×

Подключение асинхронного электродвигателя

Подключение асинхронного электродвигателя

В конце XIX века российским физиком Доливо-Добровольским М. О. был создан асинхронный электродвигатель, который он запатентовал в Германии. С того времени, электрические машины переменного тока плотно вошли в человеческую сферу деятельности по всему миру.

По сравнению с другими приводными механизмами электродвигатели имеют ряд преимуществ, это высокий КПД, более 90%, не дорогое и простое обслуживание и легкая эксплуатация.

Бытовая техника, будь то стиральная машинка или пылесос, кофемолка или мясорубка, кондиционер или холодильник, все они имеют электродвигатели. И большинство из них, однофазные переменного тока, напряжением 220 вольт. По необходимости, возможно, применять и трехфазные. Далее рассмотрим варианты схем подключений электродвигателей, используемых в быту.

Принцип действия и схема запуска

Основные элементы двигателя это статор и ротор. Статор неподвижный, укреплен на станине, внутри имеются пазы, в которых уложены обмотки, подключающиеся к внешнему источнику электроэнергии. Ротор-это подвижная часть с короткозамкнутыми обмотками, насажен на вал и вращается внутри статора.

Фото 1

Напряжение, поданное на обмотки статора, способствует возникновению вращающегося магнитного потока, который создает электромагнитное поле в обмотке ротора. Эти поля, взаимодействуя между собой, заставляют вращаться ротор.

Пример принципиальной схемы пуска трехфазной асинхронной электромашины с короткозамкнутым ротором приводится ниже:

Фото 2

Схема подключения однофазного электродвигателя через конденсатор

В большей части стран мира, в том числе и нашей, в основном в быту используют электросети напряжением 220 вольт с одной фазой. Производители, которые выпускают технику для бытовых нужд, применяют, как правило, однофазные электромоторы. Они имеют свои особенности и ряд отличий от трехфазных машин, соответственно и другие принципиальные схемы подключения.

Все эти агрегаты (однофазные электродвигатели) дополнительно имеют еще одну обмотку, пусковую, которая предназначена для облегчения пуска. Чтобы запустить его, к пусковой обмотке подключают конденсатор, который сдвигает фазу на 90 градусов по отношению к рабочей. Соответственно, создается поле, раскручивающее ротор до определенной скорости вращения.

Ниже приводятся три обзорные принципиальные схемы пуска однофазного двигателя:

Фото 3

Схема с пусковым конденсатором, применяется для быстрого пуска двигателя, где это необходимо, но при этом надо учитывать, что КПД снизится, и снизится мощность.

Схема с рабочим конденсатором, отличается тем, что при запуске и на протяжении всего периода работы, конденсатор остается включенным. Соответственно, пусковая обмотка постоянно будет находиться под напряжением, помогая своим магнитным полем раскручивать ротор. Это дает увеличение мощности при тех же номиналах, но высокие пусковые токи. И как следствие, тяжелый, продолжительный пуск.

Схема с пусковым и рабочим конденсаторами — это оптимальный вариант, что дает лояльные пусковые характеристики и номинальные рабочие.

Схема подключения трехфазного двигателя через конденсатор

Фото 4

Токи в трехфазной сети смещены относительно друг друга на 120 градусов. В трехфазных электродвигателях три обмотки, равномерно расположенные на статоре, каждая подключается к своей фазе. За счет смещения фаз образуются магнитные поля, и происходит вращение ротора. В однофазной цепи, если к ней подключить трехфазный двигатель, этого не произойдет, необходимо сместить фазу, хотя бы на одной обмотке. То есть параллельно подключить конденсатор, который импульсивно будет получать и отдавать энергию, при этом в обмотках возникнет магнитное поле, и ротор завращается. Конденсатор постоянно будет находиться под напряжением, что будет способствовать стабильной работе двигателя.

Так же, как и в однофазной схеме, лучше подключать два конденсатора. Один – пусковой, другой – рабочий. В природе существуют две простые схемы подключения трехфазного двигателя к однофазной сети. Это когда обмотки статора соединены «звездой» и когда «треугольником».

Схема подключения звездой

Фото 5

Схема подключения звездой на картинке

Сначала соединяем концы обмоток К1, К2, К3 перемычками, затем фазу L через автоматический выключатель SF к концу обмотки Н1, а нулевой провод N к концу Н3. К свободному концу Н2 подсоединяем параллельную цепочку из двух конденсаторов (один пусковой Сп, другой рабочий Ср), разделенных между собой кнопкой пуска SA. Свободный конец от цепочки конденсаторов жестко соединяем с фазой ниже автомата SF. Для запуска электродвигателя необходимо включить автомат SF, нажать кнопку пуск SA, после разгона ротора ее отпустить, иначе перегреется обмотка.

Соединение звездой называется потому, что все концы обмоток соединены в одну точку, а начала обмоток предназначены для подсоединения к ним внешнего источника электроэнергии. На картинке видно, как внутри статора схематично изображено соединение трех обмоток, похожих на звезду.

Недостаток этого соединения в том, что мощность электродвигателя теряется до 50%, и при применении его в каком либо агрегате, нужно учитывать это.

Схема подключения треугольником

Фото 6

Схема подключения треугольником на картинке

При подключении способом треугольник: в клеммной коробке соединяем перемычками начало первой обмотки Н1 с концом второй обмотки К2, начало второй обмотки Н2 с концом третьей обмотки К3 и начало третьей обмотки Н3 с концом первой обмотки К1. Это и дает треугольник, схематично показанный внутри статора на картинке.

Для подключения электродвигателя к внешнему питанию используем ту же цепочку, что и при звезде, и подключаем ее к клеммам начала обмоток.

Особенность этого подключения в том, что в этом случае используется до 80% мощность двигателя.

В техническом плане, для кнопки пуска SA, можно подобрать пусковое устройство, применяемое в  старых стиральных машинах, типа Алма-Ата, Рига и т.п. В этом устройстве два контакта, один из которых выключается автоматически после запуска двигателя.

Фото 7

Подбор емкости конденсаторов электромотора

Емкость рассчитывается определенными формулами, формулы сложные. В расчетах приходится учитывать все статические и динамические показатели работы двигателя. Исходя из практического опыта, наработанного годами, есть рекомендации выбора конденсаторов для однофазного двигателя. Это:

  • 0,75 мкФ на 1 кВт мощности для рабочих конденсаторов;
  • 1,8 – 2,0 мкФ на 1 кВт мощности для пусковых конденсаторов.

При запуске и остановке электродвигателя всегда в силовой схеме происходят кратковременные скачки напряжения от 300 до 600 вольт. Учитывая это, конденсатор нужно выбирать с напряжением не менее 400 вольт.

Емкость конденсатора для трехфазных двигателей, лучше рассчитать по  общей формуле, которая учитывает номинальный ток и напряжение. Что для соединения звездой, что для соединения треугольником, формула одинаковая, только коэффициенты разные. После расчетов конденсаторы подбирают, придерживаясь двух параметров: емкость и допустимое рабочее напряжение.

При соединении «звездой»:

Сраб = 4800*I/U.

При соединении “треугольником»:

Сраб = 2800*I/U.

Где:

  • Сраб – емкость рабочего конденсатора (мкФ);
  • номинальная сила тока (А);
  • U – напряжение (В).

Пусковой конденсатор, как правило, берется большей емкостью, чем рабочий и рассчитывается по формуле:

Спус = (2-3)*Сраб

Исходя из опыта, какой бы не получился расчет, конденсатор надо брать емкостью не менее 70 микрофарад на 1 кВт мощности для рабочей цепи и в 2-3 раза больше для пусковой.

Не всегда можно найти один конденсатор заданной емкости. Для того, чтобы получить необходимый объем, их соединяют в цепочки параллельно,  последовательно или же смешанно, до получения необходимого параметра.

Параллельное соединение:

Фото 8

Соб = С1+С2+С3.

Последовательное соединение:

Фото 9

1/Соб = 1/С1+1/С2+1/С3.

Таким образом, если брать три одинаковых конденсатора по 10 мкФ, то при параллельном соединении они создадут общую емкость 30 мкФ, а при последовательном соединении 10/3=3,33 мкФ.

Проверка работоспособности

Любой двигатель новый или б/у, пред тем, как его эксплуатировать, необходимо осмотреть визуально и проверить все узлы и детали.

Прежде всего, осмотреть, имеются ли какие-либо внешние повреждения корпуса, отверстий крепления, крышек подшипников, клеммной коробки снаружи и внутри, вентилятора и кожуха вентилятора. Так же обратить внимание на окраску двигателя, она должна быть естественной. Если же есть копоть или явные потемнения, то двигатель возможно перегревался.

У каждого электродвигателя есть паспорт, это металлическая табличка, прикрепленная к корпусу двигателя. В ней есть все, что необходимо знать про изделие. Например: серийный номер, модель, мощность, напряжение, потребляемый ток, число оборотов в минуту и т.д. Если двигатель б/у и на нем нет паспорта, лучше его не использовать.

Убедившись, что снаружи все нормально, переходим к подшипникам.

Что бы их проверить, электрическую машину нужно поставить на верстак или какую-нибудь ровную, устойчивую горизонтальную поверхность. Положить одну руку на корпус двигателя, другой рукой вращать вал. Он должен вращаться легко, равномерно, без особых усилий, без шума и скрежета.  Люфт ротора должен быть минимальный, допустимое значение не более 3-х мм. Чтобы проверить его, необходимо взяться за вал, потянуть его и потолкать из статора.

Обмотки электродвигателя чаще всего выходят из строя из-за перегрева при большой нагрузке или при коротком замыкании. При проверке пользуются омметром. Прежде всего, нужно убедиться, что начала и концы обмоток не соединены.

Далее проверим на короткое замыкание обмоток на корпус. Берем щуп омметра, крепим его жестко на корпус, а вторым щупом дотрагиваемся до клемм обмоток. Если омметр показывает максимальное значение, то прошивки на корпус нет. Если же около нуля, то обмотка замкнута с корпусом.

Необходимо так же проверить на межвитковое замыкание. Для этого щупы поочередно прислоняем к клеммам соседних обмоток. Если омметр показывает максимальное значение, то замыкания между витками нет. Но если наоборот, то есть.

И последнее, обрыв витка. Подставляем один щуп омметра к началу обмотки, другой к концу. Если омметр показывает минимальное значение, значит, нет обрыва, а если максимальное, то есть обрыв.

Следуя этим простым правилам, вы не ошибетесь в выборе.

Реверс направления вращения электродвигателя

Не всегда можно угадать при подсоединении двигателя, в какую сторону он будет вращаться. Если же при пуске он завертелся не в ту сторону, необходимо остановить, отключить от сети и поменять местами на клеммах фазу с нулем, и электродвигатель будет вращаться в нужную сторону.

Обзор моделей

Всего существуют четыре вида электродвигателей:

  • универсальный;
  • коллекторный постоянного тока;
  • асинхронный;
  • синхронный.

Все они предназначены для преобразования электрической энергии в механическую. Каждый из этих видов имеет свои конструктивные особенности, модификацию, предназначения.

От сети постоянного тока и переменного тока работает универсальный двигатель. Коллекторный, только от сети постоянного тока. Асинхронный и синхронный электродвигатели – от сети переменного тока.

Так как изначально рассматривались асинхронные двигатели переменного тока с короткозамкнутым ротором, на них и остановимся.

Асинхронные двигатели делятся на три типа:

  • однофазный; 

Фото 10

  • конденсаторный;

Фото 11

  • трехфазный.

Фото 12

Однофазные двигатели довольно широко используются в быту, где нет трехфазной сети, имеют небольшие размеры, небольшую мощность. В промышленности используются во вспомогательных приводах и автоматических системах.

Конденсаторные двигатели — это двухфазные двигатели со встроенным конденсатором, который постоянно подключен к одной из обмоток. Так же они применяются в однофазной сети.

Трехфазные двигатели, одни из самых распространенных электродвигателей в мире. Более 80% механизмов с электрическими приводами комплектуются трехфазными асинхронными электродвигателями.

Достоинства и недостатки

Электродвигатели Достоинства Недостатки
Однофазные.
  1. Простота конструкции.
  2. Стоимость.
  3. Надежность.
  4. Работа в однофазной цепи.
  1. Низкий КПД.
  2. Высокий пусковой ток.
Конденсаторные.

 

 

  1. Высокий КПД.
  2. Подключение к однофазной цепи.
  1. Применяются только при постоянных нагрузках.
  2. Подключение к однофазной цепи.
Трехфазные.
  1. Простота конструкции.
  2. Простая схема запуска.
  3. Переносимость кратковременных нагрузок.
  4. Возможность подключения к однофазной сети.
  5. Высокий КПД.
  6. Надежность.
  1. Высокий пусковой ток.
  2. Сложность в регулировании скорости.

Меры безопасности

При сборке схемы и подключении ее к сети необходимо выполнять простейшие правила техники безопасности и электробезопасности:

  1. Схема должна подключаться только через отдельный автоматический выключатель.
  2. Пользоваться только специальным и исправным электроинструментом.
  3. Применять соответствующий электроматериал и электрические аппараты.
  4. Не работать под напряжением.
  5. Наладку под напряжением и пробный пуск лучше делать со специалистами.

Для наглядности предлагаем посмотреть видео народных умельцев, как просто можно подключить трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, перейдя по ссылке: 

Похожие статьи

Добавить комментарий

Adblock
detector
Наверх