Расчет пускового конденсатора для однофазного двигателя 220в: Расчёт ёмкости конденсатора онлайн / Калькулятор / Элек.ру

Емкость пускового конденсатора для однофазного двигателя

Если требуется присоединить трехфазный электродвигатель к обычной электросети, то потребуется создать электросхему для сдвига фаз. Основой такой схемы может служить конденсатор. Применяется он и для однофазного двигателя с целью облегчения его пуска.

Что такое конденсатор

Это устройство для накопления электрического заряда. Он состоит из пары проводящих пластин, находящихся на малом отстоянии друг от друга и разделенных слоем изолирующего материала.

Широко распространены следующие виды накопителей электрического заряда:

• Полярные. Работают в цепях с постоянным напряжением, подключаются в соответствии с указанной на них полярностью.
• Неполярные. Работают в цепях с переменным напряжение, подключать можно как угодно
• Электролитические. Пластины представляют собой тонкие оксидные пленки на листе фольги.

Электролитические лучше других подходят на роль конденсатора для пуска электродвигателя.

Описание разновидностей конденсаторов

Различным типам электродвигателей соответствуют подходящие им по своим характеристикам накопители.

Так, для низкочастотных высоковольтных (50 герц, 220-600 вольт) двигателей хорошо подходит электролитический конденсатор. Такие устройства обладают высокой емкостью, доходящей до 100 тысяч микрофарад. Нужно внимательно следить за соблюдением полярности, в противном случае из-за перегрева пластин возможно возгорание.

Неполярные накопители не имеют таких ограничений, но стоят они с несколько раз дороже.

Различные виды конденсаторов

Кроме перечисленных выше, производятся также вакуумные, газовые, жидкостные устройства, но как пусковой или рабочий конденсатор в схеме подключения электромотора, они не применяются.

Выбор емкости

С целью максимизации эффективности электродвигателя нужно рассчитать ряд параметров электроцепи, и прежде всего емкость.

Для рабочего конденсатора

Существуют сложные и точные методы расчета, однако в домашних условиях вполне достаточно оценить параметр по приближенной формуле.

На каждые 100 ватт электрической мощности трехфазного электродвигателя должно приходиться 7 микрофарад.

Недопустимо также подавать на фазовую статорную обмотку напряжение, превышающее паспортное.

Для пускового конденсатора

Если электродвигатель должен запускаться при наличии высокой нагрузки на приводном валу, то рабочий конденсатор не справится, и на время запуска потребуется подключать пусковой. После достижения рабочих оборотов, что происходит в среднем за 2-3 секунды, он отключается вручную или устройством автоматики. Доступны специальные кнопки включения электрооборудования, автоматически размыкающие одну из цепей через заданное время задержки.

Недопустимо оставлять пусковой накопитель подключенным в рабочем режиме. Фазовый перекос токов может привести к перегреву и возгоранию двигателя. Определяя емкость пускового прибора, следует принимать ее в 2-3 раза выше, чем у рабочего. При этом при запуске крутящий момент электродвигателя достигает максимального значения, а после преодоления инерции механизма и набора оборотов он снижается до номинального.

Для набора требуемой емкости конденсаторы для запуска электродвигателя подключают в параллель. Емкость при этом суммируется.

Простые способы подключения электродвигателя

Самый простой способ подключения трехфазного электродвигателя к бытовой электросети – применение частотного преобразователя. Потери мощности будут минимальны, но стоит такое устройство зачастую дороже самого двигателя.

Частотный преобразователь станет экономически эффективным лишь при большом объеме использования оборудования.

При другом способе для преобразования питающего напряжения используется обмотка самого асинхронного электродвигателя. Схема получится громоздкая и массивная

. Конденсатор для запуска электродвигателя подключают по одной из двух популярных схем

Подключение двигателя по схемам «звезда» и «треугольник»

При реализации подключения этими способами важно свести к минимуму потери по мощности.

Схема подключения «треугольник»

Схема достаточно простая, для облегчения понимания обозначим контакты мотора символами A — ноль, B — рабочий и C — фазовый

Сетевой шнур подсоединяется коричневым проводником к контакту A, туда же следует подсоединить один из выводов конденсатора. К контакту И подсоединяется второй вывод прибора, а синий проводник сетевого шнура — к контакту С.

В случае небольшой мощности электромотора, не превышающей 1,5 киловатта, допустимо подключать только один конденсатор, пусковой при этом не нужен.

Если же мощность выше и нагрузка на валу значительная, то используют два параллельно соединенных прибора.

Схема подключения «звезда»

В случае если на клеммнике электродвигателя 6 выводов — следует их прозвонить по отдельности и определить, какие выводы связаны друг с другом. В паспорте мотора нужно найти назначение выводов. После этого схема переподключается, формируя привычный «треугольник».

С этой целью снимаются перемычки и контактам присваивают условные обозначения от A до F. Далее последовательно соединяются контакты: A и D, B и E, C и F.

Теперь контакты D, E и F станут соответственно нулевым, рабочим и фазовым проводом. Конденсатор присоединяют к ним точно так же, как в предыдущем случае.

При первом включении нужно внимательно следит за тем, чтобы обмотки не перегревались. В этом случае следует немедленно отключить устройство и определить причину перегрева.

Рабочее напряжение

После емкости напряжение является важнейшим параметром. Если взять слишком большой запас по напряжению — сильно вырастут габариты, вес и цена всего устройства. Еще хуже – взять устройства, которым не хватает рабочего напряжения. Такое использование приведет к их быстрому износу, выходу из строя, пробою. При этом возможно возгорание или даже взрыв.

Оптимальный запас по напряжению — 15-20%.

Важно! Для конденсаторов с диэлектриком из бумаги в цепях с переменным напряжением номинальное напряжение, указанное для постоянного тока, нужно поделить на 3.

Если указано 600 вольт, то в цепях переменного тока безопасно применять такие конденсаторы можно до 300 вольт.

Использование электролитических конденсаторов

Конденсаторы с диэлектриком из бумаги отличаются малой удельной емкостью и значительными габаритами. Для двигателя даже не самой большой мощности они будут занимать много места. Теоретически их можно заменить электролитическими, обладающими в несколько раз более высокой удельной емкостью.

Разновидности устройства электролитического конденсатора

Для этого электрическую схему придется дополнить несколькими элементами: диодами и резисторами. Такой вариант неплох для эпизодически работающего двигателя. Если же планируются продолжительные нагрузки, то от экономии места и веса лучше отказаться — при случайном выходе диода из строя он начнет пропускать на накопитель переменный ток, что приведет к его пробою и взрыву.

Выходом могут служить полипропиленовые конденсаторы с металлическим напылением серии СВВ, разработанные для использования в качестве пусковых.

Как подобрать конденсатор для трехфазного электродвигателя

Для вычисления емкости основного конденсатора применяют формулу:

• k- коэффициент, принимаемый за 4800 при схеме «треугольник» и 2800 при схеме «звезда»;
• Iφ-ток статора, его берут из паспорта или таблички на корпусе;
• U- напряжение сети.

Результат получается в микрофарадах. Вместо точной формулы можно применять правило: на каждые 100 ватт мощности — 7 микрофарад емкости.

Если при старте двигателю приходится преодолевать большой момент инерции подключенного к валу оборудования, то в помощь основному на время запуска и набора номинальных оборотов подключают пусковой конденсатор.

Емкость пускового накопителя принимают в 2-3 раза больше основного.

Подключение трехфазного электродвигателя к сети

После выхода на режим его обязательно отключают — вручную или с помощью автоматики. Если на рассчитанную емкость нет точно подходящего по номиналу прибора, конденсаторы можно подключать параллельно.

Как подобрать пусковой конденсатор для однофазного электромотора

До использования в пусковой цепи конденсатор проверяют тестером на исправность. При подборе рабочего конденсатора можно применять такое же приближенное правило а-7 микрофарад на 100 ватт номинальной электрической мощности. Емкость пускового также берется в 2-3 раза выше.

При подборе конденсатора на 220 вольт следует выбирать модели с номиналом не менее 400. Это объясняется переходными электромагнитными процессами при запуске, дающими кратковременные пусковые броски напряжения до 350-550 вольт.

Однофазные асинхронные электромоторы часто применяются в домашних электроприборах и электроинструменте. Для пуска таких устройств, особенно под нагрузкой, требуется пусковая обмотка и сдвиг фазы. Для этого используется конденсатор, подключаемый по одной из известных схем.

Конструкция асинхронного однофазного электродвигателя

Если запуск осуществляется с преодолением большого момента инерции, подсоединяют пусковой конденсатор.

Почему однофазный электродвигатель запускают через конденсатор

Статор электродвигателя с единственной обмоткой при пропускании переменного тока не сможет начать вращение, а лишь начнет подрагивать. Чтобы начать вращение, перпендикулярно основной обмотке размещают пусковую. В цепь этой обмотки включают компонент для сдвига фазы, такой, как конденсатор. Электромагнитные поля этих двух обмоток, прикладываемые к ротору со сдвигом по фазе, и обеспечат начало вращения.

В трехфазном двигателе обмотки и так размещены под углами 120 ° . Соответственно сориентированы и наводимые ими в роторе электромагнитные поля. Для начала вращения достаточно обеспечить сдвиг их работы по фазе, чтобы обеспечить пусковой момент вращения.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Что делать, если требуется подключить двигатель к источнику, рассчитанному на другой тип напряжения (например, трехфазный двигатель к однофазной сети)? Такая необходимость может возникнуть, в частности, если нужно подключить двигатель к какому-либо оборудованию (сверлильному или наждачному станку и пр.). В этом случае используются конденсаторы, которые, однако, могут быть разного типа. Соответственно, надо иметь представление о том, какой емкости нужен конденсатор для электродвигателя, и как ее правильно рассчитать.

Что такое конденсатор

Конденсатор состоит из двух пластин, расположенных друг напротив друга. Между ними помещается диэлектрик. Его задача – снимать поляризацию, т.е. заряд близкорасположенных проводников.

Существует три вида конденсаторов:

• Полярные. Не рекомендуется использовать их в системах, подключенных к сети переменного тока, т.к. вследствие разрушения слоя диэлектрика происходит нагрев аппарата, вызывающий короткое замыкание.
• Неполярные. Работают в любом включении, т.к. их обкладки одинаково взаимодействуют с диэлектриком и с источником.
• Электролитические (оксидные). В роли электродов выступает тонкая оксидная пленка. Считаются идеальным вариантом для электродвигателей с низкой частотой, т.к. имеют максимально возможную емкость (до 100000 мкФ).

Как подобрать конденсатор для трехфазного электродвигателя

Задаваясь вопросом: как подобрать конденсатор для трехфазного электродвигателя, нужно принять во внимание ряд параметров.

Чтобы подобрать емкость для рабочего конденсатора, необходимо применить следующую расчетную формулу: Сраб.=k*Iф / U сети, где:

• k – специальный коэффициент, равный 4800 для подключения «треугольник» и 2800 для «звезды»;
• Iф – номинальное значение тока статора, это значение обычно указывается на самом электродвигателе, если же оно затерто или неразборчиво, то его измеряют специальными клещами;
• U сети – напряжение питания сети, т.е. 220 вольт.

Таким образом вы рассчитаете емкость рабочего конденсатора в мкФ.

Еще один вариант расчета – принять во внимание значение мощности двигателя. 100 Ватт мощности соответствуют примерно 7 мкФ емкости конденсатора. Осуществляя расчеты, не забывайте следить за значением тока, поступающего на фазную обмотку статора. Он не должен иметь большего значения, чем номинальный показатель.

В случае, когда пуск двигателя производится под нагрузкой, т.е. его пусковые характеристики достигают максимальных величин, к рабочему конденсатору добавляется пусковой. Его особенность заключается в том, что он работает примерно в течение трех секунд в период пуска агрегата и отключается, когда ротор выходит на уровень номинальной частоты вращения. Рабочее напряжение пускового конденсатора должно быть в полтора раза выше сетевого, а его емкость – в 2,5-3 раза больше рабочего конденсатора. Чтобы создать необходимую емкость, вы можете подключить конденсаторы как последовательно, так и параллельно.

Как подобрать конденсатор для однофазного электродвигателя

Асинхронные двигатели, рассчитанные на работу в однофазной сети, обычно подключаются на 220 вольт. Однако если в трехфазном двигателе момент подключения задается конструктивно (расположение обмоток, смещение фаз трехфазной сети), то в однофазном необходимо создать вращательный момент смещения ротора, для чего при запуске применяется дополнительная пусковая обмотка. Смещение ее фазы тока осуществляется при помощи конденсатора.

Итак, как подобрать конденсатор для однофазного электродвигателя?

Чаще всего значение общей емкости Сраб+Спуск (не отдельного конденсатора) таково: 1 мкФ на каждые 100 ватт.

Есть несколько режимов работы двигателей подобного типа:

• Пусковой конденсатор + дополнительная обмотка (подключаются на время запуска). Емкость конденсатора: 70 мкФ на 1 кВт мощности двигателя.
• Рабочий конденсатор (емкость 23-35 мкФ) + дополнительная обмотка, которая находится в подключенном состоянии в течение всего времени работы.
• Рабочий конденсатор + пусковой конденсатор (подключены параллельно).

Если вы размышляете: как подобрать конденсатор к электродвигателю 220в, стоит исходить из пропорций, приведенных выше. Тем не менее, нужно обязательно проследить за работой и нагревом двигателя после его подключения. Например, при заметном нагревании агрегата в режиме с рабочим конденсатором, следует уменьшить емкость последнего. В целом, рекомендуется выбирать конденсаторы с рабочим напряжением от 450 В.

Как выбрать конденсатор для электродвигателя – вопрос непростой. Для обеспечения эффективной работы агрегата нужно чрезвычайно внимательно рассчитать все параметры и исходить из конкретных условий его работы и нагрузки.

При подключении асинхронного трехфазного электродвигателя на 380 В в однофазную сеть на 220 В необходимо рассчитать емкость фазосдвигающего конденсатора, точнее двух конденсаторов — рабочего и пускового конденсатора. Онлайн калькулятор для расчета емкости конденсатора для трехфазного двигателя в конце статьи.

Как подключить асинхронный двигатель?

Подключение асинхронного двигателя осуществляется по двум схемам: треугольник (эффективнее для 220 В) и звезда (эффективнее для 380 В).

На картинке внизу статьи вы увидите обе эти схемы подключения. Здесь, я думаю, описывать подключение не стоит, т.к. это описано уже тысячу раз в Интернете.

Во основном, у многих возникает вопрос, какие нужны емкости рабочего и пускового конденсаторов.

Пусковой конденсатор

Стоит отметить, что на небольших электродвигателях, используемых для бытовых нужд, например, для электроточила на 200-400 Вт, можно не использовать пусковой конденсатор, а обойтись одним рабочим конденсатором, я так делал уже не раз — рабочего конденсатора вполне хватает. Другое дело, если электродвигатель стартует со значительной нагрузкой, то тогда лучше использовать и пусковой конденсатор, который подключается параллельно рабочему конденсатору нажатием и удержанием кнопки на время разгона электродвигателя, либо с помощью специального реле. Расчет емкости пускового конденсатора осуществляется путем умножения емкостей рабочего конденсатора на 2-2.5, в данном калькуляторе используется 2.5.

При этом стоит помнить, что по мере разгона асинхронному двигателю требуется меньшая емкость конденсатора, т.е. не стоит оставлять подключенным пусковой конденсатор на все время работы, т.к. большая емкость на высоких оборотах вызовет перегрев и выход из строя электродвигателя.

Как подобрать конденсатор для трехфазного двигателя?

Конденсатор используется неполярный, на напряжение не менее 400 В. Либо современный, специально на это рассчитанный (3-й рисунок), либо советский типа МБГЧ, МБГО и т.п. (рис.4).

Итак, для расчета емкостей пускового и рабочего конденсаторов для асинхронного электродвигателя введите данные в форму ниже, эти данные вы найдете на шильдике электродвигателя, если данные неизвестны, то для расчета конденсатора можно использовать средние данные, которые подставлены в форму по умолчанию, но мощность электродвигателя нужно указать обязательно.

Подключение однофазного электродвигателя на 220 через конденсаторы, как определить пусковую и рабочую обмотки

Подключение электродвигателя к однофазной сети – это ситуация, которая встречается достаточно часто. Особенно такое подключение требуется на загородных участках, когда трехфазные электродвигатели используются под какие-то приспособления. К примеру, для изготовления наждака или самодельного сверлильного аппарата. Кстати, мотор стиральной машины через конденсатор производится. Но как это сделать правильно? Необходима схема подключения электродвигателя на 220В через конденсатор. Давайте разбираться в ней.

Начнем с того, что существует две стандартные схемы подключения электродвигателя к трехфазной сети: звезда и треугольник. Оба вида подключения создают условия, при которых в обмотках статора двигателя попеременно проходит ток. Он создает внутри вращающееся магнитное поле, которое действует на ротор, заставляя его вращаться. Если подключается трехфазный электродвигатель в однофазную сеть, то вот этот вращающийся момент не создается. Что делать? Вариантов несколько, но чаще всего электрики устанавливают в схему конденсатор.

Необходимо отметить, что не все электродвигатели могут работать от однофазной сети. Лучше всего работают асинхронные виды. У них даже на бирках указаны, что можно проводить подключение и на трехфазную сеть, и на однофазную. При этом обязательно указывается величина напряжения – 127/220 или 220/380В. Меньший показатель предназначен для схемы треугольник, больший для звезды. На картинке ниже показано обозначение.

Внимание! Конденсаторный двигатель в однофазную сеть лучше подключать через схему треугольник. Это обусловлено тем, что при таком виде подключения уменьшаются потери мощности агрегата.

Обратите внимание в рисунке на нижнюю бирку (Б). Она говорит о том, что двигатель можно подключить только через звезду. С этим придется смириться и получить аппарат с низкой мощностью. Если есть желание изменить ситуацию, то придется разобрать двигатель и вывести еще три конца обмоток, после чего провести подключение по треугольнику.

И еще один очень важный момент. Если вы устанавливаете в однофазную сеть электродвигатель с напряжением 127/220 вольт, то понятно, что к сети напряжением 220В можно подключиться через звезду. Потери мощности гарантированы. Но сделать в данном случае ничего нельзя. Если будет произведено подключение этого прибора через треугольник – мотор просто сгорит.

Емкость конденсатора, который устанавливается в схему подключения трехфазного электродвигателя, подсоединяемого к сети напряжением в 220В, зависит от самой схемы. Для этого существуют специальные формулы.

Cр = 2800•I/U, где Ср – это емкость, I – сила тока, U – напряжение. Если производится подсоединение треугольником, то используется та же формула, только коэффициент 2800 меняется на 4800.

Хотелось бы обратить ваше внимание на тот факт, что сила тока (I) на бирке мотора не указывается, поэтому ее надо будет рассчитать по вот этой формуле:

I = P/(1.73•U•n•cosф), где Р- это мощность электрического двигателя, n – КПД агрегата, cosф – коэффициент мощности, 1,73 – это поправочный коэффициент, он характеризует соотношение между двумя видами токов: фазным и линейным.

Так как чаще всего подключение трехфазного двигателя к однофазной сети 220В производится по треугольнику, то емкость конденсатора (рабочего) можно подсчитать по более простой формуле:

C = 70•Pн, здесь Рн – это номинальная мощность агрегата, измеряемая в киловаттах и обозначаемая на бирке прибора. Если разобраться в этой формуле, то можно понять, что существует достаточно простое соотношение: 7 мкФ на 100 Вт. К примеру, если устанавливается мотор мощностью 1 кВт, то для него необходим конденсатор на 70 мкФ.

Как определить, точно ли подобран конденсатор? Это можно проверить только в рабочем режиме.

Даже расчет может привести к неправильному выбору, ведь условия эксплуатации мотора будут влиять на его работу. Поэтому рекомендуется начинать подбор с низких величин, и при необходимости наращивать показатели до необходимых (номинальных).

Что касается пусковой емкости, то здесь в первую очередь учитывается, какой пусковой момент необходим для запуска электродвигателя. Хотелось бы обратить ваше внимание на то, что пусковая емкость и емкость пускового конденсатора – это не одно и то же. Первая величина – это сумма емкостей рабочего и пускового конденсаторов.

Внимание! Емкость пускового конденсатора должна быть раза в три больше емкости рабочего. При этом специалисты советуют вместо одного большого прибора использовать несколько с малой емкостью. К тому же пусковые работают непродолжительное время, поэтому на их место можно устанавливать дешевые модели.

В качестве рабочих можно использовать бумажные, металлизированные или пленочные аналоги. При этом необходимо учитывать тот факт, что допустимое напряжение должно быть в полтора раза быть больше номинального. Как видите, подобрать точно конденсатор под электродвигатель достаточно непростым. Даже расчет является процессом неточным.

Как подключить трехфазный электродвигатель в сеть 220В – схемы и рекомендации

Схема подключения трехфазного электродвигателя к трехфазной сети

Отличие от трехфазных двигателей

Использование асинхронных электродвигателей в чистом виде при стандартном подключении возможно только в трехфазных сетях с напряжением в 380 вольт, которые используются, как правило, в промышленности, производственных цехах и других помещениях с мощным оборудованием и большим энергопотреблением. В конструкции таких машин питающие фазы создают на каждой обмотке магнитные поля со смещением по времени и расположению (120˚ относительно друг друга), в результате чего возникает результирующее магнитное поле. Его вращение приводит в движение ротор.

Однако нередко возникает необходимость подключения асинхронного двигателя в однофазную бытовую сеть с напряжением в 220 вольт (например в стиральных машинах). Если для подключения асинхронного двигателя будет использована не трехфазная сеть, а бытовая однофазная (то есть запитать через одну обмотку), он не заработает. Причиной тому переменный синусоидальный ток, протекающий через цепь. Он создает на обмотке пульсирующее поле, которое никак не может вращаться и, соответственно, двигать ротор. Для того, чтобы включить однофазный асинхронный двигатель необходимо:

1. добавить на статор еще одну обмотку, расположив ее под 90˚ углом от той, к которой подключена фаза.
2. для фазового смещения включить в цепь дополнительной обмотки фазосдвигающий элемент, которым чаще всего служит конденсатор.

Редко для сдвига по фазе создается бифилярная катушка. Для этого несколько витков пусковой обмотки мотаются в обратную сторону. Это лишь один из вариантов бифиляров, которые имеют несколько другую сферу применения, поэтому, чтобы изучить их принцип действия, следует обратиться к отдельной статье.

После подключения двух обмоток такой двигатель с конструкционной точки зрения является двухфазным, однако его принято называть однофазным из-за того что в качестве рабочей выступает лишь одна из них.

Схема подключения коллекторного электродвигателя в 220В

Схема подключения однофазного асинхронного двигателя (схема звезда)

Как это работает

Пуск двигателя с двумя расположенными подобным образом обмотками приведет к созданию токов на короткозамкнутом роторе и кругового магнитного поля в пространстве двигателя. В результате их взаимодействия между собой ротор приводится в движение. Контроль показателей пускового тока в таких двигателях осуществляется частотным преобразователем.

Несмотря на то, что функцию фаз определяет схема присоединения двигателя к сети, дополнительную обмотку нередко называют пусковой. Это обусловлено особенностью, на которой основывается действие однофазных асинхронных машин – крутящийся вал, имеющий вращающее магнитное поле, находясь во взаимодействии с пульсирующим магнитным полем может работать от одной рабочей фазы. Проще говоря, при некоторых условиях, не подсоединяя вторую фазу через конденсатор, мы могли бы запустить двигатель, раскрутив ротор вручную и поместив в статор. В реальных условиях для этого необходимо запустить двигатель с помощью пусковой обмотки (для смещения по фазе), а потом разорвать цепь, идущую через конденсатор. Несмотря на то, что поле на рабочей фазе пульсирующее, оно движется относительно ротора и, следовательно, наводит электродвижущую силу, свой магнитный поток и силу тока.

Основные схемы подключения

В качестве фазозамещающего элемента для подключения однофазного асинхронного двигателя можно использовать разные электромеханические элементы (катушка индуктивности, активный резистор и др.), однако конденсатор обеспечивает наилучший пусковой эффект, благодаря чему и применяется для этого чаще всего.

однофазный асинхронный двигатель и конденсатор

Различают три основные способа запуска однофазного асинхронного двигателя через:

• рабочий;
• пусковой;
• рабочий и пусковой конденсатор.

В большинстве случаев применяется схема с пусковым конденсатором. Это связано с тем, что она используется как пускатель и работает только во время включения двигателя. Дальнейшее вращение ротора обеспечивается за счет пульсирующего магнитного поля рабочей фазы, как уже было описано в предыдущем абзаце. Для замыкания цепи пусковой цепи зачастую используют реле или кнопку.

Поскольку обмотка пусковой фазы используется кратковременно, она не рассчитана на большие нагрузки, и изготавливается из более тонкой проволоки. Для предотвращения выхода её из строя в конструкцию двигателей включают термореле (размыкает цепь после нагрева до установленной температуры) или центробежный выключатель (отключает пусковую обмотку после разгона вала двигателя).

Таким путем достигаются отличные пусковые характеристики. Однако данная схема обладает одним существенным недостатком – магнитное поле внутри двигателя, подключенного к однофазной сети, имеет не круговую, а эллиптическую форму. Это увеличивает потери при преобразовании электрической энергии в механическую и, как следствие, снижает КПД.

Схема с рабочим конденсатором не предусматривает отключение дополнительной обмотки после запуска и разгона двигателя. В данном случае конденсатор позволяет компенсировать потери энергии, что приводит к закономерному увеличению КПД. Однако в пользу эффективности проходится жертвовать пусковыми характеристиками.

Для работы схемы необходимо подбирать элемент с определенной ёмкостью, рассчитанной с учетом тока нагрузки. Неподходящий по емкости конденсатор приведет к тому, что вращающееся магнитное поле будет принимать эллиптическую форму.

Своеобразной «золотой серединой» является схема подключения с использованием обоих конденсаторов – и пускового, и рабочего. При подключении двигателя таким способом его пусковые и рабочие характеристики принимают средние значения относительно описанных выше схем.

На практике для приборов, требующих создания сильного пускового момента используется первая схема с соответствующим конденсатором, а в обратной ситуации – вторая, с рабочим.

Другие способы

При рассмотрении методов подключения однофазных асинхронных двигателей нельзя обойти внимание два способа, конструктивно отличающихся от схем для подключения через конденсатор.

С экранированными полюсами и расщепленной фазой

В конструкции такого двигателя используется короткозамкнутая дополнительная обмотка, а на статоре присутствуют два полюса. Аксиальный паз делит каждый из них на две несимметричные половины, на меньшей из которых располагается короткозамкнутый виток.

После включения двигателя в электрическую сеть пульсирующий магнитный поток разделяется на 2 части. Одна из них движется через экранированную часть полюса. В результате получается два разнонаправленных потока с отличной от основного поля скоростью вращения. Благодаря индуктивности появляется электродвижущая сила и сдвиг магнитных потоков по фазе и времени.

Витки короткозамкнутой обмотки приводят к существенным потерям энергии, что и является главным недостатком схемы, однако она относительно часто используется в климатических и нагревательных приборах с вентилятором.

С асимметричным магнитопроводом статора

Особенностью двигателей с данной конструкцией заключается в несимметричной форме сердечника, из-за чего появляются явно выраженные полюса. Для работы схемы необходим короткозамкнутый ротор и обмотка в виде беличьей клетки. Характерным отличием этой конструкции является отсутствие необходимости в фазовом смещении. Улучшенный пуск двигателя осуществляется благодаря оснащению его магнитными шунтами.

Среди недостатков этих моделей асинхронных электродвигателей выделяют низкий КПД, слабый пусковой момент, отсутствие реверса и сложность обслуживания магнитных шунтов. Но, несмотря на это, они имеют широкое применение в производстве бытовой техники.

Асинхронный или коллекторный: как отличить

Вообще, отличить тип двигателя можно по пластине — шильдику — на которой написаны его данные и тип. Но это только в том случае, если его не ремонтировали. Ведь под кожухом может быть что угодно. Так что если вы не уверены, лучше определить тип самостоятельно.

Так выглядит новый однофазный конденсаторный двигатель

Как устроены коллекторные движки

Отличить асинхронный и коллекторный двигатели можно по строению. У коллекторных обязательно есть щетки. Они расположены возле коллектора. Еще обязательный атрибут движка этого типа — наличие медного барабана, разделенного на секции.

Такие двигатели выпускаются только однофазные, они часто устанавливаются в бытовой технике, так как позволяют получить большое число оборотов на старте и после разгона. Также они удобны тем, что легко позволяют менять направление вращения — необходимо только поменять полярность. Несложно также организовать изменение скорости вращения — изменением амплитуды питающего напряжения или угла его отсечки. Потому и используются подобные двигатели в большей части бытовой и строительной техники.

Строение коллекторного двигателя

Недостатки колелкторых двигателей — высокая шумность работы на больших оборотах. Вспомните дрель, болгарку, пылесос, стиральную машину и т.д. Шум при их работе стоит приличный. На малых оборотах коллекторные двигатели не так шумят (стиральная машина), но не все инструменты работают в таком режиме.

Второй неприятный момент — наличие щеток и постоянного трения приводит к необходимости регулярного технического обслуживания. Если токосъемник не чистить, загрязнение графитом (от стирающихся щеток) может привести к тому, что соседние секции в барабане соединятся, мотор попросту перестанет работать.

Асинхронные

Асинхронный двигатель имеет стартер и ротор, может быть одно и трех фазным. В данной статье рассматриваем подключение однофазных двигателей, потому речь пойдет только о них.

Асинхронные двигатели отличаются невысоким уровнем шумов при работе, потому устанавливаются в технике, шум работы которой критичен. Это кондиционеры, сплит-системы, холодильники.

Строение асинхронного двигателя

Есть два типа однофазных асинхронных двигателей — бифилярные (с пусковой обмоткой) и конденсаторные. Вся разница состоит в том, что в бифилярных однофазных двигателях пусковая обмотка работает только до разгона мотора. После она выключается специальным устройством — центробежным выключателем или пускозащитным реле (в холодильниках). Это необходимо, так как после разгона она только снижает КПД.

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

Более точно определить бифолярный или конденсаторный двигатель перед вами можно при помощи измерений обмоток. Если сопротивление вспомогательной обмотки меньше в два раза (разница может быть еще более значительная), скорее всего, это бифолярный двигатель и эта вспомогательная обмотка пусковая, а значит, в схеме должен присутствовать выключатель или пусковое реле. В конденсаторных двигателях обе обмотки постоянно находятся в работе и подключение однофазного двигателя возможно через обычную кнопку, тумблер, автомат.

Как определить рабочую и пусковую обмотки у однофазного двигателя

Однофазные двигатели — это электрические машины небольшой мощности. В магнитопроводе однофазных двигателей находится двухфазная обмотка, состоящая из основной и пусковой обмотки.

Две обмотки нужны для того, что бы вызвать вращение ротора однофазного двигателя. Самые распространенные двигатели такого типа можно разделить на две группы: однофазные двигатели с пусковой обмоткой и двигатели с рабочим конденсатором.

У двигателей первого типа пусковая обмотка включается через конденсатор только на момент пуска и после того как двигатель развил нормальную скорость вращения, она отключается от сети. Двигатель продолжает работать с одной рабочей обмоткой. Величина конденсатора обычно указывается на табличке-шильдике двигателя и зависит от его конструктивного исполнения.

У однофазных асинхронных двигателей переменного тока с рабочим конденсатором вспомогательная обмотка включена постоянно через конденсатор. Величина рабочей емкости конденсатора определяется конструктивным исполнением двигателя.

То есть если вспомогательная обмотка однофазного двигателя пусковая, ее подключение будет происходить только на время пуска, а если вспомогательная обмотка конденсаторная, то ее подключение будет происходить через конденсатор, который остается включенным в процессе работы двигателя.

Знать устройство пусковой и рабочей обмоток однофазного двигателя надо обязательно. Пусковая и рабочие обмотки однофазных двигателей отличаются и по сечению провода и по количеству витков. Рабочая обмотка однофазного двигателя всегда имеет сечение провода большее, а следовательно ее сопротивление будет меньше.

Посмотрите на фото наглядно видно, что сечение проводов разное. Обмотка с меньшим сечением и есть пусковая. Замерять сопротивление обмоток можно и стрелочным и цифровым тестерами, а также омметром. Обмотка, у которой сопротивление меньше – есть рабочая.

Рис. 1. Рабочая и пусковая обмотки однофазного двигателя

А теперь несколько примеров, с которыми вы можете столкнуться:

Если у двигателя 4 вывода, то найдя концы обмоток и после замера, вы теперь легко разберетесь в этих четырех проводах, сопротивление меньше – рабочая, сопротивление больше – пусковая. Подключается все просто, на толстые провода подается 220в. И один кончик пусковой обмотки, на один из рабочих. На какой из них разницы нет, направление вращения от этого не зависит. Так же и от того как вы вставите вилку в розетку. Вращение, будет изменятся, от подключения пусковой обмотки, а именно – меняя концы пусковой обмотки.

Следующий пример. Это когда двигатель имеет 3 вывода. Здесь замеры будут выглядеть следующим образом, например – 10 ом, 25 ом, 15 ом. После нескольких измерений найдите кончик, от которого показания, с двумя другими, будут 15 ом и 10 ом. Это и будет, один из сетевых проводов. Кончик, который показывает 10 ом, это тоже сетевой и третий 15 ом будет пусковым, который подключается ко второму сетевому через конденсатор. В этом примере направление вращения, вы уже не измените, какое есть такое и будет. Здесь, чтобы поменять вращение, надо будет добираться до схемы обмотки.

Еще один пример, когда замеры могут показывать 10 ом, 10 ом, 20 ом. Это тоже одна из разновидностей обмоток. Такие, шли на некоторых моделях стиральных машин, да и не только. В этих двигателях, рабочая и пусковая – одинаковые обмотки (по конструкции трехфазных обмоток). Здесь разницы нет, какой у вас будет рабочая, а какая пусковая обмотка. Подключение пусковой обмотки однофазного двигателя, также осуществляется через конденсатор.

Л. Рыженков

Редактировал А. Повный

Как подобрать конденсаторы на трехфазный двигатель (формула, видео)

Подключение силового оборудования в однофазную сеть (220В) чаще всего производят емкостным методом. При этом нужно знать, как подобрать конденсаторы на трехфазный двигатель, от которого осуществляется привод. Из них собирается пусковая цепь, создающая необходимый момент и перекос фаз. В этой статье мы постараемся вкратце рассмотреть вопросы расчета и подбора емкости, а также возможные схемы подключения асинхронного электромотора.

Что такое трехфазный двигатель?

Большинство силовых агрегатов, преобразующих электрическую энергию с тепловую, представляют собой асинхронные машины. Если разобрать любой такой двигатель, то станет понятно, что он имеет два ключевых компонента, на взаимодействии которых строится вся его работа.

Статор

Это неподвижная часть мотора, имеющая кольцевидную форму – полый цилиндр. Сразу следует уточнить, что он не является цельным, грубо говоря изготовленным через точение круглой стальной болванки. Статор набирается из кольцевых пластин (магнитопровода), что позволяет избежать образования так называемых поверхностных токов Фуко, которые могут сильно разогревать металл. На внутреннем диаметре имеются продольные пазы, в которые укладывается обмотка из проволоки. Большинство стандартных двигателей являются трехфазными, то есть имеют три обмотки статора (по одной на каждую фазу). Геометрически каждая обмотка/фаза является смещенной относительно других на 120°. Такой расчет позволяет при подаче на фазные клеммы напряжения 380В возбудить в обмотках вращающееся магнитное поле.

Ротор

Это подвижная (вращающаяся) часть, конструктивно объединенная с приводным валом. Он также имеет наборный пластинчатый сердечник (магнитопровод), но в отличии от статора, пазы для обмоток располагаются на внешнем диаметре. Более того, называть их обмотками можно только с функциональной точки зрения, поскольку реально они представляют собой медные прутки определенного диаметра, а не пучки (катушки) проволоки.

С обоих сторон прутки соединяются на кольцевые ограничивающие пластины, образуя некоторое подобие беличьей клетки. Такая компоновка наиболее распространена и называется «коротко замкнутый ротор». При подаче напряжения здесь также магнитное поле, но оно имеет несколько меньшую частоту вращения (асинхронную), нежели у статора. Эта разница называется скольжением и составляет порядка 2…10%. Благодаря ей, между полями наводится ЭДС (электродвижущая сила), которая и заставляет вал вращаться с рабочей частотой.

Как подключить 3ех фазный двигатель в однофазную сеть?

Запуск двигателя с тремя рабочими обмотками возможет потому, что он по умолчанию имеет сдвинутые на 120° фазы. Если подать напряжение всего на одну фазу, то не произойдет ровным счетом ничего по аналогии с однофазным двигателем на 220В, где в таком случае возникают эквивалентные разнонаправленные магнитные поля. Формально для этого нужно включить в работу хотя бы еще одну фазу, чтобы создать сдвиг и набрать необходимый момент. Подключение в сеть с напряжением 220В чаще всего производят через дополнительный контур – цепь из рабочих и пусковых конденсаторов.

Общая пусковая схема при подключении звездой (слева) и треугольником (справа) будет иметь следующий вид:

Как можно видеть, и в первом, и во втором случае две из трех обмоток подключаются напрямую к однофазной сети на 220В. Третья фаза закольцовывается на одну из двух предыдущих посредством промежуточной цепи конденсаторов: Сраб – основной/рабочий и Сп–для запуска. Второй подключен параллельно через ключ SA. Последний имеет нормально разомкнутые контакты, а крайнее положение кнопки не фиксируется – для того, чтобы через пусковой конденсатор пошел ток, ее нужно удерживать нажатой.

Почему используются параллельные емкости?

Любой человек, в свое время не зевавший на уроках физики, должен помнить, что максимальное потребление энергии 3ех фазным двигателем наблюдается именно в момент его запуска, когда происходит рост частоты вращения от 0 до номинала. Чем больше мощность, тем это пиковое потребление электричества выше. Из чего следует логический вывод – емкости, которая будет поддерживать работу на 220В скорее всего не хватит для старта. Поэтому, для вывода мотора на режим ее по расчету нужно увеличить примерно вдвое относительно рабочей.

После запуска, когда будут достигнуты оптимальные обороты (не менее 70% от номинальных), пусковые конденсаторы отключают, отпуская кнопку SA. Сделать это нужно обязательно, иначе большая суммарная емкость вызовет серьезный перекос фаз и перегрев обмоток.

Если же мощность мотора невелика или он не работает под серьезной нагрузкой, то скорее всего можно будет обойтись пуском через рабочий контур.

Как рассчитать емкость и подобрать конденсатор

Очевидно то, что вопрос выбора емкостей для запуска и работы трехфазного двигателя в однофазной сети, зависит от его мощности, номинального (фазного) тока и напряжения. Расчет обычно ведется через следующие формулы:

В данном уравнении присутствуют две величины:

• U – напряжение в однофазной сети (220В),
• IН– номинальный или фазный ток, А.

Обе схемы подключений дают разные значения линейных и фазных характеристик, что видно на следующих иллюстрациях:

Вычислить необходимый ток между обмотками можно с помощью клещей либо используя формулы. Если же и тот, и другой вариант видятся сложными, то можно провести расчет и подобрать конденсатор через эмпирическую зависимость: 7 мкФ на 100 Вт мощности.

Что касается пусковых конденсаторов, то их подбор ведется с расчетом, что емкость должна быть выше, нежели у рабочих, чтобы покрыть пиковое потребление при запуске. Разные источники указывают на разные значения пропорционального коэффициента: от 1,5 до 3. На практике же чаще всего используют рекомендацию по двукратному увеличению.

Далее можно подобрать конденсаторы и приступить к компоновке. Для организации запуска двигателя используются бумажные (МБГП, КБП, МБГО), электролитические или металлизированные полипропиленовые (СВВ) модели. Первые, как правило, массовые и дешевые, но имеют сравнительно большие габариты при малой емкости, что вынуждает набирать целые батареи. Электролитические модели требуют использования в схеме управления диодных элементов и сопротивления, повреждение или выход из строя которых приведет к разрушению конденсатора. СВВ модели более современные, а посему в них нет практически тех недостатков, которые присутствуют в аналогах. По форме емкостные блоки могут выпускаться либо квадратными, либо круглыми (бочонками).

Также следует подобрать рабочее напряжение конденсатора, которое по расчету должно быть примерно в 1,15 раза выше чем в однофазной сети на 220В. Меньшие значения негативно сказываются на долговечности блоков, а большие – на габаритах сборки.

Как переделать электродвигатель с 380 на 220

Если у вас есть трехфазный электродвигатель, вы знаете, что это недешевое удовольствие. Поэтому при необходимости использовать однофазный мотор, мысль о покупке нового оборудования посетит вас только тогда, когда вы не знаете, как сделать электродвигатель в домашних условиях. Мы расскажем, как переделать электрический двигатель с 380 на 220 Вольт своими руками.

Что можно переделывать

Для переделки подойдут маломощные электродвигатели 380 Вольт: до 3 кВт. Теоритически переподключаются и мощные моторы. Но это дополнительно повлечет за собой установку отдельного автомата в электрощите и проведение специальной проводки. И эти работы теряют смысл, если вдруг обнаруживается, что такую нагрузку не потянет вводной кабель.

Даже если ваша сеть держит высокие нагрузки, и вам удалось переделать двигатель от 3 кВт с 380 на 220 Вольт, вы огорчитесь при первом его пуске в ход. Запуск будет тяжелым. Вы решите, что труд был напрасным. Поэтому если переделывать, то именно маломощные модели.

Этапы переделки

Чтобы переделать электродвигатель с 380 Вольт на 220 сначала откиньте крышку мотора, чтобы посмотреть, сколько снаружи концов у статорных намоток. Их может быть 6 или 3. Если 6, то есть возможность поменять схему соединения: если была «звезда», можно перейти на «треугольник», и наоборот.

Если конца всего 3, значит, внутри короба намотки уже соединяются либо «звездой», либо «треугольником» (всего 6 концов, которые попарно объединяются клеммами, их и будет 3, так как на каждую клемму – 2 конца). В таком случае придется оставить прежнюю схему.

Внимание! Если вы решили поменять схему соединения статорных обмоток с тремя концами снаружи, то придется своими руками вскрыть корпус мотора. Это трудоемко, но возможно.

Соединение обмоток

Неважно, каков источник питания, трехфазный или однофазный, соединять статорные намотки можно любым из способов (можете прочитать подробнее про способы подключения электродвигателей):

• Звезда;
• Треугольник.

Звездой обычно соединяют намотки, если двигатель будет питаться от сети 380 В. Благодаря этому пуск становится плавным, хотя теряется треть мощности. Треугольник же рекомендуется при запитывании от 220 Вольт. Пусковые токи при этом не так высоки по сравнению с теми, что возникают от трехфазного питания. Зато мощность равна той, что дает «звездное» соединение, если мотор подключен к 380 В.

Схемы посмотрите ниже. Разница в том, что в первом случае соединяются все начала так, что получается трехконечная звезда. А во втором – конец одной обмотки соединяется с началом следующей так, что образуется фигура с тремя вершинами (треугольник).

Расчет конденсаторов

Когда концы намоток соединяют звездой или треугольником, образуется 3 места, где они стыкуются. На этих местах ставят клеммы. При питании от 380 Вольт на каждую из них подают фазу. Но наша задача, имея те же 3 контакта, подать лишь 1 фазу 220 Вольт и нуль. Это можно реализовать своими руками, компенсировав отсутствие трехфазного питания конденсаторами. Пусковой будет активным только на время запуска, а рабочий – постоянно.

Чтобы электрический двигатель хорошо запускался и работал, нужно правильно подобрать емкость конденсаторов. У рабочего накопителя она зависит от схемы соединения. Если это звезда, то работает формула:

Если треугольник, то формула преобразует свой вид:

Ср – искомая емкость рабочего накопительного элемента. U – напряжение в сети (220 Вольт). I – сила тока, которую находят по формуле:

Р – мощность, U – уже известное нам напряжение, ƞ – КПД, косинус «фи» — коэффициент мощности. Все эти значения можно посмотреть в техническом паспорте от вашего трехфазного мотора.

Расчет емкости пускового конденсатора (Сп) прост: умножьте Ср на 1,5 или 2. Если Ср=50 мкФ, то Сп будет от 75 до 100 мкФ. Поочередно ставьте то одну емкость, то другую, запуская каждый раз мотор. По звуку хода слушайте: если нет гула, то все в порядке.

Внимание! Конденсаторы обязательно должны быть бумажными. Для переделки двигателя своими руками хорошо идут МБГП или МБГО. Если не нашли накопителя нужной емкости, то соедините несколько штук параллельно.

Сборка по схеме

Схема выше показывает, как правильно соединить своими руками намотки статора с конденсаторами и проводами сети 220 В.  К одной из вершин треугольника или звезды нужно подключить накопительные элементы параллельно друг другу (предусмотрите ключ для ручного отключения пускового накопителя после разгона). Затем их выводят либо на фазу, либо на ноль: неважно. От этого будет зависеть только направление вращения вала.

Как поменять направление вращения

Если поменять направление нужно только 1 раз, то это можно сделать еще на стадии переделки. Для этого достаточно поменять местами любые две обмотки статора. Той же цели достигает перекидывание ветки конденсаторов с нуля на фазу, или наоборот. Но если вам нужно часто реверсировать трехфазный переделанный мотор, необходим переключатель. Собрав электродвигатель по схеме ниже, вы освободите себя от смены намоток каждый раз, когда нужно задать обратное направление вращения вала.

В переделке трехфазного электрического двигателя под однофазную сеть своими руками нет ничего трудного. Наибольшую сложность составит только расчет емкости рабочего конденсатора и экспериментальный подбор емкости из подсчитанного диапазона для пускового накопителя. Но и это становится легко, если вы не потеряли технический паспорт, а под рукой есть калькулятор.

Ещё по теме:
— Схемы подключения асинхронного и синхронного однофазных двигателей
— Схемы подключения электродвигателя через конденсаторы
— Реверсивная схема подключения электродвигателя
— Плавный пуск электродвигателя своими руками
—В чем разница асинхронного и синхронного двигателей
— Реверсивное подключение однофазного асинхронного двигателя своими руками
— Как проверить электродвигатель
— Ремонт электродвигателей

На пути к экономичному однофазному двигателю

Энергетика
Том 5 № 9 (2013), идентификатор статьи: 39781,13 страниц DOI: 10.4236 / epe.2013.59058

На пути к экономичному однофазному двигателю

Махди Альшамасин

Факультет инженерных технологий, Прикладной университет Аль-Балка, Амман, Иордания

Электронная почта: Mahdism @ hotmail.com

Авторские права © 2013 Махди Альшамасин. Это статья в открытом доступе, распространяемая по лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы.

Поступила 06.09.2013 г .; отредактировано 6 октября 2013 г .; принято 13 октября 2013 г.

Ключевые слова: Характеристики конденсаторного двигателя; Основная фаза; сбалансированная работа; симметрия; схемы подключения; контроль параметров балансировки; реактивные элементы; фактор силы; КПД

РЕФЕРАТ

Изучение баланса работы однофазных асинхронных двигателей представляет интерес в связи с необходимостью снижения энергопотребления и увеличения срока службы двигателей.В статье основное внимание уделяется повышению производительности двигателя путем балансировки работы фазы статора для наиболее часто используемых схем подключения однофазных асинхронных двигателей с конденсаторным питанием (SPCRIM) и трехфазных асинхронных двигателей (TPIM), работающих от однофазного источника питания ( СПС). Поэтому используется математическая модель для балансировки работы двигателя путем изменения напряжения питания частоты. Исследованы характеристики параметров балансировки, представлены различные методы балансировки двигателя и проведено сравнение этих методов балансировки.

1. Введение

Экономичные однофазные двигатели необходимы в настоящее время, поскольку потребляется огромное количество энергии из-за широкого использования этих двигателей в таких областях жизни, как: домашнее хозяйство, сельское хозяйство, промышленность и т. Д. [1-3 ].

За счет повышения производительности однофазных двигателей, ферм, нефтяных скважин, домов и удаленных мастерских, имеющих только однофазную линию, не нужно устанавливать дорогие трехфазные линии или прибегать к дорогостоящим инверторам или дизельным насосам.Кроме того, во многих приложениях может потребоваться использование трехфазного асинхронного двигателя в однофазной системе питания. Например, были обнаружены технические и экономические преимущества первоначальной установки системы однопроводного заземления (SWER) для электрификации сельских районов в отдаленных и холмистых регионах [4].

Для однофазного асинхронного двигателя с конденсаторным питанием (SPCRIM) и трехфазного асинхронного двигателя (TPIM), работающих от однофазного источника питания (SPS), ток полной нагрузки может иметь почти единичный коэффициент мощности, что снижает трансформаторы энергокомпании и потери при распределении.При сбалансированной работе двигателя КПД однофазных двигателей может превышать 90 процентов. Таким образом, характеристики однофазного двигателя могут быть улучшены и стать конкурентоспособными по сравнению с трехфазным двигателем в трехфазной сети. Использование SPCRIM — лучший выбор для конкуренции с трехфазными двигателями; в то время как рабочий конденсатор может улучшить КПД двигателя, пусковой момент и коэффициент мощности. Кроме того, использование дополнительных реактивных элементов приводит к надежной балансировке двигателя, чтобы гарантировать отличную производительность двигателя [5].

Фактически, SPCRIM и TPIM, питаемые от SPS, страдают от нагрева из-за эллиптического поля, вызванного асимметрией фазовых нагрузок [6]. Неравномерная работа фаз статора этих двигателей отрицательно отражается на температуре обмотки, коэффициенте мощности и КПД двигателя [7,8]. Поэтому устранение асимметричного действия имеет большое теоретическое и практическое значение.

Обычные схемы подключения SPCRIM и TPIM, работающих от SPS [9,10] с использованием постоянного значения емкости в цепи статора, питаемой напряжением постоянной частоты, не способны обеспечить сбалансированную работу фазы статора во всем диапазоне скольжения двигателя. [11].Это связано с эллиптичностью вращающегося поля, которое принимает круговую форму только при определенных условиях. В этом случае балансировка возможна только при определенном значении скольжения, а колебания нагрузки вызовут разбалансировку двигателя и вызовут нагрев обмоток двигателя [12]. Устранить асимметрию фазных нагрузок можно следующими способами:

1) Использование однофазного фазосдвигающего конденсатора и регулировка частоты источника питания.

2) Добавление внешнего реактивного сопротивления в цепь SPCRIM или TPIM, питающуюся от SPS.Это наиболее подходящий метод для обеспечения требуемых значений фазных токов и соответствующих углов между ними (строгая симметрия).

3) Переключение количества витков обмотки статора и регулировка величины фазосдвигающей емкости [13,14], что считается наиболее экономичным методом с точки зрения использования электроэнергии и нагрева двигателя. В этой статье разрабатывается математическая модель для балансировки работы двигателя путем изменения частоты напряжения питания и исследования характеристик параметров балансировки.Кроме того, в статье представлен расширенный обзор используемых методов балансировки, сравнение между ними посредством исследования поведения и ограничений каждого метода для наиболее часто используемых схем подключения асинхронных двигателей, питаемых от однофазного источника питания в практических приложениях.

2. Балансировка работы двигателя путем управления частотой питания

Создаваемое поле в SPCRIM и TPIM, работающих от SPS, может иметь прямолинейную, эллиптическую или круглую форму, в зависимости от реактивного сопротивления фазосдвигающего конденсатора.Конечно, машина будет иметь лучший КПД и коэффициент мощности, когда поле имеет круглую форму. Таким образом, фазные токи равны по величине, а фазовый угол между ними составляет 90 электрических градусов для SPCRIM или 120 электрических градусов для TPIM, работающего от SPS. Реактивным сопротивлением можно управлять, изменяя частоту напряжения питания, и при определенных условиях, при которых ток обратной последовательности становится равным нулю, работа двигателя сбалансирована [15]. Значение реактивного сопротивления конденсатора, которое удовлетворяет первому условию балансировки, может быть вычислено из следующего соотношения:

(1)

второе условие балансировки:

(2)

, где A и B — коэффициенты балансировки

2.1. Условия балансировки SPCRM с двумя обмотками, соединенными параллельно

Принципиальная схема SPCRIM с двумя обмотками, соединенными параллельно, показана на рисунке 1. Используя методы симметричных компонентов, несимметричные переменные двигателя можно разложить на прямую (прямую) последовательность и компоненты обратной (обратной) последовательности [16,17]. На рис. 2 показана эквивалентная схема этих компонентов [18].

Согласно методу симметричных компонент, фазные токи могут быть записаны как [16,19]

(3)

Рисунок 1.Принципиальная схема СПКРМ с двумя параллельно включенными обмотками.

(а) (б)

Рисунок 2. Пофазная эквивалентная схема; (а) Положительная последовательность, (б) Отрицательная последовательность.

(4)

Согласно закону Кирхгофа, напряжения, моделирующие SPCRM, равны

(5)

(6)

, где

Из уравнений (5) и (6) уравнение баланса (при который становится равным нулю) составляет

(7)

Подстановка действительной и мнимой частей импедансов дает

(8)

Решение этого уравнения дает

(9)

(10)

Из уравнений (9) и (10) получаем

и

Таким образом, коэффициенты баланса равны

и

2.2. Условия балансировки трехфазного асинхронного двигателя с однофазным питанием

Принципиальная схема TPIM, подключенного по треугольнику и работающего от SPS, показана на рисунке 3.

Согласно законам Кирхгофа, напряжения и токи равны

( 11)

(12)

(13)

Подстановка симметричных составляющих для напряжений и токов в уравнения (11) и (12) дает [20]:

(14)

(15)

с сбалансированное состояние

(16)

следовательно,

(17)

это означает

(18)

(19)

Решая уравнения (18) и (19), мы получаем

В результате коэффициенты балансировки равны

и

. Используя те же процедуры анализа, можно получить коэффициенты балансировки для наименьших схем SPCRIM и TPIM, подаваемых из SPS.Коэффициенты балансировки указаны в таблице 1.

Кроме того, когда частота остается постоянной, уравнение (2) удовлетворяется при определенном значении скольжения. Изменение скольжения (S) приводит к изменению токов статора, в то время как для определенных значений скольжения, а именно S = S _sym , токи статора будут равны друг другу [21]. Фазовый угол между фазными токами, требующий установления баланса, может быть получен с помощью сдвигающего конденсатора. Другими словами, для любого скольжения (S) существует определенная частота (f _sym ), на которой двигатель будет сбалансирован.Чтобы найти

Рисунок 3. Принципиальная схема трехфазного электродвигателя с Δ-соединением, питаемого от однофазной сети.

Таблица 1. Коэффициенты балансировки для часто используемых схем подключения.

частота, при которой достигается сбалансированная работа двигателя для различных значений скольжения, значения R ₁ и X ₁ должны быть найдены из эквивалентной схемы однофазного двигателя на рисунке 2 (a) как

(20)

(21)

Подставляя R ₁ и X ₁ из уравнения (20) и уравнения (21) в уравнение (2) и переставляя полученное уравнение без учета активного сопротивления статора, Частота балансировки на единицу может быть найдена как:

(22)

Для двигателей малой и средней мощности можно рассмотреть, а затем частоту балансировки на единицу можно рассчитать как:

(23)

, когда Если задано значение частоты, скольжение, при котором работа двигателя уравновешивается, может быть получено как:

(24)

Критическое скольжение (скольжение при максимальном крутящем моменте) является функцией частоты и может быть вычислено из выражения [22]

(25)

3.Балансировка SPCRIM путем вставки индуктивного реактивного сопротивления в цепь статора

Значения балансирующего импеданса (индуктивного и емкостного) для наиболее распространенных схем подключения SPCRIM и TPIM, питаемых от SPS, можно определить с помощью следующей группы уравнений [5] :

(26)

(27)

где коэффициенты уравнений (26) и (27) можно получить из таблицы 2.

4. Балансировка работы двигателя путем управления значением емкости

В этом методе частота постоянна и часто равна номинальной частоте, в то время как емкость изменяется для обеспечения балансировки при изменении нагрузки.Номинал балансировочного конденсатора можно регулировать электронным способом [4,23].

Балансировка SPCRM с двумя обмотками, подключенными параллельно

Для SPCRIM с двумя обмотками, подключенными параллельно, где емкость конденсатора изменяется в зависимости от нагрузки, как показано на рисунке 4, значение балансирующей емкости можно рассчитать по формулам (5 ) и (6), приравняв абсолютные значения и как [10,24].

(28)

, где

5. Моделирование и результаты

Кривые параметров балансировки X _K , S _sym и S _cr в зависимости от частоты, в зависимости от уравнений (1), (24 ) и (25), были исследованы с помощью программного обеспечения labVIEW для SPCRIM и TIM, работающих от SPS, со следующими данными:

На рисунках 5-8 показаны полученные кривые для наиболее часто используемых схем подключения.

Из этих рисунков видно, что S _sym обратно пропорционален частоте, где его значение на низких частотах приближается к 1. Это означает, что двигатель может быть запущен в сбалансированном состоянии, и это считается очень важным аспектом. в прерывистых, периодически работающих двигателях. Однако в установившемся режиме низкая частота может вызвать большие потери энергии из-за высокого значения балансировочного скольжения, и этого следует избегать. Пунктирные кривые показывают изменение критического скольжения в зависимости от частоты.Следует отметить, что до тех пор, пока S _cr > S _sym , двигатель будет стабильным, а стабильность будет зависеть от разницы между S _cr и S _sym , где чем больше разница, тем стабильнее мотор. Следовательно, установившаяся область определяется, когда f> 0,2 f _n .

Характеристики импеданса балансировочных элементов также строятся с помощью программного обеспечения labVIEW.

На рисунке 9 показано соотношение между балансирующим импедансом и скольжением на разных частотах для описанных выше двигателей с приложенными схемами подключения:

Значения реактивного сопротивления рассчитываются с использованием уравнений (26) и (27) для рисунков 9 ( а) и (б) соответственно.На рисунке 9 (a) показано, что индуктивное реактивное сопротивление X _L высокое в состоянии холостого хода и уменьшается при увеличении нагрузки до тех пор, пока не достигнет минимального значения без пересечения оси X (только индуктивное поведение.

Рисунок 4. Однофазный асинхронный двигатель с двумя параллельно включенными обмотками и конденсатором с электронным управлением

Рисунок 5. Баланс SPCRIM с двумя параллельными обмотками

Таблица 2.Коэффициенты уравновешивающих уравнений для общих типов принципиальных схем.

Рисунок 6. Баланс СПКРИМ с двумя последовательно включенными обмотками.

Рисунок 7. Баланс Δ — подключенного трехфазного асинхронного двигателя, питаемого от однофазной сети.

Рисунок 8. Баланс Ү-подключенного трехфазного асинхронного двигателя TPIM, питаемого от однофазного источника питания.

частоты питающих напряжений. Уравновешивающее емкостное реактивное сопротивление X _K высокое в состоянии холостого хода и уменьшается с увеличением нагрузки одинаково для всех частот питающих напряжений.

На рисунке 9 (b) показано, что уравновешивающее реактивное сопротивление X _L и реактивное сопротивление X _K имеют одинаковое поведение. Сначала они увеличиваются за счет увеличения нагрузки до достижения максимальных значений, затем снова начинают уменьшаться. Балансировочное индуктивное реактивное сопротивление X _L пересекает ось X (емкостное поведение) на частоте f = 40 Гц (F = 0,8) и высоком значении скольжения. При увеличении частоты напряжения питания точка пересечения X _L с осью X будет происходить при более низких значениях скольжения.Понятно, что на высоких частотах сбалансированная работа будет достигнута

за счет регулирования только значения емкости, другими словами, оба балансирующих элемента должны быть конденсаторами.

Такое же индуктивное и емкостное поведение наблюдается для наименьшей из схем подключения, перечисленных в таблице 2, на основе группы уравнений (26) и (27).

Уравновешивающая емкостная характеристика была построена с использованием уравнения (28) также для двигателя мощностью P _n = 2.8 кВт, как показано на рисунке 10.

На этом рисунке показано, что для постоянной частоты f = f _n значение уравновешивающей емкости пропорционально скольжению до заданного значения, тогда соотношение становится нелинейным, а уравновешивающая емкость почти не имеет существенного значения. изменяются по мере увеличения скольжения по сравнению с критическим скольжением. Возникающая емкость bal-

для условия запуска намного больше, чем для условия работы. Хотя увеличение емкости сверх номинального значения помогает в балансировке, оно сопровождается увеличением токов, особенно во вспомогательной обмотке.Следовательно, этот метод является многообещающим для изменения нагрузки около номинального значения, если двигатель работает непрерывно.

6. Выводы

В исследовании обсуждаются различные методы повышения производительности SPCRIM и TPIM, работающих с SPS. Однофазный асинхронный двигатель широко используется в инженерной практике и ежегодно расходует много электроэнергии. Повышение эффективности асинхронного двигателя имеет большое значение для потребления энергии, поэтому необходима оптимизация конструкции однофазного асинхронного двигателя.Математическая модель в порядке.

Математическая модель используется для балансировки работы двигателя путем изменения частоты напряжения питания и исследования характеристик параметров балансировки. Правильный выбор реактивного элемента улучшит характеристики однофазного асинхронного двигателя, чтобы конкурировать с трехфазным двигателем.

1) Широкий диапазон регулирования скорости.

2) Плавное регулирование скорости и улучшение пусковых характеристик.

3) Этот метод может использоваться для двигателей различной мощности с любым подключением цепи статора.

5) Выражения балансировки частоты, скольжения и емкостного реактивного сопротивления неудобны и имеют высокий порядок.

Балансировка путем изменения значения емкости конденсатора при постоянной частоте является наиболее экономичной, особенно если она осуществляется электронным способом, но этот метод нечестен, поскольку скольжение уходит далеко от номинального значения.

Для обеспечения надежной балансировки, помимо сдвигающего фазового конденсатора, в цепь статора должен быть включен реактивный элемент. Этот метод уменьшит тепло, выделяемое в двигателе в установившемся режиме работы для всего диапазона регулирования скорости.Таким образом, преимущества этого метода включают улучшенный коэффициент мощности, экономию энергии и устранение необходимости в дополнительных отводах обмотки для изменения скорости.

Согласно обобщенным расчетным уравнениям для импеданса уравновешивающего элемента, схемы балансировки соединений можно сгруппировать в две группы. Для первой группы схем соединений поведение балансировочного элемента является индуктивным на всем скольжении независимо от значения частоты напряжения. В то время как для второй группы схем подключения поведение балансировочного импеданса X _L станет емкостным в зависимости от нагрузки и частоты напряжения.

7. Выражение признательности

Эта работа была выполнена во время творческого отпуска, предоставленного автору Махди Альшамасину из Прикладного университета Аль-Балка (BAU) в Иордании в течение 2012/2013 учебного года. Я хотел бы поблагодарить Al-Balqa ’Applied University за поддержку и Najran University-KSA за их материально-техническую помощь.

: напряжение питания.

R _s , X _s : сопротивление и реактивное сопротивление утечки обмотки статора.

,: сопротивление и реактивное сопротивление утечки ротора относительно статора.

R _м , X _м : сопротивление намагничивания и реактивное сопротивление намагничивания.

X _K : реактивное сопротивление емкостного элемента.

N _м , N _A : количество витков основной и вспомогательной обмоток.

: токи прямой, обратной последовательности.

R ₁ , X ₁ : сопротивление и реактивное сопротивление прямой последовательности.

R ₂ , X ₂ : сопротивление и реактивность обратной последовательности.

S: скольжение мотора.

F, f: на единицу и частоту статора двигателя.

: напряжение прямой, обратной последовательности.

Основы электрических двигателей — Weg Motor Sales

Номер детали Конфигурация

Номера моделей WEG содержат до 20 символов, распределяются следующим образом:
XXX	ХХ	XXX	Х	ХХХХХ		-W22
л.с.	об / мин	Модель	Вольт	Приложение + рамка		Когда применимо

л.с. .12 — 0,16 — 0,25 — 0,33 — 0,50 — 0,75 001-0015-002-003-004-0045-005-007 010 — 015 — 020 — 025 — 030 — 040 — 050 — 075 100 — 125 — 150 — 200 — 250 — 300 — 400 — 450 — 500

об / мин 07: 750 об / мин 09: 900 об / мин 10: 1000 об / мин 12: 1200 об / мин 15: 1500 об / мин 18: 1800 об / мин 30: 3000 об / мин 36: 3600 об / мин

Модель — три символа:
	Корпус				КПД		Фаза
	E — Полностью закрытый				S — Стандартный КПД		1 -1 фаза
	S — для тяжелых условий эксплуатации IEEE 841				P — Высокая эффективность		3 — 3 фазы
	P — Высокая эффективность				T — NEMA Premium
	O — Защита от капель				G — Супер премиум
	X — взрывозащищенный
	A — полностью закрытый воздух над
	N — Полностью закрытый без вентиляции

Вольт
	А — 115 В	л — 415 В			Приложение + рамка
	B — 115/208 — 230 В	M — 220/380 — 415 В			Для строк с определенным назначением после кода напряжения должны использоваться две выбранные буквы:
	C — 208 — 230 В	Н — 220/380 В
	D — 230 В	O — 380 — 415 В
	E — 208 — 230/460 В *	P — 200 В			н.э. —	Привод шнека
	F — 230/460 В	Q — 46 0 В			AL —	Алюминиевая рама
	G — 460 В PWS	R — 115/230 В			AX —	Двигатель ATEX
	H — 575 V	В — 200/400 В			БМ —	Тормозной двигатель
	I — 220 В	Вт — 460 / 220-240 / 380-415 В			CD —	Режим работы компрессора
	Дж — 380 В	X — Другое напряжение			CT —	Градирня
	К — 190/380 В	Y — 460 / 380-415 / 660-690 В			ДП —	Двухполюсный (2 скорости)
					EC —	Испарительный охладитель
					ФД —	Farm Duty
					FP —	Пожарный насос
	Для двигателей с метрической системой IEC мощность будет указана в кВт: .12 — 0,18 — 0,25 — 0,37 — 0,55 — 0,75 — 001 — 0015 — 002 — 003 — 004 — 0045 — 005 — 007 — 009 — 011 — 015 — 018 — 022 — 030 — 037 — 045 — 055 — 075 — 090 — 110 — 130 — 150 — 185 — 200 — 220 — 250 — 300 — 315 … 0015 (1,5 л.с.) — это номинал, который будет иметь четыре цифры для идентификации выхода и только одну для числа оборотов в минуту. 0045 (4,5 кВт) — это номинал, который будет состоять из четырех цифр для идентификации выхода и только одной для числа оборотов в минуту.				л.с. —	Гидравлический насос
					HS —	Полый вал
					IB —	Работа инвертора (TEBC)
					IE —	IEEE 841 (IEEE 841 для тяжелых условий эксплуатации)
					IP —	Ирригационная насосная
					JP —	Струйный насос
					КД —	Дробилка
					OL —	Ручная защита от перегрузки
					ОТ —	Перекачка нефтяных скважин — тройной рейтинг
					OW —	Прокачка нефтяных скважин
	Рамка Номер кадра должен быть включен до тех пор, пока позволяет количество оставшихся символов. Пример: 143T, 143TC, 405T, 405TS, 184JP. -W22 Суффикс -W22 Суффикс будет добавлен к каталожному номеру полностью закрытых двигателей с новым дизайном W22 WEG. В зависимости от количества оставшихся символов этот суффикс может иметь вид -W или -W2.				ПФ —	Вентилятор для птицеводства
					PM —	Подушечка для крепления
					R —	(до размера кадра): Круглый корпус
					РБ —	Роликовые подшипники (интегральные)
					РБ —	Упругое основание (дробное)
					RS —	Рама из стального проката
					SA —	Пила Беседка
					SP —	, разделенная фаза
					СС —	Нержавеющая сталь
					ВД —	Vector Duty (TEBC или TENV)

Ровно 746 Вт электроэнергии даст 1 л.с., если двигатель может работать со 100% -ным КПД, но, конечно, ни один двигатель не является 100% -ным КПД.Двигатель мощностью 1 л.с., работающий с КПД 84%, будет иметь общее потребление 888 Вт. Это составляет 746 Вт полезной мощности и 142 Вт потерь из-за тепла, трения и т. Д. (888 x 0,84 = 746 = 1 л.с.).

Мощность в лошадиных силах также можно рассчитать, если известен крутящий момент, по одной из следующих формул:
	л.с. = крутящий момент (фунт-фут) x об / мин / 5250 л.с. = крутящий момент (унция-фут) x об / мин / 84000 л.с. = крутящий момент (фунт-дюйм) x об / мин / 6300

[Прокрутите вверх или щелкните здесь, чтобы перейти наверх этой страницы]

Приблизительное число оборотов в минуту при номинальной нагрузке для малых и средних двигателей, работающих при 60 Гц и 50 Гц при номинальном напряжении, составляет:

60 Гц 50 Гц Synch.скорость 2 полюса 3450 2850 3600 4 полюса 1725 1425 1800 6 полюсов 1140 950 1200 8 полюсов 850 700 900

Крутящий момент:
	Поворачивающее усилие или сила, приложенная к валу, обычно выражаемая в дюймах-фунтах или дюймах-унциях для двигателей с дробным или дробным числом л.с.
Пусковой крутящий момент:
	Сила, создаваемая двигателем, когда он начинается с места и ускоряется (иногда называется крутящий момент ротора )
Момент при полной нагрузке:
	Сила, создаваемая двигателем, работающим при номинальной скорости полной нагрузки при номинальной мощности
Момент пробоя:
	Максимальный крутящий момент, который двигатель развивает в условиях возрастающей нагрузки без резкого падения скорости и мощности (иногда называется крутящий момент отрыва )
Момент подъема:
	Минимальный крутящий момент, создаваемый двигателем между нулевым и номинальным числом оборотов в минуту, равный максимальной нагрузке, которую двигатель может разогнать до номинального числа оборотов в минуту

Синхронная скорость (без нагрузки) может быть определена по следующей формуле:
Частота (герц) x 120 / Число полюсов

[Прокрутите вверх или щелкните здесь, чтобы перейти наверх этой страницы]

Открытая защита от капель (ODP)
	Вентиляционные отверстия в лобовом щите и / или раме предназначены для предотвращения попадания капель жидкости в двигатель под углом 15 градусов от вертикали.Предназначен для использования в относительно сухих, чистых и хорошо вентилируемых помещениях (обычно в помещении). При установке на открытом воздухе рекомендуется защитить двигатель крышкой, которая не ограничивает поток воздуха к двигателю.
Полностью закрытого типа с вентиляторным охлаждением (TEFC)
	То же, что и TENV, за исключением того, что внешний вентилятор является неотъемлемой частью двигателя, для обеспечения охлаждения путем обдува наружной рамы двигателя воздухом.
Полностью закрытая воздушная надстройка (TEAO)
	Пылезащищенные двигатели вентиляторов и нагнетателей, предназначенные для вентиляторов на валу или вентиляторов с ременным приводом. Двигатель должен быть установлен в воздушном потоке вентилятора.
Полностью закрытые, невентилируемые (TENV)
	Нет вентиляционных отверстий, плотно закрыты для предотвращения свободного воздухообмена, но не герметичны.Не имеет внешнего охлаждающего вентилятора и использует конвекцию для охлаждения. Подходит для использования в местах, подверженных воздействию грязи или сырости, но не в очень влажных или опасных (взрывоопасных) местах.
Двигатели полностью закрытого типа для работы в агрессивных средах и суровых условиях
	Предназначен для использования в чрезвычайно влажной или химической среде, но не во взрывоопасных зонах.
Двигатели закрытого типа с вентиляторным охлаждением
	То же, что и TEFC, за исключением того, что внешний вентилятор должен работать от источника питания, независимого от выхода инвертора.Охлаждение по MG 1.6 (IC 46).
Взрывозащищенные двигатели
	Имеют выступающие из передней или задней части двигателя болты, с помощью которых устанавливается ведомая нагрузка. Обычно это используется в приложениях, связанных с небольшими вентиляторами с прямым приводом или воздуходувками.

[Прокрутите вверх или щелкните здесь, чтобы перейти наверх этой страницы]

КПД двигателя — это показатель полезной работы, производимой двигателем, по сравнению с потребляемой им энергией (тепло и трение).Двигатель с КПД 84% и общей потребляемой мощностью 400 Вт вырабатывает 336 Вт полезной энергии (400 x 0,84 = 336 Вт). Потерянные 64 Вт (400 — 336 = 64 Вт) превращаются в тепло.

[Прокрутите вверх или щелкните здесь, чтобы перейти наверх этой страницы]

Иногда встречаются моторы

	Обычные напряжения 60 Гц для однофазных двигателей:
		115 В, 230 В и 115/230 В
	Обычные напряжения 60 Гц для трехфазных двигателей:
		230 В, 460 В и 230/460 В
	на 200 и 575 вольт.
		В предыдущих стандартах NEMA эти напряжения были указаны как 208 или 220/440 или 550 вольт. Двигатели с указанными на паспортной табличке напряжениями можно смело заменять двигателями, имеющими текущую стандартную маркировку 200 или 208–230 / 460 или 575 вольт соответственно.
	Двигатели на 115 / 208-230 вольт и 208-230 / 460 вольт
		В большинстве случаев они будут удовлетворительно работать при 208 вольт, но крутящий момент будет на 20% — 25% ниже.Для работы при напряжении ниже 208 вольт может потребоваться двигатель на 208 вольт (или 200 вольт) или использование более мощного двигателя со стандартным напряжением.

Пример: (00218ET3h245TC-W22)

002	18	ET3	H	145TC		-W22
л.с.	об / мин	Модель	Вольт	Приложение + рамка		Когда применимо

Если не указано иное, двигатели можно устанавливать в любом положении и под любым углом.Однако, за исключением случаев использования каплесборной крышки для валов вверх или вниз, каплезащищенные двигатели должны быть установлены в горизонтальном или боковом положении, чтобы соответствовать определению корпуса. Надежно закрепите двигатели на монтажной базе оборудования или на жесткой плоской поверхности, предпочтительно металлической.

Типы креплений

Жесткое основание	Прикручивается, приваривается или литой к основной раме и позволяет жестко монтировать двигатель на оборудовании.
Эластичное основание	Имеет изоляционные или упругие кольца между установочными ступицами двигателя и основанием для поглощения вибрации и шума. В кольцо вставлен проводник, замыкающий цепь для заземления.
NEMA C-образное крепление	Представляет собой обработанную поверхность с пилотом на конце вала, который позволяет осуществлять прямую установку с насосом или другим оборудованием с прямым соединением. Болты проходят через навесную деталь до резьбового отверстия на торце двигателя.
Фланцевое крепление NEMA D	представляет собой обработанный фланец с пазом для крепления. Болты проходят через фланец двигателя в резьбовое отверстие в навесной детали. Комплекты фланцев NEMA D имеются у некоторых производителей, включая LEESON.
Крепление типа M или N	Имеет специальный фланец для непосредственного подсоединения к топливному насосу-распылителю на масляной горелке. В последние годы этот тип крепления получил широкое распространение на приводах шнеков в кормушках для птицы.
Удлиненный сквозной болт	Имеют выступающие из передней или задней части двигателя болты, с помощью которых устанавливается ведомая нагрузка. Обычно это используется в приложениях, связанных с небольшими вентиляторами с прямым приводом или воздуходувками.

Класс изоляции:
Системы изоляции классифицируются по стандартной классификации NEMA в соответствии с максимально допустимыми рабочими температурами. Это следующие:

Класс
Максимально допустимая температура (*)

Класс	Температура
А	105º C 221º F
B	130º C 266º F
Ф	155º C 311º F
H	180º C 356º F

Обычно заменяют двигатель на двигатель с таким же или более высоким классом изоляции.Замена на более низкую температуру может привести к преждевременной поломке двигателя. Каждое повышение на 10 ° C выше этих значений может сократить срок службы двигателя наполовину.

Ток (А):
	При сравнении типов двигателей ток полной нагрузки и / или коэффициент обслуживания являются ключевыми параметрами для определения правильной нагрузки на двигатель. Например, никогда не заменяйте двигатель типа PSC на заштрихованный тип полюса, поскольку последний обычно не будет на 50% — 60% выше.Сравните PSC с PSC, конденсаторным пуском и т. Д.
Гц Частота:
	В Северной Америке распространенным источником питания является 60 Гц (циклы). Однако большая часть остального мира питается от сети с частотой 50 Гц.
Фактор обслуживания:
	Эксплуатационный коэффициент (SF) — это мера продолжительной перегрузочной способности, при которой двигатель может работать без перегрузки или повреждений, при условии, что другие расчетные параметры, такие как номинальное напряжение, частота и температура окружающей среды, находятся в пределах нормы.Пример: двигатель мощностью 3/4 л.с. с коэффициентом полезного действия 1,15 может работать при 0,86 л.с. (0,75 л.с. x 1,15 = 862 л.с.) без перегрева или иного повреждения двигателя, если на его проводах подаются номинальное напряжение и частота. Некоторые двигатели, в том числе большинство двигателей LEESON, имеют более высокий коэффициент обслуживания, чем стандарт NEMA. Производитель оригинального оборудования (OEM) нередко нагружает двигатель до максимальной допустимой нагрузки (коэффициент обслуживания). По этой причине не заменяйте двигатель на двигатель с такой же мощностью, указанной на паспортной табличке, но с более низким эксплуатационным коэффициентом.Всегда следите за тем, чтобы у заменяемого двигателя максимальная номинальная мощность (номинальная мощность x SF) была равна или выше, чем у заменяемого двигателя. Умножьте мощность в лошадиных силах на коэффициент обслуживания, чтобы определить максимальную потенциальную нагрузку. Стандартный сервисный коэффициент NEMA для полностью закрытых двигателей составляет 1,0. Однако многие производители создают двигатели TEFC с коэффициентом обслуживания 1,15.
Конденсаторы:
	Конденсаторы используются в однофазных асинхронных двигателях, за исключением экранированных полюсов, расщепленных фаз и многофазных.Пусковые конденсаторы рассчитаны на то, чтобы оставаться в цепи очень короткое время (3-5 секунд), в то время как рабочая емкость постоянно находится в цепи. Конденсаторы оцениваются по емкости и напряжению. Никогда не используйте для замены конденсатор с более низкой емкостью или номинальным напряжением. А допустимо более высокое напряжение.
Тепловая защита (перегрузка):
	Термозащитное устройство, автоматическое или ручное, установленное на торцевой раме или на обмотке, предназначено для предотвращения перегрева двигателя, что может привести к возгоранию или повреждению двигателя.Протекторы обычно чувствительны к току и температуре. Некоторые двигатели не имеют встроенной защиты, но они должны иметь защиту, предусмотренную в общей конструкции системы для обеспечения безопасности. Никогда не обходите защиту из-за ложного срабатывания. Обычно это указывает на другую проблему, например, перегрузку или отсутствие надлежащей вентиляции. Ни в коем случае не заменяйте и не выбирайте двигатель с автоматическим перезапуском, защищенный от тепловой перегрузки, для применения, в котором приводимая нагрузка может привести к травмам, если двигатель неожиданно перезапустится.В таких приложениях следует использовать только тепловые перегрузки с ручным сбросом.
Основные типы устройств защиты от перегрузки:
	Автоматический сброс: После охлаждения двигателя это устройство защиты от прерывания линии автоматически восстанавливает питание. Его не следует использовать там, где неожиданный перезапуск может быть опасен. Ручной сброс: Это устройство защиты от прерывания линии имеет внешнюю кнопку, которую необходимо нажать, чтобы восстановить питание двигателя.Используйте там, где неожиданный перезапуск был бы опасен, например, на пилах, конвейеры, компрессоры и другое оборудование.
Датчики температуры сопротивления:
	Прецизионно откалиброванные резисторы устанавливаются в двигатель и используются вместе с прибором, поставляемым заказчиком, для обнаружения высоких температуры.
Схема подключения:
	Вся проводка и электрические соединения должны соответствовать Национальным электротехническим нормам и правилам (NEC), а также местным нормам и правилам.Провод недостаточного диаметра между двигателем и источником питания ограничит пусковую способность и несущую способность двигателя.
Электроприводы скорости:
	Сегодня доступны надежные и простые в использовании устройства для управления скоростью промышленных двигателей переменного и постоянного тока. Оба типа используют твердотельные устройства для управления питанием. Приводы постоянного тока являются более простыми и обычно используют кремниевые управляемые выпрямители (SCR) для преобразования сетевого напряжения переменного тока в контролируемое постоянное напряжение, которое затем подается на якорь двигателя постоянного тока.Чем больше напряжения приложено к якорю, тем быстрее он будет вращаться. Приводы постоянного тока этого типа отлично подходят для двигателей мощностью примерно до 3 л.с., позволяя регулировать скорость 60: 1 и полный крутящий момент даже на пониженных скоростях. Самый распространенный тип привода переменного тока сегодня начинается примерно так же, как и привод постоянного тока — с выпрямления «импульсного» сетевого напряжения переменного тока в безимпульсное напряжение постоянного тока. Однако вместо вывода постоянного напряжения привод переменного тока должен повторно вводить импульсы на вывод, чтобы удовлетворить потребности двигателя переменного тока. Это делается с помощью твердотельных переключателей, таких как биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) или тиристоры отключения затвора (GTO). Результатом является метод управления, известный как широтно-импульсная модуляция (ШИМ), возможно, наиболее уважаемый тип привода переменного тока для многих промышленных приложений. Скорость двигателя зависит от частоты импульсов выходного напряжения. Приводы переменного тока с широтно-импульсной модуляцией предлагают чрезвычайно широкий диапазон скоростей, множество функций управления, включая программируемые линейные изменения ускорения и замедления и несколько предустановленных скоростей, отличную энергоэффективность и, во многих случаях, точность скорости и крутящего момента, равную или близкую к точности система постоянного тока.Однако, возможно, основной причиной их растущей популярности является их способность работать с широким спектром асинхронных двигателей переменного тока, доступных для промышленности, обычно по цене, конкурентоспособной с ценой на приводы постоянного тока.

ПРИМЕЧАНИЕ: Все приведенные выше данные приведены только для справки .

[Прокрутите вверх или щелкните здесь, чтобы перейти наверх этой страницы]

Размеры рамы / вала NEMA
Номера рам не предназначены для обозначения электрических характеристик, таких как мощность в лошадиных силах.Однако по мере увеличения номера рамы в целом увеличиваются и физические размеры двигателя, и мощность в лошадиных силах. Есть много двигателей одинаковой мощности, построенных в разных рамах. Размер корпуса NEMA (Национальная ассоциация производителей электрооборудования) относится только к монтажу и не имеет прямого отношения к диаметру корпуса двигателя.

По определению NEMA двузначные номера кадров являются дробными, даже если в них могут быть встроены двигатели мощностью 1 л.с. или больше. Трехзначные номера кадров по определению являются целыми кадрами.Третья цифра указывает расстояние между отверстиями параллельно основанию. Для безногого мотора это не имеет значения. См. Стандартную таблицу размеров NEMA.

Суффиксы NEMA

С	Монтаж на С-образную поверхность по NEMA (укажите с жестким основанием или без него)		M	Фланец 6 3/4 «(масляная горелка)
D	Фланцевое крепление NEMA D (укажите с жестким основанием или без него)		N	Фланец 7 1/4 «(масляная горелка)
H	Обозначает раму с жестким основанием, размер F которой больше, чем у той же рамы без суффикса H.Например, комбинация базовых двигателей 56H имеет монтажные отверстия для NEMA 56 и NEMA 143-5T и стандартный вал NEMA 56.		Т, ТУ	Общая мощность в лошадиных силах Стандартные размеры вала по NEMA, если за буквами «T» или «TS» нет дополнительных букв.
Дж	NEMA C-образная поверхность, резьбовой вал двигатель насоса		ТР	Двигатель со стандартным «коротким валом» NEMA для нагрузок с ременным приводом
JM	Двигатель моноблочного насоса с определенными размерами и подшипниками		Y	Крепление, отличное от стандарта NEMA; чертеж необходим для уверенности в размерах.Может обозначать специальное основание, грань или фланец.
JP	Насосный двигатель с закрытой муфтой с определенными размерами и подшипниками		Z	Вал, не соответствующий NEMA; чертеж необходим для уверенности в размерах.

Префиксы NEMA
Буквы или цифры, появляющиеся перед номером кадра NEMA, принадлежат производителю. Они не имеют значения кадра NEMA.Например, буква перед номером рамы LEESON, L56, указывает общую длину двигателя.

КЛАСС I (газы, пары)
	Группа А — ацетилен
	Группа B — бутадиен, оксид этилена, водород, оксид пропилена
	Группа C — ацетальдегид, циклопропан, диэтиловый эфир, этилен, изопрен
	Группа D — ацетон, акрилонитрит, аммиак, бензол, бутан, этилендихлорид, бензин, гексан, метан, метанол, нафта, пропан, пропилен, стирол, толуол, винилацетат, винилхлорид, ксилол
КЛАСС II (горючие пыли)
	Группа E — пыль алюминия, магния и других металлов с аналогичными характеристиками
	Группа F — технический углерод, кокс или угольная пыль
	Группа G — мука, крахмал или зерновая пыль

Температура окружающей среды двигателя не должна превышать + 400 ° C или -250 ° C, если только паспортная табличка двигателя не допускает другого значения и не указано на паспортной табличке и в документации.Взрывозащищенные двигатели LEESON одобрены для всех указанных классов, кроме Класса I, групп A и B.

ПРИМЕЧАНИЕ: Все приведенные выше данные приведены только для справки

[Прокрутите вверх или щелкните здесь, чтобы перейти наверх этой страницы]

Зачем однофазному двигателю конденсатор

Некоторым однофазным электродвигателям переменного тока требуется «рабочий конденсатор» для питания второй фазы обмотки (вспомогательной катушки) для создания вращающегося магнитного поля во время работы двигателя.Пусковые конденсаторы на короткое время увеличивают пусковой момент двигателя и позволяют двигателю быстро включаться и выключаться.

Может ли однофазный двигатель работать без конденсатора?

Однофазный двигатель, работающий через конденсатор, не сможет запуститься без конденсатора, поскольку отсутствует крутящий момент. Двигатель не рассчитан на выдачу полного крутящего момента без конденсатора. Таким образом, даже если бы он был запущен механически с усилием, он не наберет полную скорость и не сможет принять нагрузку.

Зачем электродвигателям конденсаторы?

Для чего нужен конденсатор для двигателей? Назначение конденсатора — создание многофазного источника питания от однофазного источника питания.

Могу ли я запустить двигатель без конденсатора?

Двигатель можно запустить без конденсатора. Но при запуске вам придется вручную вращать ротор. Если нет необходимости вращать вручную, то обязательно нужно установить конденсатор.

Что произойдет, если использовать не тот конденсатор?

Если установлен неправильный рабочий конденсатор, у двигателя не будет равномерного магнитного поля. Это вызовет колебания ротора на неровных участках. Это колебание вызовет шум двигателя, увеличит потребление энергии, снизит производительность и приведет к перегреву двигателя.

Помогает ли рабочий конденсатор запускать двигатель?

Пусковой конденсатор дает двигателю ускорение при запуске. Рабочий конденсатор помогает двигателю работать более эффективно. Многие типы оборудования HVAC используют двигатели PSC в качестве нагнетателей и насосов.

Могу ли я использовать конденсатор 370 В вместо 440 В?

Многие специалисты думают, что они должны заменить конденсатор 370 В на конденсатор 370 В. Номинальное напряжение отображает рейтинг «не превышать», что означает, что вы можете заменить 370 В на 440 В, но вы не можете заменить 440 В на 370 В.

Как подключить пусковой конденсатор?

Как подключить пусковой конденсатор

1. Отключите электричество от блока, в котором работает двигатель.
2. Проверьте электрическую схему пускового конденсатора.
3. Вставьте клемму на «общем» проводе реле пускового конденсатора, обычно это черный провод, на общую клемму на стороне нагрузки контактора устройства.

Как проверить конденсатор однофазного двигателя?

Рассчитайте необходимое значение номинальной емкости для однофазного, 220 В, 1 л.с., 50 Гц, 80% двигателя.1 л.с. = 746 Вт. Воспользуйтесь нашей формулой расчета емкости. C _{( мкФ )} = 746 x 80 x 1000 / (220 x 220 x 50) = 24,66 мкФ.

Каковы симптомы плохого пускового конденсатора?

Вот некоторые общие симптомы неисправного конденсатора переменного тока.

1. Переменный ток без подачи холодного воздуха. Кондиционер, не дующий холодным воздухом, — один из первых признаков проблемы, которую замечают многие домовладельцы.
2. Высокие и растущие счета за электроэнергию.
3. Гудящий шум.
4. Старая система HVAC.
5. AC выключается сам по себе.
6. AC не включается сразу.
7. AC не включается.

Как работает однофазный конденсаторный двигатель?

Однофазные двигатели работают по тому же принципу, что и трехфазные двигатели, за исключением того, что они работают только от одной фазы. Одна фаза создает колеблющееся магнитное поле, которое движется вперед и назад, а не вращающееся магнитное поле (см. Нижний рисунок). Из-за этого у настоящего однофазного двигателя нулевой пусковой момент.

Как рабочий конденсатор работает на двигателе?

Конденсатор двигателя, такой как пусковой конденсатор или рабочий конденсатор (включая двойной рабочий конденсатор), представляет собой электрический конденсатор, который изменяет ток в одной или нескольких обмотках однофазного асинхронного двигателя переменного тока для создания вращающегося магнитного поля. .

Конденсатор какого размера мне нужен для двигателя мощностью 1 л.с.?

3 л.с. или 2,25 кВт, 200–250 В переменного тока

Расчетные размеры конденсатора малого двигателя в лошадиных силах двигателя
Мощность двигателя 2	Пусковой конденсатор мкФ / напряжение	Рабочий конденсатор
1 л.с.75 кВт, 120-150 В переменного тока	500-580 мкФ	10-15 мкФ 370 В переменного тока
2 л.с. или 1,5 кВт, 200-250 В переменного тока	500-580 мкФ	10-15 мкФ 370 В переменного тока
500–580 мкФ	20–25 мкФ 370 В переменного тока

Можно ли отключить пусковой конденсатор?

нет, не обязательно для каждого однофазного двигателя переменного тока иметь конденсатор, функция конденсатора в двигателе состоит в том, чтобы потреблять ток, который приводит к току, потребляемому основной обмоткой двигателя, так что происходит смещение фаз и вращающееся поле создается результирующим током.

Есть ли в холодильнике пусковой конденсатор?

В современных холодильниках реле перегрузки обычно является составной частью и подключается непосредственно к компрессору. К блоку реле защиты от перегрузки также может быть подключен пусковой конденсатор, который обеспечивает повышенное пусковое напряжение на обмотках компрессора.

Что произойдет, если конденсатор выйдет из строя в двигателе?

При коротком замыкании конденсатора обмотка двигателя может перегореть. Когда конденсатор выходит из строя или открывается, двигатель имеет плохой пусковой момент.Низкий пусковой крутящий момент может помешать запуску двигателя, что обычно вызывает перегрузку.

Могу ли я использовать конденсатор 50 В вместо 25 В?

Если вы используете конденсатор 100 мкФ 50 В для замены конденсатора 100 мкФ 25 В, это, как правило, совершенно безопасно. Замена конденсатора 50 В на конденсатор 25 В — плохая идея. Колпачок, вероятно, скоро выйдет из строя.

Могу ли я использовать рабочий конденсатор вместо пускового?

Номинальные значения емкости и напряжения должны соответствовать исходным характеристикам пускового конденсатора.Пусковой конденсатор нельзя использовать в качестве рабочего конденсатора, потому что он не может выдерживать ток непрерывно.

Можно ли использовать конденсатор более высокой мкФ?

Небольшое увеличение может быть безопасным, а большое — нет. Вы почти всегда можете заменить конденсатор на конденсатор с более высоким напряжением. Это ограничивающий фактор конденсатора из-за напряжения пробоя диэлектрика, выбранного производителем. С изменением емкости немного сложнее.

В чем разница между рабочим конденсатором и пусковым конденсатором?

Пусковой конденсатор создает отставание тока от напряжения в отдельных пусковых обмотках двигателя.Ток нарастает медленно, и якорь имеет возможность начать вращаться с полем тока. Рабочий конденсатор использует заряд диэлектрика для увеличения тока, обеспечивающего питание двигателя.

Какой конденсатор используется в однофазном двигателе?

Двигатель с постоянным разделением конденсаторов (PSC): Однофазный асинхронный двигатель имеет только один конденсатор C, который включен последовательно с пусковой обмоткой. Конденсатор С постоянно включен последовательно с пусковой обмоткой.

Каковы применения конденсаторного пускового двигателя?

Это устройство известно как конденсаторный двигатель с конденсаторным пуском. Конденсаторные асинхронные двигатели широко используются для тяжелых условий эксплуатации, требующих высокого пускового момента. Примерами являются компрессоры холодильников, насосы и конвейеры.

Причины, последствия и методы защиты

Для правильной работы любого трехфазного асинхронного двигателя он должен быть подключен к трехфазному источнику переменного тока с номинальным напряжением и нагрузкой.После запуска эти трехфазные двигатели будут продолжать работать, даже если одна из трехфазных линий питания отключится. Потеря тока через одну из этих фаз питания описывается как однофазная.

Корабль оснащен сотнями двигателей, которые отвечают за работу различных насосов, механизмов и систем. К критически важным механизмам, таким как рулевое управление, главный двигатель, генератор, котел и т. Д., Прикреплены трехфазные двигатели, которые запускают ту или иную основную или вспомогательную систему.

Дополнительная литература: Электродвигательная установка для кораблей

Трехфазный двигатель на 440 В, как правило, представляет собой индукционный двигатель стандартного типа с короткозамкнутым ротором, предназначенный для трехфазного переменного тока 440 В и частотой 60 Гц. Только двигатели небольшой мощности 0,4 кВт или меньше, в основном используемые для освещения и других систем малой мощности, являются однофазными двигателями 220 В 60 Гц.

Дополнительная литература: Понимание важности морского навигационного освещения

Причины однофазности

Однофазный режим — это электрическая неисправность, связанная с источником питания, в случае асинхронного двигателя.Это происходит при размыкании одной из 3-х фазных цепей в трехфазном двигателе; следовательно, в остальных цепях присутствует избыточный ток. Это состояние однофазного режима обычно возникает, когда: —

— Один или несколько из трех предохранителей перегорел (или плавкий провод плавкого предохранителя, если предохранитель проволочного типа)

— В цепи двигателя есть контакторы, которые подают ток. Один из контакторов разомкнут.

— Неправильная или неправильная настройка любого из защитных устройств, предусмотренных на двигателе, также может привести к однофазной фазе

— Если процедуры контакторов не выполняются регулярно, они могут быть покрыты или покрыты слоем окисления, что приведет к однофазной фазе.

— Контакты реле двигателя повреждены или сломаны

— Обрыв одного провода в цепи двигателя

— Из-за отказа оборудования системы питания

— Из-за короткого замыкания в одной фазе двигателя, соединенного звездой или треугольником

Дополнительная литература: Панели запуска двигателей на кораблях: техническое обслуживание и процедуры

— Перегорел предохранитель фидера или трансформатора

Эффект однофазного режима

Как упоминалось ранее, трехфазный двигатель — это двигатель переменного тока, который рассчитан на работу от трехфазного источника питания.Конструкция обоих типов двигателей схожа, поскольку у них обоих есть статор и вращатель. Однофазный двигатель не имеет вращающегося поля, а имеет поле, которое меняет направление на 180 градусов. Обычно однофазные двигатели не запускаются автоматически. Для этого используются дополнительные средства, например, отключение пусковой обмотки или конденсатора.

Проблема однофазности в трехфазном асинхронном двигателе будет иметь следующие последствия:

— Если двигатель остановлен, его нельзя запустить, поскольку однофазный двигатель не может быть самозапускаемым (как объяснено выше), а также из-за системы безопасности, предусмотренной в трехфазном двигателе для защиты его от перегрева

— Если однофазные неисправности возникают во время работы двигателя, он будет продолжать работать (если это не предусмотрено дополнительной системой аварийного отключения) из-за крутящего момента, создаваемого оставшимися двумя фазами, который создается в соответствии с требованиями нагрузки.

— Поскольку оставшиеся две фазы выполняют дополнительную работу по сравнению с одной фазой по умолчанию, они будут перегреваться, что может привести к критическому повреждению обмоток.

— Однофазное переключение приведет к увеличению тока на 2.В 4 раза больше среднего значения тока в оставшихся двух фазах

Дополнительная литература: 10 способов достижения энергоэффективности в судовой электросистеме

— Однофазный режим снижает скорость двигателя, и его частота вращения будет колебаться

— Шум и вибрация двигателя будут ненормальными. Это результат неравномерного крутящего момента, создаваемого двумя оставшимися фазами

— Почти вся двигательная система на корабле имеет резервное устройство.Если двигатель выбран в режиме ожидания, с проблемой однофазности — он не запустится, что приведет к выходу из строя соответствующей системы

— Если проблема не устранена и двигатель продолжает работать, обмотки оплавятся из-за перегрева, что может привести к короткому замыканию или заземлению.

Дополнительная литература: Как найти замыкание на землю на борту судов?

— В таких условиях, если экипаж корабля соприкасается с двигателем, он получит удар электрическим током, который может быть даже смертельным.Перегрев обмотки в первую очередь связан с протеканием тока обратной последовательности.

— Это может вызвать перегрузку силовой установки, то есть вспомогательного двигателя, и его генератора.

Как защитить двигатель от повреждений из-за однофазного режима?

Такое состояние требует, чтобы двигатель был снабжен защитой, которая отключит его от системы до того, как двигатель будет необратимо поврежден.

Все двигатели мощностью более 500 кВт должны быть оснащены защитными устройствами или оборудованием для предотвращения любого повреждения из-за однофазного включения.

Указанное выше правило не распространяется на двигатели системы рулевого управления, установленные на судне. Только при обнаружении одиночной фазы прозвучит сигнал тревоги; однако двигатель не остановится, поскольку непрерывная работа двигателя рулевого управления имеет важное значение для безопасности или движения судна, особенно когда судно находится в заторах или при маневрировании.

Дополнительная литература: 8 общих проблем, обнаруженных в системе рулевого механизма судов

Наиболее часто используемые защитные устройства для однофазной сети: —

1) Устройство электромагнитной перегрузки

В этом устройстве все три фазы двигателя оснащены реле перегрузки.Если есть увеличение значения тока, то это реле активируется автоматически, и двигатель отключается.

Это устройство работает по принципу электромагнитного эффекта, создаваемого током.

По мере увеличения значения тока электромагнит в катушке также увеличивается, что приводит в действие реле и активирует реле отключения, и двигатель останавливается.

Дополнительная литература: Техническое обслуживание электрического реле на судовой электрической цепи

В этой системе предусмотрена временная задержка, потому что при запуске двигатель потребляет много токов, которые могут привести к его отключению.

2) Термисторы

Кредит: Викимедиа

Термисторы — это небольшие тепловые устройства, которые используются вместе с электромагнитным реле перегрузки. Термисторы вставлены в три обмотки двигателя. Любое увеличение тока вызовет нагрев обмоток, что обнаруживается термисторами, которые посылают сигналы на усилитель.

Связанные материалы: Схема усилителя или операционный усилитель, используемый на корабле

Усилитель подключен к электромагнитному реле.Как только от термистора поступает сигнал о перегреве, этот усилитель увеличивает значение тока в катушке электромагнитного реле, которое активирует отключение, и двигатель останавливается или отключается.

3) Биметаллическая полоса

Кредит: Викимедиа

В этом методе биметаллическая полоса размещается таким образом, чтобы обнаруживать перегрев в цепи. Как только обнаруживается перегрев, эта биметаллическая полоса пытается расшириться из-за использования двух разных металлов и из-за того, что они имеют разный коэффициент расширения.Полоса пытается изогнуться в сторону металла, имеющего высокий коэффициент расширения, и, наконец, замыкает цепь отключения, и двигатель отключается.

4) Стандартная защита пускателя двигателя от перегрузки

Предусмотрен трехфазный двигатель для работы в однофазном режиме. На всех фазах предусмотрены нагреватели от перегрузки, которые обнаруживают любую перегрузку в фазе, и если нагрузка намного превышает допустимую для двигателя, нагреватели отключают стартер до того, как обмотка двигателя будет повреждена.

Как обнаружить однофазное повреждение?

Экипажу корабля жизненно важно знать, перешел ли двигатель в однофазный режим. Трехфазный асинхронный двигатель обычно снабжен устройством обнаружения перегрузки для однофазного обнаружения. Тем не менее, машина может выйти из строя в любой момент, и, как опытный судовой инженер, он / она должны знать, как обычно звучит, на ощупь или работает двигатель.

Дополнительная литература: 10 Электромонтажники, которые должны знать морские инженеры на борту судов

При проверке двигателя судна важно сохранять бдительность, чтобы обнаружить эти проблемы, связанные с однофазным режимом:

— Необычный гудящий шум от двигателя

— Двигатель вибрирует с большей частотой, чем обычно

— Запах раскаленной и обожженной меди (изоляция) (Узнайте, как проверка изоляции с помощью мегомметра помогает предотвратить несчастные случаи)

— Видимый легкий дым / дым из корпуса двигателя

Чтобы устранить неисправность и снова запустить двигатель с однофазного на трехфазный, немедленно остановите двигатель и переключитесь на резервный двигатель.Проверьте параметры двигателя, указанные на табличке, прикрепленной к корпусу, и устраните неисправность двигателя.

Проведите надлежащий визуальный осмотр обмотки двигателя и проверьте целостность и сопротивление заземления. Также выполняется проверка источника питания двигателя для определения проблемы, если неисправность не диагностируется двигателем.

Дополнительная литература: Как ремонтировать двигатели на кораблях

Как только проблема будет обнаружена и устранена, поместите двигатель в коробку. Перед подключением двигателя к нагрузке включите органы управления двигателем и выполните пробный запуск двигателя по всем важным параметрам (например,грамм. напряжение, ток, частота вращения, температура и т. д.) и сравните со значениями, указанными на табличке.

Убедитесь, что все размеры соответствуют характеристикам, указанным на паспортной табличке. Как только тестовый запуск двигателя на холостом ходу будет удовлетворен, включите нагрузку и проверьте характеристики двигателя, чтобы убедиться, что проблема устранена и двигатель теперь работает эффективно в 3-фазном режиме.

Заявление об отказе от ответственности: Мнения авторов, выраженные в этой статье, не обязательно отражают точку зрения Marine Insight. Данные и диаграммы, если они используются в статье, были получены из доступной информации и не были подтверждены каким-либо установленным законом органом. Автор и компания «Марин Инсайт» не заявляют об их точности и не берут на себя ответственность за них. Взгляды представляют собой только мнения и не представляют собой каких-либо руководящих принципов или рекомендаций относительно какого-либо курса действий, которым должен следовать читатель.

Данная статья или изображения не могут быть воспроизведены, скопированы, переданы или использованы в любой форме без разрешения автора и Marine Insight.

Какова функция конденсатора в однофазном асинхронном двигателе?

Однофазный асинхронный двигатель не может создавать вращающий момент, поэтому для запуска двигателя путем увеличения пускового момента используется конденсатор . Ответ: Пусковой момент в однофазном асинхронном двигателе равен 0. Конденсатор используется для развития пускового момента путем создания сдвига фаз между токами.

Щелкните, чтобы увидеть полный ответ

Кроме того, какой тип конденсатора используется в однофазном двигателе?

Одинарный — фазный индукционный двигатель имеет только один конденсатор C, который включен последовательно с пусковой обмоткой. Конденсатор C постоянно включен последовательно с пусковой обмоткой. Конденсатор C постоянно включен в цепь в пусковых и рабочих условиях.

Аналогично, какая польза от конденсатора в водяном насосе? Конденсатор предназначен для создания второй фазы для запуска однофазных асинхронных двигателей переменного тока (вместо пульсации вы получаете вращающееся магнитное поле).После того, как двигатель начал вращаться, конденсатор больше не требуется, поскольку эти двигатели могут работать и работают от одной фазы.

Точно так же вы можете спросить, как работает асинхронный двигатель с конденсаторным пуском?

A Двигатели с конденсаторным пуском — это однофазные асинхронные двигатели , в которых используется конденсатор во вспомогательной цепи обмотки для создания большей разности фаз между током в основной и вспомогательной обмотках. Само название конденсатор показывает, что двигатель использует конденсатор для запуска .

Какова функция конденсатора в потолочном вентиляторе?

Потолочным вентиляторам требуется конденсаторов , потому что они преобразуют энергию в механическую, которая используется для вращения лопастей. Неисправный или поврежденный конденсатор может привести к тому, что вентилятор будет работать медленно или совсем не работать.

Трехфазный ток — простой расчет

Расчет тока в трехфазной системе был поднят в отзывах на нашем сайте, и это обсуждение, в которое я, кажется, время от времени участвую.Хотя некоторые коллеги предпочитают запоминать формулы или факторы, я предпочитаю решать проблему шаг за шагом, используя базовые принципы. Я подумал, что неплохо было бы написать, как я делаю эти расчеты. Надеюсь, это может оказаться полезным для кого-то еще.

Трехфазная мощность и ток

Мощность, потребляемая цепью (одно- или трехфазной), измеряется в ваттах Вт (или кВт). Произведение напряжения и тока представляет собой полную мощность, измеряемую в ВА (или кВА).Соотношение между кВА и кВт — это коэффициент мощности (pf):

что также может быть выражено как:

Однофазная система — с этим проще всего иметь дело. Учитывая кВт и коэффициент мощности, можно легко рассчитать кВА. Сила тока — это просто кВА, деленная на напряжение. В качестве примера рассмотрим нагрузку, потребляющую 23 кВт мощности при 230 В и коэффициенте мощности 0,86:

.

Примечание: вы можете выполнять эти уравнения в ВА, В и А или в кВА, кВ и кА в зависимости от величины параметров, с которыми вы имеете дело.Чтобы преобразовать ВА в кВА, просто разделите на 1000.

Трехфазная система — Основное различие между трехфазной системой и однофазной системой — это напряжение. В трехфазной системе линейное напряжение (V _LL ) и фазное напряжение (V _LN ) связаны соотношением:

или как вариант:

чтобы лучше понять это или получить больше информации, вы можете прочитать статью

«Введение в трехфазную электрическую мощность».

Для меня самый простой способ решить трехфазные проблемы — это преобразовать их в однофазную.Возьмем трехфазный двигатель (с тремя одинаковыми обмотками), потребляющий заданную кВт. Мощность в кВт на обмотку (однофазная) должна быть разделена на 3. Точно так же трансформатор (с тремя обмотками, каждая из которых идентична), питающий данную кВА, будет иметь каждую обмотку, обеспечивающую треть общей мощности. Чтобы преобразовать трехфазную задачу в однофазную, возьмите общую мощность в кВт (или кВА) и разделите ее на три.

В качестве примера рассмотрим сбалансированную трехфазную нагрузку, потребляющую 36 кВт при коэффициенте мощности 0.86 и линейное напряжение 400 В (V _LL ):

линия на нейтраль (фаза) напряжение В _LN = 400 / √3 = 230 В
трехфазная мощность 36 кВт, однофазная мощность = 36/3 = 12 кВт
теперь просто следуйте описанному выше однофазному методу

Достаточно просто. Чтобы найти мощность при заданном токе, умножьте его на напряжение, а затем на коэффициент мощности, чтобы преобразовать его в W. Для трехфазной системы умножьте на три, чтобы получить общую мощность.

Личная записка по методу

Как правило, я запоминаю метод (а не формулы) и переделываю его каждый раз, когда делаю расчет. Когда я пытаюсь запомнить формулы, я всегда быстро их забываю или неуверен, правильно ли я их запоминаю. Мой совет — всегда старайтесь запоминать метод, а не просто запоминать формулы. Конечно, если у вас есть суперспособность запоминать формулы, вы всегда можете придерживаться этого подхода.

Использование формул

Вывод формулы — пример

Сбалансированная трехфазная система с общей мощностью P (Вт), коэффициентом мощности pf и линейным напряжением В _LL

Преобразование в однофазную проблему:
P1ph = P3

Полная мощность одной фазы S _{1 фаза} (ВА):
S1ph = P1phpf = P3 × pf

Фазный ток I (A) — полная мощность одной фазы, деленная на напряжение между фазой и нейтралью (и дано В _LN = В _LL / √3):
I = S1phVLN = P3 × pf3VLL

Упрощение (и с 3 = √3 x √3):
I = P3 × pf × VLL

Приведенный выше метод основан на запоминании нескольких простых принципов и манипулировании проблемой, чтобы дать ответ.

Для получения того же результата можно использовать более традиционные формулы. Их можно легко получить из вышеприведенного, например:

I = W3 × pf × VLL, дюйм A

Несимметричные трехфазные системы

Вышеупомянутое относится к сбалансированным трехфазным системам. То есть ток в каждой фазе одинаковый, и каждая фаза обеспечивает или потребляет одинаковое количество энергии. Это типично для систем передачи энергии, электродвигателей и аналогичного оборудования.

Часто, когда задействованы однофазные нагрузки, например, в жилых и коммерческих помещениях, система может быть несбалансированной, так как каждая фаза имеет разный ток и доставляет или потребляет разное количество энергии.

Сбалансированные напряжения

К счастью, на практике напряжения имеют тенденцию быть фиксированными или очень небольшими. В этой ситуации, немного подумав, можно распространить вышеупомянутый тип расчета на трехфазные системы с несимметричным током.Ключом к этому является то, что сумма мощности в каждой фазе равна общей мощности системы.

Например, возьмем трехфазную систему 400 В (V _LL ) со следующими нагрузками: фаза 1 = 80 A, фаза 2 = 70 A, фаза 3 = 82 A

линия на нейтраль (фаза) напряжение В _LN = 400 / √3 = 230 В
Полная мощность фазы 1 = 80 x 230 = 18400 ВА = 18,4 кВА
Полная мощность фазы 2 = 70 x 230 = 16100 ВА = 16,1 кВА
Полная мощность фазы 3 = 82 x 230 = 18 860 ВА = 18.86 кВА
Общая трехфазная мощность = 18,4 + 16,1 + 18,86 = 53,36 кВА

Аналогично, учитывая мощность в каждой фазе, вы можете легко найти фазные токи. Если вам также известен коэффициент мощности, вы можете преобразовать его из кВА в кВт, как показано ранее.

Несбалансированные напряжения

Если напряжения становятся несимметричными или есть другие соображения (например, несбалансированный фазовый сдвиг), то необходимо вернуться к более традиционному анализу сети.Системные напряжения и токи можно найти, подробно изобразив схему и используя законы Кирхгофа и другие сетевые теоремы.

Сетевой анализ не является целью данной заметки. Если вас интересует введение, вы можете просмотреть наш пост: Теория сети — Введение и обзор

КПД и реактивная мощность

Другие факторы, которые следует учитывать при проведении расчетов, могут включать эффективность оборудования.Зная, что эффективность энергопотребляющего оборудования — это выходная мощность, деленная на входную, опять же, это легко подсчитать. Реактивная мощность не обсуждается в статье, а более подробную информацию можно найти в других примечаниях (просто воспользуйтесь поиском на сайте).

Сводка

Помня, что трехфазная мощность (кВт или кВА) просто в три раза больше однофазной мощности, любую трехфазную задачу можно упростить. Разделите кВт на коэффициент мощности, чтобы получить кВА. ВА — это просто ток, умноженный на напряжение, поэтому знание этого и напряжения может дать ток.При расчете тока используйте фазное напряжение, которое связано с линейным напряжением квадратным корнем из трех. Используя эти правила, можно решить любую трехфазную задачу без необходимости запоминать и / или прибегать к формулам.

VFD для однофазных приложений

ЧРП и однофазные двигатели переменного тока

Моя первая работа вне школы была с производителем двигателей, обеспечивающим техническую поддержку. Находясь на Среднем Западе, у нас было много фермерских и сельскохозяйственных клиентов.

Их области применения варьировались от вентиляторов, насосов, элеваторов, мешалок, шнеков, конвейеров и т. Д. Фермерские установки часто не имели доступа к трехфазному питанию и приходилось довольствоваться однофазным напряжением 230 В. Мы продали много однофазных двигателей Farm Duty / Ag для этих установок.

Люди часто хотели запускать двигатели на пониженных скоростях, поэтому они спрашивали: «Могу ли я добавить частотно-регулируемый привод к моему однофазному двигателю?». Обычно однофазные двигатели не могут работать с частотно-регулируемыми приводами.Однако можно вводить одну фазу в частотно-регулируемый привод и выводить переменное напряжение на трехфазный асинхронный двигатель. В этой статье описывается, как это работает, и предлагаются некоторые соображения.

Универсальный однофазный двигатель для работы в ферме

Проблема с однофазными двигателями с линейной подачей

Одной из проблем при работе с большими однофазными двигателями переменного тока от сети является пусковой ток. Однофазный двигатель мощностью 10 л.с. потребляет номинальное напряжение 38 А (при 230 В).

Но этот двигатель (конструкция NEMA B) при запуске будет потреблять в 6-8 раз больше номинального тока — или 234 А! Такое высокое потребление усилителя может вызвать проблемы на распределительной панели.Даже утилиты могут заметить.

Однофазный двигатель мощностью 10 л.с. потребляет пусковой ток 234 А при 230 В.

Честно говоря, проблемы, связанные с высокими пусковыми токами, также будут влиять на трехфазный двигатель с сетевым питанием. Но в случае трехфазного двигателя человек может легко добавить частотно-регулируемый привод. Одним из преимуществ работы с частотно-регулируемым приводом является то, что при увеличении скорости двигателя он ограничивает ток двигателя, чтобы избежать этих больших пиков.

Центробежный переключатель в однофазных двигателях с конденсаторным пуском

Есть несколько различных конструкций однофазных двигателей.Я выделю тот, который я видел больше всего в промышленных приложениях — с конденсаторным пуском и центробежным переключателем. В конструкции используется конденсаторная сеть, которая находится в цепи двигателя на низких скоростях. Конденсаторы помогают обеспечивать крутящий момент при нулевой скорости и запускать двигатель в правильном направлении.

Общая схема подключения однофазного двигателя — с конденсаторами и центробежным выключателем

Когда двигатель вращается и становится инерционным, центробежный переключатель размыкается, и конденсаторная сеть отключается от первичных обмоток двигателя.Скорость, с которой размыкается переключатель, происходит до достижения двигателем нормальной рабочей скорости 60 Гц.

По этой причине не рекомендуется использовать двигатель, рассчитанный на 50 Гц, в сети 60 Гц. По крайней мере, без замены или регулировки центробежного переключателя. Возможно, переключатель никогда не размыкается при работе на частоте 50 Гц. Это может привести к повреждению конденсаторов или перегреву обмоток двигателя.

Аналогичная проблема связана с использованием частотно-регулируемого привода для управления скоростью однофазного двигателя.Снижение скорости эффективно удерживает конденсаторы в цепи в течение длительных периодов времени и может потенциально повредить двигатель.

Однофазный вход для частотно-регулируемого привода

Итак, если вы не можете использовать частотно-регулируемый привод с однофазным двигателем такой конструкции, каково решение? Ответ заключается в том, чтобы ввести одну фазу в частотно-регулируемый привод. ЧРП может действовать как преобразователь фаз и выводить три фазы на трехфазный двигатель.

Есть некоторые соображения, особенно с калибровкой.Некоторые частотно-регулируемые приводы разработаны и рассчитаны на ввод как однофазных, так и трехфазных. Обратитесь к производителю частотно-регулируемого привода, но в руководстве вы увидите что-то подобное, обозначающее обе фазы.

Для приводов большего размера номинальные значения обычно указывают только на трехфазный вход. Возможен однофазный ввод, но, вероятно, потребуется однофазное снижение номинальных характеристик.

Давайте посмотрим на приложение VFD с трехфазным входом, работающим от двигателя мощностью 10 л.с. Допустим, потерь нет и PowerIN = PowerOUT.Входной ток и выход будут одинаковыми.

Входная мощность распределяется по трем фазам

Теперь возьмем то же приложение, работающее с двигателем мощностью 10 л.с., но с однофазным входом. PowerIN = PowerOUT. Вот только вся мощность на входе теперь проходит по одному проводнику вместо трех. Фактически, к входному однофазному току применяется коэффициент √ (3) по сравнению с трехфазным током.

Вся входная мощность (ток) протекает по одному проводнику

Опять же, некоторые размеры приводов уже имеют входные выпрямители с завышенными размерами и по своей природе могут выдерживать повышенный однофазный входной ток — это должно отражаться в номинальных характеристиках силового каскада.Для более крупных приложений HP в конечном итоге может потребоваться увеличение размера привода для работы с большим входным током.

Как правило, мы предлагаем округлить в большую сторону и предположить, что однофазный входной ток будет вдвое больше, чем трехфазный входной ток.

Наконец, также неплохо использовать 5% сетевой дроссель при подаче однофазной входной мощности на привод. Во время включения электропривод будет иметь скачок зарядного тока к устройству.Дроссель 5% поможет снизить пиковый зарядный ток и защитит входной выпрямительный каскад частотно-регулируемого привода.

А как насчет стоимости

Однофазные двигатели, особенно двигатели большой мощности, имеют надбавку к цене. Быстрый расчет того же двигателя мощностью 10 л.с. сверху и однофазного варианта — это + 60% надбавка к стоимости. Я предполагаю, что часть дополнительных затрат связана с добавленными частями конденсаторной сети и переключателя. Другая часть стоимости связана с тем, что более крупные однофазные асинхронные двигатели являются более специализированными по сравнению с трехфазными типами.

Добавьте дополнительные затраты на частотно-регулируемый привод / реактор, но также вычтите надбавку за однофазный двигатель. Я думаю, вы обнаружите, что общие затраты на добавление ЧРП намного меньше, чем вы думаете.

Стоит ли покупать вместо роторного преобразователя?

Фазовый преобразователь, безусловно, является вариантом. Он преобразует однофазную мощность в трехфазную. Но это все, что он делает. Он не предлагает многих преимуществ, которые может предложить ЧРП.Это включает в себя возможность управления скоростью двигателя, повышение производительности на низких скоростях, функции защиты и мониторинг температуры двигателя.

Аналогичный аргумент можно привести и в отношении стоимости фазового преобразователя. Фазовый преобразователь, скорее всего, не сэкономит много денег, если вообще сэкономит, по сравнению с приводом.

Преимущества использования частотно-регулируемых приводов в однофазных приложениях

Пользователю будет выгодно перейти от двигателя с сетевым питанием к двигателю, управляемому частотно-регулируемым приводом.Они смогут оптимизировать скорость двигателя для процесса. Возможно, это означает замедление конвейера во время загрузки вместо полного отключения двигателя. Слегка нагруженные двигатели также могут быть увеличены с превышением скорости для ускорения процессов — например, конвейера или шнека.

Пользователь также получит выгоду от экономии энергии благодаря ЧРП. Особенно квадратичные нагрузки, такие как вентиляторы и насосы. Чем выше пошлина приложение, тем больше будет экономия. Добавьте в приложение некоторую базовую обратную связь, такую ​​как датчик температуры или влажности, и к ЧРП можно подключить проводку для регулирования процесса.KEB F5 даже имеет встроенный ПИД-регулятор, поэтому весь процесс можно регулировать внутри привода, что устраняет необходимость во внешнем ПЛК или управлении

Одно из преимуществ частотно-регулируемых приводов, которое часто упускается из виду, — это все их защитные функции, которые позволяют обнаруживать нештатные ситуации.

• Повышенное / пониженное напряжение — автоматическое отключение при падении напряжения или скачке напряжения.
• Motor Overheat — Для этой опции требуется термистор или датчик температуры двигателя. Он защищает вложения в двигатель и является хорошей идеей для дорогих двигателей, двигателей, трудных в обслуживании, и для применений с высокими температурами окружающей среды.
• Защита от перегрузки по току — это может обнаруживать ненормальную неисправность, такую ​​как короткое замыкание обмотки двигателя и отключение.

Конечно, есть еще много защитных функций, но вы поняли.

Однофазные частотно-регулируемые приводы KEB Привод

KEB F5 может использоваться с однофазными установками. Загрузите руководство на странице продукта F5 VFD или свяжитесь с инженером KEB America, чтобы обсудить ваше приложение и решить, какой VFD подходит для вашего приложения.

.