Принцип работы однофазного двигателя переменного тока: Nothing found for Elektrooborudovanie Instrumenty Dvigateli Dvigatel Odnofaznyj Peremennogo Toka 1022%23I 2

Однофазные электродвигатели. Виды, принцип действия, схемы включения однофазных электродвигателей.

Однофазные электродвигатели

Зачастую основное внимание уделяется изучению трёхфазных электродвигателей, частично в связи с тем, что трёхфазные электродвигатели применяются чаще, чем однофазные. Однофазные электродвигатели имеют тот же принцип действия, что и трёхфазные электродвигатели, только с более низкими пусковыми моментами. Они подразделяются по типам в зависимости от способа пуска.

Стандартный однофазный статор имеет две обмотки, расположенные под углом 90° по отношению друг к другу. Одна из них считается главной обмоткой, другая – вспомогательной, или пусковой. В соответствии с количеством полюсов каждая обмотка может делиться не несколько секций.

На рисунке приведен пример двухполюсной однофазной обмотки с четырьмя секциями в главной обмотке и двумя секциями во вспомогательной.

Следует помнить, что использование однофазного электродвигателя – это всегда, своего рода, компромисс. Конструкция того или иного двигателя зависит, прежде всего, от поставленной задачи. Это значит, что все электродвигатели разрабатываются в соответствии с тем, что наиболее важно в каждом конкретном случае: например, КПД, вращающий момент, рабочий цикл и т.д. Из-за пульсирующего поля однофазные электродвигатели CSIR и RSIR могут иметь более высокий уровень шума по сравнению с двухфазными электродвигателями PSC и CSCR, которые работают намного тише, так как в них используется пусковой конденсатор. Конденсатор, через который производится пуск электродвигателя, способствует его плавной работе.

Основные типы однофазных индукционных электродвигателей

Бытовая техника и приборы низкой мощности работают от однофазного переменного тока, кроме того, не везде может быть обеспечено трёхфазное электропитание. Поэтому однофазные электродвигатели переменного тока получили широкое распространение, особенно в США. Очень часто электродвигателям переменного тока отдают предпочтение, так как их отличает прочная конструкция, низкая стоимость, к тому же они не требуют технического обслуживания.

Как видно из названия, однофазный индукционный электродвигатель работает по принципу индукции; тот же принцип действует и для трёхфазных электродвигателей. Однако между ними есть различия: однофазные электродвигатели, как правило, работают при переменном токе и напряжении 110 -240 В, поле статора этих двигателей не вращается. Вместо этого каждый раз при скачке синусоидального напряжения от отрицательного к положительному меняются полюса.

В однофазных электродвигателях поле статора постоянно выравнивается в одном направлении, а полюса меняют своё положение один раз в каждом цикле. Это означает, что однофазный индукционный электродвигатель не может быть пущен самостоятельно.

Теоретически, однофазный электродвигатель можно было бы запустить при помощи механического вращения двигателя с последующим немедленным подключением питания. Однако на практике пуск всех электродвигателей осуществляется автоматически.

Выделяют четыре основных типа электродвигателей:

• индукционный двигатель с пуском через конденсатор / работа через обмотку (индуктивность) (CSIR),

• индукционный двигатель с пуском через конденсатор/работа через конденсатор (CSCR),

• индукционный двигатель с реостатным пуском (RSIR) и

• двигатель с постоянным разделением емкости (PSC).

На приведённом ниже рисунке показаны типичные кривые соотношения вращающий момент/частота вращения для четырёх основных типов однофазных электродвигателей переменного тока.

Однофазный электродвигатель с пуском через конденсатор/работа через обмотку (CSIR)

Индукционные двигатели с пуском через конденсатор, которые также известны как электродвигатели CSIR, составляют самую большую группу однофазных электродвигателей.

Двигатели CSIR представлены несколькими типоразмерами: от самых маломощных до 1,1 кВт. В электродвигателях CSIR конденсатор последовательно соединён с пусковой обмоткой. Конденсатор вызывает некоторое отставание между током в пусковой обмотке и в главной обмотке.

Это способствует задержке намагничивания пусковой обмотки, что приводит к появлению вращающегося поля, которое влияет на возникновение вращающего момента. После того как электродвигатель наберёт скорость и приблизится к рабочей частоте вращения, открывается пускатель. Далее электродвигатель будет работать в обычном для индукционного электродвигателя режиме. Пускатель может быть центробежным или электронным.

Двигатели CSIR имеют относительно высокий пусковой момент, в диапазоне от 50 до 250 процентов от вращающего момента при полной нагрузке. Поэтому из всех однофазных электродвигателей эти двигатели лучше всего подходят для случаев, когда пусковые нагрузки велики, например для конвейеров, воздушных компрессоров и холодильных компрессоров.

Однофазный электродвигатель с пуском через конденсатор/ работа через конденсатор (CSCR)

Этот тип двигателей, которые коротко называются «электродвигатели CSCR», сочетает в себе лучшие свойства индукционного двигателя с пуском через конденсатор и двигателя с постоянно подключённым конденсатором. Несмотря на то, что из-за своей конструкции эти двигатели несколько дороже других однофазных электродвигателей, они остаются наилучшим вариантом для применения в сложных условиях. Пусковой конденсатор электродвигателя CSCR последовательно соединён с пусковой обмоткой, как и в электродвигателе с пуском через конденсатор. Это обеспечивает высокий пусковой момент.

Электродвигатели CSCR также имеют сходство с двигателями с постоянным разделением емкости (PSC), так как у них пуск тоже осуществляется через конденсатор, который последовательно соединён с пусковой обмоткой, если пусковой конденсатор отключен от сети. Это означает, что двигатель справляется с максимальной нагрузкой или перегрузкой.

Электродвигатели CSCR могут использоваться для работы с низким током полной нагрузки и при более высоком КПД. Это даёт некоторые преимущества, в том числе обеспечивает работу двигателя с меньшими скачками температуры, в сравнении с другими подобными однофазными электродвигателями.

Электродвигатели CSCR – самые мощные однофазные электродвигатели, которые могут использоваться в сложных условиях, например, в насосах для перекачивания воды под высоким давлением и в вакуумных насосах, а также в других высокомоментных процессах. Выходная мощность таких электродвигателей лежит в диапазоне от 1,1 до 11 кВт.

Однофазный электродвигатель с пуском через сопротивление/работа через обмотку (индуктивность) (RSIR)

Данный тип двигателей ещё известен как “электродвигатели с расщеплённой фазой”. Они, как правило, дешевле однофазных электродвигателей других типов, используемых в промышленности, но у них также есть некоторые ограничения по производительности.

Пусковое устройство электродвигателей RSIR включает в себя две отдельные обмотки статора. Одна из них используется исключительно для пуска, диаметр проволоки данной обмотки меньше, а электрическое сопротивление – выше, чем у главных обмоток. Это вызывает отставание вращающегося поля, что, в свою очередь, приводит в движение двигатель. Центробежный или электронный пускатель отсоединяет пусковую обмотку, когда частота вращения двигателя достигает, приблизительно, 75% от номинальной величины. После этого электродвигатель продолжит работу в соответствии со стандартными принципами действия индукционного электродвигателя.

Как уже говорилось раньше, для электродвигателей RSIR есть некоторые ограничения. У них низкие пусковые моменты, часто в диапазоне от 50 до 150 процентов от номинальной нагрузки. Кроме того, электродвигатель создаёт высокие пусковые токи, приблизительно от 700 до 1000% от номинального тока. В результате продолжительное время пуска будет вызывать перегрев и разрушение пусковой обмотки. Это означает, что электродвигатели данного типа нельзя использовать там, где необходимы большие пусковые моменты.

Электродвигатели RSIR рассчитаны на узкий диапазон напряжения питания, что, естественно, ограничивает области их применения. Их максимальные вращающие моменты варьируются в пределах от 100 до 250% от расчетной величины. Необходимо также отметить, что дополнительной трудностью является установка тепловой защиты, так как довольно сложно найти защитное устройство, которое срабатывало бы достаточно быстро, чтобы не допустить прогорания пусковой обмотки. Электродвигатели RSIR подходят для использования в небольших приборах для рубки и перемалывания, вентиляторах, а также для применения в других областях, в которых допускается низкий пусковой момент и требуемая выходная мощность на валу от 0,06 кВт до 0,25 кВт. Они не используются там, где должны быть высокие вращающие моменты или продолжительные циклы.

Однофазный электродвигатель с постоянным разделение емкости (PSC)

Как видно из названия, двигатели с постоянным разделением емкости (PSC) оснащены конденсатором, который во время работы постоянно включен и последовательно соединён с пусковой обмоткой. Это значит, что эти двигатели не имеют пускателя или конденсатора, который используется только для пуска. Таким образом, пусковая обмотка становится вспомогательной обмоткой, когда электродвигатель достигает рабочей частоты вращения.

Конструкция электродвигателей PSC такова, что они не могут обеспечить такой же пусковой момент, как электродвигатели с пусковыми конденсаторами. Их пусковые моменты достаточно низкие: 30-90% от номинальной нагрузки, поэтому они не используются в системах с большой пусковой нагрузкой. Это компенсируется за счёт низких пусковых токов – обычно меньше 200% от номинального тока нагрузки, – что делает их наиболее подходящими двигателями для областей применения с продолжительным рабочим циклом.

Двигатели с постоянным разделением емкости имеют ряд преимуществ. Рабочие параметры и частоту вращения таких двигателей можно подбирать в соответствии с поставленными задачами, к тому же они могут быть изготовлены для оптимального КПД и высокого коэффициента мощности при номинальной нагрузке. Так как они не требуют специального устройства пуска, их можно легко реверсировать (изменить направление вращения на обратное). В дополнение ко всему вышесказанному, они являются самыми надёжными из всех однофазных электродвигателей. Вот почему Grundfos использует однофазные электродвигатели PSC в стандартном исполнении для всех областей применения с мощностями до 2,2 кВт (2-полюсные) или 1,5 кВт (4-полюсные).

Двигатели с постоянным разделением емкости могут использоваться для выполнения целого ряда различных задач в зависимости от их конструкции. Типичным примером являются низкоинерционные нагрузки, например вентиляторы и насосы.

Двухпроводные однофазные электродвигатели

Двухпроводные однофазные электродвигатели имеют две главные обмотки, пусковую обмотку и рабочий конденсатор. Они широко используются в США с однофазными источниками питания: 1 ½ 115 В / 60 Гц или 1 ½ 230 В / 60 Гц. При правильном подключении данный тип электродвигателей можно использовать для обоих видов электропитания.

Ограничения однофазных электродвигателей

В отличие от трёхфазных для однофазных электродвигателей существуют некоторые ограничения. Однофазные электродвигатели ни в коем случае не должны работать в режиме холостого хода, так как при малых нагрузках они сильно нагреваются, также рекомендуется эксплуатировать двигатель при нагрузке меньшей 25% от полной нагрузки.

Электродвигатели PSC и CSCR имеют симметричное/ круговое вращающееся поле в одной точке приложения нагрузки; это значит, что во всех остальных точках приложения нагрузки вращающееся поле асимметричное/эллиптическое. Когда электродвигатель работает с асимметричным вращающимся полем, сила тока в одной или обеих обмотках может превышать силу тока в сети. Такие избыточные токи вызывают потери, в связи с этим одна или обе обмотки (что чаще происходит при полном отсутствии нагрузки) нагреваются, даже если ток в сети относительно небольшой. Смотрите примеры.

О напряжении в однофазных электродвигателях

Важно помнить о том, что напряжение на пусковой обмотке электродвигателя может быть выше сетевого напряжения питания электродвигателя. Это относится и к симметричному режиму работы. Смотрите пример.

Изменение напряжения питания

Нужно отметить, что однофазные электродвигатели обычно не используются для больших интервалов напряжения, в отличие от трёхфазных электродвигателей. В связи с этим может возникнуть потребность в двигателях, которые могут работать с другими видами напряжения. Для этого необходимо внести некоторые конструкционные изменения, например, нужна дополнительная обмотка и конденсаторы различной ёмкости. Теоретически, ёмкость конденсатора для различного сетевого напряжения (с одной и той же частотой) должна быть равна квадрату отношения напряжений:

Таким образом, в электродвигателе, рассчитанном на питание от сети в 230 В, используется конденсатор 25µФ/400 В, для модели электродвигателя на 115 В необходим конденсатор ёмкостью 100µФ с маркировкой более низкого напряжения – например 200 В.

Иногда выбирают конденсаторы меньшей ёмкости, например 60µФ. Они дешевле и занимают меньше места. В таких случаях обмотка должна подходить для определённого конденсатора. Нужно учитывать, что производительность электродвигателя при этом будет меньше, чем с конденсатором ёмкостью 100µФ – например, пусковой момент будет ниже.

Заключение

Однофазные электродвигатели работают по тому же принципу, что и трёхфазные. Однако у них более низкие пусковые моменты и значения напряжения питания (110-240В).

Однофазные электродвигатели не должны работать в режиме холостого хода, многие из них не должны эксплуатироваться при нагрузке меньше 25 % от максимальной, так как это вызывает повышение температуры внутри электродвигателя, что может привести к его поломке.

Однофазный электродвигатель 220в-принцип работы, устройство

Однофазная энергетическая система широко применяется по сравнению с трёхфазной для домашнего пользования, коммерческих целей и, в какой-то степени, для индустриальных задач. Однофазная система более экономична, энергетические же потребности в большинстве домов, офисов, магазинов весьма невелики. По этой причине однофазная система является очень подходящей в данном случае.

 

Однофазные электродвигатели просты по своей конструкции. Они недороги, прочны, их легко обслуживать и ремонтировать. Благодаря всем этим достоинствам, однофазный мотор нашёл применение в вентиляторах, пылесосах и т.д.

Данные моторы классифицируют так:

1. Однофазные индукционные двигатели или асинхронные двигатели.

2. Однофазные синхронные двигатели.

3. Коллекторные двигатели.

Устройство электродвигателя.

Как и любой электродвигатель, асинхронный мотор также имеет две главные составляющие. Этими компонентами являются ротор и статор.

Статор

Как можно догадаться из его названия, статор является стационарной частью индукционного мотора. На статор этого двигателя подаётся однофазный переменный ток.

Ротор

Ротор является вращающейся частью индукционного мотора. Ротор соединен с механической нагрузкой за счёт вала. Ротор в однофазном индукционном двигателе относится к типу роторов, который называют клетка для белки.

Конструкция данного электродвигателя почти такая же, как “клетка для белки” трёхфазного двигателя, за исключением того, что в асинхронном двигателе у статора две обмотки, по сравнению с одиночной обмоткой статора у трёхфазного индукционного мотора.

Про статор однофазного индукционного двигателя

Статор этого двигателя имеет многослойную штамповку для уменьшения потерь вихревого тока на его периферии. Слоты, предусмотренные на штамповке, предназначены для удерживания статора или основной обмотки. Для того чтобы уменьшить гистерезисные потери, штамповка сделана из кремнистой стали. Когда на обмотку статора подаётся однофазный переменный ток, образуется магнитное поле и двигатель вращается на скорости, которая несколько меньше синхронной скорости Ns, которая получается за счёт:

Где,
f = частота подающегося напряжения,
P = нормально разомкнутые полюсы мотора.

Конструкция статора асинхронного мотора похожа на конструкцию трёхфазного индукционного двигателя за исключением двух отличий в области обмотки в однофазном индукционном моторе.
1. Во-первых, однофазные индукционные моторы в большинстве своём выпускаются с катушками, имеющими не перекрещивающиеся  лобовые соединения. Количество оборотов на катушку может быть легко отрегулировано при помощи катушек с не перекрещивающимися лобовыми соединениями. Распределение магнитодвижущей силы почти синусоидально.

2. За исключением двигателя с экранированным полюсом, асинхронный мотор имеет две обмотки на статоре, а именно основную и вспомогательную. Данные обмотки размещены квадратурно по отношению друг к другу.

О роторе однофазного электродвигателя.

Устройство данной составляющей этого двигателя похоже на “клетку для белки” трёхфазного индукционного мотора. Ротор имеет форму цилиндра. У данной составляющей двигателя есть слоты по всей периферии. Слоты не параллельны по отношению друг к другу, но немного скошены, так как скашивание препятствует магнитной блокировке зубов статора и ротора и делает работу индукционного мотора более гладкой и тихой.

Ротор в форме клетки для белки состоит из стержней. Эти стержни сделаны из одного из трёх металлов. Они могут быть алюминиевыми, могут быть медными, могут латунными. Данные стержни называют проводниками ротора, и они располагаются в слотах на периферии данной составляющей двигателя. Проводники перманентно замкнуты за счёт медных или алюминиевых колец, которые называют замыкающими кольцами. Для того чтобы обеспечивать механическую силу, эти проводники связаны с замыкающим кольцом, и следовательно, они формируют абсолютно замкнутую схему, напоминающую клетку. Поэтому эти двигатели и стали называть индукционными моторами-клетками для белки.

Так как стержни перманентно замкнуты при помощи замыкающих колец, электрическое сопротивление данной части мотора очень невелико, и нет возможности добавить внешнее сопротивление, поскольку стержни, как уже говорилось, перманентно замкнуты. Отсутствие контактного кольца и щёток делает устройство однофазного индукционного мотора очень простым и надёжным.

Принцип работы двигателя

ВНИМАНИЕ: Известно, что для действия любого мотора, который действует за счёт электроэнергии, будь-то мотор, использующий переменный ток или постоянный, нужно два магнитных потока. Взаимодействие между этими вот потоками обеспечивает требуемый крутящий момент, который является желаемым параметром для любого вращающегося мотора.

Когда на обмотку статора мотора приходит однофазный переменный ток, переменный ток начинает проходить через статор или основную обмотку. Этот переменный ток порождает переменный магнитный поток, который называют основным магнитным потоком.

Данный поток также соединен с проводниками ротора и следовательно, отрезает эти проводники. Согласно закону, установленному Фарадеем, об электромагнитной индукции, в роторе возникает электродвижущая сила. Поскольку схема ротора замкнута, электрический ток начинает поступать в ротор.

Этот ток зовётся электрическим током ротора. Данный ток производит собственный магнитный поток, который называют магнитным потоком ротора. Поскольку этот поток начинает производиться согласно принципу индукции, мотор, работающий на этом принципе, называется индукционным мотором. Теперь имеются два магнитных потока, один из них является основным, а другой называют магнитным потоком ротора. Эти два магнитных потока производят желаемый крутящий момент, который требуется мотору для вращения.

Почему данный мотор не является самозапускающимся?

Согласно теории, гласящей о двойном вращающемся поле, любое изменяющееся значение может быть поделено на 2 компонента. Каждый имеет магнитуду, равную половине максимальной магнитуды переменного значения. Оба данных компонента крутятся в противоположном направлении по отношению друг к другу. Например, магнитный поток, φ может быть разделён на 2 составляющие:

Каждый из этих компонентов вращается в противоположном направлении.

Если один φm / 2 вращается по часовой стрелке, то другой φm / 2 вращается против. Когда однофазный переменный ток идёт на обмотку статора данного двигателя, он производит собственный магнитный поток магнитуды, φm.

В соответствии с теорией о двойном поле, которое вращается, этот переменный магнитный поток, φm разделён на 2 компонента магнитуды φm / 2. Каждый будет вращаться в противоположном направлении, с синхронной скоростью, Ns. Назовём эти 2 компонента магнитного потока как передний компонент потока, φf и задний компонент потока, φb.

Результат двух компонентов в любой момент даёт значение мгновенного магнитного потока статора в данный конкретный момент.

Теперь при старте, и передняя, и задняя составляющие магнитного потока точно являются противоположными. Также оба компонента магнитного потока равны по магнитуде. Поэтому они аннулируют друг друга, и поэтому получающийся крутящий момент у ротора на старте равен нулю. Поэтому такие вот двигатели не являются самозапускающимися.

Методы, которыми можно сделать данный электродвигатель самостартующим

Эти моторы не запускаются сами, потому что создаваемый магнитный поток статора является изменяющимся по характеру и при запуске 2 компонента этого потока аннулируют друг друга, и поэтому не появляется крутящего момента.

Решить эту проблему можно, если сделать магнитный поток статора потоком вращающегося типа, а не переменного типа, который вращается лишь в одну сторону. Тогда мотор станет самозапускающимся. Теперь, для того чтобы произвести это вращающееся магнитное поле, понадобится два переменных магнитных потока, имеющие угол фазы с некоторой разницей между ними.

Когда эти два потока взаимодействуют, они производят результирующий магнитный поток. Этот поток вращается по своей сути и вращается в пространстве только в одном направлении. Когда двигатель начнёт вращаться, дополнительный магнитный поток может быть удалён.

Мотор будет продолжать вращаться под воздействием только основного магнитного потока. В зависимости от методов превращения асинхронного электродвигателя в самозапускающийся мотор, существует в основном 4 типа однофазных индукционных моторов, а именно:

1. Индукционный электродвигатель с проскальзывающей фазой.

2. Ёмкостной электродвигатель со стартовым индуктором.

3. Емкостной индукционный   электродвигатель со стартовым конденсатором.

4. Индукционный   электродвигатель со экранированным полюсом.

5. Перманентный емкостной электродвигатель с проскальзыванием или ёмкостной мотор с одним значением.

Сравнение однофазных и трёхфазных индукционных электродвигателей

1. Однофазные электродвигатели надёжны, просты в устройстве, экономичны для маленькой мощности, если сравнивать с трёхфазными.

2. Электрический фактор мощности однофазных электродвигателей низок, если сравнить с трёхфазными.

3. Несмотря на одинаковые размеры, однофазные  электродвигатели производят около 50% на выходе, тогда как трёхфазные – меньше.

4. Стартовый крутящий момент также низок для асинхронных моторов / однофазных индукционных моторов.

5. Эффективность однофазных электродвигателей меньше, чем у трёхфазных.

Однофазные индукционные электродвигатели просты, надёжны и дёшевы для маленьких мощностей. Они в целом доступны для мощности в 1 киловатт.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

 

Похожее

Однофазные асинхронные двигатели | Эксплуатация электрических машин и аппаратуры | Архивы

Страница 12 из 74

Преимущество однофазных двигателей перед трехфазными — их способность работать от однофазной сети.
Станина, сердечник статора и короткозамкнутый ротор в однофазных двигателях такие же, как и в трехфазных. Однофазная обмотка статора занимает 2/3 пазов сердечника. Переменный ток в однофазной обмотке создает пульсирующее, а не вращающее, магнитное поле. Такое поле не способно создать пусковой момент двигателя. Если ротор двигателя развернуть, то возникает момент, действующий в направлении вращения ротора. Однофазный двигатель с одной обмоткой на статоре не имеет преимущественного направления вращения: вращение ротора будет в направлении первоначального толчка.
Однофазные двигатели (рис. 41), кроме рабочей обмотки, имеют пусковую обмотку (фазу), которая занимает 1/3 пазов. Пусковую обмотку изготовляют из провода меньшего сечения, чем рабочую. Для получения фазы сдвига токов в обмотках последовательно с пусковой обмоткой включают активное сопротивление. Часто это сопротивление сосредоточено внутри пусковой обмотки.

Рис. 42. Схема однофазного конденсаторного двигателя: С — конденсатор.

Рис. 43. Схема конденсаторного двигателя с рабочей (Ср) и пусковой (Сп) емкостями.
Рис. 41. Схема однофазного асинхронного двигателя с пусковой обмоткой:
К — ключ; R — активное сопротивление.

При замкнутом ключе К и подаче напряжения к двигателю в системе двух обмоток образуется эллиптическое вращающееся магнитное поле; оно обусловливает пусковой момент. Когда скорость ротора достигнет 70—80% номинальной, пусковая обмотка отключается автоматически или вручную.
В однофазных двигателях с пусковой обмоткой небольшой пусковой момент, малая перегрузочная способность, низкие к. п. д. и Cos ср. Изготовляют такие двигатели мощностью ст нескольких десятков до нескольких сот ватт. Их применяют в стиральных машинах, холодильниках, вентиляторах и т. п.
Для увеличения пускового момента однофазного двигателя последовательно с пусковой обмоткой вместо активного сопротивления включают конденсатор. Благодаря емкости пусковые токи в фазах получаются сдвинутыми относительно друг друга на угол до 90°, что и обусловливает больший пусковой момент. После разбега двигателя пусковая обмотка с конденсатором отключается.

Однофазные конденсаторные двигатели на статоре имеют две обмотки (фазы), занимающие равное число пазов, и в одну из которых включен конденсатор (рис. 42). Постоянно включенный конденсатор обусловливает эллиптическое вращающееся магнитное поле, а в рабочем режиме при определенной нагрузке получается круговое поле, то есть такое же, как в трехфазном двигателе.
Конденсаторный двигатель обладает хорошими рабочими характеристиками. К. п. д. достигает 75%. cos φ = 0,9 и выше Пусковые характеристики этих двигателей неудовлетворительны. Пои пуске двигателя магнитное поле сильно отличается от кругового. Поэтому пусковой момент не превышает 30% номинального.

С целью увеличения пускового момента в однофазном конденсаторном двигателе параллельно рабочей емкости включают пусковую емкость, она после разбега двигателя отключается (рис. 43). Такой двигатель называют конденсаторным с пусковой емкостью.
Во всех однофазных двигателях — с пусковой обмоткой, с конденсаторным пуском и конденсаторных двигателях — для измене- нения направления вращения ротора нужно изменить направление тока в одной из обмоток, то есть переключить пусковую или рабочую фазу.
В однофазных асинхронных двигателях с двумя обмотками на статоре пусковой момент пропорционален произведению пусковых токов обмоток и синусу угла смещения этих токов. При заданных токах в обмотках пусковой момент будет наибольшим при фазе смещения токов на 90°, что можно достичь только включением емкости в одну (обычно пусковую) обмотку.
В однофазных конденсаторных двигателях для одной какой- либо нагрузки можно добиться строго кругового вращающегося магнитного поля. Для другой нагрузки изменением величины рабочей емкости можно уменьшить обратно вращающееся магнитное поле, но получить вновь строго круговое поле нельзя, оно будет эллиптическим.
Промышленность выпускает однофазные двигатели: АОЛБО с пусковой обмоткой и активным сопротивлением в качестве фазосдвигающего  элемента; АОЛГО с пусковой обмоткой и конденсатором в качестве фазосдвигающего пускового элемента; АОЛДО — конденсаторный однофазный двигатель, в котором для увеличения пускового момента на время пуска параллельно работающей емкости включается пусковой конденсатор.
Кроме однофазных двигателей с двумя обмотками на статоре, есть однообмоточные двигатели. В них статор явно полюсной системы (как в машинах постоянного тока). Для создания вращающегося поля при пуске используют короткозамкнутые витки, охватывающие часть сердечников полюсов. В этих двигателях нельзя изменить направление вращения ротора.

Двигатель однофазный переменного тока – принцип работы и устройство агрегата

Электродвигатель предназначен для преобразования, с малыми потерями, электрическую энергию в механическую.

Предлагаем рассмотреть принцип действия асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, трехфазного и однофазного типа, а также его конструкцию и схемы подключения.

Блок: 1/8 | Кол-во символов: 283
Источник: https://www.asutpp.ru/princip-dejstviya-asinxronnogo-dvigatelya.html

Однофазный электродвигатель с экранированными полюсами

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

Статор однофазного асинхронного двигателя с экранированными полюсами обычно имеет явно выраженные полюса. На явно выраженных полюсах статора намотаны катушки однофазной обмотки возбуждения. Каждый полюс статора разделен на две неравные части аксиальным пазом. Меньшую часть полюса охватывает короткозамкнутый виток. Ротор однофазного двигателя с экранированными полюсами — короткозамкнутый в виде «беличьей» клетки.

При включении однофазной обмотки статора в сеть в магнитопроводе двигателя создается пульсирующий магнитный поток. Одна часть которого проходит по неэкранированной Ф’, а другая Ф» — по экранированной части полюса. Поток Ф» наводит в короткозамкнутом витке ЭДС Ek, в результате чего возникает ток Ik отстающий от Ek по фазе из-за индуктивности витка. Ток Ik создает магнитный поток Фk, направленный встречно Ф», создавая результирующий поток в экранированной части полюса Фэ=Ф»+Фk. Таким образом, в двигателе потоки экранированной и неэкранированной частей полюса сдвинуты во времени на некоторый угол.

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

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

Блок: 3/4 | Кол-во символов: 1587
Источник: https://engineering-solutions.ru/motorcontrol/induction1ph/

Однофазный асинхронный электродвигатель с пусковой обмоткой

Конструкция однофазного двигателя с вспомогательной или пусковой обмоткой

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

Основные части однофазного двигателя: ротор и статор

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

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

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

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

Принцип работы однофазного асинхронного двигателя

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

Проанализируем случай с двумя обмотками имеющими по оному витку

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

Остановить

Пульсирующее магнитное поле

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

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

,

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

Остановить

Разложение пульсирующего магнитного потока на два вращающихся

Действие пульсирующего поля на вращающийся ротор

Рассмотрим случай когда ротор, находящийся в пульсирующем магнитном потоке, имеет начальное вращение. Например, мы вручную раскрутили вал однофазного двигателя, одна обмотка которого подключена к сети переменного тока. В этом случае при определенных условиях двигатель будет продолжать развивать вращающий момент, так как скольжение его ротора относительно прямого и обратного магнитного потока будет неодинаковым.

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

,

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

Прямой и обратный вращающиеся магнитные потоки вместо пульсирующего магнитного потока

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

,

• где sобр – скольжение ротора относительно обратного магнитного потока

Запустить

Остановить

Вращающееся магнитное поле пронизывающее ротор

Ток индуцируемый в роторе переменным магнитным полем

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

,

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

,

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

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

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

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

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

,

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

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

,

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

Результирующий вращающий момент, действующий на ротор однофазного асинхронного двигателя,

,

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

Тормозящее действие обратного поля

При работе однофазного двигателя в пределах номинальной нагрузки, то есть при небольших значениях скольжения s = sпр, крутящий момент создается в основном за счет момента Мпр. Тормозящее действие момента обратного поля Мобр — незначительно. Это связано с тем, что частота f2обр много больше частоты f2пр, следовательно, индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора х2обр = x2sобр току I2обр намного больше его активного сопротивления. Поэтому ток I2обр, имеющий большую индуктивную составляющую, оказывает сильное размагничивающее действие на обратный магнитный поток Фобр, значительно ослабляя его.

,

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

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

С помощью одной фазы нельзя запустить ротор

Ротор имеющий начальное вращение будет продолжать вращаться в поле создаваемом однофазным статором

Действие пульсирующего поля на неподвижный ротор

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

Пуск однофазного двигателя. Как создать начальное вращение?

Одним из способов создания пускового момента в однофазном асинхронном двигателе, является расположение вспомогательной (пусковой) обмотки B, смещенной в пространстве относительно главной (рабочей) обмотки A на угол 90 электрических градусов. Чтобы обмотки статора создавали вращающееся магнитное поле токи IA и IB в обмотках должны быть сдвинуты по фазе относительно друг друга. Для получения фазового сдвига между токами IA и IB в цепь вспомогательной (пусковой) обмотки В включают фазосмещающий элемент, в качестве которого используют активное сопротивление (резистор), индуктивность (дроссель) или емкость (конденсатор) .

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

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

Подключение однофазного двигателя

С пусковым сопротивлением

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

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

Омический сдвиг фаз, биффилярный способ намотки пусковой обмотки

Разное сопротивление и индуктивность обмоток

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

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

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

С конденсаторным пуском

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

Ёмкостной сдвиг фаз с пусковым конденсатором

Чтобы достичь максимального пускового момента требуется создать круговое вращающееся магнитное поле, для этого требуется чтобы токи в главной и вспомогательной обмотках были сдвинуты друг относительно друга на 90°. Использование в качестве фазосдвигающего элемента резистора или дросселя не позволяет обеспечить требуемый сдвиг фаз. Лишь включение конденсатора определенной емкости позволяет обеспечить фазовый сдвиг 90°.

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

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

Блок: 2/4 | Кол-во символов: 11734
Источник: https://engineering-solutions.ru/motorcontrol/induction1ph/

Однофазный электродвигатель с асимметричным магнитопроводом статора

Статор такого однофазного двигателя выполняется с ярко выраженными полюсами на не симметричном шихтованном сердечнике. Ротор — короткозамкнутый типа «беличья клетка».

Данный электродвигатель для работы не требует использования фазосдвигающих элементов. Недостатком данного двигателя является низкий КПД.

Блок: 4/4 | Кол-во символов: 433
Источник: https://engineering-solutions.ru/motorcontrol/induction1ph/

Гребневые асинхронные двигатели

Когда напряжение питания низкое, возбуждение обмоток короткозамкнутого ротора не происходит. Это обусловлено тем что, когда число зубцов статора и число зубьев ротора равное, таким образом вызывая магнитную фиксацию между статором и ротором. Этот физический контакт иначе называется зубо-блокировкой или магнитной блокировкой. Данная проблема может быть преодолена путем увеличения количества пазов ротора или статора.

Блок: 5/8 | Кол-во символов: 452
Источник: https://www.asutpp.ru/princip-dejstviya-asinxronnogo-dvigatelya.html

В чем достоинства однофазного асинхронного двигателя:

• доступная цена;
• простая конструкция;
• небольшой вес, компактность;
• большая двигательная способность из-за отсутствия коллектора;
• питание от синусоидальной сети.

Блок: 5/6 | Кол-во символов: 220
Источник: http://www.poroselectromotor.ru/stati/odnofaznij-asinhronnij-dvigatel-princip-raboti

Контроль функциональности

Ниже перечислены все дефекты, говорящие о вероятных проблемах с мотором, их причиной могла быть некорректная эксплуатация либо перегруженность:

1. Неисправная опора или монтажные щели.
2. В середине двигателя потемнела окраска (показывает на перегрев).
3. Через щели в корпусе внутрь аппарата втянуты сторонние вещества.

Чтобы проконтролировать функциональность двигателя, необходимо включить его сначала на 1 минуту, а потом предоставить потрудиться приблизительно 15 минут.

Если уже после этого мотор окажется тёплым, то:

• вероятно, подшипники загрязнились, зажались либо попросту износились;
• причина может быть в очень повышенной ёмкости конденсатора.

Отключите конденсатор и опустите мотор вручную: в случае если он прекратит прогреваться — следует сократить конденсаторную ёмкость.

Блок: 6/6 | Кол-во символов: 813
Источник: https://tokar.guru/stanki-i-oborudovanie/dvigateli/odnofaznyy-asinhronnyy-dvigatel-ustroystvo-i-princip-deystviya.html

В чем недостатки однофазного асинхронного двигателя:

• небольшой диапазон регулировки частоты вращения;
• отсутствие или небольшой пусковой момент, низкий КПД.

Блок: 6/6 | Кол-во символов: 159
Источник: http://www.poroselectromotor.ru/stati/odnofaznij-asinhronnij-dvigatel-princip-raboti

Аналогия с муфтой

Рассматривая принцип действия асинхронного электродвигателя, используемого в промышленных машинах, и его технические характеристики, нужно сказать про вращающуюся муфту механического сцепления . Крутящий момент на валу привода должен равняться крутящему моменту на ведомом валу. Кроме того, следует подчеркнуть, что эти два момента являются одним и тем же, поскольку крутящий момент линейного преобразователя вызывается трением между дисков внутри самой муфты.

Электромагнитная муфта сцепления

Похожий принцип действия и у тягового двигателя с фазным ротором. Система такого мотора состоит из восьми полюсов (из которых 4 – основные, а 4 – добавочные), и остовы. На основных полюсах расположены медные катушки. Вращение такого механизма обязано зубчатой передаче, которая получает крутящий момент от вала якоря, так же называемого сердечником. Включение в сеть, производится четырьмя гибкими кабелями. Основное назначение многополюсного электродвигателя – приведение в движение тяжелой техники: тепловозы, тракторы, комбайны и в некоторых случаях, станки.

Блок: 7/8 | Кол-во символов: 1074
Источник: https://www.asutpp.ru/princip-dejstviya-asinxronnogo-dvigatelya.html

Достоинства и недостатки

Устройство асинхронного двигателя является практически универсальным, но так же, у данного механизма есть свои плюсы и минусы.

Преимущества асинхронных двигателей переменного тока:

1. Конструкция простой формы.
2. Низкая стоимость производства.
3. Надежная и практичная в обращении конструкция.
4. Не прихотлив в эксплуатации.
5. Простая схема управления

Эффективность этих двигателей очень высока, так как нет потерь на трение, и относительно высокий коэффициент мощности.

Недостатки асинхронных двигателей переменного тока:

1. Не возможен контроль скорости без потерь мощности.
2. Если увеличивается нагрузка – уменьшается момент.
3. Относительно небольшой пусковой момент.

Блок: 8/8 | Кол-во символов: 677
Источник: https://www.asutpp.ru/princip-dejstviya-asinxronnogo-dvigatelya.html

Кол-во блоков: 12 | Общее кол-во символов: 17432
Количество использованных доноров: 4
Информация по каждому донору:

1. https://engineering-solutions.ru/motorcontrol/induction1ph/: использовано 3 блоков из 4, кол-во символов 13754 (79%)
2. https://tokar.guru/stanki-i-oborudovanie/dvigateli/odnofaznyy-asinhronnyy-dvigatel-ustroystvo-i-princip-deystviya.html: использовано 1 блоков из 6, кол-во символов 813 (5%)
3. https://www.asutpp.ru/princip-dejstviya-asinxronnogo-dvigatelya.html: использовано 4 блоков из 8, кол-во символов 2486 (14%)
4. http://www.poroselectromotor.ru/stati/odnofaznij-asinhronnij-dvigatel-princip-raboti: использовано 2 блоков из 6, кол-во символов 379 (2%)

его устройство и принцип действия

Двигатель однофазный функционирует за счёт переменчивого электротока и подключается к сети с одной фазой. Линия должна иметь напряжённость 220 В и частоту 50 Гц.

Выпускаются модификации с мощностью от 5 Вт — 10 кВт.

Электромоторы этого вида находят применение в маломощных аппаратах:

• бытовой технике;
• вентиляторах;
• насосах;
• станках и т. п.

Значения КПД, силы и отправного момента у однофазных двигателей значительно ниже, нежели у трехфазных приборов тех же объёмов. Перегрузочная способность, кроме того, больше у моторов с 3 фазами. Таким образом, мощность однофазного приспособления не превосходит 70% силы трехфазного того же объёма.

Устройство однофазного двигателя

По сути, имеет 2 фазы, однако, работу осуществляет лишь один из них, по этой причине двигатель именуют однофазным. Как и все без исключения электромашины, однофазный двигатель складывается из 2 элементов: неподвижной (статор) и мобильной (ротор). Предполагает собой асинхронный электромотор, неподвижной частью которого является одна основная работающая обмотка, подключаемая к источнику переменного тока. К мощным граням двигателя этого вида можно причислить несложность системы, представляющую собой ротор с замкнутой обмоткой. К минусам — низкие значения отправного момента и КПД.

Главный недостаток однофазного тока — невозможность генерации им магнитного поля, исполняющего вращение. По этой причине однофазный электромотор не запустится сам при подсоединении к сети.

В теории электромашин функционирует принцип: чтобы появилось магнитное поле, крутящее ротор, в статоре должно быть 2 обмотки (фазы). Необходимо, кроме того, смещение одной обмотки на определённый ракурс относительно другой.

В период работы совершается обтекание обмоток неустойчивыми электрическими полями:

1. В неподвижном месте однофазного двигателя находится так именуемая отправная электрообмотка. Она смещена на 90 градусов по отношению к основной рабочей.
2. Сдвиг токов можно приобрести, включив в цепь фазосдвигающий элемент. Для этого могут применяться активные резисторы, катушки индукции и конденсаторы.
3. В качестве основы для статоров и роторов применяется электротехническая сталь — 2212.

Неверно называть монофазными такие электродвигатели, которые по собственному строению считаются 2- и 3-фазными, однако, подсоединяются к однофазному источнику посредством методик согласования (конденсаторные электромоторы). Эти две фазы таких приборов считаются рабочими и включены все время.

Разновидности и применение

Моторы однофазные 220 В обширно применяются в разнообразном промышленном и бытовом оснащении.

Существуют 2 наиболее востребованных разновидности данных приборов:

1. Коллекторные.
2. Асинхронные.

Последние по собственной конструкции наиболее просты, но обладают рядом недочётов, из числа которых можно выделить трудности с переменой частоты и направления верчения ротора. Мощность этого мотора зависит от конструктивных отличительных черт и может колебаться от 5 до 10 кВт. Его ротор предполагает короткозамкнутую обмотку — алюминиевые или медные стержни, которые замкнуты с торцов.

Как правило, электромотор асинхронный однофазный снабжён 2-мя смещёнными на 90 ° друг к другу обмотками. При этом основная обмотка захватывает существенную часть пазов, а дополнительная (пусковая) захватывает оставшийся участок. Своё наименование электродвигатель асинхронный приобрёл лишь потому, что он содержит только лишь одну рабочую обмотку.

Протекающий по основной обмотке переменный электроток формирует магнитное меняющееся поле. Оно складывается из 2 слоёв равной амплитуды, вращение которых совершается навстречу друг другу. По закону индукции, изменяющийся в закрытых витках электромагнитный поток в роторах образует индукционный ток, который действует с полем, порождающим его. В случае если ротор в неподвижном состоянии, моменты сил на него равны и в результате он остаётся недвижимым.

При вращении ротора нарушится равенство момента сил, таким образом, движение его витков по отношению к крутящимся магнитным полям будет разным. Таким образом, функционирующая на роторные витки от непосредственного магнитного поля сила Ампера будет значительно больше, чем с края противоположного поля.

Схема запуска

В витках ротора индуктивный электроток может появляться только вследствие пересечения ими насильственных направлений магнитного поля. Их вращение должно реализоваться с быстротой чуть менее частоты верчения поля. Непосредственно отсюда и вышло название — асинхронный электродвигатель. Вследствие повышения механической перегрузки уменьшается быстрота верчения, увеличивается индуктивный электроток в роторных витках. А кроме того, увеличивается механическая мощность мотора и переменного тока, который он употребляет.

Принцип действия:

1. Благодаря току появляется импульсное магнитное поле в статоре электромотора. Это поле возможно рассматривать как 2 различных поля, которые вращаются разнонаправленно и имеют похожие амплитуды и частоты.
2. Если ротор располагается в неподвижном состоянии, данные поля приводят к появлению одинаковых по модулю, но разнонаправленных факторов.
3. Если у двигателя отсутствуют особые начальные механизмы, в этом случае при старте результирующий момент станет равный нулю, а, следовательно — двигатель не будет вертеться.
4. Если же ротор приведён в обращение в любую сторону, в таком случае соответствующий момент приступает доминировать, а следовательно, ось двигателя продолжит вертеться в определённом направлении.

Пуск выполняется магнитным полем, что крутит мобильную часть двигателя. Оно формируется 2 обмотками: основной и дополнительной. Заключительная обмотка имеет минимальный объем и считается пусковой. Она подключается к главной электрической сети через имеющуюся ёмкость или индуктивность. Подсоединение осуществляется только лишь в период запуска. В моторах с невысокой мощностью отправная фаза замкнута накоротко.

Запуск мотора осуществляют удержанием пусковой клавиши на несколько секунд, вследствие чего совершается разгон ротора. В период отпускания пусковой клавиши электродвигатель с двухфазного режима передаётся в однофазовый режим и его работа удерживается нужной компонентой переменчивого магнитного поля.

Отправная фаза рассчитана на временную работу — как правило, до 3 с. Более продолжительное время пребывания под нагрузкой может послужить причиной к перегреву, возгоранию изоляции и неисправности приспособления. Поэтому немаловажно своевременно освободить пусковую клавишу. С целью увеличения надёжности в корпус двигателей встраивают центробежный коммутатор и термическое реле.

Роль центробежного выключателя состоит в выключении пусковой фазы, если ротор наберёт скорость. Это происходит автоматом — без вмешательства. Тепловое реле отключает фазы обмотки, если они нагреваются свыше допустимого.

Работа механизма

Для работы устройства необходима 1 фаза с усилием 220 В. Это значит, что подсоединить его можно в домашнюю розетку. Непосредственно в этом причина известности двигателя среди населения. В абсолютно всех домашних устройствах, от соковыжималки до шлифующей машины, установлены механизмы такого типа.

Имеется 2 вида электромоторов: с пусковой обмоткой и с конденсатором.

1. В первом виде приборов отправная обмотка функционирует с помощью конденсатора только в период старта. Уже после достижения техникой обычной скорости она выключается, и деятельность продолжается с 1 обмоткой.
2. Во втором случае для двигателей с рабочим конденсатором, дополнительная электрообмотка подключена через конденсатор все время.

Электродвигатель может быть взят с одного устройства и включён к другому. К примеру, надёжный однофазный двигатель от стиральной машины либо пылесоса может применяться для работы газонокосилки, станка и т. д.

Схема подключения однофазного асинхронного двигателя:

1. В 1 схеме работа запускающей обмотки производится с помощью конденсатора и только лишь в период пуска.
2. 2 модель также учитывает временное подсоединение, но оно совершается через сопротивление, а не через холодильник.
3. 3 модель считается наиболее популярной. В рамках этой схемы холодильник постоянно подключен к источнику электричества, а не только лишь в период старта.

Подключение мотора с пусковым противодействием

Дополнительная обмотка подобных приборов имеет высокое интенсивное противодействие. Для пуска электромашины этого вида может быть применён пусковой резистор. Его необходимо поочерёдно подсоединить к пусковой обмотке. Подобным способом можно приобрести сдвиг фаз в 30° меж токами обмоток, чего станет абсолютно достаточно для старта приспособления.

Помимо этого, сдвиг фаз может быть приобретён посредством применения пусковой фазы с огромным значением противодействия и наименьшей индуктивностью. У такого рода обмотки меньшее число витков и тоньше кабель.

Подключение двигателя с конденсаторным пуском

У этих электромашин отправная цепь включает конденсатор и вводится только лишь в период старта.

Для свершения наибольшего значения отправного момента необходимо циркулярное магнитное поле, что осуществляет оборот. Для того чтобы оно появилось, токи обмоток должны быть направлены на 90° друг к другу. Подобные фазосдвигающие компоненты, как резистор и дроссель, не гарантируют нужный сдвиг фаз. Только лишь вовлечение в цепь конденсатора даёт возможность приобрести сдвиг фаз 90°, если верно выбрать ёмкость.

Определить нужные провода и то, к какой обмотке они причисляются, можно посредством замера противодействия. У рабочей обмотки значение противодействия постоянно меньше (12 Ом), чем у пусковой обмотки (30 Ом). В соответствии с этим сечение провода основной обмотки больше, чем у пусковой.

Конденсатор подбирается согласно употребляемому двигателем току. К примеру, в случае если ток равен 1,4 А, то нужен конденсатор 6 мкФ.

Контроль функциональности

Ниже перечислены все дефекты, говорящие о вероятных проблемах с мотором, их причиной могла быть некорректная эксплуатация либо перегруженность:

1. Неисправная опора или монтажные щели.
2. В середине двигателя потемнела окраска (показывает на перегрев).
3. Через щели в корпусе внутрь аппарата втянуты сторонние вещества.

Чтобы проконтролировать функциональность двигателя, необходимо включить его сначала на 1 минуту, а потом предоставить потрудиться приблизительно 15 минут.

Если уже после этого мотор окажется тёплым, то:

• вероятно, подшипники загрязнились, зажались либо попросту износились;
• причина может быть в очень повышенной ёмкости конденсатора.

Отключите конденсатор и опустите мотор вручную: в случае если он прекратит прогреваться — следует сократить конденсаторную ёмкость.

Принцип действия асинхронного двигателя и частотных преобразователей

Асинхронный (индукционный) двигатель (АД) – устройство, преобразовывающий электрическую энергию в механическую. «Асинхронный» означает разновременный. Электродвигатели асинхронные питаются от сети переменного тока.

Особенности асинхронных двигателей

Применение

Такие электродвигатели (частотные преобразователи) не используются в сетях постоянного тока.  Но они имеют широкое применение во всех отраслях народного хозяйства. По статистике, до 70% электроэнергии, которая преобразуется в механическую энергию поступательного либо вращательного движения, потребляется именно индукционными электродвигателями.

Асинхронная машина не подключается к сети постоянного тока.

Асинхронные частотные преобразователи не требуют сложного производства и просты по своей конструкции, но в тоже время очень надежны. Такие двигатели могут работать от однофазной и трехфазной сети, используя разные частоты. Преобразователи не подходят для сетей постоянного тока. Для их управления применяют сравнительно несложные схемы.

При выборе асинхронного двигателя зачастую возникают проблемы с определением:

• его мощности;
• характеристик и приемлемой схемы, с помощью которой осуществляется  управление электродвигателем;
• расчетом мощности конденсаторов, которые нужны, чтобы преобразователь работал от одной фазы;
• марки и сечения провода;
• устройств защиты и управления, которыми оснащен преобразователь.

Чтобы во всем этом разобраться, необходимо знать устройство и особенности работы асинхронного агрегата. Это поможет правильно подобрать преобразователь для решения конкретной задачи.

Индукционный агрегат свое название получил благодаря тому, что магнитное поле вращается с более высокой скоростью, чем сам ротор, поэтому последний всегда пытается «догнать» скорость вращения поля.

Устройство АД

Ротор и статор – главные элементы индукционного двигателя.

Схема устройства асинхронного агрегата

Схема: вал (1), подшипники (2,6), лапы (4), крыльчатка (7), статор (10), коробка выводов (11), ротор (9), кожух вентилятора (5), щиты подшипниковые (3,8).

На рисунке представлено устройство типового агрегата. Статор АД имеет форму цилиндра. Внутренняя часть имеет размеры, обеспечивающие зазор между ротором и статором. В пазах сердечника расположены обмотки. Их оси для нормальной работы расположены относительно одна другой под углом 1200. Между собой концы обмоток собираются с помощью схемы «звезда» либо «треугольник», но это зависит непосредственно от напряжения. Ротор может быть фазным либо короткозамкнутым.

Ротор вращается по ходу движения магнитного поля.

Трехфазную обмотку устанавливают на фазный ротор, она напоминает обмотку статора. С одной стороны концы обмотки фазного ротора обычно соединяются в «звезду», а свободные концы подсоединяются к контактным кольцам. Для включения в цепь обмотки фазного ротора дополнительного сопротивления используются щетки, подключенные к кольцам. Такая конструкция не предназначена для работы в цепях постоянного тока, так как необходимое вращение обеспечивает изменение фазы.

Короткозамкнутый ротор – это сердечник, который сделан из стальных листов. Пазы в короткозамкнутом роторе заполняются расплавленным алюминием, в результате чего получаются стержни, замыкаемые накоротко торцевыми кольцами.

Таким короткозамкнутым ротором создаются условия для минимального электрического сопротивления. Эта конструкция получила название «беличья клетка» или «беличье колесо».

Конструкция «беличья клетка»

В короткозамкнутом роторе повышенной мощности пазы заполняются медью или латунью. Беличье колесо – это и есть короткозамкнутая обмотка ротора.

В зависимости от подключаемой фазы индукционный агрегат подразделяется на однофазный и трехфазный. С помощью учета данного параметра различают принцип действия асинхронного двигателя.

Однофазная индукционная машина

Чаще всего индукционный однофазный двигатель переменного тока устанавливается в бытовой технике, так как электроснабжение дома осуществляется от однофазной электросети. Преимуществом таких двигателей переменного тока является достаточно прочная конструкция и низкая стоимость, отсутствие сложных схем управления.

Они вполне подходят для длительной работы, так как не нуждаются в техническом обслуживании. Обычно однофазный двигатель малой мощности – до 0,5 кВт. Такие электродвигатели устанавливаются в стиральных машинах, компрессорах холодильников и другой бытовой технике, где ротором создается небольшая скорость вращения,  сравнительно небольшой объем силы тока.

Схема работы однофазного двигателя малой мощности

В однофазных индукционных агрегатах на статоре установлено управление ротором от двух обмоток, которые сдвинуты одна от другой на 900 тока для образования пускового момента. Одна обмотка является пусковой, а вторая – рабочей.

Однофазные электродвигатели не подходят для сетей постоянного тока. Они характеризуются низкими энергопоказателями и малой перегрузочной способностью. Агрегаты функционируют в нормальном режиме, если не нарушен определенный диапазон частоты поля. После начала вращения устройство управления подключает рабочую обмотку. Это позволяет уменьшить потребление энергии.

В электрических приводах с обычным запуском устанавливаются, как правило, однофазные индукционные двигатели, имеющие экранированные полюса. В таком асинхронном электродвигателе в качестве вспомогательной фазы выступают короткозамкнутые витки, имеющие минимальные сопротивления, размещенные на выраженных полюсах статора.

Учитывая то, что пространственный угол, образованный витком и осями основной фазы, гораздо меньше 900, в таком электродвигателе есть эллиптическое поле. С помощью него создаются сравнительно небольшие силы, чем и объясняются невысокие рабочие и пусковые свойства индукционных электродвигателей, оснащенных экранированными полюсами с фазным включением.

Индукционные однофазные электродвигатели, имеющие короткозамкнутый ротор подразделяются на:

• с усиленным сопротивлением фазы пуска;
• агрегаты с короткозамкнутым ротором, оснащенные рабочим конденсатором;
• оснащенные фазным пусковым конденсатором;комбинированные с фазным управлением, короткозамкнутым ротором;
• комбинированные с фазным управлением, короткозамкнутым ротором;
• с экранированными полюсами.

Асинхронным однофазным машинам не рекомендуется работать на холостом ходу. Пренебрежение данным правилом приводит к сильному перегреву фазного двигателя.

Трехфазный двигатель

В трехфазной индукционной машине обмотка предназначена для образования вращающегося по кругу магнитного поля, которое проходит через короткозамкнутую обмотку ротора. Созданные с фазным управлением аппараты не применяются в цепях постоянного тока. При прохождении поля через проводники обмотки статора образуется электродвижущая сила, которая и вызывает прохождение переменного тока в обмотке, управляющей ротором, имеющим собственное магнитное поле. Данное магнитное поле при взаимодействии с фазным магнитным вращающимся полем статора вызывает вращение определенной частоты вслед за полями между ним и ротором.

Схема работы индукционного трехфазного агрегата

Данный принцип разработал академик из Франции Араго. Иными словами, если подковообразный магнит установить вблизи металлического диска свободно закрепленным на оси и вращать его с поддержанием определенной  частоты оборотов, то металлический диск без дополнительного управления начнет движение за магнитом, однако скорость его вращения будет меньше, чем скорость движения магнита.

Данное явление обусловлено правилами электромагнитной индукции. Во время вращения около поверхности металлического диска полюсов магнита в контурах под полюсом образуется электродвижущая сила соответствующей частоты, и возникают токи, создающие магнитное поле металлического диска. Магнитное поле диска начинает взаимодействовать с полем полюсов вращающегося магнита, в результате чего диск «увлекается» своим магнитным полем.

Так и в асинхронном агрегате, в качестве металлического диска выступает короткозамкнутая обмотка ротора, а в качестве магнита – магнитопровод и обмотка статора.

Чтобы облегчить управление и запуск трехфазного электродвигателя при подключении к однофазной сети (переменного, а не постоянного тока), на момент пуска дополнительно устанавливается параллельно с рабочим и пусковой конденсатор. Им компенсируют отсутствие фазы и соответствующей частоты поля.

Запуск трехфазного двигателя

Двигатель в работе. Видео

О том, как работает асинхронный двигатель в режиме генератора, можно посмотреть в этом видео. Здесь представлены дельные советы по оптимизации процесса, в том числе и те, которые относятся к схемам управления фазным вращением.

Таким образом, зная особенности работы индукционной машины, с уверенностью можно сказать, что преобразование в механическую энергию электрической происходит в результате вращения вала электродвигателя (ротора).

Скорость вращения магнитного поля ротора и статора напрямую зависит от частоты питающей сети и количества пар полюсов. В случае, когда тип двигателя ограничивает число пар полюсов, то для управления изменением частоты питающей сети в больший диапазон используют частотный преобразователь.

Выше рассмотрены особенности управления фазным вращением. Также приведены отличия конструкции с короткозамкнутым минимальным ротором, который используется для уменьшения сопротивления. Следует помнить, что устройство некоторых агрегатов подразумевает возможность их применения только в цепях постоянного тока. Преобразователи с фазным вращением работают при питании переменным током.

 

Оцените статью:

23. Устройство и принцип работы однофазного асинхронного двигателя.

В быту и в технике, там, где нужны двигатели небольшой мощности, часто используются так называемые однофазные асинхронные двигатели. Однофазный двигатель отличается от трехфазного тем, что его статор имеет одну обмотку (иног­да две) и питается от однофазной сети. Ротор этих двигате­лей ввиду их малой мощности всегда выполняется коротко-замкнутым в виде беличьего колеса и ничем не отличается от ротора трехфазного двигателя.

Если обмотку однофазного двигателя включить в сеть, то протекающий по ней переменный ток будет возбуждать в машине, пока ее ротор неподвижен, переменное магнитное поле, ось которого тоже неподвижна. Это поле будет индуцировать в обмотке ротора токи, взаимодействие которых с магнит­ным полем приведет к возникновению сил, противоположно направленных в правой и левой половинах ротора, вследствие чего результирующий момент, действующий на ротор, ока­жется равным нулю. Следовательно, при наличии одной об­мотки начальный пусковой момент однофазного двигателя

равен нулю, т. е. такой двигатель самостоятельно не сможет тронуться с места. Однако, если с помощью какой-либо внеш­ней силы сообщить ротору некоторую скорость вращения, то он начнет вращаться.

Пуск в ход однофазных двигателей осуществляется с по­мощью того или иного пускового устройства. Работа этих устройств основана на использовании свойства двух магнит­ных потоков, смещенных в пространстве на 90° и сдвинутых по фазе на пи/2, создавать вращающее магнитное поле.

8.8.1. Однофазные двигатели с пусковой обмоткой

На статоре такого двигателя кроме рабочей обмотки РО находится так называемая пусковая обмотка ПО, поверну­тая в пространстве относительно рабочей обмотки на 90° (рис.

8.14).

В момент пуска пусковая обмотка замыкается кнопкой К, и в результате трансформаторной связи в ней возникает ток, сдвинутый по фазе относительно питающего тока по­чти на пи/2. Эти токи создают вращающее магнитное поле, которое и разгоняет ротор. После разгона пусковая обмотка размыкается и в дальнейшей работе двигателя не участвует. Двигатели с таким пуском встречаются иногда в бытовых стиральных машинах.

8.8.2. Конденсаторные двигатели

В этих двигателях рабочая и пусковая обмотки статора так­же смещены на статоре друг относительно друга на 90°. На время пуска пусковую обмотку ПО подключают к сети с по­мощью кнопки К через конденсатор С (рис. 8.15), благодаря которому ток в пусковой обмотке отличается по фазе от тока в рабочей обмотке на пи/2, чем и обеспечивается разгон ротора.

В некоторых двигателях используются два параллельно включенных конденсатора С1 и С₂ — оба используются при

запуске, а один из них (С₂) остается включенным и во время

работы двигателя, благодаря чему обе обмотки являются ра­бочими (рис. 8.16).

Конденсаторные двигатели имеют лучшие пусковые и ра­бочие характеристики по сравнению с другими однофазны­ми двигателями, поэтому они получили наиболее широкое распространение.

8.8.3. Однофазные двигатели с расщепленными полюсами

Статор двигателей очень малой мощности часто делают с явно выраженными полюсами, причем каждый полюс разре­зан, а на одну его часть надето медное кольцо, играющее роль пусковой обмотки (рис. 8.17). Под действием переменного магнитного потока, со­здаваемого обмоткой статора, в кольце инду­цируется ЭДС, отстаю­щая по фазе от потока на л/2. Эта ЭДС созда­ет в кольце ток. По­скольку сопротивле­ние кольца практичес­ки чисто активное, этот

ток совпадает по фазе с ЭДС и отстает от потока обмотки тоже на пи/2.

Этот ток в кольце создает свой магнитный поток, совпада­ющий с ним по фазе. Таким образом, под полюсом действу­ют два сдвинутых по фазе на пи/2 магнитных потока, образуя вращающееся магнитное поле. Это магнитное поле и увлека­ет за собой короткозамкнутый ротор.

Двигатели с расщепленными полюсами широко применя­ются для маломощного привода (кинопроекторы, вентилято­ры и т.п.).

Включение трехфазных двигателей в однофазную сеть

г

Во многих случаях трехфазные асинхронные двигатели можно включать в однофазную сеть переменного тока.

На рис. 8.18, а, б показаны схемы включения трехфазных двигателей, у которых выведены лишь по три конца обмо­ток. Конденсатор С создает дополнительный сдвиг по фазе

между током и напряжением, обеспечивая начальный пус­ковой момент. Величина этого конденсатора рассчитывается или подбирается так, чтобы обеспечить примерное равенство всех трех фазных токов. На рис. 8.18 в, г показаны схемы включения трехфазных асинхронных двигателей, у которых выведены все шесть концов статорной обмотки. Включение трехфазных двигателей в однофазную сеть позволяет полу­чать от них лишь 40-50 % от их номинальной мощности в трехфазном режиме.

Принцип работы однофазного асинхронного двигателя

Производство вращающегося поля

Рассмотрим две обмотки «A» и «B», смещенные таким образом, что они создают магнитное поле на 90 ° друг от друга в пространстве. Результатом этих двух полей является вращающееся магнитное поле постоянной величины & phiv; _м . Неоднородное магнитное поле создает неоднородный крутящий момент, который делает работу двигателя шумной и влияет на пусковой крутящий момент.

Рисунок: Создание однородного магнитного поля.

Принцип пуска

Однофазный асинхронный двигатель состоит из однофазной обмотки на статоре и клеточной обмотки на роторе. Когда к обмотке статора подключен однофазный источник питания, создается пульсирующее магнитное поле. В пульсирующем поле ротор не вращается по инерции. Следовательно, однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически и требует определенных средств запуска. Были предложены две теории для определения характеристик однофазного асинхронного двигателя.

1. Теория двойного вращающегося поля.
2. Теория кросс-поля.

---

Теория двойного вращающегося поля

Эта теория для однофазной среды утверждает, что стационарное пульсирующее магнитное поле может быть разделено на два RMF, каждая из которых имеет одинаковую величину, но вращается в противоположном направлении.

Асинхронная машина реагирует на каждое магнитное поле отдельно, и чистый крутящий момент в двигателе равен некоторой части крутящего момента, создаваемого каждым из двух магнитных полей.

Уравнение переменного магнитного поля, ось которого зафиксирована в пространстве:

β _max – максимальное значение плотности потока синусоидально распределенного воздушного зазора. «B» представляет уравнение вращающегося поля, движущегося в положительном направлении α, а «A» представляет уравнение вращающегося поля, движущегося в положительном направлении. Поле, движущееся в положительном направлении α, называется полем, вращающимся вперед, а в направлении отрицательного α – полем, вращающимся назад.

Таким образом, делается вывод, что стационарное пульсирующее магнитное поле может быть разрешено за счет двух вращающихся магнитных полей, оба одинаковой величины и движущихся с синхронной скоростью в противоположном направлении с той же частотой, что и стационарное магнитное поле.

Теория, основанная на таком разрешении переменного поля на два поля, вращающихся в противоположных направлениях, называется теорией поля с двойным вращением и однофазной индукционной машины.

Однофазный асинхронный двигатель

Принцип работы и другая информация

Основное назначение электродвигателя – преобразование электроэнергии в механическую.Как мы обсуждали в наших предыдущих статьях, электродвигатели можно в основном разделить на

• Двигатели переменного тока (AC)
• Двигатели постоянного тока (DC)

Сегодня мы планируем рассмотреть один тип электродвигателей, которые подпадают под Категория двигателя переменного тока. Асинхронный двигатель – один из самых известных электродвигателей в промышленности. Двигатели могут быть разделены на однофазные и трехфазные асинхронные двигатели. Классификация основана на уровнях напряжения питания.

Конструкция однофазного асинхронного двигателя

Однофазные асинхронные двигатели являются одними из самых мощных и используемых типов электродвигателей.Основными компонентами однофазных асинхронных двигателей являются

Эта стационарная обмотка состоит из двух частей, таких как вспомогательная обмотка и основная обмотка.

Теория двойного вращающегося поля – это основной принцип работы однофазного асинхронного двигателя.

Принцип работы однофазного асинхронного двигателя (теория двойного вращающегося поля)

Теория двойного вращающегося поля – это принцип работы однофазного асинхронного двигателя, который также помогает работе однофазного асинхронного двигателя.

Колеблющееся поле статора равно сумме двух вращающихся магнитных полей. Поскольку магнитное поле меняется, электричество индуцируется на стержнях ротора из-за электромагнитной индукции.

Основное назначение вспомогательной обмотки асинхронного двигателя

Вспомогательная обмотка перпендикулярна основным обмоткам. Конденсатор подключается к вспомогательной обмотке однофазного асинхронного двигателя. Основное назначение вспомогательной обмотки с конденсатором использовать для пуска асинхронного двигателя.Вспомогательная обмотка также создает два вращающихся магнитных поля.

Значит, один из них нейтрализует вращающееся магнитное поле обмотки статора. В результате будет единое магнитное поле, которое вращается под действием определенного поля. Такое магнитное поле может создавать пусковой крутящий момент в двигателе.

Почему этот двигатель не запускается автоматически

Основная проблема этого двигателя заключается в том, что это не самозапускающийся двигатель. Причина в том, что прямой и обратный потоки двигателя одинаковы и в противоположных направлениях.Таким образом, асинхронный двигатель не является двигателем с автоматическим запуском.

Из-за этой проблемы отдельная вспомогательная обмотка и конденсатор подключаются к этому двигателю с целью соединения. Асинхронные двигатели можно классифицировать по расположению конденсатора и вспомогательной обмотки.

Типы однофазных асинхронных двигателей

В промышленности существует несколько типов асинхронных двигателей, например.

• Асинхронный двигатель с разделением фаз
• Асинхронный двигатель с конденсаторным пуском
• Асинхронный двигатель с конденсаторным пуском и конденсаторным питанием
• Асинхронный двигатель с постоянным разделенным конденсатором (PSC)

Работа однофазных асинхронных двигателей этого типа отличается .Мы планируем обсудить работу и особенности этого двигателя в наших будущих статьях.

Однофазный асинхронный двигатель со вспомогательной обмоткой работает как самозапускающийся двигатель. После того, как двигатель наберет определенную скорость, работа вспомогательной обмотки будет отключена. Это режущее действие будет выполняться простым центробежным переключателем.

Однофазный асинхронный двигатель – работа, конструкция и преимущества

Работа однофазного асинхронного двигателя может осуществляться через одну фазу питания и использоваться как в быту, так и в промышленности.Основная характеристика этого типа двигателя такая же, как и у трехфазного. Этот двигатель запускается автоматически (сам), но однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически, потому что он не может увеличить пусковой момент. Трехфазный увеличивает пусковой крутящий момент за счет вращающегося магнитного поля. Двигатель переменного тока запускается от внешнего источника, однако ему требуется дополнительное пространство примерно на 30% по сравнению с трехфазным двигателем. Мы обсудим, что такое однофазный асинхронный двигатель, конструкция, работа, типы, методы запуска, почему он не запускается автоматически, преимущества и применение.

Конструкция однофазного асинхронного двигателя

Это двигатели малой мощности, поэтому их называют двигателями с дробной мощностью. Они используются в бытовых целях. Основными компонентами этого двигателя являются ротор, который является вращающейся частью, и обмотка статора, которая неподвижна. Он состоит из двух частей, одна основная обмотка и одна вспомогательная обмотка. Вспомогательная обмотка расположена под углом 90 градусов к основной обмотке возбуждения. Статор и ротор этого двигателя показаны на рисунке ниже.

Белковый двигатель

Конструктивно этот двигатель аналогичен многофазному с короткозамкнутым ротором. Общее различие между однофазным и многофазным – это размещение обмотки. Обычно одна обмотка размещается на статоре этого двигателя, который создает неподвижную MMF с переменным временем, тогда как в многофазной обмотке смещается под углом 120 °, что создает вращающуюся MMF с постоянным временем.

Это двигатели с меньшей номинальной мощностью, поэтому они называются двигателями с дробной мощностью кВт и используются в быту.Он включает в себя раму, на которой смонтированы все внутренние детали. Внешняя часть рамки I, e используется в качестве защитного слоя, чтобы избежать внешних помех. Ротор, который действует как вращающееся устройство, а неподвижная часть – это статор. Основная и вспомогательная обмотки смещены на угол 90 градусов I, т.е. обе обмотки расположены перпендикулярно. Схема статора и ротора показана на диаграмме ниже. Конструкция трехфазного и однофазного двигателя похожа, но отличается расположением обмотки.В трехфазном обмотки расположены со смещением фаз 120 градусов. Это позволяет двигателю создавать вращающееся магнитное поле в воздушном зазоре, оставаясь неизменным во времени. Схема трехфазной обмотки показана на рисунке ниже.

Схема трехфазной обмотки

Принцип работы однофазного асинхронного двигателя

Этот тип двигателя получает однофазное питание от места основной обмотки на статоре. Из-за тока в обмотке в воздушном зазоре будут возникать магнитные поля.ЭДС будет индуцироваться в проводниках ротора по принципу электромагнитной индукции. Поскольку проводники помещены в магнитное поле, в проводниках будет индуцироваться ЭДС. Из-за закона Ленца, поскольку он противоречит причине, которая его породила. Из-за изменения тока в основной обмотке проводники ротора имеют тенденцию испытывать силу, которая позволяет ротору вращаться.

Сетевое вращающееся магнитное поле (RMF) индуцирует ток в проводниках ротора из-за электромагнитной индукции.Таким образом, токопроводящие проводники, находящиеся под влиянием этого RMF, будут создавать силу в соответствии с законом Лоренца, и ротор начинает вращаться в том же направлении, что и ротор RMF. Схема обмотки представлена ​​на рисунке ниже.

Схема обмотки

Он работает по принципу теории вращения двойного поля, когда ток, проходящий через основную обмотку, создает флуктуирующее магнитное поле. Ротор будет продолжать вращаться в том же направлении, потому что флуктуирующее поле эквивалентно сумме двух противоположно вращающихся магнитных полей. Эта концепция известна как теория двойного вращения.

Теория вращения двойного поля

Работает на основе теории вращения двойного поля. Эта теория объясняет, почему двигатель не запускается автоматически.

При подаче питания на статор поток статора (Ф _м ) создается за счет протекания тока в обмотке. Согласно теории двойного поля, поток статора делится на две составляющие, которые равны половине величины I, e (Ф _м /2) и противоположны по направлению. Один представлен как прямая составляющая (Фf), а другой как обратная составляющая (Фr).

Поток статора – это попеременно меняющийся магнитный поток, и компоненты, разделенные на разные условия, объясняются. При 0 ° два компонента будут в противоположных направлениях. Крутящий момент, создаваемый передним компонентом, положительный, а крутящий момент, создаваемый обратным компонентом, отрицательный. Таким образом, чистый крутящий момент равен нулю, ротор запускается в обоих направлениях. Под углом 90 ° два компонента будут в одном направлении I, т.е. они помогают друг другу создавать положительный крутящий момент.Ротор может вращаться во время работы. По этой причине он не запускается автоматически. Следовательно, ротору дается некоторое начальное вращение для движения.

Эквивалентная схема

Принципиальная схема однофазного асинхронного двигателя приведена ниже.

Эквивалентная схема

На основе теории вращения двойного поля разработана эквивалентная схема. В соответствии с теорией вращения двойного поля переменный поток статора делится на две составляющие, а именно, прямое поле и обратное поле соответственно.Принципиальная схема этого двигателя в исходном состоянии показана ниже.

Эквивалентная цепь

в состоянии покоя

Принципиальная схема этого двигателя в рабочем состоянии показана ниже.

Эквивалентная цепь

в рабочих условиях

Почему однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически?

Есть два противоположно вращающихся магнитных поля, поэтому создаваемые ими крутящие моменты будут равными и противоположными. В результате на роторе будет нулевой крутящий момент, поэтому ротор не запустится.Если мы вращаем ротор с некоторым начальным вращением, то создаваемый крутящий момент будет выше, чем у другого. Таким образом, будет чистый крутящий момент в том же направлении начального вращения, в результате ротор начнет вращаться в том же направлении.

Это достигается введением вспомогательной обмотки с конденсатором. Это создает некоторый крутящий момент, который дает ротору некоторое инициирование его вращения.

Как сделать самозапускающийся однофазный асинхронный двигатель?

Решение для самозапуска двигателя состоит в том, что если мы сможем отменить любое из вращающихся полей, тогда мы сможем запустить двигатель.Именно для этого используется вспомогательная обмотка с конденсаторным расположением.

Вспомогательная обмотка создает два противоположно вращающихся магнитных поля, одно из них отменяет RMF основной обмотки, а другое – суммируется. В результате возникает магнитное поле, которое вращается с определенной скоростью, такое магнитное поле может дать пусковой момент ротору.

Способы пуска

Эти двигатели подразделяются на различные типы в зависимости от методов пуска.Это

• Разделенная фаза
• Конденсаторный пуск, конденсаторный режим
• Конденсаторный пуск
• Постоянный конденсатор
• Тип с экранированным полюсом

Требуемые двигатели выбираются в зависимости от требуемого пускового и рабочего крутящего момента, пускового и рабочего токов, получаемых поставка и рабочий цикл.

Двухфазный

Обмотка статора двигателя с расщепленной фазой состоит из основной и вспомогательной обмоток, которые смещены в пространстве на 90 электрических градусов.При однофазном питании путем разделения фаз мы можем получить два тока с временным углом 90 градусов, что создает RMF, способный вращать ротор.

Конденсаторный пуск

Этот двигатель аналогичен двигателю с резистивным запуском, это улучшенная версия резистивного запуска. Пусковая обмотка с большим количеством обмоток наматывается на статор с конденсатором. Этот конденсатор дает начало вращению ротора.

Конденсаторный пусковой конденсаторный ход

Этот двигатель является улучшенной версией конденсаторного пускового двигателя.В конденсаторном пуске конденсатор используется только в пусковых целях. Но здесь он будет использоваться как для запуска, так и для условий работы. Отсюда и название: двигатель с конденсаторным пуском и запуском от конденсатора.

Постоянный конденсатор

В этом случае конденсатор используется постоянно, нет центробежного переключателя для работы, поскольку он работает непрерывно и также называется двигателем с конденсатором. Он имеет две обмотки статора, которые расположены под углом 90 градусов друг к другу. Основная обмотка подключается к источнику питания, а вспомогательная обмотка может подключаться к источнику питания последовательно.

Тип с экранированными полюсами

Это двигатель с расщепленной фазой, имеющий явные полюса и собственную катушку возбуждения. Некоторая часть катушки надета на заштрихованную катушку. Когда катушка возбуждена, в заштрихованной катушке индуцируется ток, который создает магнитное поле I, e, поток заштрихованного полюса. Поток заштрихованного полюса и поток основной обмотки будут находиться под углом 90 градусов, и эти два поля удовлетворяют условиям пространственного и временного смещения. Следовательно, создается вращающееся магнитное поле, которое позволяет двигателю вращаться.

Перейдите по этой ссылке, чтобы узнать подробную информацию о типах однофазных асинхронных двигателей.

Преимущества

• Используется для небольших нагрузок.
• Используется в бытовых целях.

Недостатки

• Двигатель с конденсаторным пуском имеет хорошие условия запуска, но плохие условия работы, поскольку конденсатор отключается в рабочих условиях. Таким образом, в рабочем состоянии к двигателю подключена только основная обмотка возбуждения.

Приложения

• Они используются для вентиляторов, нагнетателей, центробежных насосов и офисного оборудования.
• Это самые дешевые двигатели, которые обычно доступны с номинальной мощностью от 0,05 до 0,5 л.с.
• Электродвигатели с конденсаторным пуском используются там, где есть требования к тяжелым пусковым нагрузкам, таким как компрессоры, насосы, холодильники и оборудование для кондиционирования воздуха.
• Конденсаторные двигатели с пусковым конденсатором используются там, где требуется высокий пусковой крутящий момент, например, на конвейерах, компрессорах, насосах с номинальными характеристиками от 0.От 125 до 0,75 л.с.
• Двигатели с экранированными полюсами используются в игрушках,
• Постоянные электродвигатели с расщепленной фазой используются там, где требуется низкий пусковой крутящий момент, например, для напрямую подключенных вентиляторов, нагнетателей и центробежных насосов.

Поэтому в этой статье обсуждается часть подробной информации об однофазном асинхронном двигателе. Это один из видов машин, в которых используется принцип электромагнитной индукции. Этот двигатель не запускается автоматически, а также не может расширять RMF.Его можно расширить с помощью специальных методов запуска, чтобы двигатель запускался сам по себе. А также мы обсудили его работу, теорию вращения двойного поля, методы запуска, преимущества, недостатки и применения. Вот вам вопрос, в чем основное различие между однофазным и трехфазным двигателем?

Однофазный асинхронный двигатель, работа, строительство и применение

Здравствуйте, друзья, надеюсь, у всех у вас все хорошо. В сегодняшнем руководстве мы рассмотрим однофазный асинхронный двигатель . В настоящее время в наших домах и на некоторых небольших предприятиях используется однофазное питание вместо трехфазного. Поскольку однофазные сети менее дороги, чем трехфазные системы, большинство бытовых приборов, используемых в наших домах, магазинах и офисах, рассчитаны на работу от однофазного источника питания.

Для использования однофазного источника питания используется однофазный асинхронный двигатель, эти двигатели менее затратны, просты в ремонте, а их надежность выше. В сегодняшнем посте мы рассмотрим его работу, конструкцию, типы, детали и применение.Итак, давайте начнем с знакомства с однофазным асинхронным двигателем .

Однофазный асинхронный двигатель

• A Асинхронный двигатель с одинарным диаметром содержит обмотку с одинарным диаметром, которая намотана на ведущую часть двигателя, а его ротор состоит из обмотки с обмоткой.
• Вращающееся магнитное поле создается, когда мы обеспечиваем однофазный вход на ведущую часть асинхронного двигателя.

• В нашем обществе в основном используются одноэлементные методы, а не трехфазные.
• As, однофазная система дешевле, чем трехфазная, и наши бытовые приборы также рассчитаны на работу с однофазной системой, что также повышает ее важность.
• Асинхронный двигатель с одним ø прост в конструкции, менее дорогостоящий. , надежен и легко ремонтируется.
• Поскольку он имеет множество преимуществ, он используется в вентиляторах, стиральных машинах, соковыжималках и некоторых других типах оборудования.

Детали однофазного асинхронного двигателя

• Асинхронный двигатель состоит из многих частей, но его основные части – это две, первая из которых – это ротор, а другая – статор.

Статор одиночного асинхронного двигателя

• Это статическая часть асинхронного двигателя, в этой части намотана обмотка статора и на этой части также выполнены входные клеммы питания.

Ротор однофазного асинхронного двигателя

• Ротор асинхронного двигателя – это его вращающаяся часть, которая вращается в магнитном поле. Существует два типа ротора однофазного асинхронного двигателя: первый – намотанный, а другой – с короткозамкнутым ротором.
• Давайте обсудим оба типа по очереди.

Ротор с короткозамкнутым ротором однофазного асинхронного двигателя

• Этот тип ротора состоит из последовательности токопроводящих шин, которые расположены в форме цилиндра в различных пазах.

• Все они соединены контактным кольцом с обеих сторон. Этот узел называется беличьей клеткой, потому что его форма похожа на белку.

Принцип работы однофазного асинхронного двигателя

• Однофазный асинхронный двигатель работает по принципу электромагнитной индукции закона Фарадея, который гласит, что скорость изменения магнитного потока равна индуцированной ЭДС.

ЭДС = dΦ / dt

Типы однофазных асинхронных двигателей

• Существует много типов однофазных асинхронных двигателей, эти типы классифицируются в соответствии с процессами пуска однофазного асинхронного двигателя. Эти основные типы асинхронных двигателей описаны ниже.

• • Двухфазный асинхронный двигатель
  • Асинхронный двигатель с расщепленными полюсами
  • Конденсаторный асинхронный двигатель с конденсаторным пуском
  • Асинхронный двигатель с постоянным разделением конденсаторов
  • Конденсаторный асинхронный двигатель

Двухфазный асинхронный двигатель

• Этот тип асинхронного двигателя также называется двигателем с резистивным пуском.
• Он состоит из обоймы ротора, а его неподвижная часть состоит из двух обмоток. Первая называется основной обмоткой, а другая – пусковой обмоткой, которая также называется вспомогательной обмоткой.
• Эти обмотки соединены под углом девяносто градусов. Основная обмотка имеет низкие значения сопротивления.
• Поскольку разница фаз между током основной и вспомогательной обмоток меньше, эти двигатели обеспечивают меньший пусковой момент.
• Итак, эти двигатели используются для такой нагрузки, что требует меньшего пускового момента.

Асинхронный двигатель с конденсаторным пуском

• Этот тип асинхронного двигателя обеспечивает более высокий пусковой крутящий момент примерно в три-четыре раза, чем крутящий момент при полной нагрузке.
• Для более высокого пускового момента значения конденсатора должны быть выше, а значения номинального сопротивления обмотки – меньше.
• В этом двигателе из-за конденсатора ток на вспомогательных обмотках опережает напряжение.
• Из-за этого чередования фаз между основной и вспомогательной обмотками увеличивается ток, а также увеличивается значение начального крутящего момента.

• Пусковой крутящий момент этих двигателей составляет почти триста процентов от значения крутящего момента при подключенной нагрузке. Но его коэффициент полезного действия при номинальной нагрузке и скорости намного меньше.

Двухзначный конденсаторный двигатель

• Этот асинхронный двигатель состоит из ротора клеточного типа, а его ведущая часть имеет 2 обмотки, которые известны как основная и вспомогательная обмотки.
• Эти две обмотки статора соединены друг с другом под девяносто углами.
• Этот двигатель также имеет 2 конденсатора, которые включены в цепь: конденсатор (C _s ) и другой – C _R , оба подключены параллельно друг другу.

Двигатель с постоянным разделением конденсаторов (PSC)

• Этот тип асинхронного двигателя имеет ротор с сепаратором, и его ротор состоит из двух обмоток, одна из которых основная, а другая вспомогательная.

• Этот двигатель имеет один конденсатор (С), он последовательно соединен с пусковой обмоткой.
• Этот конденсатор © постоянно связан с пусковой обмоткой.

Асинхронный двигатель с экранированными полюсами

• Этот тип асинхронного двигателя представляет собой самозапускающийся двигатель. Он состоит из статора и ротора с обоймой.
• Его констатирующая часть образована выступающим полюсом. каждый полюс расположен сбоку, а медное кольцо подходит к более узкой части.
• Эта часть называется заштрихованным полюсом.

Почему однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически?

• Когда входное напряжение подается на неподвижную часть двигателя, которая создает флуктуирующий магнитный поток, этот поток изменяется вокруг определенной оси.
• Этот поток не создает вращающегося магнитного поля, которое вызывает в роторе ЭДС. Так что однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически.
• Для самозапуска асинхронного двигателя он временно преобразуется в двухфазный двигатель при запуске.

• Для этого процесса статор однофазного двигателя состоит из одной дополнительной обмотки, которая также известна как пусковая обмотка.
• Эти две обмотки расположены поперек однофазного источника питания.
• Эти две обмотки статора расположены так, что разность фаз (ø) между токами двух обмоток очень велика. Эта разность фаз превращает однофазный двигатель в двухфазный.
• Два тока в двух разных обмотках создают вращающееся магнитное поле, что приводит к самозапуску однофазного двигателя.

Сравнение однофазных и трехфазных асинхронных двигателей

• Однофазные двигатели скромны по конструкции, стабильны и недороги для незначительной номинальной мощности, как у трехфазных асинхронных двигателей.

1. Коэффициент мощности асинхронных двигателей 1-ø меньше, чем у асинхронных двигателей 3 ø.
2. При аналогичных размерах асинхронные двигатели с одним диаметром обеспечивают около пятидесяти процентов мощности, как и у асинхронных двигателей с диаметром 3.
3. Пусковой крутящий момент также невелик для асинхронного двигателя с одним диаметром.
4. Асинхронные двигатели с одним диаметром меньше, чем с асинхронными двигателями с диаметром 3.

Преимущества однофазного асинхронного двигателя

• Это некоторые преимущества однофазного асинхронного двигателя.
• Основным преимуществом однофазного асинхронного двигателя является то, что его очень просто собрать, его легко собрать.
• Работа асинхронного двигателя не зависит от нарушения окружающей среды. Благодаря этому двигатель отличается высокой производительностью и механической прочностью.
• Асинхронный двигатель – это чрезвычайно хорошо организованное устройство с возможностью полной нагрузки, изменяющейся от восьмидесяти пяти до девяноста семи процентов.

Применение однофазного асинхронного двигателя

• Здесь описаны некоторые преимущества однофазного асинхронного двигателя.
  • Однофазный двигатель – основная часть различных насосов, используемых в наших домах и на производстве.
  • В различных компрессорах также использовался однофазный асинхронный двигатель.
  • Потолочные вентиляторы в наших домах также состоят из однофазного двигателя.
  • Различные соковыжималки и блендеры состоят из однофазного асинхронного двигателя
  • Различные игрушки и роботы также использовали асинхронные двигатели для своих движений.
  • Пылесосы также состоят из асинхронных двигателей.
  • Для работы сверлильных станков также используются однофазные асинхронные двигатели.

Вы также можете прочитать статьи, связанные с асинхронным двигателем. Это описано здесь.

Итак, друзья, это подробный пост об однофазном асинхронном двигателе, я упомянул каждый компонент и связанные термины с однофазным асинхронным двигателем. Если есть какие-то вопросы, можете спрашивать в комментариях. Увидимся в следующем учебном пособии «Вывод уравнения для индуктивного крутящего момента асинхронного двигателя».

Автор: Генри

http://www.theengineeringknowledge.com

Я профессиональный инженер и закончил известный инженерный университет, а также имею опыт работы инженером в различных известных отраслях. Я также пишу технический контент, мое хобби – изучать новые вещи и делиться ими с миром. Через эту платформу я также делюсь своими профессиональными и техническими знаниями со студентами инженерных специальностей.

Однофазный асинхронный двигатель | Электрические уроки | Повязки Mepits

Однофазный асинхронный двигатель

Однофазный асинхронный двигатель – это двигатель переменного тока , в котором электрическая энергия преобразуется в механическую для выполнения некоторых физических задач.Этому асинхронному двигателю для правильной работы требуется только одна фаза питания. Они обычно используются в приложениях с низким энергопотреблением, в быту и в промышленности. Простая конструкция, дешевая стоимость, лучшая надежность, простота ремонта и лучшее обслуживание – вот некоторые из его заметных преимуществ.

Конструкция однофазного асинхронного двигателя

Основными компонентами однофазного асинхронного двигателя являются статор и ротор. Статор , как известно, является неподвижной частью.Обычно на обмотку статора подается однофазное переменное питание. Ротор – это вращающаяся часть двигателя. Ротор соединен с механической нагрузкой с помощью вала. Здесь используется ротор с короткозамкнутым ротором . Он имеет ламинированный железный сердечник с множеством прорезей. Прорези ротора бывают закрытого или полузакрытого типа. Обмотки ротора симметричны и у одного типа короткозамкнуты. Между ротором и статором имеется воздушный зазор. Наиболее практично этот двигатель применяется в холодильниках, часах, дрелях, насосах, стиральных машинах и т. Д.Обмотка статора в асинхронном двигателе 1 Ø состоит из двух частей: основной обмотки и вспомогательной обмотки . Обычно вспомогательная обмотка перпендикулярна основной обмотке. В асинхронном двигателе 1 Ø обмотка с большим количеством витков называется основной обмоткой. А другой провод называется вспомогательной обмоткой.

Принцип работы

На обмотку статора подается однофазный переменный ток. Благодаря этому создается магнитное поле , которое пульсирует синусоидальным образом.Через некоторое время полярность поля меняется, и переменный поток не может обеспечить необходимое вращение двигателя. Но если двигатель перемещается внешними средствами, двигатель будет вращаться с конечной скоростью. Используя теорию вращения двойного поля, поведение этого двигателя можно объяснить, как показано ниже.

Теория вращения двойного поля: Почему однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически?

Пусть Ø _м будет пульсирующим полем в двигателе, который состоит из двух компонентов с величиной Ø _м /2.Оба вращаются со скоростью ω рад / сек в противоположном направлении. Это показано на рисунке ниже. Переменный поток, создаваемый статором, представлен Ø ₁ и Ø ₂ . Каждый из потоков равен половине максимального значения переменного потока, и они вращаются с синхронной скоростью в противоположных направлениях. Поток Ø ₁ приведет к крутящему моменту T ₁ в направлении против часовой стрелки, а поток Ø ₂ создаст крутящий момент T ₂ в направлении по часовой стрелке.Когда ротор находится в состоянии покоя, крутящие моменты T ₁ и T ₂ равны и противоположны, а результирующий крутящий момент будет равен нулю. Следовательно, однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически. Этот факт проиллюстрирован на рисунке ниже.

Типы однофазных асинхронных двигателей

Существует множество способов запуска однофазного асинхронного двигателя. Исходя из этого, существует 5 различных типов.

Асинхронный двигатель с разделенной фазой

Также известен как двигатель с резистивным пуском.Основная и вспомогательная обмотки смещены на 90 градусов. Здесь используется центробежный переключатель. Некоторые из его характеристик включают: номинальную мощность от 60 Вт до 250 Вт, постоянную скорость и высокий пусковой ток. Благодаря невысокой стоимости мотора он очень популярен на рынке. Этот двигатель эффективно используется в домашних условиях. Из-за низкого пускового момента он не может развивать мощность более 1 кВт.

Конденсаторный пусковой двигатель

Здесь у вспомогательной обмотки больше витков.Электролитический конденсатор размещен последовательно со вспомогательной обмоткой. Также подключен центробежный переключатель, и две обмотки расположены под углом 90 градусов. Некоторые из его характеристик – высокая стоимость, номинальная мощность от 120 Вт до 7 кВт и т. Д. Конденсаторный пусковой двигатель обычно используется в тех приложениях, где требуется высокий пусковой крутящий момент.

Конденсаторный пуск и конденсаторный двигатель

Клетчатый ротор и обмотки статора являются двумя основными частями двигателя.Обмотки статора расположены под углом 90 градусов. При этом используются два конденсатора , подключенных параллельно. Здесь также используется центробежный выключатель. Запуск больших нагрузок, простота в эксплуатации, лучшая эффективность – вот некоторые из его характеристик. Этот двигатель эффективно используется в быту и в промышленности.

Двигатель с постоянным разделенным конденсатором (PSC)

Клетка ротора и обмотка статора – две части двигателя. У этого есть только один конденсатор, включенный последовательно со вспомогательной обмоткой.Здесь конденсатор работает в рабочем и пусковом режимах. Здесь не используется центробежный переключатель. Некоторые характеристики этого двигателя: хороший КПД, низкий пусковой ток, отсутствие центробежного переключателя, большой крутящий момент, использование простых конденсаторов и т. Д. Вентиляторы, нагнетатели и т. Д. Широко используются в этом двигателе.

Электродвигатель с экранированными полюсами

Ротор и статор с сепаратором являются основными частями этого двигателя. Здесь статор состоит из выступающих полюсов с возбуждающей катушкой. Каждый полюс обернут затеняющей катушкой.Полюса называются заштрихованными. Простая конструкция, отсутствие центробежного переключателя, номинальная мощность около 30 Вт – вот лишь некоторые из его характеристик. Этот двигатель широко используется в приложениях с низким энергопотреблением.

Однофазный асинхронный двигатель

, конструкция, работа и типы

(Последнее обновление: 19 августа 2020 г.)

Введение в однофазный асинхронный двигатель: –

Конструкция и работа однофазного асинхронного двигателя – Однофазный асинхронный двигатель (SPIM) – один из наиболее широко используемых типов двигателей переменного тока малой мощности, особенно для бытовых или коммерческих применений, где трехфазный источник питания недоступен.Такой двигатель имеет как основную, так и вспомогательную обмотки для пускового момента. Как правило, вспомогательная обмотка используется только для создания пускового момента, поэтому SPIM однофазного асинхронного двигателя имеет пульсирующий крутящий момент из-за возбуждения только основной обмотки. В большинстве случаев однофазный асинхронный двигатель SPIM обычно работает с фиксированной скоростью. В этом случае КПД и коэффициент мощности моторного привода очень низкие. Однофазный асинхронный двигатель – наиболее часто используемый двигатель для холодильников, стиральных машин, часов, дрелей, компрессоров, насосов и т. Д.

Контрольная точка зрения

Асинхронные двигатели представляют собой нелинейные динамические системы высокого порядка значительной сложности. Они поддаются формальному математическому анализу. Однако нетривиально понять принципы их работы образным образом, особенно в переходных условиях. И наоборот, асинхронные двигатели широко используются в практических системах из-за их простой конструкции, низких требований к техническому обслуживанию и более низкой стоимости по сравнению с другими типами двигателей, такими как бесщеточные двигатели постоянного тока.Поэтому исследование проблем управления асинхронными двигателями

имеет большое значение.

С развитием силовой электронной техники, технологий управления и теории управления, возникло множество общих и высокоэффективных стратегий управления, которые становятся все более и более зрелыми. Вот некоторые типичные стратегии управления асинхронным двигателем: постоянное управление U / f, ориентированное на поле векторное управление (FOC), прямое управление крутящим моментом (DTC), управление линеаризацией с обратной связью, управление скользящим режимом (SMC), интеллектуальное управление и т. д.Эти стратегии имеют разные преимущества и недостатки, поэтому эти стратегии должны быть выбраны надлежащим образом в соответствии с конкретными требованиями на практике. Традиционные методы векторного управления зависят от ПИ-регулятора, и параметры регулятора трудно регулировать. Хотя некоторые новые методы обладают хорошими динамическими и статическими характеристиками, их алгоритмы сложны и имеют множество параметров, которые необходимо регулировать. Внедрение в последние десятилетия синергетического управления быстро завоевало признание не только надежного управления, но и промышленных партнеров, о чем свидетельствует его внедрение в области силовой электроники.Хорошая надежность новой теории управления позволяет по-новому взглянуть на управление скоростью двигателя.

Конструкция однофазного асинхронного двигателя : –

Однофазный асинхронный двигатель состоит из двух частей

Статоры отделены от роторов небольшим воздушным зазором в диапазоне от 0,4 мм до 4 мм в зависимости от размера двигателя.

Статор

Статор представляет собой неподвижную секцию, которая состоит из пластин из высококачественной легированной стали для уменьшения потерь на вихревые токи.Пластины имеют прорези с внутренней стороны и изолированы друг от друга. Эти листы поддерживаются рамой статора из чугуна или сборной стальной пластины. В эти пазы вставляются изолированные проводники статора. Эти проводники статора соединены в трехфазную обмотку. Фазная обмотка может быть подключена по схеме звезды или треугольника.

Есть два типа роторов асинхронных двигателей:

1. Ротор с короткозамкнутым ротором
2. Контактные кольца

Ротор с короткозамкнутым ротором

Он состоит из цилиндрического сердечника с пазами, почти параллельными оси вала или скошенными.Каждый слот содержит неизолированный алюминиевый провод. На каждом конце ротора проводники шины закорочены толстыми концевыми кольцами.

Преимущества перекоса проводников обоймы ротора

1. Создается равномерный крутящий момент и снижается шум во время работы.
2. Тенденция к блокировке ротора снижена.
3. Во время блокировки зубья ротора и статора притягиваются друг к другу из-за магнитного воздействия.

Контактные кольца

Ротор имеет трехфазную обмотку, аналогичную обмотке статора.Клеммы обмотки подключены к трем контактным кольцам. Кольца установлены на валу с опирающимися на них щетками. Щетки позволяют подключать внешние резисторы последовательно с обмоткой. Резисторы в основном используются при запуске в нормальных рабочих условиях, когда обмотки закорочены снаружи.

Скольжение асинхронного двигателя

Мотор никогда не догоняет поле статора. Если бы это было так, то между ними не было бы относительной скорости и, следовательно, не было бы ЭДС ротора и тока ротора.Таким образом, нет крутящего момента для поддержания вращения. По этой причине ротор работает со скоростью, которая всегда меньше скорости поля статора. Изменение скорости зависит от нагрузки на двигатель. Изменение между синхронной скоростью Ns и скоростью N ротора может быть выражено в процентах от синхронной скорости, известной как скольжение.

S = (Ns-N / Ns) × 100

Напряжение и ток ротора Частота

Частота обмотки ротора является переменной и зависит от изменения между синхронной скоростью и скоростью ротора, а частота ротора зависит от скольжения.

Модель цепи статора

Модель статора асинхронного двигателя

Собственная индуктивность обмоток статора, которая должна быть представлена ​​в эквивалентной схеме машины. Сопротивление статора называется R1, а реактивное сопротивление утечки статора называется X1. Они появляются прямо при вводе в модель машины. Потери в меди в асинхронном двигателе могут быть представлены шунтирующим сопротивлением, потому что статор и ротор связаны магнитным сопротивлением, как в трансформаторе, шунтированным на сопротивление шунта.

Ток намагничивания I значительно больше в случае асинхронного двигателя по сравнению с трансформатором. Реактивное сопротивление Xo в асинхронном двигателе будет иметь гораздо меньшее значение. Io составляет от 2 до 5% от номинального тока, но в асинхронном двигателе это примерно от 25 до 40% от номинального тока в зависимости от размера двигателя.

Принцип работы: –

Есть два метода работы с однофазным асинхронным двигателем.

• Теория двойного вращающегося поля
• Теория кросс-поля.

Теория двойного вращения – более простой из двух методов

Теория двойного вращающегося поля

• Однофазный переменный ток питает обмотку, которая создает пульсирующее магнитное поле.
• Пульсирующее поле можно разделить на два поля, вращающихся в противоположных направлениях.
• Взаимодействие между полями и током, индуцированным в стержнях ротора, создает противоположный крутящий момент
• Взаимодействие между полями и током, индуцированным в стержнях ротора, создает противодействующий крутящий момент
• Только главное поле находится под напряжением, двигатель не запускается
• Внешний крутящий момент перемещает двигатель в любом направлении, в котором двигатель начнет вращаться.

• Вращающиеся поля создают в роторе напряжение, которое возбуждает ток и создает крутящий момент.
• Эквивалентная схема аналогична эквивалентной схеме трехфазного двигателя, может представлять каждое поле
• Параметры двух цепей совпадают, за исключением скольжения.

Входная мощность:

S = V I

Развиваемая или выходная мощность

Начальный крутящий момент

Начальный крутящий момент однофазного двигателя равен нулю из-за пульсации магнитного потока.Для запуска двигателя необходимо создание вращающегося магнитного потока, аналогичного вращающемуся потоку в трехфазном двигателе. Перпендикулярные обмотки, токи которых не совпадают по фазе на 90 °, могут создавать необходимые вращающиеся магнитные поля, запускающие двигатель. Однофазные асинхронные двигатели имеют 2 перпендикулярные обмотки. Фазовый сдвиг достигается подключением

• Сопротивление последовательно с пусковой обмоткой.
• Индуктивность последовательно с пусковой обмоткой.
• Емкость последовательно с пусковой обмоткой.

Часто используется конденсатор для создания начального крутящего момента. Менее эффективный, но более экономичный метод с использованием двигателей с экранированными полюсами. Двигатель имеет два выступающих полюса, возбуждаемых переменным током. Полюс имеет небольшую сторону с короткозамкнутой обмоткой. Эта часть полюса двигателя называется заштрихованным полюсом.

Основная обмотка генерирует пульсирующий поток, который соединяется с ротором с короткозамкнутым ротором.

Создаваемый поток индуцирует напряжение в закороченной обмотке.Наведенное напряжение генерирует ток в закороченной обмотке. А Ток создает поток, который противодействует основному потоку в заштрихованном полюсе. В результате потоки в незатененной и заштрихованной части полюса будут неодинаковыми. И амплитуда, и фазовый угол будут разными.

Два потока создают несбалансированное вращающееся поле. Амплитуда поля изменяется при его вращении. Это вращающееся поле создает крутящий момент, который запускает двигатель в направлении заштрихованного полюса. Первоначально крутящий момент небольшой, но достаточный для вентиляторов и другого бытового оборудования, требующего небольшого пускового крутящего момента.КПД мотора невысокий, но дешевый. Двигатель имеет два выступающих полюса, возбуждаемых переменным током, и каждый полюс включает небольшую секцию с короткозамкнутой обмоткой.

Типы однофазных асинхронных двигателей

Однофазные двигатели как

• Асинхронный двигатель с разделенной фазой
• Асинхронный двигатель с экранированными полюсами
• Асинхронный двигатель с постоянным конденсатором
• Асинхронный двигатель с конденсаторным пуском
• Конденсаторный пусковой конденсатор Асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель с расщепленной фазой

Тип двигателя с дополнительной обмоткой ранен на один сердечник статора.В статоре две обмотки. Первая обмотка известна как основная обмотка, а 2 обмотки ^и известны как пусковая обмотка или вспомогательная обмотка. Центробежный выключатель включен последовательно с дополнительной обмоткой.

Вспомогательная обмотка – обмотка с высоким сопротивлением, а основная обмотка – обмотка с высокой индуктивностью. Вспомогательная обмотка имеет несколько витков небольшого диаметра.

Назначение вспомогательной обмотки – создание п.о. между обоими потоками, создаваемыми основной обмоткой и обмоткой ротора.Ток, протекающий через основную обмотку, равен I _M , а ток, протекающий через вспомогательную обмотку, равен I _A . Обмотки параллельны и питаются напряжением V. Вспомогательная обмотка имеет большое сопротивление. Основная обмотка имеет высокую индуктивность. А ток I _М отстает от напряжения питания на большой угол. Полный поток статора индуцируется результирующим током этих двух обмоток. Это создаст разность фаз между потоками, и результирующий поток создаст вращающееся магнитное поле.И мотор начинает вращаться. Обмотка используется только для запуска двигателя. Обмотка не пригодна в рабочем состоянии. Когда асинхронный двигатель достигает 75-80% синхронной скорости, центробежный переключатель размыкается. Следовательно, вспомогательная обмотка отсутствует в цепи. Двигатель работает только от основной обмотки.

Разность фаз, создаваемая этим методом, очень мала. Следовательно, начальный крутящий момент этого двигателя плохой. Этот двигатель используется в системах с низким пусковым моментом, таких как вентилятор, нагнетатель, измельчитель, насосы и т. Д.

Асинхронный двигатель с экранированными полюсами

Этот асинхронный двигатель имеет другую конструкцию и другой принцип работы.Тип двигателя не требует вспомогательной обмотки.

Двигатель имеет выступающий полюс статора, а ротор аналогичен асинхронному двигателю с короткозамкнутым ротором. Полюса статора сконструированы специально для создания вращающегося магнитного поля. Полюс этого двигателя разделен на 2 части, заштрихованную часть и незатененную часть. Его также можно создать, разрезав шест на неравные расстояния.

Медное кольцо помещается между небольшими частями столба. Кольцо – это высокоиндуктивное кольцо, известное как заштрихованное кольцо или заштрихованная полоса.Часть, в которой находится заштрихованное кольцо, называется заштрихованной частью шеста, а оставшаяся часть – незатененной частью.

Переменное питание, проходящее через обмотку статора, переменный поток, индуцируемый в обмотке статора. Из-за магнитного потока небольшое количество магнитного потока соединится с заштрихованным кольцом, и ток будет протекать через заштрихованное кольцо.

Закон Ленца гласит, что ток, проходящий через катушку, имеет противоположную природу, и поток, создаваемый этой катушкой, будет противодействовать основному потоку.

Заштрихованное кольцо – это катушка с высокой индуктивностью.Следовательно, он будет противодействовать основному потоку, когда оба потока направлены в одинаковом направлении, и будет увеличивать основной поток, когда оба потока направлены в противоположном направлении.

Он создает разность фаз между главным потоком (потоком статора) и потоком ротора. Благодаря этому разность фаз намного меньше. Следовательно, пусковой момент намного меньше. Двигатель используется в игрушечном двигателе, вентиляторе, воздуходувке, проигрывателе и т. Д.

Конденсаторный индукционный электродвигатель

Усовершенствованная версия асинхронного двигателя с расщепленной фазой, недостатком которой является низкий крутящий момент.Потому что создаваемая разность фаз намного меньше.

В этом двигателе недостаток стал меньше за счет конденсатора, включенного последовательно со вспомогательной обмоткой.

Конденсатор Запуск Конденсатор Асинхронный двигатель

В этом двигателе два конденсатора включены параллельно во вспомогательной обмотке. Два конденсатора используются из одного конденсатора, который используется только для запуска (пусковой конденсатор), а другой конденсатор постоянно подключен к двигателю, и начальный конденсатор имеет высокое значение емкости, а рабочий конденсатор имеет низкое значение емкости.Начальный конденсатор включен последовательно с центробежным выключателем, который размыкается при скорости вращения двигателя 70% от синхронной скорости.

Пусковое состояние как ходовой обмотки, так и вспомогательной обмотки, связанной с двигателем. Пусковой момент и КПД этого двигателя очень высоки. Его можно использовать при высоком начальном крутящем моменте, например, в холодильнике, кондиционере, потолочном вентиляторе, компрессоре и т. Д.

Асинхронный двигатель с постоянным конденсатором

Конденсатор низкой мощности постоянно подключен к вспомогательной обмотке.И у этого конденсатора малая емкость. Этот конденсатор используется для увеличения начального крутящего момента, но он меньше по сравнению с асинхронным двигателем с конденсаторным пуском.

Коэффициент мощности и КПД двигателя действительно высоки, и он имеет высокий пусковой крутящий момент, составляющий 80% крутящего момента при полной нагрузке.

Двигатель используется в вытяжном вентиляторе, нагнетателе, нагревателе и т. Д.

Применение однофазных асинхронных двигателей

Однофазные асинхронные двигатели не работают самостоятельно и менее эффективны, чем трехфазные асинхронные двигатели

• Часы
• Холодильники
• морозильные камеры
• обогреватели
• Вентиляторы потолочные, вытяжные, воздухоохладители и водоохладители.
• Воздуходувки
• Стиральные машины
• станки
• Сушилки
• Печатники, фотостаты и принтеры
• Насосы водяные и погружные
• Компьютеры
• Шлифовальные машины
• Станки сверлильные
• Приборы, приборы, приборы бытовые и др.

Асинхронные двигатели

Преимущества и недостатки

Преимущества асинхронных двигателей

• Конструкция двигателя очень проста и надежна.
• Работа асинхронного двигателя очень проста.
• Работать в любых условиях окружающей среды.
• КПД мотора очень высокий.
• Асинхронный двигатель требует меньшего обслуживания по сравнению с другими двигателями.
• Двигатель с одним возбуждением. Следовательно, ему нужен только один источник. Он не требует внешнего источника постоянного тока для возбуждения, как синхронный двигатель.
• Асинхронный двигатель – это самозапускающийся двигатель. Таким образом, для нормальной работы не требуется никаких дополнительных вспомогательных устройств для запуска.
• Стоимость этого мотора намного меньше по сравнению с другими моторами.
• Срок службы этого двигателя очень высок.
• Реакция якоря меньше.

Недостатки индукции Двигатели

• Коэффициент мощности очень меньше. и он потребляет больше тока, из-за чего потери в меди больше, что снижает эффективность в условиях небольшой нагрузки
• Пусковой момент этого двигателя (асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором) не меньше.
• Асинхронный двигатель – это двигатель с постоянной скоростью. В приложениях, где требуется регулируемая скорость, этот двигатель не используется.
• Сложное регулирование скорости этого мотора.
• Это высокий пусковой пусковой ток, который вызывает снижение напряжения во время пуска.

Основы электродвигателя переменного тока

1. Обзор двигателей переменного тока

Двигатели переменного тока

– это электродвигатели, которые вращаются за счет мощности от коммерческого источника переменного тока. Они просты в обращении и обладают функциями, которые можно настроить при невысокой стоимости.Они широко используются для питания различных устройств.

1.1 Простота использования, низкая стоимость

С легкостью управляйте двигателями переменного тока, подключив двигатель к источнику переменного тока. Возможен недорогой запуск. Для однофазного двигателя подключите конденсатор между источником питания и двигателем.

1.2 Конструкция двигателя переменного тока

На следующем рисунке показана конструкция стандартного двигателя переменного тока.

1. Фланцевый кронштейн Алюминиевый кронштейн, отлитый под давлением с механической обработкой, запрессован в корпус двигателя

2. Статор , состоящий из сердечника статора из пластин электромагнитной стали, медной катушки с полиэфирным покрытием и изоляционной пленки

3. Корпус двигателя из литого под давлением алюминия с механической обработкой внутри

4. Ротор Пластины из электромагнитной стали из литого под давлением алюминия

5. Выходной вал доступен с круглым валом и валом-шестерней. В валу используется металл S45C. Тип вала с круглым валом имеет плоскую форму (выходная мощность 25 Вт, 1/30 л.с. и более), а вал с шестерней проходит прецизионную чистовую обработку.

6. Подшипник шариковый

7. Провода свинцовые с термостойким полиэтиленовым покрытием

8. Краска Обожженная отделка из акриловой или меламиновой смолы

1.3 Принцип работы асинхронных двигателей 1 (диск Араго)

Двигатели

переменного тока генерируют «магнитный поток» и «индуцированный ток» внутри двигателя под действием статора и ротора и получают вращающую силу.
Принцип работы двигателей переменного тока можно объяснить с помощью диска Араго.

Диск Араго – это явление, когда магнит перемещается по поверхности металлического диска, диск вращается, чтобы следовать за магнитом. Сначала подготовьте круглую медную пластину, которая может свободно вращаться, и магнит. Поместите их так, чтобы медная пластина находилась между полюсами магнита, но магнит не касался медной пластины.
Затем переместите U-образный магнит вдоль края медной пластины. Медная пластина начнет вращаться и преследовать магнит.

Принцип диска Араго

Принцип диска Араго можно объяснить «Правилом правой руки Флеминга» и «Правилом левой руки Флеминга».

Правило правой руки Флеминга указывает направление индуцированного тока (для генераторов), когда проводник проходит через линии магнитного потока.

Правило левой руки Флеминга указывает направление электродвижущей силы (для двигателей), когда проводник проходит через линии магнитного потока.

Мы применяем эти два закона к отношениям между медной пластиной и магнитом в следующем порядке: правило правой руки, затем правило левой руки.

Скорость вращения медного диска будет немного ниже, чем у магнита. Это позволяет создавать вращающую силу проводником, проходящим через магнитное поле.

1.4 Принцип работы двигателей переменного тока 2 (вращающееся магнитное поле)

Замена дисков Arago на статоры и роторы

Принцип работы двигателя переменного тока можно объяснить заменой диска Араго внутренней структурой двигателя переменного тока. Электромагниты полюса N и полюса S представляют собой упрощенную модель статора. Замкнутая катушка в центре представляет собой упрощенную модель проводящего ротора.

Поместите закрытую катушку в магнитное поле и поверните внешний магнит по часовой стрелке.Затем в катушке протекает индуцированный ток. Когда течет ток, он вступает в реакцию с магнитным полем и создает в катушке электродвижущую силу. Катушка начинает вращаться в том же направлении, что и магнит.
В реальном двигателе ротор похож на серию перекрывающихся катушек, соединенных вместе, так что вращательное усилие может быть эффективно создано.

Ротор с короткозамкнутым ротором – это ротор с несколькими перекосами из алюминия и железа. В роторе с короткозамкнутым ротором ток течет в алюминиевой части.

Вращающееся магнитное поле (однофазный источник питания, трехфазный источник питания)

Поскольку статор создает вращающееся магнитное поле вокруг ротора, ротор вращается.
В следующем разделе объясняется, как двигатель переменного тока генерирует вращающееся магнитное поле.

Однофазный источник питания – фазовый сдвиг с использованием конденсатора

Внутри однофазного двигателя две обмотки: основная и вспомогательная.

Подключите основную обмотку к источнику питания, а вспомогательную обмотку к источнику питания через конденсатор.
Ток от источника питания течет непосредственно к основной обмотке. С другой стороны, ток через конденсатор течет через вспомогательную обмотку.
При работе с однофазным источником питания мы используем фазовый опережающий конденсатор для генерации сигнала, близкого к двухфазному источнику питания, и создания вращающегося магнитного поля.

При подключении однофазного источника питания повторите действия с ① по ④.

①Напряжение подается на основную обмотку, на вспомогательную обмотку не подается.Полюс N и полюс S образуются в магнитном полюсе основной обмотки.

② Напряжение подается на вспомогательную обмотку, а напряжение на основную обмотку не подается. Полюс N и полюс S образуются в магнитном полюсе вспомогательной обмотки.

③ Напряжение подается на основную обмотку, на вспомогательную обмотку не подается. Магнитный полюс, противоположный полюсу, создается в магнитном полюсе основной обмотки.

④ Напряжение подается на вспомогательную обмотку, а напряжение на основную обмотку не подается.Магнитный полюс, противоположный полюсу, создается в магнитных полюсах вспомогательной обмотки.

Таким образом, магнитное поле, создаваемое в статоре, изменяется, чтобы производить вращение по часовой стрелке.

для трехфазного источника питания – фазовый сдвиг источника питания

В однофазных двигателях есть две обмотки, основная обмотка и вспомогательная обмотка, а трехфазные двигатели состоят из трех обмоток.
Предполагая, что фазы U, V, W на стороне источника питания, есть три пути, по которым может течь ток: UV, VW, WU.Подключите эти обмотки напрямую к источнику питания.

В линии U, V, W трехфазного источника питания каждая фаза сдвинута на 120 °. Поскольку этот фазовый сдвиг создает вращающееся магнитное поле в статоре, нет необходимости подключать конденсатор, например, к однофазному двигателю.

1.5 Типы двигателей переменного тока

Асинхронный двигатель

Асинхронные двигатели

идеально подходят для приложений, которые непрерывно работают в одном направлении.

Реверсивный двигатель

Реверсивные двигатели

идеально подходят для приложений, в которых часто повторяется двунаправленная работа.
За счет включения простого тормоза и увеличения пускового момента можно мгновенно переключать направление вращения двигателя.

• Структура простого тормоза

Реверсивные двигатели имеют простой тормозной механизм (фрикционный тормоз) в задней части двигателя.

Тормозной механизм постоянно оказывает давление на тормозную колодку, которая трется о тормозной диск. После остановки двигателя его перебег можно значительно снизить по сравнению с асинхронным двигателем.

Электромагнитный тормозной двигатель

Двигатели с электромагнитным тормозом

идеально подходят для применений, требующих удержания нагрузки, например, для вертикального привода.
За счет включения электромагнитного тормоза без возбуждения можно удерживать нагрузку при отключении питания.

Электромагнитные тормоза доступны с асинхронными двигателями и реверсивными двигателями.

.