Однофазные электродвигатели и их применение в быту

Однофазные электродвигатели и их применение в быту

Подписка на рассылку

• ВКонтакте
• Facebook
• ok
• Twitter
• YouTube
• Instagram
• Яндекс.Дзен
• TikTok

Электродвигатели однофазные 220 В являются приводами небольшой мощности (до 2,2 кВт), которые подключаются к однофазной сети переменного тока. Такие электромоторы нашли широкое применение в бытовой сфере. Они могут служить комплектацией к стиральным машинам, вентиляторам, электроинструменту, кухонной и бытовой технике.

Параметры технических характеристик однофазных асинхронных электромоторов уступают трехфазным. Примечательно, что при одинаковых габаритах с трехфазными электродвигателями они уступают в показателе мощности, КПД, перегрузочной способности и частоте вращения на холостом ходу.

Электродвигатели однофазные 220 В также не имеют пускового момента. Их статор обладает двумя обмотками — одной рабочей, которая создает магнитное поле, и второй пусковой, позволяющей получать пусковой момент и использующейся только во время запуска электромотора. У такого электродвигателя одна рабочая фаза. У асинхронного двигателя на роторе отсутствует обмотка, и он считается короткозамкнутым.

Оси обеих обмоток такого электромотора смещены относительно друг друга на 90 градусов. В начале запуска однофазных асинхронных электродвигателей происходит относительное смещение дополнительной фазы. Такая фаза подключается к питающей сети 220 вольт и гарантирует разгон ротора электромотора. При достижении номинальных оборотов ротора однофазного устройства дополнительная фаза отключается и электродвигатель переключается из двухфазного в однофазный режим. Примечательно, что период разгона электромотора не превышает 3 секунд, что характерно для такой конструкции пусковой обмотки электродвигателя.

От трехфазных электромоторов однофазные электродвигатели АИРЕ отличаются одинарной обмоткой, подключающейся в однофазную сеть и занимающей до 65 % объема статора. Примечательно, что частота изменения электромагнитного потока на рабочей обмотке синхронных агрегатов идентична скорости прохождения по ней тока.

Однофазные асинхронные электродвигатели имеют вторичную пусковую обмотку, которая предназначена для передачи вращающего момента и ее подключают через резистор. При необходимости реверсного вращения вала электромоторов используется обратное подключение, которое способствует появлению крутящего момента в противоположном направлении.

Асинхронные однофазные конденсаторные электродвигатели в схеме подключения имеют пусковые конденсаторы, которые востребованы при запуске электромотора для возникновения начального крутящего момента и для кратковременного смещения фазы тока на одну из обмоток сердечника статора. Чтобы повысить КПД таких агрегатов и снизить потребление энергии, для бытовых нужд применяют асинхронные однофазные конденсаторные электродвигатели с двумя обмотками.

Однофазные электродвигатели АИРЕ имеют повышенный КПД, который может доходить до 76 %, и пониженный уровень шума, который достигается за счет применения в их конструкции подшипников повышенной точности и отличной системы вентиляции.

Данные электромоторы нашли широкое применение в бетономешалках, строительном электроинструменте, кухонных многофункциональных комбайнах и сверлильных станках.

Однофазные электродвигатели типа АИРЕ

Асинхронными однофазными силовыми агрегатами АИРЕ оснащаются приводы механизмов в малой механизации, аграрном комплексе, приводы станков различного назначения, компрессоров, насосов и другого оборудования в разных отраслях промышленности. Электродвигатели однофазные 220 вольт работают с конденсатором небольших габаритов, пристроенного типа.

Технические характеристики и цены на однофазные (конденсаторные) электродвигатели

*Цена указана за исполнение IM1081 (Лапы). За исполнение IM2081, IM3081 (Комби, фланец) + 5% к стоимости.

Возможны Скидки!

Габаритные и присоединительные размеры

Технические особенности однофазных электродвигателей АИРЕ

Базовое исполнение силовых агрегатов такого типа предусматривает привязку установочных размеров и мощности к ГОСТ Р 51689-2000. Степень защиты таких двигателей — IP23, класс стойкости изоляции к нагреву – «F», режим работы агрегата- S1, климатическое исполнение У2, У3, способ охлаждения — 1С-0151, монтажное исполнение однофазного двигателя: комби лапы и фланец, на холостом ходу уровень рабочего шума – 2 класс.

Особенности и стоимость электродвигателей АИРЕ

Компания NSK-DV предлагает однофазные электродвигатели в Новосибирске различных модификаций и мощности. Силовые агрегаты такого типа с короткозамкнутым ротором имеют следующие особенности:

• питание от сети 220В;
• малая перегрузочная способность;
• меньшая (в сравнении с трехфазными двигателями) мощность;
• заниженный пусковой момент;

Факторы популярности однофазных силовых агрегатов

Среди причин купить электродвигатель однофазный, ключевые – это универсальность в использовании, доступная стоимость и простота конструкции подобных агрегатов. Такие двигатели используются в приводах различной техники малой мощности практически во всех отраслях – от строительства до сельского хозяйства. Ключевой фактором популярности «однофазников» является питание от 220В – для их использования подойдет электросеть стандартного, бытового типа.

• привязка мощности и установочных размеров стандарту ГОСТ
• степень защиты IP54, IP55 (электродвигатель АИР) по ГОСТ17494-87;
• степень защиты IP23 (электродвигатель АМН) по ГОСТ17494-87;
• изоляция класса нагревостойкости «F» по ГОСТ8865-93;
• по способу монтажа, исполнения: IM 1001, IM2001, IM3011 по ГОСТ2479-79;
• климатическое исполнение У2, У3 по ГОСТ15150-69.
• режим работы S1 по ГОСТ183-74.
• способ охлаждения 1С-0151 по ГОСТ20459-87.
• уровень шума в режиме холостого хода — 2 класса по ГОСТ16372-93.
• монтажное исполнение: лапы (IM1081), фланец (IM3081), комби (IM2081).

Асинхронные однофазные двигатели технические характеристики

Однофазный электродвигатель — привод небольшой мощности, который запитывается от однофазной сети переменного тока. Подобные агрегаты широко применяются в быту. Ими комплектуются стиральные машины, вентиляторы, электроинструмент, кухонная бытовая техника.

Особенности

По своим характеристикам однофазные асинхронные двигатели уступают трехфазным. При одинаковых габаритах они имеют меньшую мощность, КПД, перегрузочную способность, частоту вращения на холостом ходу.

Недостатком однофазного двигателя также является отсутствие пускового момента. Статор такого агрегата имеет две обмотки — одна является рабочей, создающей магнитное поле, вторая (пусковая) позволяет получать пусковой момент и используется лишь во время запуска электродвигателя. Фактически привод имеет две фазы, но лишь одна из них рабочая. У ротора асинхронного двигателя отсутствует обмотка, т. е. он является короткозамкнутым. Данная особенность существенно упрощает конструкцию агрегата.

Принцип работы

Оси обеих обмоток (фаз) смещены относительно друг друга на величину до 90 электрических градусов. При пуске однофазного асинхронного двигателя происходит смещение дополнительной фазы, которая подключается к питающей сети и обеспечивает разгон ротора. После достижения номинальной скорости вращения ротора происходит отключение дополнительной фазы и привод переходит из двухфазного в однофазный режим. При этом период разгона не превышает трех секунд, что обусловлено конструкцией пусковой обмотки электродвигателя.

Компания Able выпускает однофазные двигатели ML мощностью от 0,18 до 2,2 кВт. Это надежные приводы с КПД до 77%, степенью защиты IP55 и классом изоляции F. В линейке ML представлены 14 типоразмеров.

Однофазные асинхронные электродвигатели Able серии ML производятся мощностью до 3 кВт и имеют следующие преимущества:

• не требуют трехфазной сети;
• повышенный пусковой момент;
• взаимозаменяемость с однофазными двигателями с одним фазосдвигающим конденсатором;
• взаимозаменяемость с трехфазными двигателями (одинаковые присоединительные размеры у двигателей одного типоразмера);
• малый шум и вибрации;
• простота конструкции и монтажа;
• легкий алюминиевый хорошо охлаждаемый корпус;
• соответствуют стандарту IEC;
• степень защиты IP54;
• режим работы продолжительный S1;
• класс изоляции F.

Технические характеристики однофазных электродвигателей Able серии ML:

Исполнения по способу монтажа:

Асинхронные однофазные двигатели технические характеристики

Назначение, устройство и принцип действия однофазных асинхронных двигателей

Однофазные асинхронные двигатели — машины небольшой мощности, которые по конструктивному исполнению напоминают аналогичные трехфазные электродвигатели с короткозамкнутым ротором.

Однофазные асинхронные двигатели отличаются от трехфазных двигателей устройством статора, где в пазах магнитопровода находится двухфазная обмотка, состоящая из основной, или рабочей, фазы с фазной зоной 120 эл. град и выводами к зажимам с обозначениями С1 и С2, и вспомогательной, или пусковой, фазы с фазной зоной 60 эл. град и выводами к зажимам с обозначениями В1 и В2 (рис. 1).

Магнитные оси этих фаз обмотки смещены относительно друг друга па угол 0 = 90 эл. град. Одна рабочая фаза, присоединенная к питающей сети переменного напряжения, не может вызвать вращения ротора, так как ток ее возбуждает переменное магнитное поле с неподвижной осью симметрии, характеризуемое гармонически изменяющейся во времени магнитной индукцией.

Рис. 1. Схема включения однофазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Это поле можно представить двумя составляющими — одинаковыми круговыми магнитными полями прямой и обратной последовательностей, вращающимися с магнитными индукциями, вращающимися в противоположные стороны с одной и той же скоростью. Однако при предварительном разгоне ротора в необходимом направлении он при включенной рабочей фазе продолжает вращаться в том же направлении.

По этой причине пуск однофазного двигателя начинают с разгона ротора путем нажатия пусковой кнопки, вызывающего возбуждение токов в обеих фазах обмотки статора, которые сдвинуты по фазе на величину, зависящую от параметров фазосдвигающего устройства Z, выполненного в виде резистора, индуктивной катушки или конденсатора, и элементов электрических цепей, в которые входят рабочая и пусковая фазы обмотки статора. Эти токи побуждают в машине вращающееся магнитное поле с магнитной индукцией в воздушном зазоре, которая периодически и монотонно изменяется в пределах максимального и минимального значений, а конец ее вектора описывает эллипс.

Это. эллиптическое вращающееся магнитное поле находит в проводниках короткозамкнутой обмотки ротора ЭДС и токи, которые, взаимодействуя с этим полем, обеспечивают разгон ротора однофазного двигателя в направлении вращения поля, и он в.течение нескольких секунд достигает почти номинальной скорости.

Отпускание пусковой кнопки переводит электродвигатель с двухфазного режима на однофазный, поддерживаемый в дальнейшем соответствующей составляющей переменного магнитного поля, которая при своем вращении несколько опережает вращающийся ротор из-за скольжения.

Своевременное отключение пусковой фазы обмотки статора однофазного асинхронного двигателя от питающей сети необходимо в связи с ее конструктивным исполнением, предусматривающим кратковременный режим работы — обычно до 3 с, что исключает длительное пребывание ее под нагрузкой в связи с недопустимым перегревом, сгоранием изоляции и выходом из строя.

Повышение надежности эксплуатации однофазных асинхронных двигателей обеспечивают встраиванием в корпус машин центробежного выключателя с размыкающими контактами, присоединенными к зажимам с обозначениями ВЦ и В2, и теплового реле с аналогичными контактами, имеющими выводы с обозначениями РТ и С1 (рис. 2, в, г).

Центробежный выключатель автоматически отключает пусковую фазу обмотки статора, присоединенную к зажимам с обозначениями В1 и В2 при достижении ротором скорости, близкой к номинальной, а тепловое реле — обе фазы обмотки статора от питающей сети, когда нагрев их окажется выше допустимого.

Перемена направления вращения ротора достигается изменением направления тока в одной из фаз обмотки статора при пуске путем переключения пусковой кнопки и перестановки металлической пластины на зажимах электродвигателя (рис. 2, а, б) или только перестановкой двух аналогичных пластин (рис. 2, в, г).

Рис. 2. Маркировка зажимов фаз обмотки статора однофазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и их соединение для вращения ротороа: а, в — правого, б, г — левого.

Сравнение технических характеристик однофазных и трехфазных асинхронных двигателей

Однофазные асинхронные двигатели отличаются от аналогичных по номинальной мощности трехфазных машин пониженной кратностью начального пускового момента k п = M п / M ном и повышенной кратностью пускового тока ki = Mi / M ном которые для однофазных электродвигателей с пусковой фазой обмотки статора, имеющей повышенное сопротивление постоянному току и. меньшую индуктивность, чем рабочая фаза, имеют значения k п — 1,0 — 1,5 и ki = 5 — 9.

Пусковые характеристики однофазных асинхронных двигателей хуже аналогичных характеристик трехфазных асинхронных двигателей в связи с тем, что возбуждаемое при пуске однофазных машин с пусковой фазой обмотки статора эллиптическое вращающееся магнитное поле, эквивалентное двум неодинаковым круговым вращающимся магнитным полям — прямому и обратному, вызывает появление тормозного эффекта.

Подбором параметров элементов электрических цепей рабочей и пусковой фаз обмотки статора можно обеспечить при пуске возбуждение кругового вращающегося магнитного поля, что возможно при фазосдвигающем элементе, выполненном в виде конденсатора соответствующей емкости.

Так как разгон ротора вызывает изменение параметров цепей машины, вращающееся магнитное поле из кругового переходит в эллиптическое, ухудшая этим пусковые характеристики двигателя. Поэтому при скорости около 0,8 номинальной пусковую фазу обмотки статора электродвигателя отключают вручную или автоматически, в результате чего двигатель переходит на однофазный режим работы.

Однофазные асинхронные двигатели с пусковым конденсатором имеют кратность начального пускового момента kп = 1,7 — 2,4 и кратность начального пускового тока ki = 3 — 5.

Двухфазные асинхронные двигатели

В двухфазных асинхронных двигателях обе фазы обмотки статора с фазными зонами по 90 эл. град являются рабочими. Они расположены в пазах магнитопровода статора так, что их магнитные оси образуют угол 90 эл. град. Эти фазы обмотки статора отличаются друг от друга не только числом витков, но и номинальными напряжениями и токами, хотя при номинальном режиме двигателя полные мощности их одинаковы.

В одной из фаз обмотки статора постоянно находится конденсатор Ср (рис. 3, а), который в условиях номинального режима двигателя обеспечивает возбуждение кругового вращающегося магнитного поля. Емкость этого конденсатора определяют по формуле:

C р = I1 sinφ₁ / 2πfUn 2

где I1 и φ₁ — соответственно ток и сдвиг фаз между напряжением и током цепи фазы обмотки статора без конденсатора при круговом вращающемся магнитном поле, I и U — соответственно частота переменного тока и напряжение питающей сети, n — коэффициент трансформации — отношение эффективных чисел витков фаз обмотки статора соответственно с конденсатором и без него, определяемое по формуле

n = k об2 w 2 / k об1 w 1

где k об2 и k об1 — обмоточные коэффициенты соответствующих фаз обмотки статора с числом витков w 2 и w1.

Напряжение на зажимах конденсатора Uc, включенного последовательно с фазой обмотки статора двухфазного асинхронного двигателя, при круговом вращающемся магнитном поле выше напряжения сети U и определяется так:

Переход к нагрузке двигателя, отличной от номинальной, сопровождается изменением вращающегося магнитного поля, которое вместо кругового становится эллиптическим. Это ухудшает рабочие свойства двигателя, а при пуске снижает начальный пусковой момент до Мп M ном, ограничивая этим применение двигателей с постоянно включенным конденсатором только в установках с легкими условиями пуска.

Для повышения начального пускового момента параллельно рабочему конденсатору Ср включают пусковой конденсатор Сп (рис. 3, б), емкость которого намного больше емкости рабочего конденсатора и зависит от кратности начального пускового момента, которая может быть доведена до двух и более.

Рис. 3. Схемы включения двухфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором: а — спостоянно присоединенным конденсатором, б — с рабочим и пусковым конденсаторами.

После разгона ротора до скорости 0,6 — 0,7 номинальной пусковой конденсатор отключают для избежания перехода кругового вращающегося магнитного поля в эллиптическое, ухудшающее рабочие характеристики двигателя.

Пусковой режим таких конденсаторных двигателей характеризуется такими показателями: k п = 1,7 — 2,4 и k i = 4 — 6.

Конденсаторные двигатели отличаются лучшими энергетическими показателями, чем однофазные двигатели с пусковой фатой обмотки статора, я коэффициент мощности их, благодаря применению конденсаторов, выше, чем у трехфазных двигателей одинаковой мощности.

Универсальные асинхронные двигатели

В установках автоматического управления применяют универсальные асинхронные двигатели — трехфазные машины малой мощности, которые присоединяют к трехфазной или однофазной сети. При питании от однофазной сети пусковое и рабочие характеристики двигателей несколько хуже, чем при использовании их в трехфазном режиме.

Универсальные асинхронные двигатели серии УАД изготовляют двух- и четырехполюсными, которые при трехфазном режиме имеют номинальную мощность от 1,5 до 70 Вт, а при однофазном режиме — от 1 до 55 Вт и работают от сети переменного напряжения частотой 50 Гц с кпд η = 0,09 — 0.65.

Однофазные асинхронные двигатели с расщепленными или экранированными полюсами

В однофазных асинхронных двигателях с расщепленными или экранированными полюсами, каждый полюс расщеплен глубоким пазом па две неравные части и несет на себе однофазную обмотку, охватывающую весь магнитопровод полюса, и короткозамкнутые витки, расположенные на его меньшей части.

Ротор у этих двигателей имеет короткозамкнутую обмотку. Включение обмотки статора на синусоидальное напряжение сопровождается установлением в ней тока и возбуждением переменного магнитного поля с неподвижной осью симметрии, которое наводит в короткозамкнутых витках соответствующие эдс и токи.

Под влиянием токов короткозамкнутых витков соо тветствующая им м. д. с, возбуждает магнитное поле, препятствующее усилению и ослаблению основного магнитного поля в экранированных частых полюсов. Магнитные поля экранированных и неэкранированных частей полюсов не совпадают по фазе во времени и, будучи смещенными в пространстве, образуют результирующее эллиптическое вращающееся магнитное поле, перемещающее в направлении от магнитной оси неэранированной части полюса к магнитной оси его экранированной части.

Взаимодействие этого поля с токами, индуктированными в обмотке ротора, вызывает появление начального пускового момента Мп = (0,2 — 0,6) Мном и разгон ротора до номинальной скорости, если тормозной момент приложенный к валу двигателя, не превышает начальный пусковой момент.

С целью увеличения начального пускового и максимального моментов однофазных асинхронных двигателях с расщепленными или экранированными полюсами между их полюсами располагают магнитные шунты из листовой стали, что приближает вращающееся магнитное поле к круговому.

Двигатели с расщепленными полюсами являются нереверсивными устройствами, допускающими частые пуски, внезапную остановку и могут длительное время находиться в заторможенном состоянии. Их изготовляют двух- и четырехполюсными номинальной мощностью от 0,5 до 30 Вт, а при усовершенствованной конструкции до 300 Вт для работы от сети переменного напряжения частотой 50 Гц с кпд η ном = 0,20 — 0,40.