Синхронный однофазный двигатель: Однофазный синхронный электродвигатель купить в Москве недорого – продажа, стоимость. Заказать однофазный синхронный двигатель цена в интернет магазине – Кабель.РФ

Отличие синхронного от асинхронного двигателя.

Основная задача электродвигателя — преобразовывать электрическую энергию в механическую. Сегодня электродвигатели изготавливаются как постоянного, так и переменного тока. Среди двигателей переменного тока лидируют асинхронные и синхронные двигатели. Асинхронные двигатели малой и средней мощности относятся к группе наиболее часто используемых электродвигателей. Они широко используются как в промышленности, так и в бытовой технике.

В промышленности чаще всего используются асинхронные двигатели трехфазные. Они используются, например, в энергетике — в качестве приводов для собственных нужд электростанций, в строительстве, на транспорте, в коммунальном хозяйстве — в качестве приводов насосов водоснабжения и т. д. 

Отличие асинхронного электродвигателя от синхронного

С виду внешне они похожи, порой даже специалист не отличит по внешним признакам синхронный электродвигатель от асинхронного. У обоих электродвигателей есть неподвижный статор, состоящий из обмоток (катушек), которые уложены в пазы сердечника, набранного из пластин, выполненных из электротехнической стали, и подвижный ротор. Кроме того, функция этих типов электродвигателей одна и та же — создание вращающегося магнитного поля статора.

Ротор синхронного двигателя имеет обмотку возбуждения с независимым питанием. Статоры синхронного и асинхронного двигателя устроены одинаково, функция в каждом случае одна и та же — создание вращающегося магнитного поля статора.

Обороты асинхронного двигателя под нагрузкой всегда на величину скольжения отстают от вращения магнитного поля статора, в то время как обороты синхронного двигателя равны по частоте «оборотам» магнитного поля статора. И поэтому у асинхронного двигателя есть такой параметр — как СКОЛЬЖЕНИЕ — разность скоростей вращения ротора и вращающегося магнитного поля в статоре. У синхронного электродвигателя частота вращения ротора всегда равна частоте вращения электромагнитного поля.

У этих двух типов двигателей разные области применения: синхронные электродвигатели отличаются гораздо большей мощностью и полезной нагрузкой, но они дороже и сложней. И поэтому асинхронные двигатели востребованы там, где достаточно их характеристик, ведь они дешевле и проще в изготовлении.

Недостатки и преимущества двигателей

Синхронные двигатели

Синхронные двигатели имеют довольно сложную конструкцию, обусловленную наличием щеточного узла. Кроме того, для их работы требуется дополнительный источник постоянного тока. Еще одним недостатком является невозможность их эксплуатации в условиях частых пусков и остановов. Однако все это компенсируется большой мощностью, высоким КПД, устойчивостью к перепадам напряжения в питающей сети и стабильной частотой вращения вала, вне зависимости от величины нагрузки на него.

Синхронные электрические машины рентабельны при мощностях свыше 100 кВт и основное применение находят для вращения мощных вентиляторов, на различных металлургических производствах, для привода насосов, которые обладают не только значительной мощностью, но и долгим режимом функционирования  т.д.

Асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель в отличие от синхронных машин более чувствителен к колебаниям напряжения и не может сохранять номинальную скорость вращения, при увеличении нагрузки. В большинстве случаев недостатки компенсируются путем применения преобразователей частоты и других устройств пуска. Но простота конструкции, длительный срок эксплуатации, универсальность применения, способность работать в режиме частых включений и остановок делают эти машины наиболее распространенными в промышленном и бытовом секторе. 

 

принцип работы, виды и сравнение двигателей

Главная » Разное » Однофазные электродвигатели 220В: принцип работы, виды и сравнение двигателей

Содержание

1. Принцип действия
2. Трехфазный синхронный двигатель
3. Трехфазный асинхронный двигатель
4. Механическая характеристика
5. Однофазный асинхронный двигатель
6. Пуск
7. Скорость вращения
8. Схемы подключения
9. Сравнение двигателей
10. Синхронный
11. Асинхронный
12. Однофазный асинхронный

Наша жизнь стала уже просто немыслима без различных электромоторов. Пылесосы, стиральные машины, холодильники вентиляторы, кондиционеры, даже часы — все эти приборы снабжены электродвигателями. Если прибор подключается к домашней электрической сети, то, вероятнее всего, в нем стоит однофазный асинхронный двигатель 220В.

Принцип действия

Всем нам на школьных уроках физики демонстрировали опыты с проволочной рамкой, помещенной в поле постоянного магнита. Если через рамку пропустить ток, то на проводники в правой и левой части рамки будет действовать силы Ампера, создающие вращающий момент, и рамка с током будет поворачиваться до тех пор, пока она не займет положение, в котором действующие силы уравновешивают друг друга.

Если заставить поле вращаться, рамка с током будет вращаться вместе с ним. На этом принципе основана работа синхронного электродвигателя. Рамка с магнитами — аналог электрического двигателя. Вращающаяся рамка с током — ротор. Неподвижные магниты — статор.

Трехфазный синхронный двигатель

Теперь надо заставить неподвижный статор создать вращающееся магнитное поле.

Для начала заменим постоянные магниты катушками с током обмотками статора. Катушка с током создает такое же магнитное поле, как и магнит. Разместим на статоре не одну катушку-магнит, а три, повернув их на 120 градусов относительно друг друга. Подадим на эти обмотки переменный ток со сдвигом фаз на 120 градусов. Именно так сдвинуты фазы в трехфазной сети.

Результирующее магнитное поле есть результат векторного сложения трех полей. Суммарный вектор магнитной индукции будет вращаться с частотой переменного тока. За один период магнитное поле, создаваемое статором трехфазного двигателя, совершает полный оборот. Ротор, который аналогичен катушке с током, поворачивается вместе с магнитным полем статора с той же скоростью. Таким образом ротор синхронного двигателя вращается частотой питающего переменного тока.

Синхронные двигатели обладают самыми лучшими характеристиками, развивают максимальную мощность и обеспечивают высокий КПД. Однако там тяжелый ротор с обмотками, который сложно балансировать. К обмоткам ротора надо подводить ток, а это требует применения крайне ненадежного щеточного узла. В общем, синхронный двигатель — это хорошо, но сложно, дорого и не очень надежно.

Трехфазный асинхронный двигатель

Замкнем концы рамки накоротко. Получим один короткозамкнутый виток. Наш трехфазный статор создает вращающееся магнитное поле. Пусть это поле и создает ток в короткозамкнутом роторе.

Когда поле статора вращается относительно неподвижной рамки, оно создает в ее контуре переменный магнитный поток. По закону электромагнитной индукции переменное поле наводит в рамке электрический ток. Ток создает вращающий момент, и рамка поворачивается вслед за магнитным полем, как и в синхронном двигателе.

Но есть одно принципиальное отличие. В синхронном двигателе ротор вращается одновременно, то есть синхронно с полем статора. Ротор относительно поля статора неподвижен.

В асинхронном двигателе ротор пытается догнать вращающееся поле, но всегда немного отстает, как бы скользит относительно него. Если вдруг скорость вращения ротора точно сравняется со скоростью поля, то в роторе перестанет наводиться ток индукции.

Разность частот вращения магнитного поля и ротора асинхронного двигателя называется скольжением. Именно оно обеспечивает наличие тока в роторе.

Асинхронные электродвигатели уступают синхронным по всем характеристикам, но значительно проще, легче, надежнее и дешевле. Практически все электрические двигатели, применяемые сегодня в промышленности — это асинхронные трехфазные двигатели.

Механическая характеристика

Механическая характеристика двигателя — это зависимость момента на валу от скорости вращения.

Как уже было сказано, скорость вращения ротора в асинхронном двигателе всегда отличается от скорости вращения поля статора на величину скольжения.

Скольжение S = (n1- n2)/n1, где n1 — это скорость вращения поля, а n2 — скорость вращения ротора.

Характеристика показывает, что двигатель может работать в пяти режимах:

1. Холостой ход.
2. Пуск.
3. Двигательный режим.
4. Режим рекуперации.
5. Генераторный режим.

В режиме холостого хода скольжение S равно 0. Ротор вращается синхронно с магнитным полем, как в синхронном двигателе, а момент вращения равен 0. Режим холостого хода — чисто гипотетический и никогда не реализуется на практике.

В момент пуска ротор еще неподвижен и S=1. Момент вращения при S=1 называется пусковым моментом.

После пуска ротор входит в двигательный режим и начинает раскручиваться, постепенно догоняя магнитное поле. В двигательном режиме 1 > S > 0.

Если ротор вдруг каким-то образом обгонит поле, то наступит режим рекуперации. При этом двигатель отдает энергию в сеть. В режиме рекуперации S < 0.

S > 1 соответствует генераторному режиму. В генераторном режиме ротор движется навстречу потоку и генерирует электрический ток.

S = Sn соответствует номинальному режиму. Номинальное значение скольжения составляет обычно 2−8%.

Однофазный асинхронный двигатель

Можно еще упросить трехфазный асинхронный двигатель .

Оставим на статоре всего одну обмотку и подадим туда однофазный электрический ток. У нас получился однофазный асинхронный двигатель. В этом двигателе поле статора неподвижно — в этом принципиальное отличие однофазного двигателя от многофазного. Тем не менее такой двигатель работает.

Однофазный двигатель не может стартовать самостоятельно. Ничего особенного в этом нет. Привычный нам двигатель внутреннего сгорания тоже надо сначала раскрутить. В автомобиле мы пользуемся дополнительным электродвигателем — стартером, а в бензопиле делаем это вручную, дергая пусковой шнур.

Если однофазный двигатель подтолкнуть, причем в любую сторону, он разгонится и будет поддерживать вращение в заданном направлении.

Ели ротору придать вращение в определенном направлении, он будет двигаться попутно с одним полем и навстречу другому.

Двигатель можно представить как два трехфазных мотора, насаженных на один вал, но включенных во встречном направлении. При запуске вал неподвижен и моторы уравновешивают друг друга.

Если вал раскрутить внешней силой в каком-то направлении, то один мотор, запущенный в попутном направлении, окажется в двигательном режиме, а другой — в генераторном. Механическая характеристика показывает, что крутящий момент в двигательном режиме больше, чем в генераторном, поэтому попутный мотор перетягивает.

Пуск

Для запуска однофазного электромотора на его статоре наматывают дополнительную пусковую обмотку перпендикулярно основной и подают в нее ток со сдвигом по фазе. Для сдвига фазы последовательно с обмоткой включают фазосдвигающий элемент. В качестве фазосдвигающего элемента можно использовать резистор, дроссель или конденсатор. В любом случае полное комплексное сопротивление в цепях основной и пусковой обмоток будет разным, и токи получат фазовый сдвиг.

Чаще всего для сдвига фаз используют конденсатор.

Скорость вращения

В сетях наших энергоснабжающих компаний используется переменное напряжение 220/380 с частотой 50 Гц. Причем частота переменного тока 50 Гц поддерживается с точностью до 2 процентов. Как нам уже известно, ротор синхронного электромотора вращается с частотой переменного тока. То есть при частоте питающей сети 50 Гц ротор совершает 50 оборотов в секунду или 3000 оборотов в минуту. Обмотку статора можно разделить на секции и сделать мотор многополюсным. В многополюсном моторе скорость понижается с ростом числа полюсов и в общем случае равна 3000/ p оборотов, где p — это число полюсов.

Таким образом скорость вращения сетевого электромотора в нашей стране не может быть выше 3000 оборотов в минуту. В странах, где принята частота сети в 60 Гц, например, в США, электромоторы крутятся с максимальной скоростью в 3600 оборотов в минуту. И здесь мы снова отстаем от Америки.

В синхронном электромоторе обороты не зависят от нагрузки. При росте нагрузки ротор синхронной машины отстает от поля на больший угол, но частота вращения не меняется.

В асинхронном режиме величина скольжения зависит от нагрузки. Таким образом, при увеличении нагрузки скорость асинхронного электромотора падает.

Схемы подключения

Пусковая обмотка, включенная со сдвигом по фазе, поворачивает магнитное поле и превращает на время запуска однофазный электродвигатель в двухфазный.

Дополнительная обмотка не рассчитана на длительную работу и после выхода на рабочий режим должна быть отключена. Отключение производится либо вручную кнопкой, либо центробежным выключателем, либо тепловым реле по нагреву пусковой обмотки.

В однофазном двигателе в рабочем режиме магнитное поле статора неподвижно. В этом его главное отличие от многофазного.

Иногда ошибочно называют однофазными электромоторы, дополнительная обмотка которых подключена через конденсатор постоянно.

В однофазную сеть можно подключить и трехфазный мотор, если одну из фазных обмоток подключить через конденсатор. Так что, если в вашем распоряжении вдруг оказался промышленный трехфазный электромотор, вы можете использовать его в однофазной домашней сети, хотя и с потерей мощности и более низким КПД.

Сравнение двигателей

Синхронный

1. На роторе есть обмотка, в которую подается ток.
2. Частота вращения вала совпадает или кратна частоте питающей сети.
3. Скорость стабильна и не меняется под нагрузкой.

Асинхронный

1. Ротор не подключен к источнику тока.
2. Частота вращения вала ниже частоты сети на величину скольжения.
3. Скорость снижается с ростом нагрузки.

Однофазный асинхронный

1. Единственная обмотка на статоре.
2. Вращается в любом направлении.
3. Не запускается самостоятельно.

Формулы и уравнения синхронных, шаговых и двигателей переменного тока

Ниже приведены полезные уравнения и формулы для двигателей переменного тока при проектировании и анализе синхронных двигателей, шаговых двигателей и других связанных с ними машин переменного тока.

Содержание

Синхронная машина:

Скорость синхронной машины:

Синхронная машина предназначена для работы на синхронной скорости, которая определяется как:

Где

• N _с  — синхронная скорость
• f частота сетевого напряжения
• P — количество полюсов в машине

Синхронный двигатель:

Уравнение напряжения синхронного двигателя:

В = E _b  + I _a (R _a  + jX _s )

Где

• В = приложенное напряжение
• Е _б = Противоэдс
• I _a = ток якоря
• R _a = сопротивление якоря
• X _с = синхронное реактивное сопротивление

Результирующее напряжение:

Разность между приложенным напряжением В и противо-ЭДС известна как результирующее напряжение 3

Е _Р = I _a (R _a  + jX _s )

Внутренний угол:

Это угол, на который ток якоря I _a отстает от результирующего напряжения в якоре E _R , и определяется как;

Созданная противоЭДС:

E _b = K _a φ _a

N _s

Где

• K _a = постоянная обмотки якоря
• φ _a = магнитный поток на полюс ротора
• N _с  = синхронная скорость ротора

Related Posts:

• Однофазный асинхронный двигатель – конструкция, работа, типы и применение
• Трехфазный асинхронный двигатель – конструкция, работа, типы и применение

Различные возбуждения:

• E _b  = V              Нормальное возбуждение                             Отстающий коэффициент мощности
• E _b  < V             Недостаточное возбуждение                             Отстающий коэффициент мощности
• E _b  > V              Перевозбуждение                                Опережающий коэффициент мощности

Потребляемая мощность:

Потребляемая мощность синхронного двигателя определяется по формуле:

Где

Φ — угол между V и I _a

Механическая мощность в роторе:

Где

• α
  — угол нагрузки между E _b и V
• Φ угол между V и I _a
• T _г  – максимальный крутящий момент
• N _с синхронная скорость

Похожие сообщения:

• Серводвигатель – типы, конструкция, работа, управление и применение
• Бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC) — конструкция, работа и приложения

Формулы шаговых двигателей

Угол шага:

Где

• β = угол шага, угол поворота вала при каждом импульсе.
• N _s  = количество полюсов или зубьев статора
• N _r = количество полюсов или зубьев ротора

Разрешение шагового двигателя:

Количество шагов, необходимых для совершения одного оборота, определяется по формуле;

Чем выше разрешение, тем выше точность шагового двигателя.

Скорость двигателя:

Где

• n = скорость двигателя в оборотах в секунду
• f = частота шагового импульса

Связанные формулы и уравнения Сообщения:

• Асинхронный двигатель и линейные асинхронные двигатели Формулы и уравнения
• Трансформаторные формулы и уравнения
• Основные формулы и уравнения электротехники
• Основные формулы электрических величин
• Формулы мощности в однофазных и трехфазных цепях постоянного и переменного тока
• Формулы и уравнения в области электротехники и электроники
• Символы электродвигателей

URL скопирован

Показать полную статью

Связанные статьи

Кнопка «Вернуться к началу»

Однофазные синхронные генераторы переменного тока серии

ST — Двигатель FUFA — Каталоги в формате PDF | Техническая документация

Добавить в избранное

{{requestButtons}}

1. ГОСТ

   4 стр.

2. Серия STC

   1 стр.

3. Серия Y2

   1 страниц

4. МС серии

   1 страниц

5. Серия MY

   1 стр.

6. ВЕНТИЛЯТОРЫ ОСЕВЫЕ

   1 Страницы

7. Дополнительный водяной насос

   1 Страницы

8. Аксессуары для генератора

   1 Страницы

9. Принадлежности двигателя

   1 стр.

10. Бензиновые генераторы серии GF

    1 Страницы

11. Малошумные однофазные/трехфазные дизель-генераторы серии GF3

    1 Страницы

12. Трехфазные дизель-генераторы серии GF2

    1 Страницы

13. Однофазные дизель-генераторы серии GF1

    1 Страницы

14. Генераторы и сварочные генераторы двойного назначения серии SD/SDC

    1 Страницы

15. Генераторы переменного тока с трехфазным составным возбуждением серии TZH

    1 Страницы

16. Бесщеточный синхронный генератор переменного тока серии TFW2

    3 страницы

17. Автоматическая установка повышения давления серии AUJETDP

    1 Страницы

18. Самовсасывающие насосы из нержавеющей стали серии JS

    1 Страницы

19. Самовсасывающие насосы серии JET-S

    1 Страницы
20. Самовсасывающие насосы серии JET-L

    1 страниц

21. Самовсасывающие насосы серии JSP

    1 Страницы

22. Самовсасывающие насосы серии JET-P/JET-100A

    1 Страницы

23. Ступенчатые центробежные насосы серии NFM

    1 страниц

24. Ступенчатые центробежные насосы серии SCM-ST

    1 страниц

25. Центробежные насосы с фильтром серии FCP

    1 страниц

26. Центробежный насос серии DK

    1 страниц

27. Центробежный насос серии DKm

    1 стр.