Многоскоростные однофазные конденсаторные электродвигатели

Многоскоростные однофазные конденсаторные электродвигатели

Однофазные асинхронные двигатели выпускаются для работы без регулирования частоты вращения. В тех же случаях, когда необходимо изменять частоту вращения, чаще всего используются двигатели с изменением числа пар полюсов.

В целом, для изменения скорости однофазного двигателя можно применить 3 различных способа. Один состоит в том, что в статоре помещаются 2 полных комплекта обмоток, каждый для различного числа полюсов. Тогда согласно уравнению 2 различные скорости получаются при одной и той же частоте сети. Другие 2 способа состоят в изменении напряжения на зажимах двигателя или в изменении числа витков главной обмотки путем ответвлений от нее.

Способ, основанный на использовании 2 комплектов обмоток, применяется главным образом для двигателей с расщепленной фазой и двигателей с конденсаторным пуском. Способы, основанные на изменении напряжения или использовании обмотки с ответвлениями, применяются главным образом для конденсаторных двигателей с постоянно включенной емкостью.

В настоящее время для привода различных механизмов широкое распространение получили многоскоростные асинхронные конденсаторные электродвигатели (электродвигатели с одной постоянно включенной емкостью). Такой тип электродвигателей не требует дополнительных элементов, необходимых для включения в сеть, а также позволяет достаточно просто менять направление вращения вала. Для этого достаточно поменять в схеме местами концы главной или вспомогательной обмоток.

В конденсаторных двигателях применяются основные схемы включения обмоток, показанные на рис. 1. Наибольшее распространение получила так называемая параллельная схема соединения обмоток (рис. 1, а). Как видно из рисунка, обмотки статора включаются в сеть питания параллельно. Фазосдвигающая емкость С включается последовательно со вспомогательной обмоткой.

Величина емкости конденсатора выбирается из условий обеспечения требуемых характеристик электродвигателей. В основном в конденсаторных двигателях емкость выбирается такой, чтобы сдвиг фаз токов в главной и во вспомогательной обмотках в номинальном режиме был близок к 90°. В этом случае двигатель имеет наилучшие энергетические показатели в рабочей точке, но ухудшаются пусковые.

Рис. 1. Схемы соединения обмоток асинхронных двигателей

Изменение частоты вращения конденсаторных двигателей осуществляется, чаще всего за счет изменения числа пар полюсов. Для этого на статоре укладывается либо два комплекта обмоток с различным числом полюсов, либо один комплект, с переключением числа полюсов.

В тех же случаях, когда не требуется значительного диапазона регулирования частоты вращения, используется наиболее простой способ — изменение числа витков рабочей обмотки. В этом случае при неизменности напряжения сети изменяется величина магнитного потока электродвигателя и, следовательно, электромагнитный момент и частота врашения ротора.

Двухскоростные двигатели при обмотках с ответвлениями

Ранее было указано, что скорость однофазного двигателя может быть изменена или путем изменения напряжения на его зажимах, или путем изменения числа витков его вторичнной обмотки. Первый способ делает необходимым примение автотрансформатора и используется главным образом для конденсаторных двигателей с постоянно включенной емкостью, имеющих на валу вентилятор.

При автотрансформаторе можно получить и больше, чем 2 скорости. Изменение числа витков главной обмотки получается путем ответвлений от нее. Статор тогда имеет 3 обмотки: главную, промежуточную и вспомогательную. Первые 2 обмотки имеют одну и ту же магнитную ось, т. е. промежуточная обмотка наматывается в тех же пазах, что и главная обмотка (над ней).

Практическая реализация этого способа осуществляется следующим образом. В пазах статоре помимо проводников рабочей (РО) и конденсаторной обмоток (КО), укладываются проводники дополнительной обмотки (ДО). В результате комбинации различных схем включения обмоток (рис. 2) удастся получить при неизменной величине питающего напряжения различные механические характеристики электродвигателя.

Рис. 2. Схемы соединений статорных обмоток многоскоростного конденсаторного двигателя при минимальной (а), повышенной (б) и максимальной частоте вращения (в)

В процессе регулирования частоты вращения в многоскоростных конденсаторных электродвигателях возникают переходные процессы, связанные с изменением схем включения обмоток статора. Эти процессы протекают, как правило, при незатухающих магнитных полях и могут вызнать значительные броски токов и перенапряжения в обмотках двигателя и фазосмещающем конденсаторе.

Двухскоростные двигатели с 2 комплектами обмоток

Размещение 2 комплектов обмоток, т. е. 2 главных обмоток и 2 вспомогательных обмоток, требует значительного увеличения размеров. Для того чтобы уменьшить эти размеры, часто применяется соединение для вспомогательной или низкоскоростной обмотки, при котором число катушечных групп получается меньше числа полюсов.

На рис. 3 показана схема соединений обмоток для 4 и 6 полюсов (примерно 1435 а 950 об/мин при 50 гц). Внешняя обмотка — 4-полюсная главная обмотка. Следующая — 6-полюсная главная обмотка. Третья — 4-полюсная вспомогательная обмотка, имеющая только 2 катушечные группы. Внутренняя обмотка — 6-полюсная вспомогательная обмотка, имеющая также только 2 катушечные группы.

Рис. 3. Схема соединений для 2-скоростного (4 и 6 полюсов) двигателя.

На рис. 3 обе вспомогательные обмотки имеют уменьшенное число катушечных групп. Можно также и главную обмотку сделать такого же типа.

Рассмотрим 2 примера. Статорная обмотка для 4 и 8 полюсов может иметь нормальную 4-полюсную главную обмотку и 3 другие обмотки с уменьшенным числом катушечных групп, т. е. 8-полюсную главную обмотку с 4 катушечными группами, 4-полюсную вспомогательную обмотку с 2 катушечными группами и 8-полюсную вспомогательную обмотку с 4 катушечными группами.

Статорная обмотка для 6 и 8 полюсов может иметь нормальную 6-полюсную главную обмотку, две 8-полюсные обмотки с уменьшенным числом групп, т. е. 8-полюсную главную обмотку и 8-полюсную вспомогательную обмотку с 4 полюсными группами каждая, а 6-полюсную вспомогательную обмотку с 2 катушечными группами. 6-полюсная вспомогательная обмотка может быть также выполнена в виде нормальной обмотки, т. е. с 6 катушечными группами.

На рис. 4 показана схема 2-скоростного двигателя с расщепленной фазой с 2 обмотками и здесь же показано присоединение его к сети. Соединения выполнены таким образом, что требуется только 1 пусковой выключатель. Этот пусковой выключатель должен выключаться при 75 — 80% синхронной скорости низкоскоростной обмотки.

Рис. 4. Схема двухскоростного двигателя с расщепленной фазой

Если схема, показанная на рис. 4, применяется для двигателя с конденсаторным пуском, то используется или 1 конденсатор, соединенный последовательно с пусковым выключателем, или 2 конденсатора, 1 из которых соединяется последовательно с выводом П2, а другой — с выводом П2₁.

Если двигатель всегда можно пускать при соединении, соответствующем одной и той же скорости, то одна из вспомогательных обмоток может быть исключена. Пуск в этом случае частично или полностью автоматизируется.

Многоскоростные асинхронные однофазные электродвигатели ДАСМ

Для достижения больших частот вращения в бытовой технике часто необходимы электродвигатели с большим соотношением скоростей вращения ротора. Для этих целей применяются однофазные конденсаторные асинхронные двигатели с числами полюсов 2/12; 2/14; 2/16; 2/18; 2/24 и даже выше.

Однако изготовление двигателей с большим соотношением полюсов технологически сложно, поэтому пользуются разного рода механическими преобразователями частоты вращения, а также полупроводниковыми преобразователями частоты питающего напряжения.

Наиболее просто частота вращения в небольших пределах у этих двигателей регулируется изменением напряжения питания, для этого последовательно с обмоткой включаются дополнительные резисторы или дроссели.

Еще в СССР для привода бытовых автоматических стиральных машин был разработан двухскоростные конденсаторные электродвигатели типа ДАСМ-2 и ДАСМ-4 с числом полюсов 16/2.

Двигатель ДАСМ-2 был разработан для привода, автоматических стиральных машин емкостью 4 — 5 кг сухого белья. Первоначально он был рассчитан на номинальные мощности 75/400 Вт при частотах вращения 390/2750 об/мин.

Рис. 5. Двухскоростной конденсаторный асинхронный электродвигатель типа ДАСМ-2

На рис. 5 показаны схемы включения двигателей ДАСМ-2 и ДАСМ-4 в питающую сеть. Как видно из рисунка, двигатель ДАСМ-2 имеет на статоре четыре обмотки. Главная и вспомогательная обмотки соединены по параллельной схеме включения.

Двигатель ДАСМ-4 на низкой частоте вращения выполнен с трехфазной схемой включения в звезду, а на высокой частоте вращения — с параллельным включением обмоток статора. На статоре двигателя укреплено температурное реле РК-1-00 для защиты обмоток при перегрузках и в режимах короткого замыкания. Нормально замкнутые контакты реле включены в общий вывод статора электродвигателя.

Рис. 5. Схемы подключения двухскоростных электродвигателей к сети питания: а — электродвигателя ДАСМ-2; б — электродвигателя ДАСМ-4. Г.О. — главная обмотка; В.О, — вспомогательная обмотка; 1 — общий вывод обмоток малой и большой частоты вращения; 2 — конец вспомогательной обмотки большой частоты вращения; 3 — начало главной обмотки большой частоты вращения; 4 — начало вспомогательной обмотки низкой частоты вращения; 5 — начало главной обмотки низкой частоты вращения; Ср — рабочий конденсатор; Сп — пусковой конденсатор; РТ — реле тепловое защитное типа РК-1-00; РП — реле пусковое типа РТК-1-11; Р1, Р2 — контакты командоаппарата.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

ВСПОМОГАТЕЛЬНАЯ МАШИНА ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

1. Вспомогательная машина для регулирования скорости трехфазного асинхронного двигателя, включаемого в каскад с последнею, характеризующаяся тем, что: а) статор ее снабжен двумя трехфазными обмотками, имеющими разные числа полюсов, из каковых обмоток одна присоединена к сети трехфазного тока, а другая — к кольцам ротора регулируемого асинхронного двигателя, и б) ротор ее снабжен двумя обмотками, из которых одна, имеющая число полюсов, равное числу полюсов обмотки статора, присоединенной к сети, коротко замкнута, а другая, снабженная коллектором, через щетки присоединена к кольцам регулируемого асинхронного двигателя и имеет число полюсов, равное числу полюсов обмотки статора, присоединяемой также к кольцам регулируемого двигателя. 2. Видоизменение охарактеризованной в п. 1 машины, отличающееся тем, что на роторе имеется всего одна коллекторная обмотка, снабженная соединениями, которые для поля обмотки статора, присоединяемой к кольцам регулируемого асинхронного двигателя, являются эквипотенциальными соединениями, а для поля обмотки статора, подключаемой к сети, являются короткими замыканиями.

Предлагаемое изобретение представляет собою соединение асинхронной и коллекторной машин в одну машину и имеет целью получить вспомогательную машину для регулирования скорости трехфазного асинхронного двигателя.

На фиг. 1 изображена схема регулирования скорости асинхронного двигателя по методу Шербиуса; на фиг. 2 — развернутая схема обмотки ротора; на фиг. 3 — схема комбинированной машины.

Одним из очень распространенных способов регулирования скорости асинхронного двигателя является метод Шербиуса. Схема регулирования скорости по этому методу -изображена на фиг. 1 со следующими обозначениями: А — асинхронный двигатель; S₂ и R₂ — статор и ротор трехфазного коллекторного шунтового возбуждения, соединенного с контактными кольцами ротора главного двигателя A; S₁ и R₁ — статор и ротор асинхронной машины, присоединенной к той же сети, что и главный двигатель. Роторы R₁ и R₂ сидят на одном валу. При регулировании скорости асинхронного двигателя А согласно схемы фиг. 1, коллекторная машина S₂-R₂ обычно работает как мотор, получая электрическую энергию из контактных колец двигателя А, и асинхронная машина S₁-R₁ работает как асинхронный генератор, посылая часть электрической энергии, неиспользованной в главном двигателе, обратно в сеть.

Предлагается упростить вышеописанную схему, соединив коллекторный и асинхронный двигатель аггрегата Шербиуса в одну машину. Схема такой комбинированной машины изображена на фиг. 3. В статоре этой машины расположены две обмотки S₁ и S₂. Обмотка S₁ приключена к той же сети L, что и главный двигатель, и соответствует обмотке статора S₁ асинхронного генератора в схеме Шербиуса (фиг. 1). Обмотка S₂ через посредство проводов d-d-d присоединяется к контактным кольцам ротора главного двигателя (фиг. 3). Во избежание магнитного влияния обмоток S₁ и S₂ друг на друга, эти обмотки должны иметь разное число полюсов (например, обмотка S₂ — 4 р. полюсов и обмотка S₁ — 2 р. полюсов). Обмотка S₂ (фиг. 3) соответствует обмотке статора коллекторного двигателя аггрегата Шербиуса (фиг. 1). Ротор R₃ комбинированной машины (фиг. 3) представляет собою соединение двух роторов R₁ и R₂ схемы Шербиуса (фиг. 1). Ротор R₃ (фиг. 3) имеет обмотку постоянного тока с коллектором, на котором расположены щетки. Шаг обмотки R₃ должен соответствовать числу полюсов обмотки S₂ и должен быть приблизительно равен полюсному делению той же обмотки и половине полюсного деления обмотки S₁ (так как последняя имеет число полюсов вдвое меньшее, чем обмотка S₂). На фиг. 3 пунктирные линии k-k-k обозначают эквипотенциальные соединения обмотки R₃. Действие такой комбинированной машины заключается в следующем: трехфазный ток ротора главного двигателя подводится к статору S₂ и ротору R₃, причем машина S₂-R₃ при этом работает, как коллекторный двигатель. Статор S₁ и ротор R₃ образуют собою асинхронную машину. Если бы в обмотке ротора не было эквипотенциальных соединений k-k-k, то вращающееся поле, создаваемое обмоткой S₁, не наводило бы в обмотке ротора тока сколько-нибудь заметной величины. Соединения k-k-k являются эквипотенциальными для поля обмотки S₂. Для поля обмотки S₁ эти соединения уже не являются эквипотенциальными, вследствие чего по этим соединениям может протекать ток, индуктированный в проводах обмотки ротора R₃ вращающимся потоком, создаваемым обмоткою S₁. Таким образом, обмотка ротора R₃ является коротко замкнутой по отношению к полю статора S₁ и разомкнутой по отношению к полю S₂. Сказанное поясняет фиг. 2, на которой изображена развернутая схема обмотки ротора R₃. На верху этой схемы кривая 1 изображает вращающееся магнитное поле, создаваемое статорной обмоткой S₁, а кривая 2 изображает вращающееся магнитное поле, создаваемое обмоткою S₂. Как видно из фиг. 2, в обмотке ротора, благодаря наличности соединения k-k-k, образуется целый ряд коротко замкнутых контуров. Один из таких контуров, состоящий из секций D-F, изображен на фиг. 2 жирными линиями. Сплошные стрелки на фиг. 2 указывают направление тока, в какой-нибудь момент, индуктированного полем 1; пунктирные стрелки показывают направление э.д. сил, индуктированных потоком 2; как видно, эти э.д. направлены друг против друга, вследствие чего, в коротко замкнутом контуре поле 2 не вызывает никакого тока. Наоборот, э.д. силы, индуктированные полем 1, в коротко замкнутом контуре, складываются друг с другом и вызывают в нем ток. На фиг. 2 изображена граммовская обмотка; с одинаковым успехом может быть применена также барабанная обмотка — петлеобразная или волнообразная. На фиг.3 коллекторный двигатель имеет шунтовое возбуждение; не исключена возможность и других систем возбуждения.

При вышеописанной системе ротора R₃, благодаря наличности эквипотенциальных соединений k-k-k, можно ожидать довольно благоприятных условий коммутации. В случае необходимости, однако, возможно применение других известных методов для улучшения коммутации в виде вспомогательных полюсов или дополнительных сопротивлений в роторе.

На фиг.3 в роторе расположена всего одна обмотка. Возможна также другая конструкция, при которой в роторе располагаются две независимых друг от друга обмотки; одна обмотка коллекторная с числом полюсов, равным обмотке статора S₂, и другая обмотка, коротко замкнутая с числом полюсов, равным статорной обмотке S₁ Обе обмотки S₁ и S₂ (фиг.3) можно соединить также в одну по известным уже методам, предложенным или Dr. (см. Journal of El. Engineers 1914, №230, u. Deutsches Kalen-der Elektrotechniker 1923, I. S. 272).

Подключение трехфазного двигателя к сети

За счет простой конструкции и легкости обслуживания асинхронные электрические двигатели находят широкое применение практически в любой сфере от промышленных предприятий до бытовой техники. Из-за особенности рабочего принципа они по-разному подключаются к трехфазным и однофазным электросетям.

Содержание:

1. Принцип работы
2. Подключение к однофазной сети через конденсатор
3. Подключение без конденсатора
4. Реверс двигателя в однофазной сети
5. Подключение к трехфазной сети двигателя с короткозамкнутым ротором
6. Подключение двигателя с фазным ротором

Принцип работы

Асинхронный трехфазный электродвигатель представляет собой конструкцию из двух основных компонентов: статора – большого неподвижного элемента, служащего одновременно и корпусом двигателя, и ротора – подвижной детали, передающей механическую энергию на вал. Читайте более подробно о принципе работы асинхронного двигателя в отдельной статье. Очень рекомендуем сделать это, т.к. информация там может быть полезна в работе!

Коротко, статор представляет собой корпус, внутри которого находится сердечник или магнитопровод. Внешне он похож на беличье колесо и собирается из электротехнической стали, изолированный с помощью нанесения специального лака. Такая конструкция снижает количество вихревых токов, появляющихся при воздействии с круговым магнитным полем двигателя. В пазах сердечника располагаются три обмотки, на которые подается питание.

Ротор представляет собой шихтованный сердечник и вал. Стальные листы, используемые в роторном сердечнике, не обрабатываются лаком-изолятором. Обмотка ротора – короткозамкнутая.

Рассмотрим принцип действия этой конструкции. После подачи энергии на асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором на фиксированных обмотках статора создается магнитное поле. При подключении к сети с синусоидальным переменным током, характер поля будет изменяться с изменением показателей сети. Поскольку обмотки статора смещены относительно друг друга не только в пространстве, но и во времени, возникают три магнитных потока со смещением, в результате взаимодействия которых возникает вращающееся результирующее поле, проводящее ротор в движение.

Несмотря на то, что фактически ротор неподвижен, вращение магнитных полей на обмотках статора создает относительно вращение, что и приводит его в движение. Результирующее поле, «собранное» потоками обмоток, в процессе вращения наводит электродвижущую силу в проводники ротора. Согласно правилу Ленца, основное поле буквально пытается догнать поток на обмотках с целью сокращения относительной скорости.

Асинхронные двигателя относятся к электрическим машинам и, следовательно, могут использоваться не только в качестве моторов, но и как генераторы. Для этого необходимо, чтобы вращение ротора осуществлялось через некий внешний источник энергии, например, через другой двигатель или воздушную турбину. При наблюдении остаточного магнетизма на роторе, то в обмотках статора также будет генерироваться переменный поток, что приведет к получению напряжения на них за счет принципа индукции. Такие генераторы называют индукционными, они находят в бытовой и хозяйственной сфере для обеспечения бесперебойной работы непостоянных сетей переменного тока.

Подключение к однофазной сети через конденсатор

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети невозможно в чистом виде, без изменения схемы питания. Дело в том, что для создания вращающегося магнитного потока необходимо наличие как минимум двух обмоток со сдвигом по фазе, за счет которого и создает относительное движение статора. Если мотор подключить к бытовой однофазной сети напрямую, подав питание на одну из обмоток статора, он не будет работать. Это связано с тем, что одна работающая фаза создает пульсирующее поле, которое может обеспечивать движение вращающегося ротора, но не способно запустить его.

Для решения этой проблемы в двигателе размещается дополнительная обмотка под углом в 90˚ относительно основной, в цепь которой последовательно включен фазосмещающий элемент. В этом качестве могут выступать резисторы, индукционные катушки и другие устройства, однако лучшую эффективность показало применение конденсаторов.

Дополнительная обмотка, создаваемая с помощью конденсаторов, чаще всего выступает в роли пускателя двигателя, поэтому её называют пусковой. По достижении определенной температуры и скорости вращения вала срабатывает переключатель, размыкающий цепь. После этого работа двигателя обеспечивает взаимодействием между ротором и пульсирующим полем рабочей обмотки, как уже было описано выше.

Для обеспечения максимальной эффективности работы необходимо использование конденсаторов, чья ёмкость подходит под сетевые показатели. Кроме того, нередко в таких двигателях используется магнитный пускатель или реле тока для автоматического управления рабочим процессом. В видео ниже, будет и про магнитный пускатель.

Функциональные особенности подключения асинхронного двигателя с одним конденсатором отличаются хорошими пусковыми характеристиками, но сравнительно небольшой мощностью. Поскольку частота бытовой сети с напряжением 220 В составляет 50 Гц, такие моторы не могут вращаться со скоростью более 3000 об/мин. Это сокращает сферу их использования до бытовых приборов: пылесосов, холодильников, триммеров, блендеров и т.д.

Очень настоятельно рекомендуем посмотреть два видео ролика в этом разделе (одно сверху, другое снизу), т.к. наглядное пособие, может быть крайне полезным.

Подключение без конденсатора

Для подключения асинхронного двигателя в однофазную сеть без использования конденсаторов существуют две популярные схемы. Для обеспечения работы двигателя берутся синисторы с разнополярными импульсами управления и симметричный динистор.

Первая схема предназначена для электродвигателей с величиной номинального вращения от 1500 об/мин. В качестве фазосмещающего элемента выступает специальная цепочка. Схема соединения обмоток статора – треугольник.

Необходимо создать сдвинутое напряжение на конденсаторе путем изменения сопротивления. После того, как напряжение конденсатора достигнет нужного уровня, динистор переключится и включит заряженный конденсатор в схему запуска.

Вторая схема подходит для электродвигателей с большим пусковым сопротивлением или номинальной скоростью вращения от 3000 об/мин.

Очевидно, в данной ситуации необходимо создать сильный пусковой момент. Именно по этой причине в машинах этого типа для подключения статорных обмоток используется треугольник. Вместо фазосдвигающих конденсаторов в этой схеме применяются электронные ключи. Первый из них последовательно включается в цепь рабочей фазы, а второй – параллельно. В результате этой хитрости создается опережающий сдвиг тока. Однако данный способ эффективен только для двигателей 120˚ электрическим смещением.

Трехфазный электромотор можно подключить с помощью тиристорного ключа. Это, пожалуй, самый простой и эффективный способ подключения асинхронного двигателя в однофазную сеть без конденсаторов. Принцип его действия таков: ключ остается закрытым во время максимального сопротивления. Благодаря этому создается наибольший фазовый сдвиг и, соответственно, пусковой момент. По мере ускорения вала сопротивление снижается до оптимального уровня, сохраняющего сдвиг по фазе в пределах значения, обеспечивающего работу двигателя.

При наличии тиристорного ключа можно и вовсе отказаться от конденсаторов – он демонстрирует лучшие рабочие и пусковые характеристики даже для двигателей мощностью более 2 кВт.

Реверс электродвигателя в однофазной сети

При подключении асинхронного двигателя в сеть с однофазным током управлять реверсом (обратным вращением) ротора можно с помощью третьей обмотки. Для этого необходим тумблер или аналогичный двухпозиционный переключатель. Сначала с ним через конденсатор соединяется третья обмотка. Два контакта тумблера подключаются к двум другим обмоткам. Такая простая схема позволит управлять направлением вращения, переводя переключатель в нужное положение.

Подключение к трехфазной сети двигателя с короткозамкнутым ротором

Самыми эффективными и часто используемыми способами подключения асинхронного двигателя к трехфазной сети являются так называемые звезда и треугольник.

В конструкции двигателя с короткозамкнутым ротором есть всего шесть контактов обмоток – по три на каждой. Для того чтобы подключить асинхронный двигатель звездой необходимо соединить концы обмоток в одном месте, подобно лучам звезды. Примечательно, что в такой схеме напряжение у начал обмоток составляет 380 В, а на участке цепи, пролегающем между их соединением и местом подключения фаз – 220 В. Возможность включения двигателя данным методом указывается на его бирке символом Y.

Главное достоинство этой схемы в том, что она предотвращает возникновение перегрузок по току на электродвигателе при условии использования четырехполюсного автомата. Машина запускает плавно, без рывков. Недостаток схемы в том, что пониженное напряжение на каждой из обмоток не дает двигателю развивать максимальную мощность.

Если электродвигатель с короткозамкнутым ротором был подключен по схеме звезда, это можно заметить по общей перемычке на концах обмоток.

Для обеспечения предельной рабочей мощности трехфазного электродвигателя его подключают к сети треугольником. В этой схеме обмотки статора соединяются друг с другом по принципу конец-начало. При питании от трехфазной сети нет необходимости в соединении с рабочим нулем. Напряжение на участках цепи между выводами будет равняться 380 В. На табличке двигателя, подходящего для подключения треугольников, изображается символ ∆. Иногда производитель даже указывает номинальную мощность при использовании той или иной схемы.

Главный недостаток треугольника – пусковые токи слишком большой величины, которые иногда перегружают проводку и выводят её из строя. В качестве оптимального решения изредка создают комбинированную схему, в которой запуск и набор скорости происходит при «звезде», а затем обмотки переключают на «треугольник».

Подключение с фазным ротором

Асинхронные электродвигатели с фазным ротором имеют высокие пусковые и регулировочные характеристики, благодаря чему применяются в высокомощных машинах и приборах малой мощности. Конструктивно этот асинхронный двигатель отличается от обычного трехфазного тем, что на роторе есть своя трехфазная обмотка со сдвинутыми катушками.

Для подключения электродвигателей с фазным ротором применяются описанные выше схемы звезда и треугольник (для 380 В и 220 В сетей соответственно). Стоит заметить, что для того или иного двигателя может быть использована только одна схема, указанная в паспорте. Пренебрежение этим требованием может привести к сгоранию мотора.

Соединение обмоток в клеммной коробке производится так же, как на схемах из предыдущего способа. Изменение рабочих характеристик так же закономерно: треугольник выдает практически в полтора раза большую мощность, а звезда, в свою очередь, мягче функционирует и управляется.

В отличие от моделей с короткозамкнутым ротором, асинхронный двигатель с трехфазным ротором имеет более сложную конструкцию, но это позволяет получать улучшенные пусковые характеристики и обеспечивать плавную регулировку вращения. Используются такие машины в оборудовании, требуемом регулировки частоты вращения и запускаемом под нагрузкой, к примеру, в крановых механизмах.

Переделка электрического двигателя с 380 на 220 Вольт

1. Что можно переделывать
2. Этапы переделки
3. Соединение обмоток
4. Расчет конденсаторов
5. Сборка по схеме
6. Как поменять направление вращения

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

Что можно переделывать

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

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

Этапы переделки

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

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

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

Соединение обмоток

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

• Звезда;
• Треугольник.

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

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

Расчет конденсаторов

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

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

Если треугольник, то формула преобразует свой вид:

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

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

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

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

Сборка по схеме

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

Как поменять направление вращения

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

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

Схемы торможения асинхронных двигателей

После отключения от сети электродвигатель продолжает движение по инерции. При этом кинетическая энергия расходуется на преодоление всех видов сопротивлений движению. Поэтому скорость электродвигателя через промежуток времени, в течение которого будет израсходована вся кинетическая энергия, становится равной нулю.

Такая остановка электродвигателя при движении по инерции называется свободным выбегом. Многие электродвигатели, работающие в продолжительном режиме или со значительными нагрузками, останавливают путём свободного выбега.

В тех же случаях, когда продолжительность свободного выбега значительна и оказывает влияние на производительность электродвигателя (работа с частыми пусками), для сокращения времени остановки применяют искусственный метод преобразования кинетической энергии, запасенной в движущейся системе, называемый торможением.

Все способы торможения электродвигателей можно разделить на два основных вида: механическое и электрическое.

При механическом торможении кинетическая энергия преобразуется в тепловую, за счёт которой происходит нагрев трущихся и прилегающих к ним частей механического тормоза.

При электрическом торможении кинетическая энергия преобразуется в электрическую и в зависимости от способа торможения двигателя либо отдаётся в сеть, либо преобразуется в тепловую энергию, идущую на нагрев обмоток двигателя и реостатов.

Наиболее совершенными считают такие схемы торможения, при которых механические напряжения в элементах электродвигателя незначительны

Схемы динамического торможения асинхронных двигателей

Для управления моментом при динамическом торможении асинхронным двигателем с фазным ротором по программе с заданием времени используются узлы схем, приведенные на рис. 1, из которых схема рис. 1, а применяется при наличии сети постоянного тока, а схема рис. 1, б — при отсутствии её.

В качестве тормозных резисторов в роторе используются пусковые резисторы R1, включение которых в режиме динамического торможения производится отключением контакторов ускорения, показанных в рассматриваемых узлах схем условно в виде одного контактора КМ3, команда на отключение которого подаётся блокировочным контактом линейного контактора КМ1.

Рис. 1. Схемы управления динамическим торможением асинхронных двигателей с фазным ротором с заданием времени при наличии и отсутствии сети постоянного тока

Эквивалентное значение постоянного тока в обмотке статора при торможении обеспечивается в схеме рис. 1, а дополнительным резистором R2, а в схеме рис. 1. б соответствующим выбором коэффициента трансформации трансформатора Т.

Контактор торможения КМ2 может быть выбран как на постоянном, так и на переменном токе в зависимости от требуемого числа включений в час и использования пусковой аппаратуры.

Приведенные на рис. 1 схемы управления могут использоваться для управления режимом динамического торможения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Для этого обычно используется схема с трансформатором и выпрямителем, приведенная на рис. 1, б.

Схемы торможения противовключением асинхронных двигателей

При управлении моментом при торможении противовключением асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с контролем скорости применяется узел схемы, приведенный на рис. 2.

В качестве реле противовключения используется реле контроля скорости SR, укрепляемое на двигателе. Реле настраивается на напряжение отпадания, соответствующее скорости, близкой к нулю и равной (0,1 — 0,2) ωуст.

Схема используется для остановки двигателя с торможением противовключением в реверсивной (рис. 2, а) в в нереверсивной (рис. 2, б) схемах. Команда SR используется для отключения контакторов КМ2 или КМЗ и КМ4, отключающих обмотку статора от напряжения сети при скорости двигателя, близкой к нулю. При реверсировании двигателя команды SR не используются.

Рис. 2. Узлы схемы управления торможения противовключением асинхронного двигателя с коооткозамкнутым ротором с контролем скорости при остановке в реверсивной и нереверсивной схемах

Узел управления асинхронным двигателем с фазным ротором в режиме торможения противовключеиием с одной ступенью, состоящей из R1 и R2, приведен на рис. 3. Управляющее реле противовключения KV, в качестве которого применяется, например, реле напряжения постоянного тока типа РЭВ301, которое подключено к двум фазам ротора через выпрямитель V. Реле настраивается на напряжение отпадания.

Часто для настройки реле KV используется дополнительный резистор R3. Схема в основном применяется при реверсировании АД со схемой управления, приведенной на рис. 3, а, но может использоваться и при остановке в нереверсивной схеме управления, приведенной на рис. 3, б.

При пуске двигателя реле противовключения КV не включатся и ступень противовключения резистора ротора R1 выводится сразу после подачи управляющей команды на пуск.

Рис. 3. Узлы схем управления торможением противовключением асинхронных двигателей с фазным ротором с контролем скорости при реверсе и остановке

В режиме противовключения после подачи команды на реверс (рис. 3, а) или остановку (рис. 3, б) скольжение электродвигателя повышается и происходит включение реле KV.

Реле KV отключает контакторы КМ4 и КМ5 и тем самым вводит полное сопротивление Rl + R2 ротор двигателя.

В конце процесса торможения при скорости асинхронного двигателя, близкой к нулю и составляющей примерно 10 — 20 % установившейся начальной скорости ωпер = (0,1 — 0,2) ωуст, реле KV отключается, обеспечивая команду на отключение ступени противовключения R1 с помощью контактора КМ4 и на реверсирование электродвигателя в реверсивной схеме или команду на остановку электродвигателя в нереверсивной схеме.

В приведенных схемах в качестве управляющего устройства может применяться командоконтроллер и другие аппараты.

Схемы механического торможения асинхронных двигателей

При остановке асинхронных двигателей, а также для удержания механизма передвижения или подъёма, например в крановых промышленных установках, в неподвижном состоянии при отключенном двигателе применяется механическое торможение. Оно обеспечивается электромагнитными колодочными или другими тормозами с трёхфазным электромагнитом переменного тока, который при включении растормаживает тормоз. Электромагнит тормоза YB включается и отключается вместе с двигателем (рис 4, а).

Напряжение на электромагнит тормоза YB может подаваться контактором торможения КМ2, если нужно отключать тормоз не одновременно с двигателем, а с некоторой задержкой по времени, например после окончания электрического торможения (рис. 4, б)

Выдержку времени обеспечивает реле времени КТ, получающее команду на начало отсчета времени, обычно при отключении линейного контактора КМ1 (рис. 4, в).

Рис. 4. Узлы схем, осуществляющих механическое торможение асинхронных двигателей

В асинхронных электроприводах применяются также электромагнитные тормоза постоянного тока при управлении электродвигателем от сети постоянного тока.

Схемы конденсаторного торможения асинхронных двигателей.

Для торможения АД с короткозамкнутым ротором применяется также конденсаторное торможение с самовозбуждением. Оно обеспечивается конденсаторами C1 — С3, подключенными к обмотке статора.

Включаются конденсаторы по схеме звезды (рис. 5, а) или треугольника (рис. 5, б).

Рис. 5. Узлы схем, осуществляющих конденсаторное торможение асинхронных двигателей.