включит этот двунаправленный силовой ключ.

Вторая схема (рис.2) предназначена для пускс ЭД с номинальной частотой вращения равной 3000 об/мин, а также для электродвигателей, работающих на механизмы с большим моментом сопротивле ния при пуске. В этих случаях требуется значительно больший пусковой момент. Поэтому была применена схема соединения обмоток ЭД «разомкнутая звезда (, рис. 14,в), которая обеспечивает максимальный пусковой момент. В указанной схеме фазосдвигающие конденсаторы заменены двумя электронными ключами Один ключ включен последовательно с обмоткой фазы «А» и создает в ней «индуктивный» (отстающий)


сдвиг тока, второй — включен параллельно обмотке фазы «В» и создает в ней «емкостной» (опережающий) сдвиг тока. Здесь учитывается то, что сами обмотки ЭД смещены в пространстве на 120 электрических градусов одна относительно другой.

Наладка заключается в подборе оптимального угла сдвига токов в фазных обмотках, при котором происходит надежный запуск ЭД. Это можно сделать без применения специальных приборов. Выполняется она следующим образом.

Подача напряжения на ЭД осуществляется пускателем нажимного «ручного» типа ПНВС-10, через средний полюс которого подключается фазосдвигающая цепочка. Контакты среднего полюса замкнуты только при нажатой кнопке «Пуск».

Нажав кнопку «Пуск», путем вращения движка подстроечного сопротивления R2 подбирают необходимый пусковой момент. Так поступают при наладке схемы, показанной на рис.2.

При наладке схемы рис.1 из-за прохождения больших пусковых токов некоторое время (до разворота) ЭД сильно гудит и вибрирует. В этом случае лучше изменять величину R2 ступенями при снятом напряжении, а затем, путем кратковременной подачи напряжения, проверять, как происходит запуск ЭД. Если при этом угол сдвига напряжения далек от оптимального, то ЭД гудит и вибрирует очень сильно. По мере приближения к оптимальному углу двигатель «пытается» вращаться в ту или другую сторону, а при оптимальном запускается достаточно хорошо.

При этом опытным путем установлено, что подобрать значения R и С фазовращающей цепочки, соответствующие оптимальному углу, можно предварительно. Для этого нужно последовательно с ключом (симистором) соединить лампу накаливания 60 Вт и включить их в сеть

220 В. Изменяя величину R, надо установить напряжение на лампе 1 70 В (для схемы рис.1) и 1 00 В (для схемы рис.2). Эти напряжения замерялись стрелочным прибором магнитоэлектрической системы, хотя форма напряжения на нагрузке не синусоидальная.

Необходимо отметить, что добиться оптимальных углов сдвига токов можно при различных сочетаниях значений R и С фазосдвигающей цепочки, т.е. изменив номинал емкости конденсатора, придется подобрать и соответствующее ему значение сопротивления.

Эксперименты проводились с симисторами ТС-2-10 и ТС-2-25 без радиаторов. В этой схеме они работали очень хорошо. Можно применить и другие симисторы с двухполярным управлением на соответствующие рабочие токи и класса напряжения не ниже 7. При использовании импортных симисторов в пластмассовом корпусе их следует установить на радиаторы.

Симметричный динистор DB3 можно заменить отечественным КР1125. У него немного меньше напряжение переключения. Возможно, это и лучше, но этот динистор очень сложно найти в продаже.

Конденсаторы С любые неполярные, рассчитанные на рабочее напряжение не менее 50 В (лучше — 100 В). Можно применить также два полярных конденсатора, включенных последовательно-встречно (в схеме рис.2 их номинал должен быть 3,3 мкФ каждый).

Внешний вид электропривода измельчителя травы с описанной схемой запуска и ЭД 2,2 кВт 3000 об/мин показан на фото 1.

В. В. Бурлоко, г. Мориуполь

1. // Сигнал. — 1999. — №4.

2. С.П. Фурсов Использование трехфазных

электродвигателей в быту. — Кишинев: Картя

Перед тем как приступать к работе, разберитесь с конструкцией АД (асинхронный двигатель).

Устройство состоит из двух элементов — ротора (подвижная часть) и статора (неподвижный узел).

Статор имеет специальные пазы (углубления), в которые и укладывается обмотка, распределенная таким образом, чтобы угловое расстояние составляло 120 градусов.

Обмотки устройства создают одно или несколько пар полюсов, от числа которых зависит частота, с которой может вращаться ротор, а также другие параметры электродвигателя — КПД, мощность и другие параметры.

При включении асинхронного мотора в сеть с тремя фазами, по обмоткам в различные временные промежутки протекает ток.

Создается магнитное поле, взаимодействующее с роторной обмоткой и заставляющее его вращаться.

Другими словами, появляется усилие, прокручивающее ротор в различные временные промежутки.

Если подключить АД в сеть с одной фазой (без выполнения подготовительных работ), ток появится только в одной обмотке.

Создаваемого момента будет недостаточно, чтобы сместить ротор и поддерживать его вращение.

Вот почему в большинстве случаев требуется применение пусковых и рабочих конденсаторов, обеспечивающих работу трехфазного мотора. Но существуют и другие варианты.

Как подключить электродвигатель с 380 на 220В без конденсатора?

Как отмечалось выше, для пуска ЭД с короткозамкнутым ротором от сети с одной фазой чаще всего применяется конденсатор.

Именно он обеспечивает пуск устройства в первый момент времени после подачи однофазного тока. При этом емкость пускового устройства должна в три раза превышать этот же параметр для рабочей емкости.

Для АД, имеющих мощность до 3-х киловатт и применяемых в домашних условиях, цена на пусковые конденсаторы высока и порой соизмерима со стоимостью самого мотора.

Следовательно, многие все чаще избегают емкостей, применяемых только в момент пуска.

По-другому обстоит ситуация с рабочими конденсаторами, использование которых позволяет загрузить мотор на 80-85 процентов его мощности. В случае их отсутствия показатель мощности может упасть до 50 процентов.

Тем не менее, бесконденсаторный пуск 3-х фазного мотора от однофазной сети возможен, благодаря применению двунаправленных ключей, срабатывающих на короткие промежутки времени.

Требуемый момент вращения обеспечивается за счет смещения фазных токов в обмотках АД.

Сегодня популярны две схемы, подходящие для моторов с мощностью до 2,2 кВт.

Интересно, что время пуска АД от однофазной сети ненамного ниже, чем в привычном режиме.

Основные элементы схемы — симисторы и симметричный динистры. Первые управляются разнополярными импульсами, а второй — сигналами, поступающими от полупериода питающего напряжения.

Подходит для электродвигателей на 380 Вольт, имеющих частоту вращения до 1 500 об/минуту с обмотками, подключенными по схеме треугольника.

В роли фазосдвигающего устройства выступает RC-цепь. Меняя сопротивление R2, удается добиться на емкости напряжения, смещенного на определенный угол (относительно напряжения бытовой сети).

Выполнение главной задачи берет на себя симметричный динистор VS2, который в определенный момент времени подключает заряженную емкость к симистору и активирует этот ключ.

Подойдет для электродвигателей, имеющих частоту вращения до 3000 об/минуту и для АД, отличающихся повышенным сопротивлением в момент пуска.

Для таких моторов требуется больший пусковой ток, поэтому более актуальной является схема разомкнутой звезды.

Особенность — применение двух электронных ключей, замещающих фазосдвигающие конденсаторы. В процессе наладки важно обеспечить требуемый угол сдвига в фазных обмотках.

Делается это следующим образом:

  • Напряжение на электродвигатель подается через ручной пускатель (его необходимо подключить заранее).
  • После нажатия на кнопку требуется подобрать момент пуска с помощью резистора R

При реализации рассмотренных схем стоит учесть ряд особенностей:

  • Для эксперимента применялись безрадиаторные симисторы (типы ТС-2-25 и ТС-2-10), которые отлично себя проявили. Если использовать симисторы на корпусе из пластмассы (импортного производства), без радиаторов не обойтись.
  • Симметричный динистор типа DB3 может быть заменен на KP Несмотря на тот факт, что KP1125 сделан в России, он надежен и имеет меньше переключающее напряжение. Главный недостаток — дефицитность этого динистора.

Как подключить через конденсаторы

Для начала определитесь, какая схема собрана на ЭД. Для этого откройте крышку-барно, куда выводятся клеммы АД, и посмотрите, сколько проводов выходит из устройства (чаще всего их шесть).

Обозначения имеют следующий вид: С1-С3 — начала обмотки, а С4-С6 — ее концы. Если между собой объединяются начала или концы обмоток, это «звезда».

Сложнее всего обстоят дела, если с корпуса просто выходит шесть проводов. В таком случае нужно искать на них соответствующие обозначения (С1-С6).

Чтобы реализовать схему подключения трехфазного ЭД к однофазной сети, требуются конденсаторы двух видов — пусковые и рабочие.

Первые применяются для пуска электродвигателя в первый момент. Как только ротор раскручивается до нужного числа оборотов, пусковая емкость исключатся из схемы.

Если этого не происходит, возможные серьезные последствия вплоть до повреждения мотора.

Главную функцию берут на себя рабочие конденсаторы. Здесь стоит учесть следующие моменты:

  • Рабочие конденсаторы подключаются параллельно;
  • Номинальное напряжение должно быть не меньше 300 Вольт;
  • Емкость рабочих емкостей подбирается с учетом 7 мкФ на 100 Вт;
  • Желательно, чтобы тип рабочего и пускового конденсатора был идентичным. Популярные варианты — МБГП, МПГО, КБП и прочие.

Если учитывать эти правила, можно продлить работу конденсаторов и электродвигателя в целом.

Расчет емкости должен производиться с учетом номинальной мощности ЭД. Если мотор будет недогружен, неизбежен перегрев, и тогда емкость рабочего конденсатора придется уменьшать.

Если выбрать конденсатор с емкостью меньше допустимой, то КПД электромотора будет низким.

Помните, что даже после отключения схемы на конденсаторах сохраняется напряжение, поэтому перед началом работы стоит производить разрядку устройства.

Также учтите, что подключение электродвигателя мощностью от 3 кВт и более к обычной проводке запрещено, ведь это может привести к отключению автоматов или перегоранию пробок. Кроме того, высок риск оплавления изоляции.

Чтобы подключить ЭД 380 на 220В с помощью конденсаторов, действуйте следующим образом:

  • Соедините емкости между собой (как упоминалось выше, соединение должно быть параллельным).
  • Подключите детали двумя проводами к ЭД и источнику переменного однофазного напряжения.
  • Включайте двигатель. Это делается для того, чтобы проверить направление вращения устройства. Если ротор движется в нужном направлении, каких-либо дополнительных манипуляций производить не нужно. В ином случае провода, подключенные к обмотке, стоит поменять местами.

С конденсатором дополнительная упрощенная — для схемы звезда.

С конденсатором дополнительная упрощенная — для схемы треугольник.

Как подключить с реверсом

В жизни бывают ситуации, когда требуется изменить направление вращения мотора. Это возможно и для трехфазных ЭД, применяемых в бытовой сети с одной фазой и нулем.

Для решения задачи требуется один вывод конденсатора подключать к отдельной обмотке без возможности разрыва, а второй — с возможностью переброса с «нулевой» на «фазную» обмотку.

Для реализации схемы можно использовать переключатель с двумя положениями.

К крайним выводам подпаиваются провода от «нуля» и «фазы», а к центральному — провод от конденсатора.

Как подключить по схеме «звезда-треугольник» (с тремя проводами)

В большей части в ЭД отечественного производства уже собрана схема звезды. Все, что требуется — пересобрать треугольник.

Главным достоинством соединения «звезда/треугольник» является тот факт, что двигатель выдает максимальную мощность.

Несмотря на это, в производстве такая схема применяется редко из-за сложности реализации.

Чтобы подключить мотор и сделать схему работоспособной, требуется три пускателя.

К первому (К1) подключается ток, а к другому — обмотка статора. Оставшиеся концы подключаются к пускателям К3 и К2.

Когда к фазе подключается пускатель К3, остальные концы укорачиваются, и схема преобразуется в «звезду».

Учтите, что одновременное включение К2 и К3 запрещено из-за риска короткого замыкания или выбиванию АВ, питающего ЭД.

Чтобы избежать проблем, предусмотрена специальная блокировка, подразумевающая отключение одного пускателя при включении другого.

Принцип работы схемы прост:

  • При включении в сеть первого пускателя, запускается реле времени и подает напряжение на третий пускатель.
  • Двигатель начинает работу по схеме «звезда» и начинает работать с большей мощностью.
  • Через какое-то время реле размыкает контакты К3 и подключает К2. При этом электродвигатель работает по схеме «треугольник» со сниженной мощностью. Когда требуется отключить питание, включается К1.

Как видно из статьи, подключить электродвигатель трехфазного тока в однофазную сеть без потери мощности реально.

При этом для домашних условий наиболее простым и доступным является вариант с применением пускового конденсатора.

ЭТО МОЖЕТ БЫТЬ ИНТЕРЕСНЫМ:

Как правило, для подключения трёхфазного электродвигателя используют три провода и напряжение питания 380 вольт. В сети 220 вольт только два провода, поэтому, чтобы двигатель заработал, на третий провод тоже нужно подать напряжение. Для этого используют конденсатор, который называют рабочим конденсатором.

Емкость конденсатора зависит от мощности двигателя и рассчитывается по формуле:
C=66*P, где С – ёмкость конденсатора, мкФ, P – мощность электродвигателя, кВт.

То есть, на каждые 100 Вт мощности двигателя необходимо подобрать около 7 мкФ ёмкости. Таким образом, для двигателя мощностью 500 ватт нужен конденсатор ёмкостью 35 мкФ.

Необходимую ёмкость можно собрать из нескольких конденсаторов меньшей ёмкости, соединив их параллельно. Тогда общую ёмкость считают по формуле:
Cобщ = C1+C2+C3+…..+Cn

Важно помнить о том, что рабочее напряжение конденсатора должно быть в 1,5 раза больше питания электродвигателя. Следовательно, при напряжении питания 220 вольт конденсатор должен быть на 400 вольт. Конденсаторы можно использовать следующего типа КБГ, МБГЧ, БГТ.

Для подключения двигателя используют две схемы подключения – это «треугольник» и «звезда».


Если в трёхфазной сети двигатель был подключен по схеме «треугольник», тогда и к однофазной сети подключаем по этой же схеме с добавлением конденсатора.


Подключение двигателя «звездой» выполняют по следующей схеме.


Для работы электродвигателей мощность до 1,5 кВт достаточно ёмкости рабочего конденсатора. Если подключить двигатель большей мощности, то такой двигатель будет очень медленно разгоняться. Поэтому необходимо использовать пусковой конденсатор. Он подключается параллельно рабочему конденсатору и используется только во время разгона двигателя. Потом конденсатор отключается. Ёмкость конденсатора для запуска двигателя должна быть в 2-3 раза больше ёмкости рабочего.

После запуска двигателя определите направление вращения. Обычно необходимо, чтобы двигатель вращался по часовой стрелке. Если вращение происходит в нужном направлении ничего делать не нужно. Чтобы сменить направление, необходимо сделать перемонтаж двигателя. Отключите два любых провода, поменяйте их местами и снова подключите. Направление вращения сменится на противоположное.

При выполнении электромонтажных работ соблюдайте правила техники безопасности и используйте индивидуальные средства защиты от поражения электрическим током.

  1. Подключение 3х фазного двигателя на 220 с конденсатором
  2. Видео

Многие хозяева, особенно владельцы частных домов или дач, используют оборудование с двигателями на 380 В, работающими от трехфазной сети. Если к участку подведена соответствующая схема питания, то никаких сложностей с их подключением не возникает. Однако довольно часто возникает ситуация, когда питание участка осуществляется только одной фазой, то есть подведено лишь два провода — фазный и нулевой. В таких случаях приходится решать вопрос, как подключить трехфазный двигатель к сети 220 вольт. Это можно сделать различными способами, однако следует помнить, что подобное вмешательство и попытки изменить параметры, приведет к падению мощности и снижению общей эффективности работы электродвигателя.

Подключение 3х фазного двигателя на 220 без конденсаторов

Как правило, схемы без конденсаторов применяются для запуска в однофазной сети трехфазных двигателей малой мощности — от 0,5 до 2,2 киловатта. Времени на запуск тратится примерно столько же, как и при работе в трехфазном режиме.

В этих схемах применяются симисторы. под управлением импульсов с различной полярностью. Здесь же присутствуют симметричные динисторы, подающие сигналы управления в поток всех полупериодов, имеющихся в питающем напряжении.

Существует два варианта подключения и запуска. Первый вариант используется для электродвигателей, с частотой оборотов менее чем 1500 в минуту. Соединение обмоток выполнено треугольником. В качестве фазосдвигающего устройства используется специальная цепочка. Путем изменения сопротивления, на конденсаторе образуется напряжение, сдвинутое на определенный угол относительно основного напряжения. При достижении в конденсаторе уровня напряжения необходимого для переключения, происходит срабатывание динистора и симистора, вызывающее активацию силового двунаправленного ключа.

Второй вариант используется при запуске двигателей, частота вращения которых составляет 3000 об/мин. В эту же категорию входят устройства, установленные на механизмах, требующих большого момента сопротивления во время запуска. В этом случае необходимо обеспечение большого пускового момента. С этой целью в предыдущую схему были внесены изменения, и конденсаторы, необходимые для сдвига фаз, были заменены двумя электронными ключами. Первый ключ последовательно соединяется с фазной обмоткой, приводя к индуктивному сдвигу тока в ней. Подключение второго ключа — параллельное фазной обмотке, что способствует образованию в ней опережающего емкостного сдвига тока.

Данная схема подключения учитывает обмотки двигателя, смещенные в пространстве между собой на 120 0 С. При настройке определяется оптимальный угол сдвига тока в обмотках фаз, обеспечивающий надежный пуск устройства. При выполнении этого действия вполне возможно обойтись без каких-либо специальных приборов.

Подключение электродвигателя 380в на 220в через конденсатор

Для нормального подключения следует знать принцип действия трехфазного двигателя. При включении в трехфазную сеть, по его обмоткам в разные моменты времени поочередно начинает идти ток. То есть в определенный отрезок времени ток проходит через полюса каждой фазы, создавая так же поочередно магнитное поле вращения. Он оказывает влияние на обмотку ротора, вызывая вращение путем подталкивания в разных плоскостях в определенные моменты времени.

При включении такого двигателя в однофазную сеть, в создании вращающегося момента будет участвовать только одна обмотка и воздействие на ротор в этом случае происходит только в одной плоскости. Такого усилия совершенно недостаточно для сдвига и вращения ротора. Поэтому для того чтобы сдвинуть фазу полюсного тока, необходимо воспользоваться фазосдвигающими конденсаторами. Нормальная работа трехфазного электродвигателя во многом зависит от правильного выбора конденсатора.

Расчет конденсатора для трехфазного двигателя в однофазной сети:

  • При мощности электродвигателя не более 1,5 кВт в схеме будет достаточно одного рабочего конденсатора.
  • Если же мощность двигателя свыше 1,5 кВт или он испытывает большие нагрузки во время запуска, в этом случае выполняется установка сразу двух конденсаторов — рабочего и пускового. Их подключение осуществляется параллельно, причем пусковой конденсатор нужен только для запуска, после чего происходит его автоматическое отключение.
  • Управление работой схемы производится кнопкой ПУСК и тумблером отключения питания. Для запуска двигателя нажимается пусковая кнопка и удерживается до тех пор, пока не произойдет полное включение.

В случае необходимости обеспечить вращение в разные стороны, выполняется установка дополнительного тумблера, переключающего направление вращения ротора. Первый основной выход тумблера подключается к конденсатору, второй — к нулевому, а третий — к фазному проводу. Если подобная схема способствует падению мощности или слабому набору оборотов, в этом случае может потребоваться установка дополнительного пускового конденсатора.

Подключение 3х фазного двигателя на 220 без потери мощности

Наиболее простым и эффективным способом считается подключение трехфазного двигателя в однофазную сеть путем подключения третьего контакта, соединенного с фазосдвигающим конденсатором.

Наибольшая выходная мощность, которую возможно получить в бытовых условиях, составляет до 70% от номинальной. Такие результаты получаются в случае использования схемы «треугольник9raquo;. Два контакта в распределительной коробке напрямую соединяются с проводами однофазной сети. Соединение третьего контакта выполняется через рабочий конденсатор с любым из первых двух контактов или проводов сети.

При отсутствии нагрузок, трехфазный двигатель возможно запускать с помощью только рабочего конденсатора. Однако при наличии даже небольшой нагрузки, обороты будут набираться очень медленно, или двигатель вообще не запустится. В этом случае потребуется дополнительное подключение пускового конденсатора. Он включается буквально на 2-3 секунды, чтобы обороты двигателя могли достигнуть 70% от номинальных. После этого конденсатор сразу же отключается и разряжается.

Таким образом, при решении вопроса как подключить трехфазный двигатель к сети 220 вольт, необходимо учитывать все факторы. Особое внимание следует уделить конденсаторам, поскольку от их действия зависит работа всей системы.


Внимание, только СЕГОДНЯ!

Трёхфазные электродвигатели асинхронного типа с короткозамкнутым ротором доминируют над однофазными и двухфазными собратьями в применении, т.к. имеют более высокую эффективность, а также включаются в сеть без помощи пусковых устройств. По номинальному питанию отечественные электродвигатели делятся на два типа: напряжением 220 / 380 и 127 / 220 Вольт. Последний тип электромоторов небольшой мощности применяется значительно реже.

В шильдике, размещенном на корпусе электродвигателя, обозначена необходимая информация — напряжение питания, мощность, ток потребления, КПД, возможные варианты включения и коэффицент мощности, количество оборотов.

Схемы подключения ЗВЕЗДА и ТРЕУГОЛЬНИК

Производители предлагают трехфазные электродвигатели как с возможностью изменять схему подключения, так и без таковой.

Более раннему обозначению выводов обмоток С1 — С6 соответствует современное U1 — U2, W1 — W2 и V1 — V2. В распред. коробке выведены провода в количестве трёх (заводом изготовителем по умолчанию осуществлена схема подключения *звезда*) или шести (двигатель можно подключать к трехфазной сети как звездой, так и треугольником). В первом случае необходимо начала обмоток (W2, U2, V2) соединить в единой точке, три оставшихся провода (W1, U1, V1) подключить к фазам питающей сети (L1, L2, L3).

Преимущество метода звезда — плавный запуск мотора и мягкая работа (обусловленная щадящим режимом и благоприятно сказывающаяся на эксплуатационном сроке агрегата), а также меньший пусковой ток. Недостаток — потеря по мощности примерно в полтора раза и меньший крутящий момент. Применяется для оборудования, имеющего на валу свободно вращающуюся нагрузку – вентиляторы, центробежные насосы, валы станков, центрифуг и другого оборудования, не требовательного к крутящему моменту. Схему треугольник применяют для электродвигателей, изначально имеющих на валу неинерционную нагрузку, такую как вес груза лебедки или сопротивление поршневого компрессора.
Для снижения пускового тока осуществляют комбинированный тип включения (применим для электромоторов мощностью от 5 кВт) — сочетающий в себе преимущества первых двух схем — пуск происходит по схеме звезда, а после вхождения электромотора в рабочее состояние происходит автоматическое (реле времени) или ручное переключение (пакетник) — мощность возрастает до номинальной.

Включение трёхфазного двигателя в однофазную сеть через конденсатор (380 на 220)


На практике часто приходится подключать трёхфазный двигатель к сети 220 вольт; хотя КПД при этом падает до 50 % (в лучшем случае до 70%), такая переделка бывает оправданной. Фактически мотор начинает работать как двухфазный, используя фазосдвигающий элемент.
Конденсатор подбирают исходя из мощности двигателя — на каждые 100Вт потребуется ёмкость 6, 5 мкф , по рабочему напряжению должен быть больше питающего минимум в 1,5 раза, иначе от скачков напряжения в момент включения и выключения они могут выйти из строя; тип — МБГО, МБГ4, К78-17 МБГП, К75-12, БГТ, КГБ, МБГЧ. Хорошо себя зарекомендовали металлизированные полипропиленовые конденсаторы типа СВВ5, СВВ60, СВВ61. В случае применения конденсатора бОльшей ёмкости двигатель будет перегреваться, меньшей — будет работать в недогруженном режиме либо вообще не запустится. В схеме ниже Сп — пусковой, Ср — конденсатор рабочий.

Пусковой конденсатор при наличии нагрузки на валу двигателя

В случае, если на валу имеется нагрузка, либо мощность превышает 1,5 кВт, движок может не запуститься или медленно набирать обороты. *Поправить* это можно применением рабочего и пускового конденсатора, служащих для сдвига фазы и разгона. Кнопку разгона нужно удерживать пока обороты не достигнут примерно 70% от номинальных (2 — 3 секунды), после чего отпустить.

Ёмкость пускового кондера должна превышать рабочую в 2..3 раза в зависимости от нагрузки на валу. Если проблематично достать вышеуказанные конденсаторы нужной ёмкости, возможно применение электролитических, спаянных по особой схеме с диодами. Однако для работы мощных станков следует избегать подобной замены и рекомендовать её лишь для временного включения.

Важно!

Не рекомендуется подключать электродвигатель мощностью более 3 кВт к домашней сети ввиду её невысокой нагрузочной способности.
Автоматический выключатель в цепи питания электродвигателя должен быть с время — токовой характеристикой C или D ввиду существенного кратковременного пускового тока, превышающего номинальный в 3 и 5 раз (звезда / треугольник) соответственно.
Если 3 — фазный электродвигатель будет долго работать без нагрузки от однофазной сети, он сгорит!
Выбирая правильное соединение или переключение, необходимо учитывать особенности электрической сети, силовой мощности электродвигателя и варианты подключения. В каждом случае следует ознакомиться с техническими характеристиками мотора и оборудования, для которого он предназначен.

Стоимость подключения электродвигателя специалистом —

Читайте также…

Однофазное подключение трехфазного двигателя » сайт для электриков

Расчет величины емкостей

Итак, мы выяснили, что для того, чтобы включить трехфазный двигатель в однофазной сети, требуется дополнительная схема подключения, в которую, помимо пусковой кнопки, входят два конденсатора. Их величину нужно знать, иначе работать система не будет. Для начала определим величину электрической емкости, необходимую для того, чтобы заставить ротор тронуться с места. При параллельном включении она представляет собой сумму:

С = С ст + Ср, где:

С ст – стартовая дополнительная отключаемая после разбега емкость;

С р – рабочий конденсатор, обеспечивающий вращение.

Еще нам потребуется величина номинального тока I н (она указана на табличке, прикрепленной к двигателю на заводе-изготовителе). Этот параметр также можно определить с помощью нехитрой формулы:

I н = P / (3 х U), где:

U – напряжение, при подключении «звездой» — 220 В, а если «треугольник», то 380 В;

P – мощность трехфазного двигателя, ее иногда в случае утери таблички определяют на глаз.

Итак, зависимости требуемой рабочей мощности вычисляются по формулам:

С р = Ср = 2800 I н / U – для «звезды»;

С р = 4800 I н / U – для «треугольника»;

Пусковой конденсатор должен быть больше рабочего в 2-3 раза. Единица измерения – микрофарады.

Есть и совсем уж простой способ вычисления емкости: C = P /10, но эта формула скорее дает порядок цифры, чем ее значение. Впрочем, повозиться в любом случае придется.

Частотное регулирование однофазных асинхронных электродвигателей

Итак, все чаще появляются предложения частотных преобразователей, которые могут управлять однофазными асинхронными машинами. В силу того что частотники предназначены для работы с трехфазными машинами, то для регулирования оборотов однофазной машинами необходим особый вид частотного преобразователя. Это обусловлено тем, что трехфазные и однофазные машины имеют немного разный принцип работы. Давайте рассмотрим схему включения, которую предоставляет один из официальных производителей частотных преобразователей для однофазных машин:

Это схема прямого подключения. Где: Ф-фаза питающего напряжения, N-нейтральный проводник, L1, L2 – обмотки двигателя, Ср – рабочий конденсатор.

А вот схема подключения преобразователя:

Как мы можем видеть, конденсатор при включении данной схемы отключается. Обмотка L1 переключается к выходу преобразователя фазы А, а L2 к В. Общий провод подключается к выходу С. Тем самым мы фактически получили двухфазную машину. Фазовый сдвиг теперь будет реализовывать частотный преобразователь, а не конденсатор. На выходе преобразователя будет обычное трехфазное напряжение.

Данный способ частотного регулирования трудно назвать однофазным, так как при питания двигателя от сети напрямую необходимо опять восстанавливать схему с конденсатором. Более того, этот способ регулирования частоты НЕ ПОДХОДИТ для машин с пусковой обмоткой, так как сопротивление рабочей и пусковой обмотки не равны, появится асимметрия.

Можем сделать вывод, что данный вид частотного регулирования подходит не всем электродвигателям, а только конденсаторным. Более того, при такой схеме подключения необходимо провести переподключение обмоток внутри электродвигателя (в коробке выводов электродвигателя), что после переподключения не позволит работать ему от сети напрямую. Поэтому если вы собираетесь питать электродвигатель от однофазной сети через частотник, то, может быть стоит купить преобразователь, который питается от однофазной сети, а двигатель обычный, трехфазный. Это лучше с точки зрения работы самой машины, также отсутствуют переделки внутри электрической машины. Если вы собираетесь таким образом модернизировать систему, то внимательно изучите характеристики электродвигателя, преобразователя, чтоб избежать пустой траты средств или выхода из строя элементов системы.

Помимо распространенных 3-х фазных асинхронных двигателей, на рынке предлагают однофазные моторы. Чаще всего ими являются насосы и вентиляторы. Самые популярные агрегаты в промышленности и в быту. И тут возникает вопрос? Как же ими управлять и регулировать скорость. Способов великое множество. Но самый эффективный, это когда подключают преобразователь частоты для однофазного двигателя.

Из этой статьи вы узнаете:

Всем привет! С вами Гридин Семён, и в этом посте мы поговорим с вами о нюансах управления асинхронными однофазными двигателями. Какой способ управления лучше? Разберём такой вопрос — частотное управление двигателем более подробно.

Варианты подключения однофазного двигателя

С чего же необходимо начинать подключение однофазного генератора к трехфазной сети дома? В первую очередь необходимо определиться с методом подключения, которых сегодня известно немало. Начать же их рассмотрение хочется с того, о котором уже было упомянуто нами выше — через подключение двигателя к выделенной для этих целей группе потребителей. Этот метод является основным, однако помимо него существуют и другие.

Подключение нагрузки в ручном режиме

Также подключить двигатель можно посредством использования перекидного рубильника, переключателя на 3 позиции 1-0-2. В соответствии с приведенной схемой, каждой позиции будет соответствовать следующее:

  • «1» — будет подразумевать нагрузку, запитанную от промышленной городской сети;
  • «0» — перевод рубильника в это положение будет означать, что нагрузка отключена;
  • «2» — будет соответствовать нагрузке, обеспечиваемой резервным источником электричества. В качестве такового будет выступать бензиновый, дизельный или газовый генератор.

Мы не будем слишком подробно останавливаться на устройстве составных элементов, правда, хочется отметить, что перекидной рубильник или трехпозиционный переключатель имеет довольно простую конструкцию, которая включает неподвижные контакты, соединенные с проводами (нагрузка-город-генератор), и подвижные контакты, задача которых заключается в обеспечении коммутации нагрузки с города на генератор и обратно.

Если возникла задача по переключению трехфазной нагрузки город-нагрузка, то происходит задействование сразу трех фаз. Здесь имеется в виду, что на рубильник подаются три городские фазы A-B-C, они же уходят на нагрузку. Для того чтобы нагрузка была переведена на генератор, мы должны совершать такие манипуляции, чтобы в итоге на каждую из фаз поддавалось электричество.

Решить эту задачу можно путем незначительного усовершенствования нашего переключателя рубильника: с той стороны, где будет подключаться генератор, потребуется установить перемычку между фазами A-B-C. В дальнейшем, когда нагрузка будет поступать на генератор, каждая из фаз будет обеспечена электричеством.

Подключение нагрузки посредством контакторов

Когда нагрузка создается городской сетью, то каждая из фаз, которая подключена к контактору, будет идти на нагрузку. При появлении в системе генератора поступают аналогичным образом, что и с перекидным рубильником: на клеммах контактора там, где подключен кабель, идущий от генератора, придется поместить перемычку между фазами и A-B-C.

Почему нужна подгонка

Метод расчета, приведенный выше, является приблизительным. Во-первых, номинальное значение, указанное на корпусе электрической емкости, может существенно отличаться от фактического. Во-вторых, бумажные конденсаторы (вообще говоря, вещь недешевая) часто используются бывшие в употреблении, и они, как всякие прочие предметы, подвержены старению, что приводит к еще большему отклонению от указанного параметра. В-третьих, ток, который будет потребляться двигателем, зависит от величины механической нагрузки на валу, а потому оценить его можно только экспериментально. Как это сделать?

Здесь потребуется немного терпения. В результате может получиться довольно объемный набор конденсаторов, соединенных параллельно и последовательно. Главное – после окончания работы все хорошенько закрепить, чтобы не отваливались припаянные концы от вибраций, исходящих от мотора. А потом не лишним будет еще раз проанализировать результат и, возможно, упростить конструкцию.

Расчёт необходимой ёмкости

Выбирая конденсатор, необходимо предупредить ситуацию, при которой фазный ток превысит своё номинальное значение. Поэтому к подсчётам необходимо подойти очень тщательно — неправильные результаты могут привести не только к поломке конденсатора, но и перегоранию обмоток двигателя.

На практике для пуска моторов небольшой мощности пользуются упрощённым подбором исходя из соображений, что для каждых 100 Вт мощности двигателя необходимо 7 мкФ ёмкости при соединении в треугольник. При подключении обмотки в звезду это значение уменьшается вдвое. Если в однофазную сеть присоединяют мотор на три фазы с мощностью 1 квт, то необходим конденсатор зарядом 70—72 мкФ при соединении обмоток треугольником, и 36 мкФ в случае подключения звездой.

Расчёт необходимого значения ёмкости для работы производится по формулам.

При схеме соединения звездой:

Если обмотки образуют треугольник:

I — номинальный ток двигателя. Если по каким-либо причинам его значение неизвестно, для расчёта необходимо воспользоваться формулой:

При этом U = 220 В при соединении звездой, U = 380в — треугольником.

Р — мощность, измеряемая в ваттах.

Её значение рассчитывают по формуле:

Пусковая ёмкость должна превышать значение рабочей в 2,5 — 3 раза.

Очень важен правильный выбор значения напряжения для конденсатора. Этот параметр, так же как и ёмкость, влияет на цену и габариты прибора. Если напряжение сети больше номинального значения конденсатора, пусковое приспособление выйдет из строя.

Но и использовать оборудование с завышенным напряжением также не стоит. Ведь это приведёт к неэффективному увеличению габаритов конденсаторной батареи.

Оптимальным является значение напряжения конденсатора в 1,15 раз превышающее значение напряжения сети: Uk =1,15 U с.

Очень часто при включении мотора с тремя обмотками в однофазную сеть используются конденсаторы типа КГБ-МН или БГТ (термостойкие). Они выполнены из бумаги. Металлический корпус полностью герметичен. Имеет прямоугольный вид. Необходимо учитывать, что допустимые значения напряжения и ёмкости, обозначенные на приборе, указаны для постоянного тока. Поэтому при работе на переменном токе необходимо уменьшать показатели напряжения конденсатора в 2 раза.

Стандартная схема включения трехфазного двигателя в однофазную сеть

Процесс подключения трехфазного двигателя к напряжению 230 вольт прост. Обычно ветка несет синусоиду, разница составляет 120 градусов. Формируется фазовый сдвиг, равномерный, обеспечивает плавность вращения электромагнитного поля статора. Действующее значение каждой волны составляет 230 вольт. Это позволит подключить трехфазный двигатель к домашней розетке. Фокус цирковой: получить три синусоиды, используя одну. Сдвиг фаз равен 120 градусов.

На практике означенное сделать можно, заручившись помощью специальных приборов фазовращателей. Не тех, что используются высокочастотными трактами волноводов, а специальных фильтров, сформированных пассивными, реже активными элементами. Любители заморочкам предпочитают применение заправского конденсатора. Если обмотки двигателя соединить треугольником, сформировав единое кольцо, получим сдвиги фаз 45 и 90 градусов, хватает худо-бедно для неуверенной работы вала:

Схема подключения трехфазного двигателя коммутацией обмоток треугольником

  1. На одну обмотку подается фаза розетки. Провода цепляют разницу потенциалов.
  2. Вторая обмотка запитывается конденсатором. Формируется сдвиг фаз 90 градусов относительно первой.
  3. На третьей за счет приложенных напряжений образуется слабо похожее на синусоиду колебание со сдвигом еще на 90 градусов.

Итого, третья обмотка отстоит от первой по фазе на 180 градусов. Показывает практика, расклада хватает нормально работать. Разумеется, двигатель иногда «залипает», сильно греется, мощность падает, хромает КПД. Пользователи мирятся, когда подключение асинхронного двигателя к трехфазной сети исключено.

Из чисто технических нюансов добавим: схема правильной раскладки проводов приводится на корпусе прибора. Чаще украшает внутреннюю сторону кожуха, скрывающего колодку, либо вычерчена неподалеку на шильдике. Руководствуясь схемой, поймем, как подключить электродвигатель с 6 проводами (по паре на каждую обмотку). Когда сеть трёхфазная (часто называют 380 вольт), обмотки соединяются звездой. Образуется одна общая катушкам точка, куда стыкуется нейтраль (условный схемный электрический нуль). На прочие концы подаются фазы. Получается три – по числу обмоток.

Как обращаться с треугольником для подключения трехфазного двигателя на 230 вольт, понятно. Дополнительно приводим рисунок, изображающий:

  • Схему электрического соединения обмоток.
  • Рабочий конденсатор, служащий цели создания правильного распределения фаз.
  • Пусковой конденсатор, облегчающий раскрутку вала на начальных оборотах. В последующем отключается от схемы кнопкой, разряжается шунтирующим резистором (для безопасности и пребывания в готовности к новому циклу пуска).

Подключение трехфазного двигателя 230 вольт треугольником

Картинка показывает: обмотка А находится под напряжением 230 вольт. На С подается со сдвигом фаз 90 градусов. Благодаря разности потенциалов, концы обмотки В формируют напряжение, сдвинутое на 90 градусов. Очертания далеки привычной школьным физикам синусоиде. Опущены в целях упрощения пусковой конденсатор, шунтирующий резистор. Считаем, расположение очевидно из сказанного выше. Подобная методика худо-бедно позволит добиться от двигателя нормальной работы. Клавишей пусковой конденсатор замыкается, осуществляя пуск, отключается от фазы, разряжается шунтом.

Пришло время сказать: емкость, обозначенная чертежом 100 мкФ, практически выбирается, учитывая:

  1. Частоты вращения вала.
  2. Мощность двигателя.
  3. Нагрузки, ложащиеся на ротор.

Подбирать нужно конденсатор экспериментальным путем. Согласно нашему рисунку, напряжение обмоток В и С будет одинаковым. Напоминаем: тестер показывает действующее значение. Фазы напряжения будут различны, форма сигнала обмотки В несинусоидальная. Действующее значение показывает: в плечи отдается одинаковая мощность. Обеспечивается боле менее стабильная работа установки. Мотор меньше греется, оптимизируется КПД двигателя. Каждая обмотка сформирована индуктивным сопротивлением, которое также накладывает отпечаток на сдвиг фаз между напряжением и током

Вот почему важно подобрать правильное значение емкости. Можно добиться идеальных условий работы двигателя

Как запустить трехфазный двигатель от однофазной сети без конденсатора

В этой статье будет рассмотрен способ запуска трех фазовый двигателя от сети 220 Вольт. Запускаться он будет бес помощи пускового конденсатора, а от специального пускового устройства, которое собирается на двух тиристорах, с тиристорными ключами и транзисторным управлением. Схема достаточно проста и собрать её не составит большого труда. 

Схема пускового устройства для трех фазового двигателя

Данное управление двигателем мало кому известно и практически не используется. Преимущество предлагаемого пускового устройства в том, что значительно уменьшается потеря мощности двигателя. При пуске трехфазного двигателя 220 В помощью конденсатора потеря мощности составляет минимум 30%, а может достигать 50%. Использование этого пускового устройства снижает потерю мощности до 3%, максимум составит 5%.

Подключается однофазная сеть:

Пусковое устройство подключается к двигателю вместо конденсатора.

Подключенный к устройству резистор позволяет регулировать обороты двигателя. Устройство также можно включить на реверс.

Для эксперимента взят старый двигатель еще советского производства.

С данным пусковым устройством двигатель запускается мгновенно и работает без каких-либо проблем. Такую схему можно использовать практически на любом двигателе мощностью до 3 кВт.

Примечание: в сети 220 В двигатели мощностью более 3 кВт включать просто не имеет смысла – бытовая электропроводка не выдержит нагрузки.В схеме можно использовать любые тиристоры, ток которых не менее 10 А. Диоды 231, также 10-амперные. 

Примечание: у автора в схеме установлены диоды 233, что не имеет значения (только они идут по напряжению 500 В) −поставить можно любые диоды, которые имеют ток 10 А и удерживают более 250 В. 

Устройство компактно. Автор схемы собрал резисторы просто наборами, чтобы не тратить время на подборку резисторов по номиналу. Теплоотвод не требуется. Установлен конденсатор, стабилитрон, два диода 105. Схема получилась очень простая и эффективная в работе.

Рекомендуется для использования – сборка пускового устройства проблем не создаст. В итоге при подключении двигатель стартует на своей максимальной мощности и практически без ее потери в отличие от стандартной схемы с использованием конденсатора.

Подключение к однофазной сети через конденсатор

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети невозможно в чистом виде, без изменения схемы питания. Дело в том, что для создания вращающегося магнитного потока необходимо наличие как минимум двух обмоток со сдвигом по фазе, за счет которого и создает относительное движение статора. Если мотор подключить к бытовой однофазной сети напрямую, подав питание на одну из обмоток статора, он не будет работать. Это связано с тем, что одна работающая фаза создает пульсирующее поле, которое может обеспечивать движение вращающегося ротора, но не способно запустить его.

Для решения этой проблемы в двигателе размещается дополнительная обмотка под углом в 90˚ относительно основной, в цепь которой последовательно включен фазосмещающий элемент. В этом качестве могут выступать резисторы, индукционные катушки и другие устройства, однако лучшую эффективность показало применение конденсаторов.

Дополнительная обмотка, создаваемая с помощью конденсаторов, чаще всего выступает в роли пускателя двигателя, поэтому её называют пусковой. По достижении определенной температуры и скорости вращения вала срабатывает переключатель, размыкающий цепь. После этого работа двигателя обеспечивает взаимодействием между ротором и пульсирующим полем рабочей обмотки, как уже было описано выше.

Для обеспечения максимальной эффективности работы необходимо использование конденсаторов, чья ёмкость подходит под сетевые показатели. Кроме того, нередко в таких двигателях используется магнитный пускатель или реле тока для автоматического управления рабочим процессом. В видео ниже, будет и про магнитный пускатель.

Функциональные особенности подключения асинхронного двигателя с одним конденсатором отличаются хорошими пусковыми характеристиками, но сравнительно небольшой мощностью. Поскольку частота бытовой сети с напряжением 220 В составляет 50 Гц, такие моторы не могут вращаться со скоростью более 3000 об/мин. Это сокращает сферу их использования до бытовых приборов: пылесосов, холодильников, триммеров, блендеров и т.д.

Очень настоятельно рекомендуем посмотреть два видео ролика в этом разделе (одно сверху, другое снизу), т.к. наглядное пособие, может быть крайне полезным.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети

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

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети через конденсатор

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

Каждая волна обладает амплитудой 220 вольт, что и дает возможность подключения трехфазного двигателя к обычной сети. Получение трех синусоид из одной фазы происходит с помощью обычного конденсатора, при условии соединения обмоток двигателя треугольником. Объединенные в единое кольцо, они позволяют получать сдвиг по фазе в 45 и 90 градусов, вполне достаточный для не слишком активной работы вала.

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

Одним из условий использования конденсатора является необходимость изменения его емкости в соответствии с количеством оборотов. Практическое выполнение этого условия представляет серьезную проблему, поэтому управление двигателем выполняется в двухступенчатом варианте. Во время запуска подключается сразу два конденсатора, один из которых отключается после разгона. Остается только рабочий, продолжающий функционировать.

Как подобрать конденсатор для трехфазного двигателя

Пусковой конденсатор должен примерно в 2-2,5 раза превышать емкость рабочего конденсатора. Расчетное напряжение этих устройств обычно в 1,5 раза превышает напряжение сети. Для сетей 220 вольт наилучшим вариантом будут конденсаторы МБПГ, МБГО, МБГЧ, рабочее напряжение которых составляет 500 вольт и более. Если конденсаторы включаются лишь на короткое время, возможно применение в схеме электролитических устройств, таких как КЭ-2, К50-3, ЭГЦ-М с минимальным напряжением 450 вольт.

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

Расчёт конденсатора для трёхфазного двигателя

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

Во время пуска происходит замыкание контактов, после чего нажимается кнопка разгона. После того как набрано достаточное количество оборотов, кнопку следует отпустить. Рассчитать емкость рабочего конденсатора можно по следующей формуле: Ср = 4800х I/U, где Ср является емкостью устройства в мкФ, I – сила тока, потребляемого двигателем в амперах, U – напряжение электрической сети в вольтах. Данная формула подходит при соединении обмоток двигателя методом треугольника. Если же обмотки двигателя соединены звездой, применяется формула Ср = 2800х I/U.

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

Конструкция трехфазного электродвигателя представляет собой электрическую машину, для нормальной работы которой необходимы трехфазные сети переменного тока. Основными частями такого устройства являются статор и ротор. Статор оборудован тремя обмотками, сдвинутыми между собой на 120 градусов. Когда в обмотках появляется трехфазное напряжение, на их полюсах происходит образование магнитных потоков. За счет этих потоков, ротор двигателя начинает вращаться.

Как запустить трёхфазный двигатель от 220 вольт

Как правило, для подключения трёхфазного электродвигателя используют три провода и напряжение питания 380 вольт. В сети 220 вольт только два провода, поэтому, чтобы двигатель заработал, на третий провод тоже нужно подать напряжение. Для этого используют конденсатор, который называют рабочим конденсатором.

Емкость конденсатора зависит от мощности двигателя и рассчитывается по формуле: C=66*P, где С – ёмкость конденсатора, мкФ, P – мощность электродвигателя, кВт.

То есть, на каждые 100 Вт мощности двигателя необходимо подобрать около 7 мкФ ёмкости. Таким образом, для двигателя мощностью 500 ватт нужен конденсатор ёмкостью 35 мкФ.

Необходимую ёмкость можно собрать из нескольких конденсаторов меньшей ёмкости, соединив их параллельно. Тогда общую ёмкость считают по формуле: Cобщ = C1+C2+C3+…..+Cn

Важно помнить о том, что рабочее напряжение конденсатора должно быть в 1,5 раза больше питания электродвигателя. Следовательно, при напряжении питания 220 вольт конденсатор должен быть на 400 вольт

Конденсаторы можно использовать следующего типа КБГ, МБГЧ, БГТ.

Для подключения двигателя используют две схемы подключения – это «треугольник» и «звезда».

Если в трёхфазной сети двигатель был подключен по схеме «треугольник», тогда и к однофазной сети подключаем по этой же схеме с добавлением конденсатора.

Подключение двигателя «звездой» выполняют по следующей схеме.

Для работы электродвигателей мощность до 1,5 кВт достаточно ёмкости рабочего конденсатора. Если подключить двигатель большей мощности, то такой двигатель будет очень медленно разгоняться. Поэтому необходимо использовать пусковой конденсатор. Он подключается параллельно рабочему конденсатору и используется только во время разгона двигателя. Потом конденсатор отключается. Ёмкость конденсатора для запуска двигателя должна быть в 2-3 раза больше ёмкости рабочего.

После запуска двигателя определите направление вращения. Обычно необходимо, чтобы двигатель вращался по часовой стрелке. Если вращение происходит в нужном направлении ничего делать не нужно. Чтобы сменить направление, необходимо сделать перемонтаж двигателя. Отключите два любых провода, поменяйте их местами и снова подключите. Направление вращения сменится на противоположное.

При выполнении электромонтажных работ соблюдайте правила техники безопасности и используйте индивидуальные средства защиты от поражения электрическим током.

Соединение звездой и треугольником обмоток электродвигателя

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

Соединение обмоток звездой и треугольником

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

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

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

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

Существует и комбинированное подключение, когда используются оба варианта. Такой способ применяется достаточно часто, его целью является плавный запуск электродвигателя, которого не всегда можно добиться при обычных подключениях. В момент непосредственного пуска, обмотки находятся в положении звезда. Далее, используется реле, которое обеспечивает переключение в положение треугольника. За счет этого происходит уменьшение пускового тока. Комбинированная схема, чаще всего, применяется во время пуска электродвигателей, обладающих большой мощностью. Для таких двигателей требуется и значительно больший пусковой ток, превышающий номинальное значение примерно в семь раз.

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

Запуск трехфазного электродвигателя с переключением со звезды на треугольник

Данный способ применяется для того, чтобы снизить пусковой ток, который может примерно в 5-7 раз превышать номинальный ток электродвигателя. Агрегаты со слишком большой мощностью имеют такой пусковой ток, при котором легко перегорают предохранители, отключаются автоматы и, целом, значительно понижается напряжение. При таком уменьшении напряжения снижается накаливание ламп, происходит снижение вращающего момента других электродвигателей, самопроизвольно отключаются магнитные пускатели и контакторы. Поэтому, применяются разные способы, с целью уменьшения пускового тока.

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

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

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

Когда нужно переключаться с треугольника в звезду

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

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

Подсчет итоговой ёмкости

При параллельном соединении конденсаторов их ёмкости складываются, а вот при последовательном — наоборот, суммарная ёмкость будет меньше, тут равна сумма обратных значений. Когда два одинаковых конденсатора соединяются параллельно суммарная ёмкость удваивается, а если последовательно, то уменьшается в два раза. То есть сумма ёмкости двух конденсаторов по 100 микрофарад может быть и 200 μF, и 50 μF. Всё зависит от типа их соединения между собой.

Другой пример: суммарная ёмкость конденсаторов 60 μF и 90 μF при параллельном соединении будет 150 μF, при последовательном — 36 μF. Это можно творчески использовать при подборе из того, что есть, или при покупке подешевле.

Двухфазное питание однофазного однофазного электродвигателя с питанием от основной фазы …

Контекст 1

… табличка и параметры однофазного асинхронного электродвигателя S-SPIM следующие: 230В / 50 Гц, 150 Вт, 2730 об / мин, 1,0 А, 0,55 Нм, R sq = 19,92 Ом; R sd = 21,32 Ом; R rq = 50,1 Ом; R rd = 51,1 Ом; L sq = 0,0679 H; L sd = 0,0709 H; L rq = 0,0679 H; L rd = 0,0709 H; L mq = 1,1933 H; L md = 1,1933 H; J = 0,00039 кг.м -2; р = 1; N q / N d = 1 Смоделированные формы сигналов во время пуска однофазного двигателя с расщеплением показаны на рис.11. Имитационные эксперименты двухфазного асинхронного двигателя при запуске с питанием от матричного преобразователя показаны на рис. 12. Сравнивая рис. 11 и рис. 12, можно сказать, что запуск двухфазного асинхронного двигателя с питанием от матрицы преобразователь показывает свойства, немного похожие на свойства при питании от сети. Конечно, это зависит от способа управления преобразователем и / или приводом в целом, соответственно. Принудительная динамика [20] может использоваться также для однофазного двигателя с расщеплением для достижения требуемых свойств. Подробное поведение и динамика однофазных однофазных и двухфазных асинхронных двигателей представлены в [21].Моментно-скоростные характеристики исследовались несколькими методами расчета и моделирования [17] — [19]. Полученные характеристики показаны в следующем разделе V в связи с возможностью сравнения с измеренными значениями. V. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ХАРАКТЕРИСТИК МОМЕНТА И СКОРОСТИ СИСТЕМЫ T WO-P HASE D RIVE. Экспериментальные измерения были выполнены с использованием как источника питания, так и источника питания преобразователя, рис. 13 и Рис. по синусоидальной форме волны напряжения va от автотрансформатора, при этом величина равна основной обмотке и смещена на 90 градусов эл.с помощью конденсатора C. На вспомогательную обмотку подается напряжение преобразователя U aux, снова равное по величине основной обмотке и смещенное на 90 градусов эл. основной обмотки. Однофазный инвертор LLC был экспериментально испытан с однофазным мостовым матричным преобразователем и нагрузкой R-L (рис. 5). Выходное напряжение и ток LLC-преобразователя первой ступени показаны на рис. 14. При фактическом измерении характеристики крутящий момент-скорость первая ступень была заменена источником питания SMPS и конденсаторным делителем, рис.16. Итак, вторая ступень — полумостовые матричные преобразователи работали с промежуточным звеном постоянного напряжения, аналогично [22]. Матричный преобразователь собран с устройствами RB IGBT с двойной обратной блокировкой [8]. Также можно использовать переключатели двунаправленного типа для приложений малой мощности. Полученные формы выходных сигналов напряжения и тока матричного преобразователя представлены на рис. 17 (они совпадают или очень близки к таковым для нагрузки двигателя из-за контроля тока и высокой частоты коммутации). Экспериментальные измерения характеристик крутящий момент-скорость были выполнены при полном номинальном напряжении питания.По этой причине напряжение матричного преобразователя было перемодулировано, т.е. преобразователь работал с полной шириной импульсов напряжения (из-за недостаточного напряжения в полумостовом соединении). Результирующие характеристики крутящего момента и скорости, измеренные на реальной машине в установившемся режиме, представлены на рис. 18 вместе с характеристиками, полученными с помощью различных методов расчета и моделирования. Приведенные на рисунке характеристики крутящий момент-скорость можно сравнивать между собой. Как видно, ошибка между теоретически полученными характеристиками очень мала, что может быть оправдано игнорированием недостатков в имитационной модели.Совпадение расчетных и измеренных значений сетевого питания неплохое; погрешность не более 10%. Сравнение значений, измеренных при питании от сети, и значений, измеренных при питании от преобразователя, показывает разницу в 150% — 22%, которая была вызвана негармоническим током, создаваемым преобразователем при полной ширине импульсов напряжения. Упомянутым недостатком можно было пренебречь, используя высокочастотный трансформатор (см. Рис.4 или 5 соответственно) с более высоким вторичным напряжением, таким образом, матричный преобразователь мог работать с синусоидальной ШИМ-модуляцией (т.е.е. синусоидальный ток двигателя) во всем диапазоне питающего напряжения двигателя. VI. ВЫВОДЫ Результаты моделирования и предварительные экспериментальные результаты показали хорошее соответствие между смоделированными и реальными выполненными характеристиками и временными формами сигналов. Параметры, используемые в имитационной модели S-SPIM, были рассчитаны несколькими методами, и большинство из них однажды дает хорошие реальные результаты. LLC-соединение и полумостовое соединение матричных преобразователей с биполярной ШИМ-модуляцией были выбраны для следующих приложений.Отметим, что ООО работает с мягкой коммутацией, а процесс отключения матричных преобразователей обеспечивается связью переменного тока. Таким образом, потери на отключение преобразователей сведены к минимуму, а КПД выше классического коммутационного. Благодаря этим свойствам преобразователей и более простой конструкции такие машины S-SPIM могут быть весьма экономичными. БЛАГОДАРНОСТЬ Авторы выражают благодарность за финансовую поддержку операционной программе НИОКР «Центр передового опыта систем силовой электроники и материалов для их компонентов No.OPVaV-2008 / 2.1 / 01-SORO, ITMS 26220120003 финансируется Европейским фондом регионального развития (ERDF) и проектом VEGA № 1/0470/09. R …

Трехфазный двигатель, работающий от однофазного источника питания

Трехфазный асинхронный двигатель переменного тока широко используется в промышленном и сельскохозяйственном производстве благодаря своей простой конструкции, низкой стоимости, простоте обслуживания и эксплуатации. Трехфазный двигатель переменного тока использует трехфазный источник питания (3 фазы 220 В, 380 В, 400 В, 415 В, 480 В и т. Д.), Но в некоторых реальных приложениях у нас есть только однофазные источники питания (1 фаза 110 В, 220 В, 230 В, 240 В и т. Д.). .), особенно в бытовой технике. В случае, если трехфазные машины работают от однофазных источников питания, есть 3 способа сделать это:

  1. Перемотка мотора
  2. Купить GoHz VFD
  3. Купить преобразователь частота / фаза

I: Перемотка двигателя
Необходимо выполнить некоторые работы по преобразованию работы трехфазного двигателя в однофазное питание. Здесь вы узнаете, как преобразовать трехфазный двигатель 380 В для работы от однофазного источника питания 220 В.

Принцип перемотки
Трехфазный асинхронный двигатель использует три взаимно разделенных угла 120 ° сбалансированного тока через обмотку статора для создания изменяющегося во времени вращающегося магнитного поля для привода двигателя. Прежде чем говорить об использовании трехфазного асинхронного двигателя, переводимого для работы от однофазного источника питания, мы должны пояснить вопрос создания вращающегося магнитного поля однофазного асинхронного двигателя, поскольку однофазный двигатель может быть запущен только после установления вращающегося магнитного поля. .Причина, по которой у него нет начального пускового момента, заключается в том, что однофазная обмотка в магнитном поле не вращается, а пульсирует. Другими словами, он фиксирован относительно статора. В этом случае пульсирующее магнитное поле статора взаимодействует с током в проводнике ротора и не может генерировать крутящий момент, потому что нет вращающегося магнитного поля, поэтому двигатель не может быть запущен. Однако положение двух обмоток внутри двигателя имеет разный угол наклона. Если он пытается произвести ток другой фазы, двухфазный ток имеет определенную разность фаз во времени, чтобы создать вращающееся магнитное поле.Таким образом, статор однофазного двигателя должен иметь не только рабочую обмотку, но и пусковую. В соответствии с этим принципом мы можем использовать трехфазную обмотку трехфазного асинхронного двигателя и сдвинуть одну из катушек обмотки с помощью конденсатора или индуктивности, чтобы две фазы могли проходить через разный ток, чтобы установить вращающееся магнитное поле, чтобы управлять двигателем. Когда трехфазный асинхронный двигатель использует однофазный источник питания, мощность составляет только 2/3 от исходной.

Метод перемотки
Чтобы использовать трехфазный двигатель на однофазном источнике питания, мы можем последовательно соединить любые двухфазные катушки обмотки, а затем подключить к другой фазе. В это время магнитный поток в двух обмотках имеет разность фаз, но рабочая обмотка и пусковая обмотки подключены к одному источнику питания, поэтому ток одинаковый. Поэтому последовательно подключите конденсатор, катушку индуктивности или резистор к пусковой обмотке, чтобы ток имел разность фаз.Для увеличения пускового момента соединения можно использовать автотрансформатор для увеличения напряжения однофазного источника питания с 220 В до 380 В, как показано на Рисунке 1.

Малогабаритные двигатели общего назначения имеют Y-образное соединение. Для трехфазного асинхронного двигателя Y-типа клемма обмотки конденсатора C подключается к клемме пуска автотрансформатора. Если вы хотите изменить направление вращения вала, подключите его, как показано на рисунке 2.

Если вы не хотите повышать напряжение, источник питания 220 В также может использовать это.Поскольку исходная трехфазная обмотка напряжения питания 380 В теперь используется для источника питания 220 В, напряжение слишком низкое, поэтому крутящий момент слишком низкий.

Рисунок 3 Слишком низкий крутящий момент проводки. Если вы хотите увеличить крутящий момент, вы можете подключить конденсатор фазовой синхронизации к двухфазной обмотке в катушке и использовать ее в качестве пусковой обмотки. Одна катушка, напрямую подключенная к источнику питания 220 В, см. Рисунок 4.

На рисунках 3 и 4, если вам нужно изменить направление вращения вала, вы можете просто изменить сквозное направление пусковой обмотки или рабочей обмотки. .

Магнитный момент после того, как две обмотки соединены последовательно (одна из которых является обратной струной), складывается из двух углов магнитного момента 60 ° (Рисунок 5). Магнитный момент намного выше, чем магнитный момент 120 ° (показан на Рисунке 6), поэтому пусковой момент проводки на Рисунке 5 больше, чем на Рисунке 6.

Значение резистора доступа R (рисунок 7) на обмотке пускателя должно быть замкнуто на сопротивление фазы обмотки статора и должно выдерживать пусковой ток, равный 0.1-0,12 пускового момента.

Выбор конденсатора фазового сдвига
Рабочий конденсатор c = 1950 × Ie / Ue × cosφ (микрозакон), Ie, ue, cosφ — это исходный номинальный ток двигателя, номинальное напряжение и количество циклов мощности.
Общий рабочий конденсатор, используемый в однофазном источнике питания трехфазного асинхронного двигателя (220 В): на каждые 100 Вт используются конденсаторы с 4-6 микроконденсаторами. Пусковой конденсатор может быть выбран в соответствии с пусковой нагрузкой, обычно в 1–4 раза превышающей рабочий конденсатор.Когда двигатель достигает 75% ~ 80% номинальной скорости, пусковой конденсатор должен быть отключен, иначе двигатель перегорит.

Емкость конденсатора должна быть правильно выбрана, чтобы токи 11, 12 двух фазных обмоток были равны и равны номинальному току Ie, то есть 11 = 12 = Ie. Если требуется высокий пусковой момент, можно добавить пусковой конденсатор и подключить его к рабочему конденсатору. При нормальном запуске отключите пусковой конденсатор.

Работа трехфазного двигателя от однофазного источника питания дает много преимуществ, перемотка выполняется легко.Однако общая мощность однофазного источника питания слишком мала, он должен выдерживать высокий пусковой ток, поэтому этот метод можно применить только к двигателю мощностью 1 кВт или менее.

II: Купите частотно-регулируемый привод GoHz.
VFD, сокращение от Variable Frequency Drive, это устройство для управления двигателем, работающим с регулируемой скоростью. Однофазный преобразователь частоты в трехфазный — лучший вариант для трехфазного двигателя, работающего от однофазного источника питания (1 фаза 220 В, 230 В, 240 В), он устраняет пусковой ток во время запуска двигателя, заставляя двигатель работать от нулевой скорости до полной. скорость плавная, плюс цена абсолютно доступная.Доступны частотно-регулируемые приводы GoHz мощностью от 1/2 до 7,5 л.с., частотно-регулируемые приводы большей мощности могут быть настроены в соответствии с конкретными двигателями.

Видео с подключением однофазного и трехфазного частотно-регулируемого привода с частотой ГГц

Преимущества использования частотно-регулируемого привода с частотой дискретизации ГГц для трехфазного двигателя:

  1. Плавный пуск может быть достигнут путем настройки параметров частотно-регулируемого привода, время пуска может быть установлено в несколько секунд или даже десятки.
  2. Функция бесступенчатого регулирования скорости для обеспечения оптимальной работы двигателя.
  3. Переведите двигатель с индуктивной нагрузкой на емкостную нагрузку, которая может увеличить коэффициент мощности.
  4. ЧРП
  5. имеет функцию самодиагностики, а также функции защиты от перегрузки, перенапряжения, низкого давления, перегрева и более 10 функций.
  6. Может быть легко запрограммирован с клавиатуры для автоматического управления.

III: Купите преобразователь частоты / фазы
Преобразователь частоты GoHz или преобразователь фазы также можно использовать для таких ситуаций, он может преобразовывать однофазный (110 В, 120 В, 220 В, 230 В, 240 В) в трехфазный (0- 520 В) с чистым синусоидальным выходом, который лучше для характеристик двигателя, чем форма волны ШИМ VFD, они предназначены для лабораторных испытаний, самолетов, военных и других приложений, где требуются высококачественные источники питания, это очень дорого.

Статья по теме: Влияние двигателя 60 Гц (50 Гц) на источник питания 50 Гц (60 Гц)

все, что вам нужно знать — Блог CLR

Электродвигатели позволяют нам получать механическую энергию самым простым и эффективным способом. В зависимости от количества фаз питания , мы можем найти однофазные двигатели , двухфазные и трехфазные с обмоткой пусковой обмоткой и со спиральной пусковой обмоткой с конденсатором .Причем выбор того или иного будет зависеть от необходимой мощности .

Если вы участвуете в проекте и не знаете, какой тип двигателя вам следует использовать, этот пост вас заинтересует! В нем мы расскажем вам о каждом моторе и его отличиях. Поехали!

Что такое однофазный двигатель?

Однофазный двигатель — это вращающаяся машина с электрическим приводом , которая может преобразовывать электрическую энергию в механическую энергию .

Работает от однофазного источника питания .Они содержат двух типов проводки : горячую и нейтральную. Их мощность может достигать 3 кВт , а напряжения питания меняются в унисон.

У них только одно переменное напряжение . Схема работает с двумя проводами , и ток, который проходит по ним, всегда одинаков.

В большинстве случаев это малые двигатели с ограниченным крутящим моментом . Однако есть однофазные двигатели мощностью до 10 л.с., которые могут работать с подключениями до 440 В.

Они не создают вращающегося магнитного поля; они могут генерировать только переменное поле , что означает, что для запуска им нужен конденсатор.

Это , простые в ремонте, и обслуживание, а также , доступные по цене, .

Этот тип двигателя используется в основном в домах, офисах, магазинах и небольших непромышленных компаниях . Наиболее распространенное использование включает бытовую технику, домашнее и рабочее оборудование HVAC и другую бытовую технику, такую ​​как дрели, кондиционеры и системы открывания и закрывания гаражных ворот.

Возможно, вас заинтересует: Советы по выбору малых электродвигателей

Что такое двухфазный двигатель?

Двухфазный двигатель — это система, в которой имеет два напряжения, разнесенных на 90 градусов , которая в настоящее время больше не используется. Генератор состоит из двух обмоток, расположенных под углом 90 градусов друг к другу.

Для них требуется 2 провода под напряжением и один провод заземления, которые работают в двух фазах .Один увеличивает ток до 240 В для движения, а другой поддерживает плавность тока для использования двигателя.

Что такое трехфазный двигатель?

Трехфазный двигатель — это электрическая машина , которая преобразует электрическую энергию в механическую энергию посредством электромагнитных взаимодействий . Некоторые электродвигатели обратимы — они могут преобразовывать механическую энергию в электрическую, действуя как генераторы.

Они работают от трехфазного источника питания . Они приводятся в действие тремя переменными токами с одинаковой частотой , пик которых приходится на переменные моменты. Они могут иметь мощность от до 300 кВт и скорость от 900 до 3600 об / мин .

Трехпроводные линии используются для передачи, но для конечного использования требуются 4-проводные кабели, которые соответствуют 3 фазам плюс нейтраль.

Трехфазная электроэнергия — это наиболее распространенный метод , используемый в электрических сетях по всему миру, поскольку он передает больше энергии и находит значительное применение в промышленном секторе .

Различия между однофазным двигателем и трехфазным двигателем

Во-первых, нам нужно различать тип установки и ток , протекающий через него. В этом отношении разница между однофазным током и трехфазным током заключается в том, что однофазный ток передается по одной линии. Кроме того, поскольку имеется только одна фаза или переменный ток, напряжение не меняется .

Однофазные двигатели используются, когда трехфазная система недоступна и / или для ограниченной мощности — они обычно используются для мощностью менее 2 кВт или 3 кВт .

Трехфазные двигатели обычно находят более широкое применение в промышленности , поскольку их мощность более чем на 150% выше, чем у однофазных двигателей, и создается трехфазное вращающееся магнитное поле .

При работе однофазного двигателя может быть шумно и генерироваться вибрации , трехфазные двигатели более дорогие, но они не создают этих вибраций и менее шумны.

В CLR мы ежедневно работаем с однофазными двигателями , проектируя и производя редукторы скорости для достижения идеального движения.Наши истории успеха включают в себя систему складывания боковых зеркал для легковых и коммерческих автомобилей , которая может превышать 50 000 циклов — на 100% больше циклов, чем было первоначально запрошено нашим клиентом, Volkswagen .

Нужна помощь с вашим проектом? В CLR мы постоянно ищем новые решения , адаптированные к потребностям наших клиентов, которые успешно соблюдают все новые правила. Какое движение вам нужно?

Одно- и двухфазные двигатели



В этом разделе рассматриваются однофазные двигатели.Сосредоточившись на индукции двигатели, реактивные синхронные, гистерезисные и асинхронные двигатели с расщепленными полюсами также обсуждаются. Обратите внимание, что еще один распространенный однофазный двигатель, серия универсальный двигатель, обсуждается в разделе 7.10. Большинство асинхронных двигателей дробных киловатт (дробная мощность) — однофазные двигатели. В жилых и коммерческого применения, они используются в широком спектре оборудования, включая холодильники, кондиционеры и тепловые насосы, вентиляторы, насосы, стиральные машины и сушилки.

В этом разделе мы качественно опишем эти двигатели с точки зрения теории вращающегося поля и начнем со строгого анализа однофазного двигатель, работающий от одной обмотки. Однако большинство однофазных индукционных двигатели фактически являются двухфазными двигателями с несимметричными обмотками; два обмотки обычно совершенно разные, с разным числом витков и / или распределения обмоток. Таким образом, в этом разделе также обсуждается двухфазная двигателей и включает развитие количественной теории для анализа однофазных асинхронных двигателей при работе как от их основного, так и вспомогательные обмотки.

1. ОДНОФАЗНЫЕ ИНДУКЦИОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ: КАЧЕСТВЕННОЕ ИСПЫТАНИЕ


РИС. 1 Схематический вид однофазного асинхронного двигателя.

Конструктивно наиболее распространенные типы однофазных асинхронных двигателей напоминают многофазные двигатели с короткозамкнутым ротором, за исключением расположения статора обмотки.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором и однофазным статором обмотка схематично представлена ​​на фиг. 1.Вместо того, чтобы быть сосредоточенным катушки, фактическая обмотка статора распределена в пазах для получения приблизительно синусоидальное пространственное распределение ммс. Как мы видели в разделе 4.5.1, однофазный намотка производит равные волны ммф, вращающиеся вперед и назад. По симметрии Понятно, что такой двигатель по своей сути не будет производить пусковой крутящий момент так как в состоянии покоя он будет производить равный крутящий момент в обоих направлениях. Тем не мение, покажем, что если его запустить вспомогательными средствами, то результат будет чистый крутящий момент в том направлении, в котором он запущен, и, следовательно, двигатель будет продолжать работать.

Прежде чем рассматривать вспомогательные способы запуска, обсудим основные свойства схематического двигателя по фиг. 1. Если ток статора косинусоидальная функция времени, результирующий воздушный зазор mmf определяется формулой. 4,18

(уравнение 1)

, который, как показано в Разделе 4.5.1, можно записать как сумму положительных и отрицательно бегущие ММЖ-волны равной величины. Позитивное путешествие волна задается

(уравнение 2)

, а бегущая с отрицательной волной волна —

(Ур.3)

Каждая из этих составляющих ММЧ-волн вызывает работу асинхронного двигателя, но соответствующие крутящие моменты направлены в противоположные стороны. С ротором на покой, прямые и обратные волны потока в воздушном зазоре, создаваемые комбинированными ммс токов статора и ротора равны, составляющие крутящие моменты равны, и пусковой крутящий момент не создается. Если вперед и назад волны потока в воздушном зазоре должны были оставаться равными при вращении ротора, каждая из поля компонентов будут давать характеристику крутящего момента-скорости, аналогичную к таковому многофазного двигателя с пренебрежимо малым сопротивлением утечки статора, так как проиллюстрировано пунктирными кривыми f и b на фиг.2а. Результирующий крутящий момент-скорость характеристика, которая представляет собой алгебраическую сумму двух составляющих кривых, показывает, что если бы двигатель запускался вспомогательными средствами, он произвел бы крутящий момент в каком бы направлении он ни был запущен.


РИС. 2 Характеристики крутящего момента однофазного асинхронного двигателя (а) на основе постоянных прямых и обратных потоков магнитных волн, (б) принимая учесть изменения потоковых волн.

Предположение, что волны потока в воздушном зазоре остаются равными, когда ротор в движении — это довольно резкое упрощение реального положения вещей.Во-первых, игнорируется влияние сопротивления утечки статора. Во-вторых, эффекты индуцированных токов ротора должным образом не учитываются. Оба эти эффекты будут в конечном итоге включены в подробную количественную теорию Раздела 3. Следующее качественное объяснение показывает, что производительность однофазного асинхронного двигателя значительно лучше, чем можно было бы предположить на основе равных прямых и обратных потоковых волн.

Когда ротор находится в движении, составляющие токи ротора, индуцируемые обратное поле больше, чем в состоянии покоя, а их коэффициент мощности равен ниже.Их ммф,

подробная количественная теория разд. 3. Следующие качественные объяснение показывает, что производительность однофазного асинхронного двигателя значительно лучше, чем можно было бы предположить на основе равного форварда и волны обратного потока.

Когда ротор находится в движении, составляющие токи ротора, индуцируемые обратное поле больше, чем в состоянии покоя, а их коэффициент мощности равен ниже. Их mmf, который противодействует току статора, приводит к уменьшение обратной магнитной волны.И наоборот, магнитный эффект составляющие токи, индуцированные прямым полем, меньше, чем в состоянии покоя потому что токи ротора меньше, а их коэффициент мощности выше. Как скорость увеличивается, следовательно, прямая магнитная волна увеличивается, а обратная поток волны уменьшается. Сумма этих потоковых волн должна оставаться примерно постоянной. поскольку он должен индуцировать противоэдс статора, которая приблизительно постоянна если падение напряжения в сопротивлении утечки статора невелико.

Следовательно, при вращающемся роторе крутящий момент переднего поля больше и поле обратного поля меньше, чем на фиг. 2а, истинная ситуация примерно так, как показано на фиг. 2b. В нормальном режиме бега на нескольких процент скольжения, переднее поле в несколько раз больше заднего поле, а магнитная волна не сильно отличается от постоянной амплитуды вращающееся поле в воздушном зазоре уравновешенного многофазного двигателя. В нормальном рабочей области, поэтому характеристика крутящего момента однофазного двигатель не слишком уступает многофазному двигателю, имеющему тот же ротор и работает с той же максимальной плотностью магнитного потока в воздушном зазоре.

В дополнение к крутящим моментам, показанным на РИС. 2, крутящий момент с двойной частотой статора пульсации создаются взаимодействием встречно вращающегося потока и миллиметровые волны, которые вращаются друг вокруг друга с удвоенной синхронной скоростью. Эти взаимодействия не производят среднего крутящего момента, но они заставляют двигатель шумнее, чем у многофазного двигателя. Такие пульсации крутящего момента неизбежны в однофазный двигатель из-за пульсаций мгновенной потребляемой мощности присущие однофазной цепи.Эффекты пульсирующего крутящего момента можно свести к минимуму за счет использования эластичного крепления двигателя.

Крутящий момент, указанный на кривых крутящего момента однофазного двигателя. — среднее по времени мгновенное значение крутящего момента.

2. ПУСК И РАБОТА ОДНОФАЗНОЙ ИНДУКЦИИ И СИНХРОННОЙ РАБОТЫ МОТОРЫ

Однофазные асинхронные двигатели классифицируются в зависимости от их пуска. методы и обычно называются именами, описывающими эти методы.Выбор подходящего двигателя зависит от пускового и рабочего крутящего момента. требования к нагрузке, рабочий цикл нагрузки и ограничения о пусковом и рабочем токе от питающей сети двигателя. В стоимость однофазных двигателей увеличивается вместе с их номиналом и производительностью. такие характеристики, как отношение пускового момента к току. Обычно в Чтобы свести к минимуму затраты, инженер по применению выберет двигатель с самый низкий рейтинг и производительность, которые могут соответствовать спецификациям заявление.Когда большое количество двигателей должно использоваться для определенного По назначению может быть разработан специальный двигатель, обеспечивающий наименьшую стоимость. В сфере производства двигателей с дробными киловаттами небольшая разница в стоимости важный.

Рассмотрены способы пуска и полученные характеристики крутящего момента. качественно в этом разделе. Количественная теория для анализа этих моторы развиты в разд. 4.2.


РИС. 3 Двухфазный двигатель: (а) соединения, (б) векторная диаграмма при пуске, и (c) типичная характеристика крутящего момента-скорости.

2.1 Двухфазные двигатели

Двухфазные двигатели имеют две обмотки статора, главную обмотку (также называемую как обмотка хода), которую мы будем называть индексом main и вспомогательная обмотка (также называемая пусковой обмоткой), которая мы будем ссылаться на него с нижним индексом «aux». Как и в двухфазном двигателе, оси этих обмоток смещены в пространстве на 90 электрических градусов, и они соединены, как показано на фиг. 3а. Вспомогательная обмотка имеет более высокую отношение сопротивления к реактивному сопротивлению, чем у основной обмотки, в результате чего два тока будут не в фазе, как показано на векторной диаграмме фиг.3b, который представляет условия при запуске. Поскольку ток вспомогательной обмотки I_aux опережает ток основной обмотки I_main, Поле статора сначала достигает максимума вдоль оси вспомогательной обмотки. а затем несколько позже по времени достигает максимума по оси основная обмотка.

Токи в обмотках эквивалентны несимметричным двухфазным токам, и двигатель эквивалентен неуравновешенному двухфазному двигателю. Результат вращающееся поле статора, вызывающее запуск двигателя.После мотора запускается, отключается вспомогательная обмотка, обычно с помощью центробежного переключатель, который работает примерно на 75% синхронной скорости. Простой способ получения высокого отношения сопротивления к реактивному сопротивлению вспомогательной обмотки — намотать его проволокой меньшего размера, чем основная обмотка, допустимая процедура потому что эта обмотка работает только при пуске. Его реактивное сопротивление может быть несколько уменьшили, поместив его в верхние части прорезей. Типичный крутящий момент-скорость характеристика такого двигателя показана на фиг.3c.

Электродвигатели с разделенной фазой имеют умеренный пусковой момент при низком пусковом токе. Типичные области применения включают вентиляторы, нагнетатели, центробежные насосы и офисные помещения. оборудование. Типичные значения от 50 до 500 Вт; в этом диапазоне они доступные двигатели с самой низкой стоимостью.

2,2 Конденсаторные двигатели


РИС. 4 Двигатель с конденсаторным пуском: (а) соединения, (б) векторная диаграмма на пуск, и (c) типичная характеристика крутящего момента-скорости.

Конденсаторы

могут использоваться для улучшения пусковых характеристик двигателя, рабочих характеристик, или оба, в зависимости от размера и подключения конденсатора. Конденсатор-старт электродвигатель также является электродвигателем с расщепленной фазой, но смещение фазы по времени между два тока получаются с помощью конденсатора, включенного последовательно с вспомогательная обмотка, как показано на фиг. 4а. Снова вспомогательная обмотка отключается после запуска двигателя, и, следовательно, вспомогательный обмотка и конденсатор могут быть спроектированы с минимальными затратами для работы в прерывистом режиме.

При использовании пускового конденсатора соответствующей емкости вспомогательная обмотка ток I aux в состоянии покоя можно сделать так, чтобы он управлял током основной обмотки. Я подключаюсь на 90 электрических градусов, как в сбалансированном двухфазном двигателе. (см. фиг. 4b). На практике лучший компромисс между пусковым моментом, пусковой ток и стоимость обычно зависят от угла сдвига фаз. менее 90 °. Типичная характеристика крутящего момента-скорости показана на фиг. 4c, выдающейся особенностью является высокий пусковой крутящий момент.Эти двигатели используются для компрессоров, насосов, холодильного оборудования и оборудования для кондиционирования воздуха, а также другие трудно запускаемые нагрузки. Конденсаторный двигатель в разрезе показанный на фиг. 5.

В двигателе с постоянным разделением конденсаторов конденсатор и вспомогательная обмотка не вырезаются после запуска; конструкция может быть упрощена пропуском переключателя, а также улучшились коэффициент мощности, КПД и пульсации крутящего момента. Например, конденсатор и вспомогательная обмотка могут быть спроектированы для идеального двухфазный режим (т.е.е., отсутствие обратной магнитной волны) при любой желаемой нагрузке. Тогда потери из-за обратного поля в этой рабочей точке будут быть устранены, что приведет к повышению эффективности. Двойная частота статора пульсации крутящего момента также были бы устранены, с конденсатором, служащим в качестве резервуар для хранения энергии для сглаживания пульсаций потребляемой мощности от однофазной сети, что приводит к более тихой работе.

Пусковым моментом нужно пожертвовать, потому что выбор емкости обязательно компромисс между лучшими начальными и рабочими значениями.В Приведены результирующая характеристика крутящего момента-скорости и схематическая диаграмма. на фиг. 6.


РИС. 5 Асинхронный двигатель с конденсаторным пуском в разрезе.

Пусковой выключатель находится справа от ротора. Мотор каплезащищенный строительство.


РИС. 6 Двигатель с постоянным разделением конденсаторов и типовая характеристика крутящего момента.


РИС. 7 Конденсаторный пуск, двигатель с конденсаторным питанием и типичная скорость крутящего момента характерная черта.

Если используются два конденсатора, один для запуска и один для работы, теоретически могут быть достигнуты оптимальные пусковые и эксплуатационные характеристики. Один способ достижение этого результата показано на фиг. 7а. Малое значение емкости необходим для оптимальных условий работы постоянно подключен последовательно со вспомогательной обмоткой, и гораздо большее значение, необходимое для запуска получается конденсатором, подключенным параллельно рабочему конденсатору с помощью переключателя с размыкается, когда двигатель набирает скорость.Такой мотор известный как конденсаторный двигатель с конденсаторным запуском.

Конденсатор для двигателя с конденсаторным пуском имеет типичное значение 300 #F. для мотора мощностью 500 Вт. Поскольку он должен проводить ток только в течение времени пуска, Конденсатор представляет собой специальный компактный электролитический конденсатор переменного тока, предназначенный для запуска двигателей. долг. Конденсатор для того же двигателя, постоянно подключенного, имеет типичный рейтинг 40 #E, и поскольку он работает непрерывно, конденсатор является бумага переменного тока, фольга и масло.Стоимость различных типов двигателей связана с к производительности: двигатель с конденсаторным пуском имеет самую низкую стоимость, конденсатор с постоянным разделением двигатель следующий, а конденсаторный запуск, двигатель с конденсатором самая высокая стоимость.

——————

Практическая задача 1

Рассмотрим двигатель из Примера 1. Найдите фазовый угол между основными и токи вспомогательной обмотки при замене конденсатора емкостью 177 мкФ на конденсатор емкостью 200 мкФ.

Решение

85.2 °

—————-

2,3 Асинхронные двигатели с экранированными полюсами

Как схематично показано на фиг. 8а, асинхронный двигатель с экранированными полюсами обычно имеет выступающие полюса с одной частью каждого полюса, окруженной короткозамкнутый виток меди называется затеняющей катушкой. Наведенные токи в затеняющая катушка вызывает отставание потока в затененной части полюса флюс в другой части. Результат похож на вращающееся поле движение в направлении от незатененной к затемненной части столба; в короткозамкнутом роторе индуцируются токи и низкий пусковой крутящий момент производится.Типичная характеристика крутящего момента-скорости показана на фиг. 8b. Их эффективность невысока, но двигатели с расщепленными полюсами являются наименее дорогими. тип субфракционного киловаттного двигателя. Их можно найти в рейтингах примерно до 50 Вт.


РИС. 8 Асинхронный двигатель с расщепленными полюсами и типичная характеристика крутящего момента.


РИС. 9 Пробивка ротора для четырехполюсного синхронно-реактивного двигателя и типичная характеристика крутящий момент-скорость.

2,4 Самозапускающиеся синхронно-реактивные двигатели

Любой из типов асинхронных двигателей, описанных выше, может быть преобразован в самозапускающийся синхронно-реактивный двигатель.Все, что вызывает сопротивление воздушного зазора в зависимости от углового положения ротора относительно к оси обмотки статора будет создавать реактивный момент, когда ротор вращающийся с синхронной скоростью. Например, предположим, что некоторые зубы снимается с ротора с короткозамкнутым ротором, оставляя стержни и концевые элементы неповрежденными, как в обычном асинхронном двигателе с короткозамкнутым ротором. ИНЖИР. 9а показано ламинирование для такого ротора рассчитан на использование с четырехполюсным статором. Статор может быть многофазным или любым из однофазных типов, описанных выше.

Двигатель запускается как асинхронный и при малых нагрузках будет увеличивать скорость. до небольшого значения скольжения. Момент сопротивления возникает из-за тенденции ротора, чтобы попытаться выровнять себя в положении минимального сопротивления с относительно синхронно вращающейся прямой волны магнитного потока в воздушном зазоре, в соответствии с с принципами, обсуждаемыми в разделе 3. При небольшом скольжении этот крутящий момент медленно чередуется по направлению; ротор ускоряется во время положительного полупериод изменения крутящего момента и замедлился во время последующего отрицательный полупериод.Если момент инерции ротора и его механический нагрузка достаточно мала, ротор будет ускоряться от скорости скольжения до синхронной скорости в течение ускоряющего полупериода реактивного сопротивления крутящий момент.

Ротор будет синхронизирован и продолжит работу в синхронном режиме. скорость.

Наличие любой вращающейся в обратном направлении волны магнитного потока статора будет создавать крутящий момент. пульсации и дополнительные потери, но синхронная работа будет сохранена при условии, что момент нагрузки не является чрезмерным.

Типичная характеристика крутящего момента-скорости для синхронно-реактивного запуска с разделением фаз двигатель показан на фиг. 9b. Обратите внимание на высокие значения крутящего момента асинхронного двигателя. Причина этого в том, что для получения удовлетворительного синхронного двигателя характеристик, было сочтено необходимым построить синхронно-реактивную двигатели в корпусах, подходящих для асинхронных двигателей с двумя или в три раза больше, чем у синхронного двигателя. Также обратите внимание, что главный влияние явнополюсного ротора на характеристики асинхронного двигателя в состоянии покоя, где очевидна значительная «зубчатость»; я.е., крутящий момент значительно зависит от положения ротора.

2,5 Гистерезисные двигатели

Явление гистерезиса можно использовать для создания механического крутящего момента. В простейшем виде ротор гистерезисного двигателя представляет собой гладкий цилиндр. из магнитотвердой стали, без обмоток и зубцов. Он размещен внутри статор с прорезями, несущий распределенные обмотки, предназначенный для производства почти как можно более синусоидальное пространственное распределение потока, так как волнистости в волна потока значительно увеличивает потери.В однофазных двигателях статор обмотки обычно относятся к типу с постоянными разделенными конденсаторами, как на фиг. 6. Конденсатор выбран так, чтобы в результате получался примерно сбалансированный двухфазный ток. условия в обмотках двигателя. Затем статор производит в первую очередь Вращающееся с синхронной скоростью поле воздушного зазора фундаментального пространства.


РИС. 10 (а) Общий характер магнитного поля в воздушном зазоре и ротор гистерезисного двигателя; (б) идеализированная характеристика крутящего момента-скорости.

Отображаются мгновенные магнитные условия в воздушном зазоре и роторе. на фиг. 10а для двухполюсного статора. Ось S S ‘волны статора-ммс вращается с синхронной скоростью. Из-за гистерезиса намагниченность ротора отстает от индуцирующей ММП-волны, поэтому ось R R ‘волны магнитного потока ротора отстает от оси статор-ммс волны на величину гистерезисный угол 6 запаздывания (фиг. 10а). Если ротор неподвижен, запускается крутящий момент создается пропорционально произведению основных компонентов статора mmf и потока ротора и синуса угла крутящего момента 6.В ротор затем ускоряется, если крутящий момент нагрузки меньше развиваемого крутящий момент мотора.

Пока ротор вращается со скоростью ниже синхронной, каждая область ротора подвергается повторяющемуся гистерезисному циклу на частоте скольжения. Пока ротор ускоряется, угол запаздывания 6 остается постоянным, если поток постоянна, так как угол 6 зависит только от петли гистерезиса материал ротора и не зависит от скорости прохождения петли.Таким образом, двигатель развивает постоянный крутящий момент вплоть до синхронной скорости, как показано на идеализированной характеристике крутящий момент-скорость на фиг. 10б. Этот Особенность — одно из преимуществ гистерезисного двигателя. По сравнению с реактивный двигатель, который должен синхронизировать свою нагрузку из характеристики крутящего момента асинхронного двигателя, гистерезисный двигатель может синхронизировать любую нагрузку, которую он может ускорить, независимо от того, насколько велик инерция. После достижения синхронизма двигатель продолжает работать в синхронном режиме. скорость и регулирует его угол крутящего момента, чтобы развивать требуемый крутящий момент по нагрузке.

Двигатель с гистерезисом по своей природе тихий и обеспечивает плавное вращение его нагрузка. Кроме того, ротор имеет такое же количество полюсов, что и поле статора. Двигатель может работать в многоскоростном синхронном режиме. когда статор намотан с несколькими наборами обмоток и использует переключение полюсов соединения. Гистерезисный двигатель может ускорять и синхронизировать высокоинерционный нагрузки, потому что его крутящий момент одинаков от состояния покоя до синхронной скорости.

3. ОБОРОТНАЯ ТЕОРИЯ ОДНОФАЗНЫХ ИНДУКЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Как обсуждалось в Разд. 1, статор-ммс волна однофазной индукции Можно показать, что двигатель эквивалентен двум волнам ммс постоянной амплитуды. вращаются с синхронной скоростью в противоположных направлениях. Каждый из этих компонентов Волны статора-ммс индуцируют собственные составляющие токи ротора и создают асинхронный двигатель. действие точно так же, как в сбалансированном многофазном двигателе. Это двойное вращающееся поле концепция не только полезна для качественной визуализации, но и может быть превратилась в количественную теорию, применимую к широкому спектру асинхронных двигателей. типы.Мы не будем здесь обсуждать полную количественную теорию. 1 Однако мы рассмотрим более простой, но важный случай однофазной индукции двигатель работает только на своей основной обмотке.

Рассмотрим условия с неподвижным ротором и только главным статором. обмотка возбуждена. Тогда двигатель эквивалентен трансформатору с его вторичный короткозамкнутый. Эквивалентная схема показана на фиг. 11 a, где R1, main и X 1, main — соответственно сопротивление и утечка реактивное сопротивление основной обмотки, Xm, main — реактивное сопротивление намагничивания, и R2, main и X2, main — значения сопротивления ротора в состоянии покоя и реактивное сопротивление утечки относительно основной обмотки статора при использовании соответствующих отношение оборотов.Потери в сердечнике, которые здесь не указаны, будут учтены позже. как если бы это была потеря вращения. Приложенное напряжение равно f ‘, а основная обмотка ток — I_main. Напряжение J_main — это противоэдс, генерируемая в основная обмотка стационарной пульсирующей магнитной волной в воздушном зазоре, создаваемой совместное действие токов статора и ротора.


РИС. 11 Эквивалентные схемы для однофазного асинхронного двигателя: (а) ротор заблокирован (b) ротор заблокирован, показывая эффекты прямого и обратного поля; (c) рабочие условия.

В соответствии с концепцией двойного вращающегося поля разд. 1, статора mmf можно разделить на половину амплитуды вращения вперед и назад поля. В состоянии покоя амплитуды прямого и обратного равнодействующих Волны потока в воздушном зазоре равны половине амплитуды пульсирующего поля. На фиг. 11b часть эквивалентной схемы, представляющая эффекты потока через воздушный зазор делится на две равные части, представляющие эффекты переднего и заднего полей соответственно.

Теперь рассмотрим условия после того, как двигатель набрал скорость с помощью какое-то вспомогательное средство и работает только на своей основной обмотке в направлении переднего поля при удельном скольжении с. Токи ротора, индуцированные прямое поле имеет частоту скольжения sfe, где fe — приложенный статор электрическая частота. Как и в любом многофазном двигателе с симметричным многофазным двигателем или ротор с короткозамкнутым ротором, эти токи ротора создают бегущую волну ММЧ вперед со скоростью скольжения по отношению к ротору и, следовательно, при синхронной скорость относительно статора.Результирующая прямых волн Статор и ротор mmf создают результирующую прямую волну потока в воздушном зазоре, которая формирует противоэдс J_main, f в основной обмотке статора. В отраженный эффект ротора, если смотреть со стороны статора, такой же, как в многофазный двигатель и может быть представлен импедансом 0,5R2, основной / S Jr j0,5X2, основной параллельно j0,5Xm, основной как в части эквивалента схема фиг. 1 ЖК с надписью «f». Коэффициент 0,5 зависит от разрешения пульсирующего статора mmf на переднюю и заднюю составляющие.

Теперь рассмотрим условия относительно обратного поля. Ротор все еще поворачиваясь со скольжением s по отношению к переднему полю, и его единичная скорость n в направлении переднего поля n = 1 с. Относительная скорость ротора по отношению к обратному полю составляет 1 + n, либо его скольжение с по отношению к обратному полю — 1 + n = 2 с. Обратное поле тогда индуцирует токи ротора с частотой (2 с) fe. Для небольших пробуксовок эти роторы токи почти в два раза превышают частоту статора.

Таким образом, при небольшом скольжении осциллограмма тока ротора будет показать высокочастотную составляющую от обратного поля, наложенную на низкочастотная составляющая от прямого поля. Если смотреть со стороны статора, волна ротор-ммс индуцированного обратным полем тока ротора проходит на синхронная скорость, но в обратном направлении. Схема замещения представление этих внутренних реакций с точки зрения статора как у многофазного двигателя, скольжение которого составляет 2 с и показано в части эквивалентной схемы (фиг.11c) помечены буквой «b». Как и с форвардом поле, коэффициент 0,5 зависит от разрешения пульсирующего статора mmf на прямые и обратные компоненты. Напряжение J ~ main, b на параллельная комбинация, представляющая обратное поле, является противоэдс. генерируется в основной обмотке статора результирующим обратным полем.

Используя эквивалентную схему фиг. 11 в, ток статора, мощность входной мощности, а коэффициент мощности можно вычислить для любого предполагаемого значения скольжения, когда приложенное напряжение и полное сопротивление двигателя известны.Чтобы упростить обозначение, пусть


(уравнение 4)

(уравнение 5)

Импедансы, представляющие реакции прямого и обратного полей с точки зрения однофазной главной обмотки статора 0,5Zf и 0,5Zb соответственно на фиг. 11 с.

Исследование эквивалентной схемы (фиг. 11c) подтверждает вывод, достигнуты качественными рассуждениями в разд. 1 (фиг. 2b), что передний Волна потока в воздушном зазоре увеличивается, а обратная волна уменьшается, когда ротор приводится в движение.Когда двигатель работает с небольшим скольжением, отраженный влияние сопротивления ротора в прямом поле, 0,5 R2, main / S, значительно больше, чем его значение состояния покоя, в то время как соответствующий эффект в обратное поле, 0,5R2, основное / (2 с), меньше.

Следовательно, полное сопротивление прямого поля больше, чем его значение в состоянии покоя, в то время как обратное поле меньше. Счетчик ЭДС прямого поля Emain, f поэтому больше, чем его значение состояния покоя, в то время как обратное поле счетчик ЭДС / ~ main, b меньше; я.т.е. прямая волна потока в воздушном зазоре увеличивается, в то время как обратная магнитная волна уменьшается.

Механическая мощность и крутящий момент могут быть вычислены путем приложения крутящего момента. и отношения мощности, разработанные для многофазных двигателей в Разделе 6. Крутящие моменты каждое из полей прямого и обратного направления может рассматриваться в этом манера. Взаимодействие встречно вращающегося потока и ММП-волн вызывает пульсации крутящего момента при удвоенной частоте статора, но без среднего крутящего момента.

[…]

Проверка порядка величины числовых значений в Примере 2 предлагает приближения, которые обычно могут быть сделаны. Эти приближения относятся, в частности, к сопротивлению обратного поля. Обратите внимание, что сопротивление 0,5 (Rb + j Xb) составляет всего около 5 процентов от общего импеданса двигателя для скольжение почти при полной нагрузке.

Следовательно, приблизительно 20 процентов этого импеданса вызовет ошибку только около 1% в токе двигателя.Хотя строго говоря, импеданс обратного поля является функцией скольжения, очень мало ошибка обычно возникает в результате вычисления ее значения при любом удобном вводе нормальная рабочая область, например, 5 процентов, а затем предполагая, что Rb и Xb быть константами.

В несколько большем приближении эффект шунтирования j Xm, основной на импеданс обратного поля, часто можно пренебречь, откуда


(уравнение 15)

Это уравнение дает значения сопротивления обратного поля, которые на несколько процентов выше, что можно увидеть при сравнении с точным выражением приведено в примере 2.

Пренебрежение s в уравнении. 9.15 будет иметь тенденцию давать значения обратного поля сопротивление, которое было бы слишком низким, и поэтому такое приближение имеют тенденцию противодействовать ошибке в формуле. 9.15. Следовательно, для небольших промахов


(уравнение 16)

В многофазном двигателе (раздел 6.5) максимальный внутренний крутящий момент и проскальзывание, при котором оно происходит, легко выразить через параметры двигателя; максимальный внутренний крутящий момент не зависит от сопротивления ротора.Нет таких простые выражения существуют для однофазного двигателя. Однофазная проблема намного сложнее из-за наличия обратного поля, эффект которого двоякий: (1) он поглощает часть приложенного напряжения, тем самым уменьшая доступное для прямого поля напряжение и уменьшая развиваемый передний крутящий момент; и (2) обратное поле дает отрицательные крутящий момент, уменьшая эффективный развиваемый крутящий момент. Оба эти эффекта зависят от от сопротивления ротора, а также реактивного сопротивления утечки.Следовательно, в отличие от многофазный двигатель, максимальный внутренний крутящий момент однофазного двигателя составляет зависит от сопротивления ротора; с увеличением сопротивления ротора уменьшается максимальный крутящий момент и увеличивает скольжение, при котором возникает максимальный крутящий момент.

В основном из-за эффектов обратного поля однофазный асинхронный двигатель несколько уступает многофазному двигателю, использующему тот же ротор и тот же сердечник статора. Однофазный двигатель имеет нижний максимум крутящий момент, возникающий при более низком скольжении.При том же крутящем моменте однофазный двигатель имеет более высокое скольжение и большие потери, в основном из-за обратного поля ротор 12R потери. Потребляемая мощность однофазного двигателя больше, главным образом из-за мощности и реактивных вольт-ампер, потребляемых обратное поле. Потери статора 12R также несколько выше в однофазном двигатель, потому что одна фаза, а не несколько, должна пропускать весь ток. Из-за больших потерь КПД ниже, а температура подъем при том же крутящем моменте выше.Для однофазный двигатель, чем многофазный двигатель той же мощности и скорости рейтинг. Благодаря большему размеру рамы максимальный крутящий момент может быть достигнут сравнимо с физически меньшим, но равным по мощности многофазным мотор. Несмотря на больший размер рамы и необходимость вспомогательного пусковые устройства, однофазные двигатели общего назначения в стандарте дробные киловаттные рейтинги стоят примерно столько же, сколько соответственно номинальные многофазные двигатели из-за гораздо большего объема производства бывшего.

4. ДВУХФАЗНЫЕ ИНДУКЦИОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Как мы видели, большинство однофазных асинхронных двигателей фактически построено в виде двухфазных двигателей с двумя обмотками статора в пространственной квадратуре. Основная и вспомогательная обмотки обычно очень разные, с разными количество витков, размер провода и распределение витков. Эта разница в комбинация с конденсатором, который обычно используется последовательно с вспомогательная обмотка, гарантирует, что ММФ производятся двумя обмотками токи будут довольно несбалансированными; в лучшем случае они могут быть сбалансированы по одному конкретному рабочая точка.Таким образом, мы обсудим различные аналитические методы для двухфазные двигатели, чтобы расширить наше понимание и понимание машины производительности, а также разработать методики анализа одно- и двухфазные двигатели.

В сбалансированных условиях эксплуатации симметричный двухфазный двигатель может анализироваться с использованием методов, разработанных в разделе 6 для трехфазных двигателей, слегка изменен, чтобы учесть тот факт, что есть два фазы, а не три.

В этом разделе мы сначала обсудим один метод, который можно использовать для проанализировать симметричный двухфазный двигатель, работающий в несимметричном режиме условия. Затем мы формально выведем аналитическую модель для несимметричной двухфазный двигатель, который может быть применен к однофазным двигателям в общем случае отключая как свою основную, так и вспомогательную обмотки.

4.1 Несбалансированная работа симметричных двухфазных машин; Симметричная составляющая Концепт

При работе только от основной обмотки однофазный двигатель крайний случай, когда двигатель работает в условиях несимметричного тока статора.В некоторых случаях в источнике питания возникают несбалансированные напряжения или токи. сеть к двигателю, например, при перегорании линейного предохранителя. В остальных случаях несбалансированные напряжения создаются пусковыми сопротивлениями однофазных двигателей, как описано в разд. 2. Цель этого раздела — разработать теория симметричных компонентов двухфазных асинхронных двигателей с двойным вращающимся полем концепция и показать, как теория может быть применена к множеству проблем с асинхронными двигателями, имеющими две обмотки статора в пространственной квадратуре.

Сначала рассмотрим, что происходит при сбалансированном двухфазном напряжении. применяются к выводам статора двухфазной машины, имеющей единый воздушный зазор, симметричный многофазный или сепараторный ротор и два одинаковых статора обмотки ot и fl в пространственной квадратуре. Токи статора равны в по величине и во временной квадратуре.

Когда ток в обмотке ot достигает своего мгновенного максимума, ток в обмотке fl равен нулю, а волна статора-ммс центрирована на оси обмотка или.Точно так же волна статора-ммс центрируется на оси обмотки. fl в момент, когда ток в обмотке fl равен мгновенному максимум. Таким образом, волна статора-ммс распространяется на 90 электрических градусов в пространство во временном интервале, соответствующем изменению фазы на 90 ° применяемого напряжение, с направлением его движения в зависимости от чередования фаз токов. Более полный анализ, как в разделе 4.5, показывает что бегущая волна имеет постоянную амплитуду и постоянную угловую скорость.Этот факт, конечно же, является основой теории сбалансированной работы. индукционных машин.

Поведение двигателя для сбалансированных двухфазных приложенных напряжений либо последовательность фаз может быть легко определена. Таким образом, если ротор вращается при скольжении s в направлении от обмотки альфа к обмотке r вывод полное сопротивление на фазу дается эквивалентной схемой на фиг. 12а когда приложенное напряжение fz ~ отстает от подаваемого напряжения на 90 °.Через в остальной части этого лечения эта фазовая последовательность называется положительной последовательностью. и обозначается индексом ‘f’, поскольку токи прямой последовательности результат в поле вперед. При вращении ротора с одинаковой скоростью и в том же направлении оконечный импеданс на фазу определяется эквивалентная схема фиг. 12b, когда выводы fz ~ запитаны на 90 °. Эта фаза последовательность называется отрицательной последовательностью и обозначается индексом ‘b’, поскольку токи обратной последовательности создают обратное поле.


РИС. 12 Однофазные схемы замещения двухфазного двигателя под несбалансированные условия (а) прямое поле и (б) обратное поле.


РИС. 13 Синтез неуравновешенной двухфазной системы из суммы две уравновешенные системы противофазной последовательности.

Предположим теперь, что два сбалансированных двухфазных источника напряжения противоположной фазы последовательность подключаются последовательно и применяются одновременно к двигателю, как показано на фиг.13а, где приложены векторные напряжения Vf и j Vf соответственно, к обмоткам ot и fl образуют сбалансированную систему положительной последовательности, а вектор напряжения «V’b и -j l? b образуют другую сбалансированную систему, но с отрицательным последовательность.

Результирующее напряжение V, ~, приложенное к обмотке ct, равно вектору


(уравнение 17)

… а применительно к обмотке fl …

(уравнение 18)

РИС. 13b показана обобщенная векторная диаграмма, на которой прямой или В положительной последовательности система задается векторами ~ ‘r и j l ~’ r и система обратной или отрицательной последовательности задается векторами ~ ‘b и -j ~ ‘б.Результирующие напряжения, определяемые векторами 12 ~ и V / ~, не соответствуют как правило, равные по величине или по квадратуре по времени. Из этого обсуждения мы видим, что несбалансированная двухфазная система приложенных напряжений V ~ и V # может быть синтезирован путем объединения двух сбалансированных наборов напряжений противоположной фазы. последовательность.

Однако с системами с симметричными компонентами работать намного проще. чем их несбалансированная результирующая система. Таким образом, легко вычислить составляющие токи, создаваемые каждой симметрично-компонентной системой применяемых напряжения, потому что асинхронный двигатель работает как сбалансированный двухфазный двигатель для каждой компонентной системы.

При наложении фактический ток в обмотке складывается из составные части. Таким образом, если if и Ib являются, соответственно, положительной и отрицательной последовательностями компонентных векторных токов в обмотке или, соответственно, положительного и векторные токи составляющей обратной последовательности в обмотке fl равны соответственно jif и -j ib, а фактические токи обмотки i ~ и i # равны

[…]


РИС. 14 Разрешение несимметричных двухфазных напряжений на симметричные составные части.

4,2 Общий случай: асимметричные двухфазные индукционные машины

Как мы уже говорили, однофазный асинхронный двигатель с основным и вспомогательным обмотка — пример несимметричного двухфазного асинхронного двигателя. В В этом разделе мы разработаем модель такого двухфазного двигателя, используя обозначения подходит для однофазного двигателя. Предположим, как обычно случай, когда обмотки находятся в пространственной квадратуре, но несимметричны в том, что они могут иметь разное количество витков, разное распределение обмоток, и так далее.

Наш аналитический подход заключается в представлении ротора эквивалентным двухфазным обмотка, схематически изображенная на фиг. 16 и начать с потокосцепления / тока отношения для ротора и статора формы


(уравнение 25)

, где 0me — угол ротора, измеренный в электрических радианах.

Lmain = собственная индуктивность основной обмотки

РИС. 16 Схематическое изображение двухфазного асинхронного двигателя с эквивалентный двухфазный ротор.

[…]

5. РЕЗЮМЕ

Одна из тем этого раздела — продолжение теории индукционных машин. раздела 6 и его применение к однофазному асинхронному двигателю. Этот теория расширяется пошаговым процессом рассуждения от простого вращающегося поля теория симметричного многофазного асинхронного двигателя. Основная концепция: разрешение статорной ММЧ-волны на два бегущих с постоянной амплитудой волны, вращающиеся вокруг воздушного зазора с синхронной скоростью в противоположных направлениях.Если проскальзывание для переднего поля равно s, то для заднего поля равно (2 с). Каждое из этих составляющих полей производит действие асинхронного двигателя, как в симметричном многофазном двигателе. С точки зрения статора, отраженные эффекты ротора можно визуализировать и выразить количественно в терминах простых схем замещения. Легкость, с которой внутреннее реакции могут быть объяснены таким образом, является существенной причиной полезность теории двойного вращающегося поля.

Для однофазной обмотки прямая и обратная составляющие ММЧ-волн равны, а их амплитуда составляет половину максимального значения пика стационарный пульсирующий ММФ, создаваемый обмоткой. Разрешение статора mmf на его переднюю и заднюю компоненты затем приводит к физическая концепция однофазного двигателя описана в разд. 1 и наконец, к количественной теории, развитой в разд. 3 и эквивалент схемы фиг.11.

В большинстве случаев однофазные асинхронные двигатели на самом деле являются двухфазными двигателями. с несимметричными обмотками, питаемыми от однофазного источника. Таким образом чтобы завершить наше понимание однофазных асинхронных двигателей, необходимо для проверки производительности двухфазных двигателей. Следовательно, следующий шаг — применение изображения двойного вращающегося поля к симметричной двухфазной двигатель с несимметричным приложенным напряжением, как в разд. 4.1. Это расследование приводит к концепции симметричных компонентов, согласно которой несбалансированная двухфазная систему токов или напряжений можно разложить на сумму двух уравновешенных двухфазные компонентные системы противофазной последовательности.Резолюция токи в системы с симметричными компонентами эквивалентно разрешению волна статора-ммс на его прямую и обратную составляющие, и, следовательно, внутренние реакции ротора для каждой симметрично-компонентной системы такие же, как и те, которые мы уже исследовали. Очень похожий процесс рассуждений, который здесь не рассматривается, приводит к хорошо известному трехфазному симметрично-компонентный метод решения проблем с несбалансированными работа трехфазных вращающихся машин.Легкость, с которой вращается машина может быть проанализирована с точки зрения теории вращающегося поля. причина полезности метода симметричных компонентов.

Наконец, раздел заканчивается на Разд. 4.2 с развитием аналитического теория для общего случая двухфазного асинхронного двигателя с несимметричным обмотки. Эта теория позволяет анализировать работу однофазных двигатели, работающие как от основной, так и от вспомогательной обмоток.

6. ВИКТОРИНА

Двигатель с конденсаторным пуском, 1 кВт, 120 В, 60 Гц, имеет следующие параметры для основной и вспомогательной обмоток (при пуске):

Zmain = 4.82 + j7.25 Zau x —7.95 + j9.21 Ом основная обмотка вспомогательная обмотка

а. Найдите величину и фазовые углы токов в двух обмотках. когда на двигатель подается номинальное напряжение в пусковых условиях.

г. Найдите значение пусковой емкости, при которой будут размещены основные и токи вспомогательной обмотки во временной квадратуре при пуске.

г. Повторите часть (a), когда емкость части (b) вставлена ​​последовательно. со вспомогательной обмоткой.

2. Повторите задачу 1, если двигатель работает от источника 120 В, 50 Гц.

3. Учитывая приложенную электрическую частоту и соответствующие импедансы Zmain и Zaux основной и вспомогательной обмоток при пуске пишем скрипт MATLAB для вычисления значения емкости, которая при подключении последовательно с пусковой обмоткой образует пусковую обмотку ток, опережающий ток основной обмотки на 90 °.

4. Повторить пример 2 для скольжения 0,045.

5. Однофазный асинхронный двигатель мощностью 500 Вт, 115 В, 60 Гц имеет следующие параметры (сопротивления и реактивные сопротивления в Ом / фаза):

R1, основной = 1,68 R2, основной = 2,96

X1, основной ~ -1,87 Xm, основной = 60,6 X2, основной = 1,72

Потери в сердечнике = 38 Вт

Трение и ветровая нагрузка = 11,8 Вт

Найти скорость статора ток, крутящий момент, выходная мощность и эффективность при работе двигателя при номинальном напряжении и скольжении 4.2 процента.

6. Напишите сценарий MATLAB для построения графиков скорости и эффективности. однофазного двигателя задачи 5 в зависимости от выходной мощности в диапазоне 0

7. В состоянии покоя действующие токи в основной и вспомогательной обмотках четырехполюсного, конденсаторно-пускового асинхронный двигатель: / main = 20,7 A и laux = 11,1 A соответственно. В ток вспомогательной обмотки опережает ток основной обмотки на 53 °. В число эффективных оборотов на полюс (т.е., количество витков с поправкой на эффекты распределения обмоток) N_main -42 и N_aux = 68. Обмотки находятся в космической квадратуре.

а. Определите пиковые амплитуды переднего и заднего статора-ммс. волны.

г. Предположим, можно было отрегулировать величину и фазу вспомогательной обмотки. ток. Какая амплитуда и фаза будут производить чисто прямую волну ммф? 9.8 Выведите выражение через a2, главное для ненулевой скорости однофазный асинхронный двигатель с нулевым внутренним крутящим моментом.(Видеть Пример 2.)

9. Параметры схемы замещения 8 кВт, 230 В, 60 Гц, четырехполюсный, двухфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, Ом на фазу являются Rl = 0,253 Xl = 1,14 Xm = 32,7 R2 = 0,446 X2 = 1,30 Этот двигатель работает от несимметричного двухфазного источника 60 Гц, фазные напряжения которого составляют, соответственно, 223 и 190 В, причем чем меньше напряжение, тем больше на 73 °. Для бланка 0,045 найдите:

а. фазные токи в каждой из обмоток и

г.внутренняя механическая сила.

10. Рассмотрим двухфазный двигатель из Примера 3.

а. Найдите пусковой момент для условий, указанных в примере.

г. Сравните результат части (а) с пусковым моментом, который двигатель будет производить, если 220-В, сбалансированные двухфазные напряжения будут приложены к мотор.

г. Покажите, что если напряжения статора f ‘~ и V_beta двухфазной индукции электродвигатели находятся во временном квадратуре, но не равны по величине, пусковой крутящий момент такое же, как и при сбалансированных двухфазных напряжениях величины v / V ~ V ~ применяются.

11. Асинхронный двигатель задачи 9 питается от неуравновешенного двухфазный источник с четырехпроводным механизмом подачи с импедансом Z = 0,32 + j 1,5 Ом / фаза. Напряжения источника можно выразить как fe d -235L0 ° f ‘~ = 212/78 ° Для скольжения 5 процентов покажите, что клемма асинхронного двигателя напряжения больше соответствуют сбалансированному двухфазному набору, чем те источника.

12. Параметры эквивалентной схемы в омах на фазу, относящиеся к статор для двухфазного, 1.0 кВт, 220 В, четырехполюсный, 60 Гц, беличья клетка асинхронные двигатели приведены ниже. Потеря вращения без нагрузки составляет 65 Вт. R1 = 0,78 R2 = 4,2 X1 = X2 = 5,3 Xm = 93

а. Напряжение, приложенное к фазе c ~, составляет 220L0 ° В, а напряжение, приложенное к фазе / 3. составляет 220L65 ° V. Найдите чистый крутящий момент в воздушном зазоре при скольжении s = 0,035.

г. Каков пусковой крутящий момент при приложенных напряжениях части (а)?

г. Приложенные напряжения регулируются таким образом, чтобы f ‘~ 220L65 ° V и f’t ~ -220L90 ° В.

Полная нагрузка на машину возникает при s = 0,048. На каком скольжении максимально возникает внутренний крутящий момент? Какое значение максимального крутящего момента?

г. Пока двигатель работает, как в части (c), фаза fl разомкнута. Какова выходная мощность машины при скольжении s = 0,04?

e. Какое напряжение появляется на разомкнутых клеммах фазы-fl в условиях части (d)?

13. А 120 В, 60 Гц, конденсаторный, двухполюсный, однофазный асинхронный двигатель имеет следующие параметры: Lmain = 47.2 мГн

Rmain = 0,38

Laux = 102 мГн

Raux -1,78 Ом

Lr = 2,35 / zH

Rr = 17,2 / Ом

Lmain, r -0,342 мH

Laux, r = 0,530 м водн.

Вы можете предположить, что у двигателя 48 Вт потерь в сердечнике и 23 Вт вращательного убытки. Обмотки двигателя подключены с полярностью, показанной на фиг. 17 с рабочим конденсатором 40 #F.

а. Рассчитайте пусковой крутящий момент двигателя.

Если двигатель работает со скоростью 3490 об / мин, рассчитайте

г.токи основной и вспомогательной обмоток,

г. общий линейный ток и коэффициент мощности двигателя,

г. выходная мощность и

e. потребляемая электрическая мощность и КПД.

Обратите внимание, что эту проблему проще всего решить с помощью MATLAB.

14. Рассмотрим однофазный двигатель задачи 13. Напишите сценарий MATLAB. для поиска в диапазоне емкостей конденсаторов от 25 мкФ до 75 мкФ, чтобы найти значение, которое максимизирует КПД двигателя при скорости двигателя 3490 об / мин.Каков соответствующий максимальный КПД?

15. Для увеличения пускового момента используется однофазная индукционная двигатель Задачи 13 должен быть преобразован в конденсаторный запуск, конденсаторный мотор.

Напишите сценарий MATLAB, чтобы найти минимальное значение пусковой емкости. требуется для увеличения пускового момента до 0,5 Н-м.

16. Рассмотрим однофазный асинхронный двигатель из Примера 5, работающий в диапазоне скоростей от 3350 до 3580 об / мин.

а. Используйте MATLAB, чтобы построить выходную мощность в заданном диапазоне скоростей.

г. Постройте график КПД двигателя в этом диапазоне скоростей.

г. На том же графике, что и в части (b), постройте КПД двигателя, если Рабочий конденсатор увеличен до 45 мкФ.

Однофазный Vs. Объяснение трехфазной мощности

В электричестве фаза относится к распределению нагрузки. В чем разница между однофазным и трехфазным блоком питания? Однофазное питание — это двухпроводная силовая цепь переменного тока.Обычно это один провод питания — фазный провод — и один нейтральный провод, при этом ток течет между силовым проводом (через нагрузку) и нейтральным проводом. Трехфазное питание — это трехпроводная силовая цепь переменного тока, в которой каждый фазный сигнал переменного тока разнесен на 120 электрических градусов.

Жилые дома обычно питаются от однофазного источника питания, в то время как коммерческие и промышленные объекты обычно используют трехфазное питание. Одно из ключевых различий между однофазным и трехфазным состоит в том, что трехфазный источник питания лучше выдерживает более высокие нагрузки.Однофазные источники питания чаще всего используются, когда типичными нагрузками являются освещение или обогрев, а не большие электродвигатели.

Однофазные системы могут быть производными от трехфазных систем. В США это делается через трансформатор для получения нужного напряжения, а в ЕС — напрямую. Уровни напряжения в ЕС таковы, что трехфазная система может также служить тремя однофазными системами.

Однофазное и трехфазное питание

Еще одно важное различие между трехфазным питанием и трехфазным питанием.однофазное питание — это постоянство подачи мощности. Из-за пиков и провалов напряжения однофазный источник питания просто не обеспечивает такой стабильности, как трехфазный источник питания. Трехфазный источник питания обеспечивает постоянную подачу питания.

По сравнению с однофазным питанием и трехфазным, трехфазные источники питания более эффективны. Трехфазный источник питания может передавать в три раза больше мощности, чем однофазный источник питания, при этом требуется только один дополнительный провод (то есть три провода вместо двух).Таким образом, трехфазные источники питания, независимо от того, имеют ли они три провода или четыре, используют меньше проводящего материала для передачи заданного количества электроэнергии, чем однофазные источники питания.

Разница между трехфазной и однофазной конфигурациями

В некоторых трехфазных источниках питания действительно используется четвертый провод, который является нейтральным проводом. Две наиболее распространенные конфигурации трехфазных систем известны как звезда и треугольник. Конфигурация треугольника имеет только три провода, в то время как конфигурация звезды может иметь четвертый, нейтральный, провод.Однофазные блоки питания также имеют нейтральный провод.

Как однофазные, так и трехфазные системы распределения электроэнергии имеют функции, для которых они хорошо подходят. Но эти два типа систем сильно отличаются друг от друга.

Статьи по теме

Узнайте больше об анализаторах качества электроэнергии.

Многопараметрический анализ для повышения эффективности однофазного конденсаторного двигателя

Однофазные двигатели известны своей небольшой номинальной мощностью и их использованием в различных бытовых приборах.Хотя они не являются крупными потребителями электроэнергии, их широкое применение способствует общему потреблению электроэнергии. Кроме того, стандарт IEC 60034-30-1: 214 определяет уровни эффективности для одно- и трехфазных двигателей и предусматривает повышенный электрический коэффициент полезного действия для электродвигателей. Таким образом, в данной статье для параметрического анализа двигателя с постоянным разделением конденсаторов используются пять различных конструктивных параметров, которые влияют на эффективность двигателя. В результате параметрического анализа были получены две различные оптимизированные модели двигателей с повышенной эффективностью.Влияние каждого параметра на КПД двигателя, а также на другие рабочие характеристики, такие как пусковой момент, перегрузочная способность, номинальный ток, пусковой ток, общие потери и коэффициент мощности, анализируется, и делаются соответствующие выводы. Полученные модели двигателей проверены методом конечных элементов (МКЭ) для определения распределения плотности магнитного потока.

1. Введение

Конденсаторные двигатели относятся к однофазным двигателям, у которых есть конденсатор во вспомогательной обмотке, обычно предназначенный для запуска двигателя.В случае двигателя с постоянно разделенными конденсаторами во вспомогательной обмотке находится только один конденсатор, который постоянно работает как во время запуска, так и во время работы двигателя. В целом однофазные двигатели имеют низкую номинальную мощность, но они широко распространены в бытовых приборах и везде, где имеется однофазное питание. Это делает потребление электроэнергии однофазными двигателями значительной частью общего потребления электроэнергии в домашних хозяйствах и промышленности.В марте 2014 года был опубликован стандарт IEC 60034-30-1. Он определяет четыре класса эффективности для асинхронных двигателей (одно- и трехфазные), стандартный КПД IE1, высокий КПД IE2, высокий КПД IE3 и сверхвысокий КПД IE4 (рис. 1). С января 2017 года установленный законом минимальный КПД IE3 должен поддерживаться для номинальных мощностей электродвигателей от 0,75 кВт до 375 кВт. Повышение эффективности двигателя стало императивом для производителей электродвигателей. Тем не менее, производственные затраты должны поддерживаться на конкурентном уровне за счет анализа различных аспектов оптимизации двигателей.


Была проанализирована оптимизация электродвигателей с точки зрения повышения эффективности на основе оценки механических параметров и законов масштабирования трехфазных асинхронных электродвигателей [2, 3]. Оптимизация однофазных конденсаторных двигателей была исследована с использованием симисторного регулятора напряжения или в конфигурации привода с датчиком Холла [4, 5]. На протяжении многих лет для оптимизации однофазных двигателей использовались различные алгоритмы оптимизации, такие как оптимизация роя частиц, модель суррогатного поля или генетические алгоритмы, применяемые в одно- или многоцелевых моделях оптимизации [6–9].Гибридный алгоритм, состоящий из оптимизации роя частиц и генетических алгоритмов, был применен для определения оптимальной рабочей точки двухфазных двигателей с точки зрения повышения эффективности и снижения пульсаций крутящего момента [10]. Последний представляет оптимальную рабочую точку двигателя после того, как оптимизация была сделана, и коэффициент полезного действия был рассчитан FEM. Контроллер искусственной нейронной сети повысил эффективность и динамические характеристики трехфазных асинхронных двигателей, особенно когда двигатели работают с частичной нагрузкой [11].Оптимизация асинхронных двигателей продвигается дальше с использованием контроллера на основе нечеткой логики, действующего в качестве супервизора при снижении уровней магнитного потока во время переходных процессов и способствует повышению эффективности динамических режимов работы [12]. Максимальное повышение эффективности асинхронных двигателей достигается за счет механического улучшения статора и сердечника ротора, то есть прорезей в середине статора и зубцов ротора [13, 14]. В этой статье проводится комплексный параметрический анализ, касающийся повышения эффективности двигателя с постоянным разделением конденсаторов, и дается обзор того, как параметры изменяются в оптимизированных моделях по сравнению с исходной моделью.Также представлены изменения всех важных рабочих параметров, таких как пусковой и максимальный крутящий момент, номинальный и пусковой ток, ток в основной и вспомогательной обмотках, потери во всех частях двигателя, а также общие потери, входная и выходная мощность, номинальный крутящий момент и коэффициент мощности. . В частности, показано влияние каждого конструктивного параметра, который варьируется в определенных пределах, на КПД двигателя. Следовательно, в документе приводятся основные рекомендации для разработчиков двигателей о том, как различные конструктивные параметры (длина двигателя, количество проводников основной и вспомогательной обмоток, диаметр ротора и прорезь ротора) влияют на поведение двигателя в целом в различных режимах работы: номинальные. нагрузка, холостой ход, запуск двигателя и аварийный режим.Кроме того, работа двигателя оценивается с учетом того, как максимизация эффективности влияет на другие рабочие условия. Обсуждаются также преимущества и недостатки предложенных оптимизированных моделей. Модель пускового двигателя (BM) представляет собой однофазный двигатель с постоянным разделением конденсаторов с номинальными характеристиками: напряжение 220-240 В, частота 50 Гц, номинальный ток 1,32 А, номинальная мощность 124 кВт, продукт компании MicronTech. Расчет рабочих характеристик однофазных конденсаторных двигателей основан на методе симметричных компонент и теории вращения двойного поля [15, 16].Часто эти аналитические расчеты требуют много времени из-за сложной математической модели двигателя, которая становится еще более сложной, когда идет речь об оптимизации. В этой статье используется программное обеспечение Maxwell для автоматизированного расчета характеристик двигателя, позволяющее быстро рассчитывать параметры и характеристики двигателя для различных рабочих моделей и режимов. Точность полученных результатов сильно зависит от точности программной модели двигателя. Таким образом, модель пускового двигателя (BM) проверяется путем сравнения ее выходных результатов с имеющимися данными производителя двигателя.Как только компьютерная модель проверена как достаточно точная, параметрический анализ устанавливается путем изменения четырех различных параметров двигателя в первой оптимизированной модели двигателя (M1): количества проводников в основной и вспомогательной обмотке статора, осевой длины двигателя и внешний диаметр ротора. Во второй оптимизированной модели двигателя (M2) добавлен еще один параметр — длина паза ротора. Влияние расстояния паза ротора от поверхности ротора на рабочие характеристики двигателя было проанализировано, что привело к выводу, что характеристики двигателя улучшаются по мере уменьшения расстояния паза [17].Также было исследовано влияние производственного процесса, который способствует большему коэффициенту заполнения пазов ротора и его корреляции с КПД двигателя [18]. Закрытие пазов ротора вызывает дополнительные вопросы о потерях двигателя и насыщении сердечника в перемычках пазов ротора [19, 20]. Закрытые пазы ротора оказывают существенное влияние на потери холостого хода, в основном за счет снижения потерь в верхней части паза [21]. Таким образом, отверстие паза ротора оптимизировано во второй модели, что приводит к конструкции двигателя с закрытыми пазами ротора.Обе оптимизированные модели имеют повышенную эффективность по сравнению со стартовой моделью. В настоящее время анализ методом конечных элементов является неотъемлемой частью процедуры проектирования двигателя, поскольку он проверяет выполнимость предложенной конструкции двигателя с точки зрения насыщения магнитного сердечника в критических точках конструкции двигателя [22–24]. Процедура проектирования двигателя завершается МКЭ-анализом распределения плотности магнитного потока в поперечных сечениях моделей.

2. Математическая теория моделирования однофазных двигателей

Несмотря на простую конструкцию, математическая модель однофазных двигателей, описывающая различные режимы работы двигателя, довольно сложна из-за наличия вращающегося эллиптического электромагнитного поля. в воздушном зазоре мотора.Это электромагнитное поле воздушного зазора сильно несимметрично; Применение хорошо известной теории и математических моделей для трехфазных симметричных асинхронных двигателей является неправильным и неточным. Следовательно, токи и напряжения с несимметричной магнитодвижущей силой (mmf), соответствующие двум обмоткам однофазных асинхронных машин, могут быть разложены на две симметричные системы (рис. 2), которые являются прямым и обратным компонентами двухфазной системы [15] .


Здесь действительны следующие соотношения: где и — общие переменные, связанные со вспомогательной обмоткой и основной обмоткой, соответственно.

Принцип суперпозиции дает следующее.

Первым шагом в анализе двигателя является определение всех параметров двигателя:, сопротивление обмотки главного статора; , реактивное сопротивление утечки главной обмотки; , сопротивление обмотки вспомогательного статора; , реактивное сопротивление утечки обмотки вспомогательного статора; , реактивное сопротивление намагничивания; , сопротивление обмотки ротора; реактивное сопротивление рассеяния обмотки ротора [15]. Расчет параметров двигателя основан на геометрии двигателя, полученной от производителя.

На основе метода симметричных составляющих рассчитываются параметры импеданса, и, необходимые для получения симметричных составляющих токов статора и электромагнитного момента [15]: где с — скольжение двигателя, где C — емкость вспомогательного обмотка и — соотношение витков обмотки основной и вспомогательной обмотки статора.Симметричные составляющие токов обмотки главного статора рассчитываются, откуда В s — напряжение питания двигателя.

Ток питающей сети определяется следующим образом. Рассчитываются токи в основной обмотке и вспомогательной обмотке статора, соответственно. Находятся компоненты прямого и обратного электромагнитного момента: где p — пара полюсов двигателя.

Электромагнитный момент следующий. Входная мощность двигателя следующая.Коэффициент мощности принимает следующий вид: Выходная мощность двигателя P 2 получается из входной мощности P 1 после вычитания всех потерь двигателя, которые можно разделить на несколько групп: омические потери в статоре и роторе, потери в конденсаторах, железный сердечник. потери и механические потери.

Омические потери статора рассчитываются при температуре 75 ° C как сумма омических потерь в основной и вспомогательной обмотках. Потери в конденсаторе могут быть найдены по величине импеданса конденсатора.

Согласно [15] омические потери ротора при номинальной нагрузке могут быть приблизительно рассчитаны следующим образом: где и потери в сердечнике — это, в основном, потери на вихревые токи и гистерезис, которые в аналитической форме можно выразить следующим образом.

— постоянная потерь на вихревые токи.

— максимальная плотность потока.

— постоянная гистерезисных потерь.

— постоянная Штейнмеца, зависящая от материала (от 1,6 до 2).

К механическим потерям в основном относятся потери на трение и ветер.Эти потери можно определить, управляя двигателем на номинальной скорости без нагрузки или возбуждения. Для машин, которые работают с постоянной или почти постоянной скоростью, эти потери постоянны. Для точного расчета потерь двигателя необходимо иметь точный расчет параметров двигателя (сопротивления и реактивные сопротивления), а также токов во всех обмотках двигателя. Кроме того, следует рассчитать плотность магнитного потока в поперечном сечении двигателя, параметр, который часто более или менее точно предсказывается в аналитических расчетах двигателя.Это подчеркивает необходимость точного компьютерного проектирования двигателя, способного обрабатывать различные модификации конструкции, необходимые для повышения коэффициента полезного действия двигателя ( η ), который, в конечном итоге, может быть получен из отношения выходной мощности P 2 а входная мощность P 1 .

3. Компьютерное проектирование моделей двигателей

Точное моделирование двигателя в программном обеспечении для автоматического расчета параметров и рабочих характеристик однофазного конденсаторного двигателя является важным шагом в параметрическом анализе для повышения эффективности.Точная геометрия двигателя моделируется с учетом размеров магнитного сердечника и свойств материала сердечника, т. Е. Кривая намагничивания B = f (H), где B — плотность магнитного потока, а H — напряженность магнитного поля (рисунки 3 и 4). .



Свойства слоев сердцевины определяются в соответствии с типом ламинации DL 80, RK502.4. Также моделируются электрические свойства материалов. Обмотка статора, состоящая из основной и вспомогательной обмоток из меди, размещена в основном и вспомогательном пазах.Обмотка ротора — беличья клетка, алюминиевая. Двигатель рассчитан на работу с постоянной мощностью и моделируется в программе Maxwell с использованием имеющихся данных от производителя двигателя. Точность разработанной стартовой модели (BM) проверяется путем сравнения выходных результатов модели и имеющихся данных от производителя. В таблице 1 представлено это сравнение.

9092 9080 Номинальная мощность (Вт) (Нм)

BM Данные производителя

0.416 0,411
Номинальная скорость (об / мин) 2846 2880
Номинальный ток (A) 1,35 1,32
21021092 907 907 Максимальная мощность (Вт) 907 907
Максимальный крутящий момент (Нм) 0,83 0,8

После того, как стартовая модель была проверена как достаточно точная, параметрический анализ устанавливается путем изменения нескольких параметров двигателя в пределах предварительно заданных границы.Диапазоны изменения параметров представлены в таблице 2.

Шаг проводов в основном гнезде (/)

Диапазоны изменения Шаг


110 ÷ 124 1
Nr. проводов во вспомогательном пазу (/) 125 ÷ 135 1
Диаметр ротора (мм) 65 ÷ 65.6 0,1
Длина сердечника двигателя (мм) 32 ÷ 37 1
Отверстие паза ротора (мм) 0 ÷ 1,5 0,75


В качестве первого шага параметрического анализа были определены четыре различных параметра: количество проводников в основном и вспомогательном пазах статора, длина магнитопровода и диаметр ротора, т. Е. Длина воздушного зазора между статор и ротор.В результате параметрического анализа было решено 8085 различных комбинаций. Из этих решений был выбран лучший результат или лучшая модель двигателя с точки зрения максимального КПД при номинальной нагрузке (модель M1). Второй параметрический анализ был определен путем добавления еще одного изменяемого параметра, то есть длины отверстия паза ротора, и с учетом предыдущих четырех различных параметров. Этот второй параметрический анализ привел к 17325 различным комбинациям. Их решения дали второй модели двигателя (M2) более высокий КПД, чем BM и M1.На следующем этапе модели двигателей проверяются методом конечных элементов на предмет распределения плотности магнитного потока. Плотность магнитного потока B вычисляется из магнитного векторного потенциала A . Для решения уравнений Максвелла все поперечное сечение машины делится на множество элементов, образующих сетку из конечных элементов (рис. 5). Проблемы электромагнитного поля решаются путем решения уравнений Максвелла в конечной области пространства с соответствующими граничными условиями и пользовательскими начальными условиями, чтобы получить решение с гарантированной единственностью.где E — электрическое поле, D — электрическое смещение, равное ε E , ε — диэлектрическая проницаемость, B — плотность магнитного потока, а H — магнитное поле, равна произведению магнитной проницаемости материала и плотности магнитного потока, мкм B . J — плотность тока, σ E , где σ — проводимость. ρ — плотность заряда.


Дискретизация FEM области анализируемого объекта дает набор матричных дифференциальных уравнений. Они решаются методом временной декомпозиции (TDM). Область декомпозируется по оси времени, и все временные шаги решаются одновременно, вместо того, чтобы решать их шаг за шагом по времени. Нелинейные матричные уравнения линеаризуются для каждой нелинейной итерации. На выходе модели FEM крутящий момент двигателя рассчитывается для всех моделей двигателей. Сравнение крутящего момента, полученного для всех моделей FEM, с крутящим моментом из параметрического анализа подтверждает точность модели FEM.

4. Результаты и обсуждение
4.1. Параметрический анализ

Выходные результаты параметрического анализа дают обзор всех важных параметров и данных двигателя. Параметры двигателей всех трех моделей (BM, M1 и M2) представлены в таблице 3 вместе с результатами изменения параметров, которые привели к созданию лучших моделей двигателей с точки зрения эффективности. Все параметрические анализы выполняются для работы на постоянной мощности; т.е. все двигатели должны иметь одинаковую выходную мощность.Тип обмотки — двухслойная синусоидальная обмотка.


проводов на слой в основной обмотке — (/) Реактивное сопротивление вспомогательной обмотки — (Ом)

00

лучшая модель двигателя с точки зрения КПД, помимо параметров двигателя, работа двигателя в трех типовых рабочих режимах, т.е.е., анализируется номинальная нагрузка, заблокированный ротор и холостой ход. В таблице 4 приведены рабочие характеристики двигателя при номинальной нагрузке. Здесь также представлен обзор всех потерь двигателя. Механические потери (потери на трение и ветер) были рассчитаны как 9% от общих потерь, так как часто они находятся в диапазоне 8-12% от общих потерь. Рабочие характеристики без нагрузки представлены в Таблице 5 вместе с характеристиками заторможенного ротора (запуска) двигателя. Подробное представление работы двигателя для разных скоростей представлено на рисунках 6, 7, 8 и 9.На рисунке 6 представлен входной (линейный) ток для разных скоростей.


Параметры двигателя BM M1 M2

117 124 124
Nr. проводников на слой во вспомогательной обмотке — (/) 130 125 125
Длина жилы-L (мм) 35 37 37
Диаметр ротора- (мм) 65.4 65,6 65,6
Отверстие паза ротора –RSO (мм) 1,5 1,5 0
Сопротивление основной обмотки при 20 ° C — (Ом) 25792 25376 25376 27,16
Сопротивление вспомогательной обмотки при 20 ° C- (Ом) 69,14 67,05 67,056
Реактивное сопротивление основной обмотки (Ом) 16,24 19,18 24.66 23,8 24
Сопротивление ротора — (Ом) 22,31 25,66 25,98
Реактивное сопротивление ротора- (Ом) 3,53 3,53 3,53 реактивное сопротивление — (Ом) 387,18 702,3 784,57
Емкость-C ( мк Ф) 6 6 6
скорость 72.378 907 омические потери (Ом) 545 18 907 / 0,07

Характеристики двигателя BM M1 M2 M1

2831,72
Линейный ток (A) 1,35 1,1788 1.159
Плотность тока основной обмотки (А / мм 2 ) 4,422 3,6562 3,608
Плотность тока вспомогательной обмотки (А / мм 2 ) 3,6892 902 3,6892 3,68 3,284
Ток основной обмотки (A) 1,0166 0,84 0,829
Ток вспомогательной обмотки (A) 0,3693 0,346 0,336 0,336 0,336 63,54 59,98
Потери в сердечнике в железе (Вт) 4,487 3,93 3,13
Омические потери статора (Ом) 43,345 3383 15,91 16,603 16,34
Механические потери (Вт) 13,424 13,28 13,28
Общие потери (Вт) 1492 130,454 124,67
Входная мощность P 1 (Вт) 273,552 254,352 248,7
Выходная мощность P 2 123 9 124,04
Коэффициент полезного действия (эта) η (%) 45,332 48,7 49,87
Выходной момент T (Нм) 0,416 0,4178
Максимальный крутящий момент (Нм) 0,83 0,775 0,754
Коэффициент мощности (/) 0,919 0,98 0,975
0,056 0,056

9092 907 M скорость (об / мин) Можно заметить, что ток в линии двигателя уменьшен в обеих оптимизированных моделях.Уменьшение линейного тока в основном является результатом увеличения сопротивления основной обмотки из-за увеличения количества проводников в основной обмотке. Уменьшение линейного тока приводит к уменьшению потребляемой мощности P 1 или потребления электроэнергии (15). Уменьшение входной мощности влияет на коэффициент полезного действия двигателя. Уменьшение тока привело к уменьшению омических потерь в обмотках статора (17). Параметрический анализ выполняется с учетом выходной мощности двигателя в качестве ограничения; я.е., выходная мощность должна быть постоянной, что подразумевает почти неизменный выходной крутящий момент, поскольку соотношение между выходной мощностью и крутящим моментом прямо пропорционально. Возможны некоторые вариации номинальной скорости в различных моделях двигателей, которые влияют на номинальный выходной крутящий момент, но в этих конкретных моделях они не так важны. Принимая во внимание, что коэффициент полезного действия определяется соотношением выходной и входной мощности, поддержание постоянной выходной мощности приводит к уменьшению входной мощности и потерь двигателя для достижения лучшего коэффициента полезного действия, чем в исходной модели.Чем меньше потери в двигателе, тем лучше получается КПД. Поскольку потребление электроэнергии двигателем уменьшается, это приводит к энергоэффективному двигателю. Так обстоит дело с M1 и M2, причем обе модели имеют меньшие общие потери, чем BM.

Из таблицы 4 и представленных диаграмм на рисунке 7 можно сделать вывод, что в оптимизированных моделях коэффициент мощности увеличивается. Увеличение коэффициента мощности связано с уменьшением воздушного зазора из-за увеличения диаметра ротора.В целом, исходя из опыта проектирования, рекомендуется длина воздушного зазора [15], где g — длина воздушного зазора, а — номинальная выходная мощность. Следовательно, принимая во внимание (27) и номинальную мощность двигателя, предполагается, что воздушный зазор может быть дополнительно уменьшен. Как правило, воздушный зазор между статором и ротором является важной частью конструкции двигателя. Длина воздушного зазора влияет на рабочие параметры, такие как ток намагничивания, перегрузочную способность, охлаждение и шум.Слишком маленький воздушный зазор приведет к большим гармоникам в воздушном зазоре и дополнительным потерям, а слишком большой приведет к снижению коэффициента мощности и эффективности [15]. Большой воздушный зазор имеет ряд преимуществ и недостатков. Среди преимуществ — повышенная перегрузочная способность, повышенное охлаждение, уменьшенное неуравновешенное магнитное притяжение и уменьшенный шум. К недостаткам можно отнести повышенный ток намагничивания и пониженный коэффициент мощности. Как и ожидалось, оптимизированные модели работают в соответствии с вышеупомянутыми общими правилами.Перегрузочная способность оптимизированных моделей уменьшена (уменьшен максимальный крутящий момент, Таблица 4), а ток холостого хода также уменьшен из-за меньшего воздушного зазора. Коэффициент мощности и КПД также увеличиваются. Также проанализировано влияние плотности тока обмоток статора на общую конструкцию двигателя. Как правило, плотность тока обмоток статора должна быть в пределах 3-5 А / мм 2 . Более высокие значения плотности тока имеют некоторые преимущества, такие как уменьшение поперечного сечения меди, веса и, следовательно, стоимости машины.К недостаткам можно отнести увеличение сопротивления, потери в меди и повышение температуры с последующим снижением КПД. Поскольку модели M1 и M2 имеют меньшую плотность тока по сравнению с BM, они имеют меньшее сопротивление, меньшие потери в меди и повышенный КПД (Таблица 5). На рисунке 8 представлен выходной крутящий момент для всех трех моделей двигателей. Как и ожидалось, из-за почти неизменной выходной мощности P 2 и незначительных изменений номинальной скорости во всех моделях двигателей выходной крутящий момент остается практически неизменным во всех моделях для режима номинальной нагрузки.Выходной крутящий момент и выходная мощность связаны следующим хорошо известным уравнением. Коэффициент полезного действия для различных скоростей и для всех моделей двигателей представлен на рисунке 9. Третья модель имеет наивысший КПД благодаря последнему изменяемому параметру, длине отверстие паза ротора. Как правило, в конструкции ротора используются полузамкнутые пазы или закрытые пазы с очень маленькими или узкими отверстиями. Ротор с закрытыми пазами влияет на характеристики двигателя следующим образом: поверхность ротора в воздушном зазоре гладкая, двигатель потребляет меньший ток намагничивания, а шум и пусковой ток снижаются.В наших моделях (M1 и M2) ток холостого хода уменьшается (поскольку ток намагничивания равен току холостого хода при работе без нагрузки), индуктивность рассеяния увеличивается, а пусковой ток уменьшается (Таблица 5). Недостатком закрытых пазов ротора является снижение перегрузочной способности двигателя. То же самое и с моделями M1 и M2, которые имеют меньший максимальный крутящий момент по сравнению с моделью BM (Таблица 4).

Влияние изменения различных конструктивных параметров на общий КПД двигателя показано на рисунке 10.Диаграммы получены при сохранении конфигурации пускового двигателя и изменении только одного параметра (например, рисунок 10 (а), переменный, = 130, L = 35 мм, = 65,4 мм, RSO = 1,5 мм). На рисунке 10 (b) переменная, в то время как все остальные параметры остаются такими же, как в исходной модели BM. По тому же принципу получаются и другие результаты на рисунке 10. КПД увеличивается с увеличением количества проводников в основной обмотке, уменьшением тока основной обмотки и уменьшением потерь в меди.

Выходная мощность двигателя (P 2 ) пропорциональна продукту D 2 L, где D — диаметр отверстия статора, а L — длина сердечника [15]. Следовательно, увеличение длины двигателя приводит к увеличению выходной мощности двигателя и увеличению эффективности двигателя ( η ), поскольку выходная и входная мощность двигателя связаны с (22). Этот тип двигателя имеет увеличенную величину тока с обратным временным сдвигом и увеличенные пульсации крутящего момента по мере приближения двигателя к номинальной скорости.Чтобы уменьшить это, необходимо уменьшить полное сопротивление вспомогательной обмотки и, следовательно, минимизировать потери; то есть количество проводников во вспомогательной обмотке уменьшается (рисунок 10 (б)).

4.2. Анализ МКЭ

Параметрический анализ служит отправной точкой для получения модели МКЭ двигателя для проверки предложенных моделей (M1 и M2) с точки зрения распределения плотности магнитного потока. На рисунке 11 представлено распределение плотности магнитного потока для всех моделей двигателей.

Есть несколько общих рекомендаций по плотности потока в конкретных частях машины.Для статора и зубьев ротора оно должно быть менее 1,8 Тл, а для сердечника (ярма) от 1,3 до 1,5 Тл [15]. Следуя этим общим рекомендациям, распределение плотности потока находится в пределах рекомендуемых диапазонов для BM и M1. Что касается второй оптимизированной модели M2, в зубьях ротора можно наблюдать большие значения плотности потока из-за конструкции двигателя с закрытыми пазами ротора. Тем не менее, это значение плотности потока все еще ниже точки насыщения сердечника по отношению к материалу встроенного сердечника, поскольку точка насыщения находится примерно при 2T (Рисунок 3).Модели двигателей FEM проверяются на предмет их точности путем расчета выходного крутящего момента для одной фиксированной скорости. Следует отметить, что представленные диаграммы крутящего момента на Рисунке 12 не отображают переходные характеристики двигателя, которые обычно строятся во время разгона двигателя от нуля до номинальной скорости. Представленные диаграммы служат для расчета крутящего момента двигателя при одной постоянной скорости, т. Е. Номинальной скорости, для каждой модели двигателя во всем интервале. В таблице 6 представлено сравнение значений крутящего момента из параметрического анализа и из моделей FEM в режиме работы с номинальной нагрузкой.Поскольку крутящий момент в моделях МКЭ имеет ярко выраженные колебания, он рассчитывается как среднее значение в интервале времени от 175 до 200 мс. Представленные в таблице 6 результаты и их сходство подтверждают, что модели МКЭ достаточно точны. Таким образом, представленные результаты распределения плотности потока считаются надежными и вносят свой вклад в общую оценку конструкции двигателя и его характеристик.


Реактивное сопротивление главной обмотки (Ом) 15.96 18,7 18,7
Реактивное сопротивление вспомогательной обмотки (Ом) 24,31 23,37 23,4
Реактивное сопротивление ротора (Ом) 3,24 902 3,24 (Ом) 283,34 524,48 552,5
Линейный ток холостого хода (A) 1,15 0,6799 0,653
Обмотка без нагрузки953 0,423 0,392
Вспомогательная обмотка с током холостого хода (A) 0,413 0,39 0,386
Потери в сердечнике без нагрузки в сердечнике (Вт) 907 5,27 9080 3,82
Входная мощность без нагрузки (Вт) 156,244 118,96 114,97
Коэффициент мощности без нагрузки (Вт) 0,614 0,795 0,8 2985.91 2986,7 2986,7
Пусковой крутящий момент (Нм) 0,116 0,11 0,111
Пусковой ток линии (A) 4,077 3,658 9080 основная обмотка (A) 3,9325 3,519 3,4
Пусковой ток вспомогательной обмотки (A) 0,2704 0,2712 0,272
4135 9020 большой потребители электроэнергии, если учесть их относительно большое количество в различных бытовых электроприборах. Таким образом, небольшое повышение их эффективности способствует общей энергоэффективности.В статье показано влияние нескольких параметров двигателя, таких как количество проводников в основной и вспомогательной обмотке, длина машины, длина воздушного зазора и раскрытие пазов ротора, на эффективность двигателя с постоянно разделенными конденсаторами. Параметрический анализ был проведен в программном обеспечении Maxwell, что привело к созданию двух улучшенных моделей двигателей, M1 и M2, с повышенным КПД на 7,4% и 10% соответственно по сравнению с моделью стартового двигателя. Разница между моделями M1 и M2 заключается в ширине прорези ротора, причем последняя имеет полностью закрытые прорези ротора.Модели, полученные в результате параметрического анализа, были проверены с помощью МКЭ с точки зрения распределения плотности магнитного потока. Результаты анализа методом конечных элементов показали, что модель M1 хорошо спроектирована в отношении распределения плотности магнитного потока, поскольку плотность потока в поперечном сечении машины находится в пределах рекомендуемых интервалов для различных частей машины. Модель M2 имеет самое высокое значение плотности магнитного потока в зубцах ротора, хотя это значение все еще ниже точки насыщения сердечника для встроенного магнитного материала.Точность полученных моделей МКЭ подтверждается схожестью полученных результатов выходного крутящего момента из МКЭ и параметрического анализа. Используя последние достижения в программах проектирования электрических машин, можно получить различные модели двигателей за относительно короткое время вычислений, что приведет к созданию наилучшей конструкции двигателя с точки зрения заранее определенной целевой функции. Легко вносятся изменения в конструкцию двигателя; результаты получаются быстро, что дает разработчикам двигателей свободу исследовать различные варианты двигателей и находить наилучшую конструкцию для конкретного применения.В этой статье представлен подробный обзор конструктивных параметров однофазного двигателя с постоянным разделенным конденсатором и их влияние на КПД двигателя. Чтобы получить сопоставимые результаты, все модели двигателей производятся с одним и тем же конденсатором, так как он влияет на характеристики двигателя. Дальнейшие исследования авторов будут направлены на поиск оптимальной емкости конденсатора для обеспечения наилучших условий запуска и работы двигателя.

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения выводов этого исследования, включены в статью.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации этой статьи.

Благодарности

Работа поддержана проектом «Вклад в математическую теорию, математическое моделирование и их применение», финансируемым Университетом Гоце Делцев.

Определение однофазных двигателей | Chegg.com

Однофазные двигатели — это электрические устройства с выходной мощностью около 1 л.с. (лошадиные силы).В основном это однофазные асинхронные двигатели. Он играет жизненно важную роль в бытовом применении. Большинство из этих бытовых применений — это вентиляторы, электрические игрушки, воздуходувки, центробежные насосы, стиральные машины и так далее.

При подаче однофазного напряжения на статор этих машин статор создает магнитный поток. Этот поток вращает и разрезает проводники ротора. Из-за этого индуцируется ЭДС. Когда цепь ротора замкнута, ток течет через проводник ротора. Этот ток ротора вызовет магнитный поток ротора.Эти потоки ротора также вращаются в направлении, противоположном потоку статора. Взаимодействие этих двух потоков приводит к результирующему крутящему моменту, который вращает двигатель. Но два потока (потоки статора и ротора) равны по величине, но противоположны по направлению. Из-за этого результирующие крутящие моменты компенсируются друг с другом. Следовательно, двигатель не будет вращаться. Это причина того, что однофазные двигатели не запускаются самостоятельно.

Для пуска этих однофазных двигателей дополнительно используется вспомогательная или пусковая обмотка с нормально работающей обмоткой возбуждения.Вспомогательная обмотка размещена с фазовым сдвигом 90 ° относительно бегущей обмотки и физически подключена параллельно бегущей обмотке. Существуют различные способы запуска этих машин. Основываясь на методах, они классифицируются как двигатели с расщепленной фазой, двигатели с экранированными полюсами и реактивные двигатели. Двигатели с расщепленной фазой снова классифицируются как двигатели с конденсаторным пуском, двигатели с конденсаторным пуском и двигатели с конденсаторным пуском с конденсатором.


См. Другие разделы по физике

Видео по физике

01:00

учебник

Конвергентные линзы и зеркала

01:00

учебник

Расходящиеся линзы и зеркала

01:00

учебник

Для решения линейного уравнения

01:00

учебник

Уравнения в квадратичной форме

01:00

учебник

Анатомия кометы

01:00

учебник

Ускорение — вектор

01:00

учебник

Сохранение энергии

01:00

учебник

Параллельные конденсаторы

01:00

учебник

Как определить смещение

Получите определения ключевых научных концепций от Чегга

В естествознании существует множество ключевых понятий и терминов, которые необходимо знать и понимать учащимся.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

© 2011-2021 Компания "Кондиционеры"

Выходной крутящий момент (Нм) Параметрический анализ Анализ FEM



0,4271
M1 0,4178 0,4293
M2 0,418 0,4435