Существует разные схемы подключения, больше вариантов для трёхфазных двигателей, различающиеся способом соединения обмоток двигателя и составом дополнительных элементов, но минимальная работоспособная схема содержит один конденсатор, от чего и происходит название.
Как правило, одна из обмоток («фаза двигателя») запитывается напрямую от однофазной сети, а другие обмотки запитывается через электрический конденсатор , который сдвигает фазу подводимого тока почти на +90°, или через катушку индуктивности , которая сдвигает фазу почти на −90°. Чтобы результирующее вращающееся магнитное поле не было эллиптическим, последовательно с конденсатором включается переменный проволочный резистор , с помощью которого добиваются кругового вращающегося магнитного поля.
Промышленные конденсаторные двигатели имеют в основе, как правило, двухфазный двигатель (проще производство и схема подключения). Трёхфазные двигатели переделываются под однофазную сеть обычно в частном порядке или мелкосерийном производстве в силу массовости таких типов двигателей и сетей, выбирая при этом между сложностью схемы и недоиспользованием мощности двигателя.
Такие двигатели используются в основном в бытовой технике малой мощности: активаторных стиральных машинах, механизмах катушечных и стационарных кассетных магнитофонов, недорогих проигрывателях виниловых дисков, вентиляторах и другой подобной технике.
Также такие двигатели применяются в циркуляционных насосах водопроводных и отопительных систем (напр. компании Grundfos ), и в воздуходувках и дымососах отопительных и водонагревательных агрегатов (напр. Buderus ).
Трёхфазные асинхронные двигатели в однофазную электрическую сеть включают через фазосдвигающий конденсатор.
Вывод одной обмотки электродвигателя подключается к «фазовому» проводу, вывод второй обмотки - к нейтральному проводу . Вывод третьей обмотки подключается через конденсатор, ёмкость которого подбирается по формулам, в зависимости от того, как соединены обмотки двигателя - «звездой» или «треугольником» .
Если обмотки соединены «звездой», тогда ёмкость «рабочего» конденсатора должна быть
C R A B . Z V E Z D A = 2800 I U {\displaystyle C_{RAB.ZVEZDA}=2800{\frac {I}{U}}} .
Если обмотки соединены «треугольником», тогда ёмкость «рабочего» конденсатора должна быть
C R A B . T R E U G O L N I K = 4800 I U {\displaystyle C_{RAB.TREUGOLNIK}=4800{\frac {I}{U}}} , где
U {\displaystyle U} - напряжение сети, вольт ;
I {\displaystyle I} - рабочий ток двигателя, ампер ;
C {\displaystyle C} - электрическая ёмкость , микрофарад .
При пуске двигателя кнопкой подключается пусковой конденсатор C P U S K {\displaystyle C_{PUSK}} , ёмкость которого должна быть в два раза больше ёмкости рабочего. Как только двигатель наберёт нужные обороты, кнопку «Пуск» отпускают.
Переключатель B 2 {\displaystyle B_{2}} позволяет изменять направление вращения электродвигателя. Выключатель B 1 {\displaystyle B_{1}} отключает электродвигатель.
Используя паспортные данные электродвигателя, можно определить его рабочий ток I {\displaystyle I} по формуле:
I = P 1 , 73 U η cos φ {\displaystyle I={\frac {P}{1{,}73~U~\eta ~\cos \varphi }}} , где
В этой статье поговорим о конденсаторных двигателях, которые по сути являются обычными асинхронными, отличающимися лишь способом подключения к сети. Затронем тему подбора конденсаторов, разберем причины необходимости точного подбора емкости. От
ruscos.ru
Принцип действия однофазного АД
С1
С2
М
Устройство однофазного АД:
- статор, в пазах которого уложена однофазная обмотка;
- короткозамкнутый ротор.
При включении в сеть МДС обмотки статора создает
пульсирующий магнитный поток, который можно разложить на два потока Фпр и Фобр, вращающихся в противоположные стороны с частотой nпр= nобр= n1.
Скольжение ротора относительно потока Фпр
S (n n ) S
пр 1 n1 2 ;
скольжение ротора относительно потока Фобр
Sобр n1 ( n2 ) 2n1 (n1 n2 ) 2 S. n1 n1
Например, при n1 =1500 об/мин иn2 =1450 об/мин
Sпр=0,033 иSобр=1,967, т.е.Sпр<Sобр
Следовательно, частота токов в роторе, наведенных прямым и обратными потоками f2обр >>f2пр, а индуктивное сопротивление обмотки ротора току
I2обр во много раз больше активного сопротивления.
Этот ток I2обр является почти чисто индуктивным и оказывает сильное
размагничивающее влияние на обратное поле Фобр и тогда M2обр << M2пр.
M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| В результате однофазный АД имеет | ||
|
|
|
| Mпр |
|
|
| вращающий момент M = M2пр - M2обр | |||||
|
|
|
|
|
|
| |||||||
|
|
|
|
|
|
| |||||||
|
|
|
|
|
|
|
| ||||||
| M |
|
|
|
|
|
|
|
| График M = f(S) может быть получен | |||
|
|
|
|
|
|
|
|
| наложением графиков Mпр = f(S) и | ||||
2 | 1,5 | 1 | 0,5 | 0 |
|
| |||||||
S |
| Mобр = f(S) | |||||||||||
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
0,5 | 1 | 1,5 | 2 | ||||||||||
| При Sпр=Sобр=1 моментMпр = Mобр | ||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
| Mобр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||
|
|
|
|
|
|
|
|
| Пусковой момент однофазного АД |
| |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| равен нулю |
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
Для создания пускового момента необходимо во время пуска создать
вращающееся магнитное поле.
|
| Пуск |
|
| С1 |
|
|
IА | А | ФЭ | |
| С2 |
| В |
|
|
| |
| М | П2 | П1 |
|
| ||
|
|
| IВ |
С этой целью применяют пусковую обмотку В.
Обмотки А и В располагают на статоре
со смещением на 90 эл. градусов.
Токи в обмотках статора IА иIВ должны быть
сдвинуты по фазе на 900.
U1 |
|
|
В | А | А+В=900 |
IВ |
| IА |
Для этого в цепь пусковой обмотки включают
фазосмещающий элемент (чаще всего С).
После достижения частоты вращения близкой к номинальной пусковую обмотку отключают.
На статоре две обмотки, занимающие одинаковое число пазов и сдвинутые в пространстве на 90 эл. градусов.
Главную обмотку А включают непосредственно в сеть, а вспомогательную обмотку Ввключают в ту же сеть, но через конденсатор Сраб.
Спуск. Вспомогательная обмотка В
после пуска не отключается.
Таким образом, если однофазный АД работает с пульсирующей МДС статора, то
конденсаторный АД - с вращающейся МДС.
Емкость конденсатора Сраб, необходимая для | С | 1,6 105 I | A | sin | A , | |||
получения кругового вращающегося поля |
|
|
| |||||
раб | f U k2 |
| ||||||
|
|
|
|
|
|
|
| |
| wBkB |
|
| 1 | 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
где | k wAkA | - коэффициент трансформации. |
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
| |||
Для повышения пускового момента параллельно конденсатору Сраб включаютпусковой. конденсатор Спуск, емкость которого рассчитывается из условия получения кругового поля при пуске двигателя.
При вращении ротора с частотой n1 потокФ0 индуцирует в обмотках статора переменные ЭДС с частотойf1=p n1/60.
При подключении к обмотке статора нагрузки, в ней возникает ток, который создает вращающееся магнитное поле с частотой n1 =60f1/p.
Т.о. ротор вращается с такой же частотой, что и магнитное поле статора. Поэтому машину называют синхронной.
В синхронных машинах обмотку статора, в которой наводится ЭДС и проходит ток нагрузки, называют обмоткой якоря.
Часть машины, на которой расположена обмотка возбуждения, называется индуктором. В синхронных машинах индуктор – ротор.
Взаимодействие вращающегося магнитного поля статора с основным магнитным потоком Ф0 создаетэлектромагнитный момент М, который
при работе синхронной машины генератором, является тормозящим моментом, а при работе двигателемвращающим.
результирующий магнитный поток
неизменным.
В машине, работающей под нагрузкой, т.е при токах статора I ≠ 0, магнитное поле создается не только МДС ротора, но и МДС токов статора
Воздействие МДС якоря на магнитное поле ротора называют реакцией якоря.
В ненасыщенной машине в результате действия реакции якоря одна половина полюса размагничивается а другая – подмагничивается; кривая распределения маг-
нитной индукции В сдвигается навстречу направления вращения на угол, но
Ф остается
Внасыщенной машине размагничивающее действие реакции якоря под одной половиной полюса сказывается сильнее, чем подмагничивающее - под
другой половиной полюса. В результате снижается поток Ф, а, следовательно, и ЭДС, и электромагнитный момент.
При индуктивном характере тока нагрузки размагничивающее действие реакции якоря усиливается, а при достаточной емкостной нагрузке – реакция якоря оказывает подмагничивающее воздействие.
Внешняя характеристика
|
|
|
|
|
|
|
|
| U1f ( I1). |
|
| |
C1 | C2 | V |
| C3 |
| при I | в | = const, cos= constи n1=const. | ||||
|
| U1 |
|
|
|
|
| 1 |
|
| ||
|
|
| А1 |
| U1 |
|
|
|
|
| cos 1<1 | |
|
|
|
| U1о |
|
|
|
|
| |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
|
|
|
| I1 |
|
|
|
|
| (RC) | ||
|
|
|
|
| U1н |
|
|
|
|
| ||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| cos 1=1 | ||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
+ |
|
| А2 |
|
|
|
|
|
|
| cos 1<1 | |
|
| Iв |
|
|
|
|
|
| (RL) | |||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||
|
|
|
|
|
| 0 |
|
|
|
| I1н | I1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||
Относительное изменение напряжения | U U1о U1н 100% | |||||||||||
генератора при номинальном токе |
|
| н |
| U1н |
| ||||||
|
|
|
|
| ||||||||
называют номинальным изменением напряжения.
Электромагнитный момент Мэм синхронной машины создается в результате взаимодействия вращающегося магнитного поля статора с основным магнитным потоком ротораФ0
где 1 | МэмРэм 1, |
- угловая синхронная скорость вращения | |
| 1 2n1 60 2f1 p. |
Электромагнитная мощность неявнополюсной синхронной машины
Рэм m1 U1 E0 sin, xc
где xc – синхронное индуктивное сопротивление обмотки статора Дляявнополюсного синхронного генератора
Рэм | m U E | 0 | sin | m U2 |
| 1 |
| 1 | )sin2, |
1 1 | 1 1 | ( |
|
|
| ||||
xd |
| 2 | xq | xd | |||||
|
|
|
|
|
|
где xd иxq – синхронные индуктивные сопротивления по продольной и поперечной оси
studfiles.net
Количество просмотров публикации Конденсаторные асинхронные двигатели. - 44
Конденсаторным называют асинхронный электродвигатель, который питается от однофазной сети, имеет на статоре 2 обмотки: первая питается от сети непосредственно, а вторая — последовательно с электроконденсатором, чтобы создавать вращающееся магнитное поле. Конденсаторы образуют сдвиг по фазе токов обмоток, оси у которых повернуты в пространстве.
Максимальная величина вращающегося момента достигается при сдвиге фаз токов на 90°, причем именно в тот момент, когда их амплитуды подбираются так, чтобы вращающееся поле было круговым. Во время пуска конденсаторных асинхронных двигателей оба конденсатора подключены, но сразу же после разгона один из них обязательно отключают. Это объясняется тем, что для номинальной частоты вращения необходима значительно меньшая емкость, нежели при самом пуске. Конденсаторный асинхронный электродвигатель по своим пусковым и рабочим параметрам очень похож на трехфазный асинхронный двигатель. Его используют в электроприводах небольшой мощности; если необходима мощность свыше 1 кВт, такой электродвигатель использовать нецелесообразно, ввиду высокой стоимости и размеров конденсаторов.
Асинхронный электродвигатель, питаемый от однофазной сети и имеющий на статоре две обмотки, одна из которых включается в сеть непосредственно, а другая — последовательно с электрическим конденсатором для образования вращающегося магнитного поля. Конденсаторы создают сдвиг фаз между токами обмоток, оси которых сдвинуты в пространстве. Наибольший вращающий момент развивается, когда сдвиг фаз токов составляет 90°, а их амплитуды подобраны так, что вращающееся поле становится круговым. При пуске К. а. д. оба конденсатора включены, а после его разгона один из конденсаторов отключают; это обусловлено тем, что при номинальной частоте вращения требуется значительно меньшая емкость, чем при пуске. К. а. д.
по пусковым и рабочим характеристикам близок к трёхфазному асинхронному двигателю.
Применяется в электроприводах малой мощности; при мощностях свыше 1 квт используется редко вследствие значительной стоимости и размеров конденсаторов.
Трёхфазный асинхронный электродвигатель, включаемый через конденсатор в однофазную сеть.
Рабочая ёмкость конденсатора для 3-фазного двигателя определяется по формуле Ср = 2800 1/U мкф, в случае если обмотки соединены по схеме ʼʼзвездаʼʼ, или Ср = 48001/U (мкф), в случае если обмотки соединены по схеме ʼʼтреугольникʼʼ. Ёмкость пускового конденсатора Сп=(2,5 — 3)Ср. Размещено на реф.рфРабочее напряжение конденсаторов должно быть в 1,5 раза выше напряжения сети; конденсаторы устанавливаются обязательно бумажные.
referatwork.ru
В этой статье поговорим о конденсаторных двигателях, которые по сути являются обычными асинхронными, отличающимися лишь способом подключения к сети. Затронем тему подбора конденсаторов, разберем причины необходимости точного подбора емкости. Отметим основные формулы, которые помогут в приблизительной оценке требуемой емкости.
Конденсаторным двигателем называется , в цепь статора которого включена дополнительная емкость, с целью создать сдвиг фаз тока в обмотках статора. Зачастую это касается однофазных цепей при использовании трехфазных или двухфазных асинхронных двигателей.
Обмотки статора асинхронного двигателя физически сдвинуты друг относительно друга, и одна из них включается непосредственно в сеть, в то время как вторая, либо вторая и третья подключаются к сети через конденсатор. Емкость конденсатора подбирается так, чтобы сдвиг фаз токов между обмотками получился бы равным или хотя бы близким к 90°, тогда ротору будет обеспечен максимальный вращающий момент.
При этом модули магнитной индукции обмоток должны получиться одинаковыми, чтобы магнитные поля обмоток статора оказались бы сдвинуты относительно друг друга так, чтобы суммарное поле вращалось по кругу, а не по эллипсу, увлекая за собой ротор с наибольшей эффективностью.
Очевидно, ток и его фаза в подключенной через конденсатор обмотке связаны как с емкостью конденсатора, так и с эффективным импедансом обмотки, который в свою очередь зависит от скорости вращения ротора.
При старте двигателя импеданс обмотки определяется лишь ее индуктивностью и активным сопротивлением, поэтому он относительно мал в момент пуска, и здесь нужен конденсатор большей емкости для обеспечения оптимального пуска.
Когда же ротор разгонится до номинальных оборотов, магнитное поле ротора станет индуцировать в обмотках статора ЭДС, которая будет направлена против питающего обмотку напряжения - эффективное сопротивление обмотки теперь растет, и требуемая емкость снижается.
При оптимально подобранной емкости в каждом режиме (пусковой режим, рабочий режим) магнитное поле будет круговым, и здесь имеет значение как скорость вращения ротора, так и напряжение, и число витков обмотки, и подключенная в текущий момент емкость. Если оптимальное значение какого-нибудь параметра нарушено, поле становится эллиптическим, характеристики двигателя соответственно падают.
Для двигателей разного назначения схемы подключения емкостей разные. Когда требуется значительный пусковой момент, применяют конденсатор большей емкости, чтобы обеспечить оптимальные ток и фазу именно в момент пуска. Если пусковой момент не особо важен, то внимание уделяют только созданию оптимальных условий рабочего режима, при номинальной скорости вращения, и емкости подбирается для номинальных оборотов.
Довольно часто для качественного пуска применяют пусковой конденсатор, который на время запуска подключается параллельно рабочему конденсатору относительно малой емкости, чтобы вращающееся магнитное поле и при пуске было круговым, затем пусковой конденсатор отключают, и двигатель продолжает работу только с рабочим конденсатором. В особых случаях прибегают к набору конденсаторов с возможностью переключения для разных нагрузок.
Если пусковой конденсатор случайно не будет отключен после выхода двигателя на номинальные обороты, сдвиг фаз в обмотках уменьшится, не будет уже оптимальным, и магнитное поле статора станет эллиптическим, что ухудшит рабочие характеристики двигателя. Крайне важно правильно подобрать пусковую и рабочую емкости, чтобы двигатель работал эффективно.
На рисунке показаны типичные схемы включения конденсаторных двигателей, применяемые на практике. Например рассмотрим двухфазный двигатель с короткозамкнутым ротором, статор которого имеет две обмотки для питания в двух фазах А и В.
В цепь дополнительной фазы статора включен конденсатор С, поэтому токи IA и IВ текут в обеих обмотках статора в двух фазах. Наличием емкости добиваются фазового сдвига токов IA и IВ в 90°.
Векторная диаграмма показывает, что суммарный ток сети образован геометрической суммой токов обеих фаз IA и IВ. Подбором емкости С добиваются такого сочетания с индуктивностями обмоток, чтобы фазовый сдвиг токов получился именно 90°.
Ток IA запаздывает относительно приложенного сетевого напряжения UА на угол φА, а ток IВ - на угол φВ относительно напряжения UB, приложенного к зажимам второй обмотки в текущий момент. Угол между напряжением сети и напряжением, приложенным ко второй обмотке составляет 90°. Напряжение на конденсаторе UС образует угол 90° с током IВ.
По диаграмме видно, что полная компенсация фазового сдвига при φ = 0 достигается тогда, когда реактивная мощность потребляемая двигателем из сети равна реактивной мощности конденсатора С. Рядом на рисунке показаны типичные схемы включения трехфазных двигателей с конденсаторами в цепях обмоток статоров.
Промышленностью сегодня выпускаются конденсаторные двигатели на базе двухфазных. Трехфазные легко модифицируются вручную для питания от однофазной сети. Встречаются и мелкосерийные трехфазные модификации, уже оптимизированные при помощи конденсатора под однофазную сеть.
Часто такие решения можно встретить в бытовых приборах, таких как посудомоечные машины и комнатные вентиляторы. Промышленные циркуляционные насосы, воздуходувки и дымососы также часто используют в своей работе конденсаторные двигатели. Если требуется включить трехфазный двигатель в однофазную сеть - применяют фазосдвигающий конденсатор, то есть опять же переделывают двигатель в конденсаторный.
Для приблизительного расчета емкости конденсатора применяют известные формулы, в которые достаточно подставить напряжение питания и рабочий ток двигателя, и легко вычислить необходимую емкость для .
Для нахождения рабочего тока двигателя достаточно прочитать данные на его шильдике (мощность, кпд, косинус фи), и так же подставить в формулу. В качестве пускового конден
kgrant.ru
Асинхронный конденсаторный двигатель имеет на статоре две обмотки, занимающие одинаковое число пазов и сдвинутые в пространстве относительно друг друга на 90 эл. град. Одну из обмоток — главную — включают непосредственно в однофазную сеть, а другую — вспомогательную — включают в эту же сеть, но через рабочий конденсатор Сра6 (рис. 16.7, а).
В отличие от рассмотренного ранее однофазного асинхронного двигателя в конденсаторном двигателе вспомогательная обмотка после пуска не отключается и остается включенной в течение всего периода работы, при этом емкость Сраб создает фазовый сдвиг между токами 
и 
.
Таким образом, если однофазный асинхронный двигатель по окончании процесса пуска работает с пульсирующей МДС статора, то конденсаторный двигатель - с вращающейся. Поэтому конденсаторные двигатели по своим свойствам приближаются к трехфазным двигателям.
Необходимая для получения кругового вращающегося поля емкость (мкФ)
Cраб = 1,6 
105 IA sin φA / (f1UA k2), (16.4)
при этом отношение напряжений на главной UА и на вспомогательной UBобмотках должно быть
UA /UB = tg φA ≠ 1.
ЗдесьφA - угол сдвига фаз между током 
и напряжением 
при круговом поле; k = ωB kB/ (wAkA) - коэффициент трансформации, представляющий собой отношение
Рис. 16.7. Конденсаторный двигатель:
а— с рабочей емкостью, б — с рабочей и пусковой емкостями, в — механические характеристики; 1— при рабочей емкости, 2— при рабочей и пусковой емкостях
эффективных чисел витков вспомогательной и главной обмоток; kAи kB— обмоточные коэффициенты обмоток статора.
Анализ (16.4) показывает, что при заданных коэффициенте трансформации kи отношении напряжений UA/ UBемкость Сра6 обеспечивает получение кругового вращающегося поля лишь при одном, вполне определенном режиме работы двигателя. Если же и изменится режим (нагрузка), то изменятся и ток IAи фазовый угол φA, а следовательно, и Сраб, соответствующая круговому полю. Таким образом, если нагрузка двигателя отличается от расчетной, то вращающееся поле двигателя становится эллиптическим и рабочие свойства двигателя ухудшаются. Обычно расчет Сраб ведут для номинальной нагрузки или близкой к ней.
Обладая сравнительно высокими КПД и коэффициентом мощности (соs φ1 = 0,80 ÷ 0,95), конденсаторные двигатели имеют неудовлетворительные пусковые свойства, так как емкость Сраб обеспечивает круговое поле лишь при расчетной нагрузке, а при пуске двигателя поле статора эллиптическое. При этом пусковой момент обычно не превышает 0,5МНОМ.
Для повышения пускового момента параллельно емкости Сраб включают емкость Спуск, называемую пусковой(рис. 16.7, б). Величину Спуск выбирают, исходя из условия получения кругового поля статора при пуске двигателя, т. е. получения наибольшего пускового момента. По окончании пуска емкость Спуск следует отключать, так как при небольших скольжениях в цепи обмотки статора, содержащей емкость Си индуктивность L, возможен резонанс напряжений, из-за чего напряжение на обмотке и на конденсаторе может в два-три раза превысить напряжение сети.
При выборе типа конденсатора следует помнить, что его рабочее напряжение определяется амплитудным значением синусоидального напряжения, приложенного к конденсатору Uc. При круговом вращающемся поле это напряжение (В) превышает напряжение сети U1и определяется выражением
Uc = U1 
(16.5)
Рис 16.8. Схемы включения двухфазного двигателя в трехфазную сеть
Конденсаторные двигатели иногда называют двухфазными, так как обмотка статора этого двигателя содержит две фазы. Двухфазные двигатели могут работать и без конденсатора или другого ФЭ, если к фазам обмотки статора подвести двухфазную систему напряжений (два напряжения, одинаковые по значению и частоте, но сдвинутые по фазе относительно друг друга на 90°). Для получения двухфазной системы напряжений можно воспользоваться трехфазной линией с нулевым проводом, включив обмотки статора так, как показано на рис. 16.8, а: одну обмотку — на линейное напряжение UAB,а другую — на фазное напряжение Uc через автотрансформатор AT (для выравнивания значения напряжений на фазных обмотках двигателя). Возможно включение двигателя и без нулевого провода (рис. 16.8, б), но в этом случае напряжения на обмотках двигателя будут сдвинуты по фазе на 120°, что приведет к некоторому ухудшению рабочих свойств двигателя.
Читайте также:
lektsia.info
