| 53.Однофазные электродвигатели |
Однофазными электродвигателями оборудовано большое количество маломощных холодильных агрегатов, используемых в быту (домашние холодильники, морозильники, бытовые кондиционеры, небольшие тепловые насосы...).Несмотря на очень широкое распространение, однофазные двигатели с вспомогательной обмоткой зачастую недооцениваются по сравнению с трехфазными двигателями.Целью настоящего раздела является изучение правил подключения однофазных электродвигателей, их ремонта и обслуживания, а также рассмотрение узлов и элементов, необходимых для их работы (конденсаторы, пусковые реле). Конечно, мы не будем изучать, как и почему вращаются такие двигатели, но все особенности их использования в качестве двигателей для компрессоров холодильного оборудования мы постараемся изложить.А) Однофазные двигатели с вспомогательной обмоткойТакие двигатели, установленные в большинстве небольших компрессоров, питаются напряжением 220 В. Они состоят из двух обмоток (см. рис. 53.1).
► Основная обмотка Р, называемая ________часто рабочей обмоткой, или по-английски Run (R), имеет провод толстого сечения, который в течение всего периода работы двигателя остается под напряжением и пропускает номинальную силу тока двигателя.► Вспомогательная обмотка А, называемая также пусковой обмоткой, или по-английски S (Start), имеет провод более тонкого сечения, следовательно, большее сопротивление, что позволяет легко отличить ее от основной обмотки.
Вспомогательная или пусковая обмотка, согласно названию, служит для обеспечения запуска двигателя.Действительно, если попытаться запустить двигатель, подав напряжение только на основную обмотку (и не запитать вспомогательную), мотор будет гудеть, но вращаться не начнет. Если в этот момент вручную крутануть вал, мотор запустится и будет вращаться в том лее направлении, в котором его закрутили вручную. Конечно, такой способ запуска совсем не годится для практики, особенно если мотор спрятан в герметичный кожух.Пусковая обмотка как раз и служит для того, чтобы запустить двигатель и обеспечить величину пускового момента выше, чем момент сопротивления на валу двигателя.Далее мы увидим, что последовательно с пусковой обмоткой в цепь вводится, как правило, конденсатор, обеспечивающий необходимый сдвиг по фазе (около 90°) между током в основной и пусковой обмотках. Эта искусственная расфазировка как раз и позволяет запустить двигатель.
Внимание! Все замеры должны быть выполнены с большой аккуратностью и точностью, особенно, если модель двигателя вам незнакома или схема соединения обмоток отсутствует.
Случайное перепутывание основной и вспомогательной обмоток, как правило, заканчивается тем, что вскоре после подачи напряжения мотор сгорает!Не стесняйтесь повторить измерения несколько раз и набросать схему мотора, снабдив ее максимумом пометок, это позволит вам избежать многих ошибок!ПРИМЕЧАНИЕЕсли двигатель трехфазный, омметр покажет одинаковые значения сопротивлений между всеми тремя клеммами. Таким образом, представляется, что трудно ошибиться, прозванивая этот тип двигателя (по трехфазным двигателям см. раздел 62).В любом случае, возьмите в привычку читать справочные данные на корпусе двигателя, а также подумайте о том, как заглянуть вовнутрь клеммной коробки, сняв ее крышку, поскольку там часто приводится схема соединения обмоток двигателя.
Проверка двигателя. Одним из наиболее сложных для начинающего ремонтника вопросов является принятие решения о том, что по результатам проверки двигатель следует считать сгоревшим. Напомним основные дефекты электрического характера, наиболее часто встречающиеся в двигателях (неважно, однофазных или трехфазных). Большинство этих дефектов имеют причиной сильный перегрев двигателя, обусловленный чрезмерной величиной потребляемого тока. Повышение силы тока может быть следствием электрических (продолжительное падение напряжения, перенапряжение, плохая настройка предохранительных устройств, плохой электрический контакт, неисправный контактор) или механических (заклинивание из-за нехватки масла) неполадок, а также аномалий в холодильном контуре (слишком большое давление конденсации, присутствие кислот в контуре...).
Одна из обмоток может быть оборвана . В этом случае омметр при измерении ее сопротивления будет показывать очень большую величину вместо нормального сопротивления. Удостоверьтесь, что ваш омметр исправен и что его зажимы имеют хороший контакт с клеммами обмотки. Не стесняйтесь проверить омметр с помощью хорошего эталона.Напомним, что обмотка обычного мотора имеет максимальное сопротивление в несколько десятков Ом для небольших двигателей и несколько десятых долей Ома для огромных двигателей. Если обмотка оборвана, нужно будет либо заменить двигатель (или полностью агрегат), либо перемотать его (в том случае, когда такая возможность имеется, перемотка тем более выгодна, чем больше мощность двигателя).Между двумя обмотками может существовать короткое замыкание. Чтобы выполнить такую проверку, необходимо убрать соединительные провода (и соединительные перемычки на трехфазном двигателе).Когда вы проводите отсоединение, никогда не стесняйтесь предварительно разработать детальную схему замеров и сделать максимум пометок, чтобы в дальнейшем спокойно и без ошибок вновь поставить на место соединительные провода и перемычки.
В омметр должен показывать бесконечность. Однако, он показывает ноль (или очень низкое сопротивление), что без сомнения означает возможность короткого замыкания между двумя обмотками.Такая проверка менее показательна для однофазного двигателя с вспомогательной обмоткой в случае, если две обмотки невозможно разъединить (когда общая точка С, соединяющая две обмотки, находится внутри двигателя). Действительно , в зависимости от точного места нахождения короткого замыкания, замеры сопротивлений, осуществленные между тремя клеммами (С —> А, С —> Р и Р —> А), дают пониженные, но достаточно несвязанные между собой величины. Например, сопротивление между точками А и Р, может не соответствовать сумме сопротивлений С —> А + С —> Р.Также, как и в случае обрыва обмоток, при коротком замыкании между обмотками необходимо либо заменить, либо перемотать двигатель.
Обмотка может быть замкнута на массу. Сопротивление изоляции нового двигателя (между каждой из обмоток и массой) должно достигать 1000 MQ. Со временем это сопротивление уменьшается и может упасть до 10... 100 MQ. Как правило, принято считать, что начиная с 1 MQ (1000 kQ) нужно предусматривать замену двигателя, а при величине сопротивления изоляции 500 kQ и ниже, эксплуатация двигателя не допускается (напомним: 1 MQ = 103kQ = 10°>Q).Обмотка замкнута на массуСопротивление стремится к нулюЕсли изоляция нарушена, измерение сопротивления между клеммой обмотки и корпусом мотора дает нулевую ветмчину (или очень низкое сопротивление) вместо бесконечности (см. рис. 53.8). Заметим, что такое измерение должно быть выполнено на каждой клемме двигателя с помощью наиболее точного омметра. Перед каждым измерением убедитесь, что ваш омметр в исправном состоянии, и что его зажимы имеют хороший контакт с клеммой и металлом корпуса двигателя (при необходимости, соскоблите краску на корпусе, чтобы добиться хорошего контакта).В примере на рис. 53.8 измерение указывает на то, что обмотка несомненно может быть замкнута на корпус.Рис. 53.8.Однако контакт обмотки с массой может быть и не полным. Действительно, сопротивление изоляции между обмотками и корпусом может становиться достаточно низким, когда двигатель находится под напряжением, чтобы вызывать срабатывание предохранительного автомата, в то же время оставаясь достаточно высоким, чтобы в отсутствие напряжения не быть обнаруженным с помощью обычного омметра.В этом случае необходимо использовать мегомметр (или аналогичный прибор), который позволяет контролировать сопротивление изоляции с использованием постоянного напряжения от 500 В, вместо нескольких вольт для обычного омметраПри вращении ручного индуктора мегомметра, если сопротивление изоляции в норме, стрелка прибора должна отклоняться влево (поз. 1) и указывать бесконечность (оо). Более слабое отклонение, например, на уровне 10 MQ (поз. 2), указывает на снижение изоляционных характеристик двигателя, которое хотя и недостаточно для того, чтобы только оно привело к срабатыванию защитного автомата, но, тем не менее, должно быть отмечено и устранено, поскольку даже незначительные повреждения изоляции, вдобавок к уже существующим, в большинстве случаев рано или поздно приведут к полной остановке агрегата.Отметим также, что только мегомметр может позволить выполнить качественную проверку изоляции двух обмоток между собой, когда их невозможно разъединить (см. выше проблему короткого замыкания между обмотками в однофазном двигателе). В заключение укажем, что проверку подозрительного электродвигателя необходимо проводить очень строго.В любом случае недостаточно только заменить двигатель, но необходимо также найти, вдобавок к этому первопричину неисправности (механического, электрического или иного характера) с тем, чтобы радикально исключить всякую возможность ее повторения. В холодильных компрессорах, где имеется большая вероятность наличия кислоты в рабочем теле (обнаруживаемой простым анализом масла), после замены сгоревшего мотора необходимо будет предпринять дополнительные меры предосторожности. Не следует пренебрегать и осмотром электроаппаратуры (при необходимости, заменяя контактор и прерыватель, проверяя соединения и предохранители...).
Вдобавок к этому, замена компрессора требует от персонала высокой квалификации и строгого соблюдения правил: слива хладагента, при необходимости промывая после этого контур, возможной установки антикислотного фильтра на всасывающей магистрали, замены фильтра-осушителя, поиска утечек, обезвоживания контура путем вакуумирования, заправки контура хладагентом и полного контроля функционирования... Наконец, особенно если изначально установка была заправлена хладагентом типа CFC (R12, R502...), может быть будет возможным и целесообразным воспользоваться заменой компрессора, чтобы поменять тип хладагента?Б) КонденсаторыЧтобы запустить однофазный двигатель со вспомогательной обмоткой, необходимо обеспечить сдвиг по фазе переменного тока во вспомогательной обмотке по отношению к основной. Для достижения сдвига по фазе и, следовательно, обеспечения требуемого пускового момента (напомним, что пусковой момент двигателя обязательно должен быть больше момента сопротивления на его валу) используют, в основном, конденсаторы, установленные последовательно со вспомогательной обмоткой. Отныне мы должны запомнить, что если емкость конденсатора выбрана неправильно (слишком малая или слишком большая), достигнутая величина фазового сдвига может не обеспечить запуск двигателя (двигатель стопорится).В электрооборудовании холодильных установок мы будем иметь дело с двумя типами конденсаторов:► Рабочие (ходовые) конденсаторы (бумажные) небольшой емкости (редко более 30 мкф), и значительных размеров.► Пусковые конденсаторы (электролитические), имеющие, наоборот, большую емкость (может превышать 100 мкф) при относительно небольших размерах. Они не должны находиться постоянно под напряжением, иначе такие конденсаторы очень быстро перегреваются и могут взорваться. Как правило, считается, что время их нахождения под напряжением не должно превышать 5 секунд, а максимально допустимое число запусков составляет не более 20 в час.С одной стороны, размеры конденсаторов зависят от их емкости (чем больше емкость, тем больше и размеры). Емкость указывается на корпусе конденсатора в микрофарадах (др, или uF, или MF, или MFD, в зависимости от разработчика) с допуском изготовителя, например: 15uF±10% (емкость может составлять от 13,5 до 16,5 мкФ) или 88-108 MFD (емкость составляет от 88 до 108 мкФ).Кроме того, размеры конденсатора зависят от величины напряжения, указанного на нем (чем выше напряжение, тем больше конденсатор). Полезно напомнить, что указанное разработчиком напряжение является максимальным напряжением, которое можно подавать на конденсатор, не опасаясь его разрушения. Так, если на конденсаторе указано 20мкф/360В, это значит, что такой конденсатор свободно можно использовать в сети с напряжением 220 В, но ни в коем случае нельзя подавать на него напряжение 380 В.
| 53.1. УПРАЖНЕНИЕ |
Попробуйте для каждого из 5 конденсаторов, изображенных на рис. 53.10 в одном и том же масштабе, определить, какие из них являются рабочими (ходовыми), а какие пусковыми.
Конденсатор №1 самый большой по размерам из всех представленных, имеет довольно низкую емкость в сравнении с его размерами. По-видимому, это рабочий конденсатор.Конденсаторы №3 и №4, при одинаковых размерах, имеют очень небольшую емкость (заметим, что конденсатор №4, предназначенный для использования в сети с напряжением питания, большим, чем конденсатор №3, имеет более низкую емкость). Следовательно, эти два конденсатора также рабочие.Конденсатор №2 имеет, в сравнении с его размерами, очень большую емкость, следовательно это пусковой конденсатор. Конденсатор №5 имеет емкость несколько меньше, чем №2, но он предназначен для более высокого напряжения: это также пусковой конденсатор.
Проверка конденсаторов. Измерения при помоши омметра, когда они дают те результаты, которые мы только что рассмотрели, являются превосходным свидетельством исправности конденсатора. Тем не менее, они должны быть дополнены измерением фактической емкости конденсатора (вскоре мы увидим, как выполнить такое измерение).Теперь изучим типичные неисправности конденсаторов (обрыв цепи, короткое замыкание между пластинами, замыкание на массу, пониженная емкость) и способы их выявления. Прежде всего следует заметить, что совершенно недопустимым является вздутие корпуса конденсатора.
В конденсаторе может иметь место обрыв вывода Тогда омметр, подключенный к выводам и установленный на максимальный диапазон, постоянно показывает бесконечность. При такой неисправности все происходит как в случае отсутствия конденсатора. Однако, если двигатель оснащен конденсатором, значит он для чего-то нужен. Следовательно, мы можем представить себе, что двигатель либо не будет нормально работать, либо не будет запускаться, что зачастую будет обусловливать срабатывание тепловой защиты (тепловое реле защиты, автомат защиты...).Внутри конденсатора может иметь место короткое замыкание между пластинамиПри такой неисправности омметр будет показывать нулевое или очень низкое сопротивление (используйте небольшой диапазон). Иногда компрессор может запуститься (далее мы увидим, почему), но в большинстве случаев короткое замыкание в конденсаторе приводит к срабатыванию тепловой защиты.Пластины могут быть замкнуты на массуПластины конденсатора, также как и обмотки электродвигателя, изолированы от массы. Если сопротивление изоляции резко падает (опасность чего проявляется при чрезмерном перегреве), утечка тока обусловливает отключение установки автоматом защиты.Такая неисправность может возникать, если конденсатор имеет металлическую оболочку. Сопротивление, измеренное между одним из выводов и корпусом в этом случае стремится к 0, вместо того, чтобы быть бесконечным (проверять нужно оба вывода).Емкость конденсатора может быть пониженной В этом случае действительная величина емкости, измеренная на его концах, ниже емкости, указанной на корпусе с учетом допуска изготовителя.
В измеренная емкость должна была бы находиться в пределах от 90 до 110 мкФ. Следовательно, на самом деле, емкость слишком низкая, что не обеспечит требуемые величины сдвига по фазе и пускового момента. В результате двигатель может больше не запуститься.
Рассмотрим теперь, как осуществить измерение фактической емкости конденсатора с помощью несложной схемы, легко реализуемой в условиях монтажной площадки.ОВНИМАНИЕ! Чтобы исключить возможные опасности, необходимо перед сборкой этой схемы проверить конденсатор с помощью омметра.Внешне исправный конденсатор достаточно подключить к сети переменного тока напряжением 220 В и измерить потребляемый ток (конечно, в этом случае, рабочее напряжение конденсатора должно быть не ниже 220 В).Схему необходимо защитить либо автоматом защиты, либо плавким предохранителем с рубильником. Измерение должно быть как можно более коротким (пусковой конденсатор опасно долго держать под напряжением).
При напряжении 220 В действительная емкость конденсатора (в мкФ) примерно в 14 раз больше потребляемого тока (в амперах).
Например, вы хотите проверить емкость конденсатора (очевидно, это пусковой конденсатор, поэтому время его нахождения под напряжением должно быть очень небольшим, см. рис. 53.21). Поскольку на нем указано, что рабочее напряжение равно 240 В, его можно включить в сеть напряжением 220 В.
Если емкость, обозначенная на конденсаторе составляет 60 мкФ ± 10% (то есть от 54 до 66 мкФ), теоретически он должен потреблять ток силой: 60 / 14 = 4,3 А.Установим автомат или плавкий предохранитель, рассчитанный на такой ток, подключим трансформаторные клещи и установим на амперметре диапазон измерения, например, 10 А. Подадим напряжение на конденсатор, считаем показания амперметра и тотчас отключим питание.
ВНИМАНИЕ, ОПАСНОСТЬ! Когда вы измеряете емкость пускового конденсатора, время его нахождения под напряжением не должно превышать 5 секунд (практика показывает, что при небольших затратах на организацию процесса измерения, этого времени вполне достаточно для выполнения замера).В нашем примере, фактическая емкость составляет около 4,1 х 14 = 57 мкФ, то есть конденсатор исправный, поскольку его емкость должна находиться между 54 и 66 мкФ.Если замеренный ток составил бы, например, 3 А, фактическая емкость была бы 3 х 14 = 42 мкФ. Эта величина выходит за пределы допуска, следовательно нужно было бы заменить конденсатор.
В) Пусковые релеВне зависимости от конструкции, задачей пускового реле является отключение пусковой обмотки, как только двигатель наберет примерно 80% номинального числа оборотов. После этого, двигатель считается запущенным и продолжает вращение только с помощью рабочей обмотки.Существует два основных типа пусковых реле: реле тока и реле напряжения. Мы упомянем также запуск с помощью термистора СТР.Вначале изучим пусковое реле токаЭтот тип реле, как правило, применяется в небольших однофазных двигателях, используемых для привода компрессоров, мощность которых не превышает 600 Вт (домашние холодильники, небольшие морозильные камеры...).
В большинстве случаев (но не всегда) эти реле подключаются непосредственно к компрессору при помощи двух или трех (в зависимости от моделей) гнезд, в которые входят штеккеры обмоток электродвигателя, предотвращая возможные ошибки при подключении реле к вспомогательной и основной обмоткам. На верхней крышке реле, как правило, нанесены следующие обозначения:Р / М —> Рабочая (Main) —> Основная обмотка А / S -> Пусковая (Start) —> Вспомогательная обмотка L Линия (Line) —> Фаза питающей сетиЕсли реле перевернуть верхней крышкой вниз, можно отчетливо услышать стук подвижных контактов, которые скользят свободно.Поэтому, при установке такого реле необходимо строго выдерживать его пространственную ориентацию, чтобы надпись "Верх" (Тор) находилась сверху, так как если реле перевернуто, его нормально разомкнутый контакт будет постоянно замкнут.
При проверке омметром сопротивления между контактами пускового реле тока (в случае его правильного расположения) между гнездами A/S и Р/М, а также между гнездами L и A/S, должен иметь место разрыв цепи (сопротивление равно со), поскольку при снятом питании контакты реле разомкнуты.Между гнездами Р/М и L сопротивление близко к 0, соответствуя сопротивлению катушки реле, которая мотается проводом толстого сечения и предназначена для пропускания пускового тока.Можно также проверить сопротивление реле в перевернутом состоянии. В таком случае, между гнездами A/S и L вместо бесконечности должно быть сопротивление, близкое к нулю.При монтаже реле тока в перевернутом положении ) его контакты будут оставаться постоянно замкнутыми, что не позволит отключать пусковую обмотку. В результате возникает опасность быстрого сгорания электродвигателя.
Изучим теперь работу пускового реле тока в схеме, приведенной на в отсутствие напряжения.Как только на схему будет подано напряжение, ток пойдет через тепловое реле защиты, основную обмотку и катушку реле. Поскольку контакты A/S и L разомкнуты, пусковая обмотка обесточена и двигатель не запускается - это вызывает резкое возрастание потребляемого тока.Повышение пускового тока (примерно пятикратное, по отношению к номиналу) обеспечивает такое падение напряжения на катушке реле (между точками L и Р/М), которое становится достаточным, чтобы сердечник втянулся в катушку, контакты A/S и L замкнулись и пусковая обмотка оказалась под напряжением.
Благодаря импульсу, полученному от пусковой обмотки, двигатель запускается и по мере того, как число его оборотов растет, потребляемый ток падает. Одновременно с этим падает напряжение на катушке реле (между L и Р/М). Когда мотор наберет примерно 80% от номинального числа оборотов, напряжение между точками L и Р/М станет недостаточным для удержания сердечника внутри катушки, контакт между A/S и L разомкнётся и полностью отключит пусковую обмотку.Однако, при такой схеме пусковой момент на валу двигателя очень незначительный, поскольку в ней отсутствует пусковой конденсатор, обеспечивающий достаточную величину сдвига по фазе между током в основной и пусковой обмотках (напомним, что главным назначением конденсатора является увеличение пускового момента). Поэтому данная схема используется только в небольших двигателях с незначительным моментом сопротивления на валу.Если речь идет о небольших холодильных компрессорах, в которых в качестве расширительного устройства обязательно используются капиллярные трубки, обеспечивающие выравнивание давления в конденсаторе и давления в испарителе при остановках, то в этом случае запуск двигателя происходит при минимально возможном моменте сопротивления на валу {см. раздел 51. "Капиллярные расширительные устройства").При необходимости повышения пускового момента последовательно с пусковой обмоткой необходимо устанавливать пусковой конденсатор (Cd). Поэтому часто реле тока выпускаются с четырьмя гнездами, как например, в модели, представленной.Реле такого типа поставляются с шунтирующей перемычкой между гнездами 1 и 2. При необходимости установки пускового конденсатора шунт удаляется.Отметим, что при прозвонке такого реле омметром между гнездами М и 2 сопротивление будет близким к нулю и равным сопротивлению обмотки реле. Между гнездами 1 и S сопротивление равно бесконечности (при нормальном положении реле) и нулю (при реле, перевернутом крышкой вниз).
ВНИМАНИЕ! При замене неисправного реле тока новое реле всегда должно быть с тем же индексом, что и неисправное.
Действительно, существуют десятки различных модификаций реле тока, каждая из которых имеет свои характеристики (сила тока замыкания и размыкания, максимально допустимая сила тока...). Если вновь устанавливаемое реле имеет отличные от заменяемого реле характеристики, то либо его контакты никогда не будут замыкаться, либо будут оставаться постоянно замкнутыми.
Если контакты никогда не замыкаются, например, из-за того, что пусковое реле тока слишком мощное (рассчитано на замыкание при пусковом токе 12 А, в то время как на самом деле пусковой ток не превышает 8 А), вспомогательная обмотка не может быть запитана и мотор не запускается. Он гудит и отключается тепловым реле защиты.Заметим, что эти же признаки сопровождают такую неисправность, как поломка контактов релеВ крайнем случае, проверить эту гипотезу можно замкнув накоротко на несколько секунд контакты 1 и S, например. Если мотор запускается, это будет доказательством неисправности реле.Если контакт остается постоянно замкнутым, например, из-за низкой мощности пускового реле тока (оно должно размыкаться при падении тока до 4 А, а двигатель на номинальном режиме потребляет 6 А), пусковая обмотка окажется все время под напряжением. Заметим, что то же самое произойдет, если вследствие чрезмерной силы тока, контакты реле "приварятся" или если реле установлено верхом вниз*, из-за чего контакты будут оставаться постоянно замкнутыми.Компрессор будет тогда потреблять огромный ток и, в лучшем случае, отключится тепловым реле защиты (в худшем случае он -сгорит). Если при этом в схеме присутствует пусковой конденсатор, он также будет все время под напряжением и при каждой попытке запуска будет сильно перегреваться, что в конечном счете приведет к его разрушению.
Нормальную работу пускового реле тока можно легко проверить с помощью трансформаторных клещей, установленных в линии конденсатора и пусковой обмотки. Если реле работает нормально, то в момент запуска ток будет максимальным, а когда контакт разомкнётся, амперметр покажет отсутствие тока.Наконец, чтобы завершить рассмотрение пускового реле тока, нужно остановиться на одной неисправности, которая может возникать при чрезмерном росте давления конденсации. Действительно, любое повышение давления конденсации, чем бы оно ни обусловливалось (например, загрязнен конденсатор), неизбежно приводит к росту потребляемого двигателем тока (см. раздел 10. "Влияние величины давления конденсации на силу тока, потребляемого электромотором компрессора"). Этот рост иногда может оказаться достаточным, чтобы привести к срабатыванию реле и замыканию контактов, в то время как двигатель вращается. Последствия такого явления вы можете себе представить!* Установка пускового реле в горизонтальной плоскости, как правило, дает такой же результат и также является неверной (прим. ред.).
Когда мощность двигателя растет (становясь выше, чем 600 Вт), возрастает и сила потребляемого тока, и использование пускового реле тока становится невозможным из-за того, что увеличивается потребный диаметр катушки реле. Пусковое реле напряжения тоже имеет катушку и контакты, но в отличие от реле тока, катушка реле напряжения имеет очень высокое сопротивление (наматывается тонким проводом с большим числом витков), а его контакты нормально замкнуты. Поэтому, вероятность перепутать эти два устройства очень незначительна. представлен внешний вид наиболее распространенного пускового реле напряжения, представляющего собой герметичную коробку черного цвета. Если прозвонить клеммы реле с помощью омметра, можно обнаружить, что между клеммами 1 и 2 сопротивление равно 0, а между 1-5 и 2-5 оно одинаково и составляет, например 8500 Ом (заметим, что клеммы 4 не включаются в схему и используются только для удобства соединения и разводки проводов на корпусе реле).
Контакты реле наверняка находятся между клеммами 1 и 2, поскольку сопротивление между ними равно нулю, однако к какой из этих клемм подключен один из выводов катушки определить нельзя, так как результат при измерениях будет одинаковым (см. схему на рис. 53.29).Если у вас есть схема реле, проблем с определением общей точки не будет. В противном случае вам потребуется выполнить дополнительно маленький опыт, то есть подать питание вначале на клеммы 1 и 5, а затем 2 и 5 (измеренное между ними сопротивление составило 8500 Ом, следовательно, один из концов катушки подключен либо к клемме 1, либо к клемме 2).
Допустим, что при подаче напряжения на клеммы 1-5, реле будет работать в режиме "дребезга" (как зуммер) и вы отчетливо различите постоянное замыкание и размыкание его контакта (представьте последствия такого режима для двигателя). Это будет признаком того, что клемма 2 является общей и один из концов катушки подключен именно к ней. В случаенеуверенности вы можете проверить себя, подав питание на клеммы 5 и 2 (контакты 1 и 2разомкнутся и будут оставаться разомкнутыми).ВНИМАНИЕ! Если вы подадите напряжение на клеммы 1 и 2 (клеммы нормально замкнутых контактов), то получите короткое замыкание, что может быть очень опасным
Чтобы выполнить такую проверку, вы должны использовать напряжение 220 В, если реле предназначено для оснащения двигателя на 220 В (настоятельно рекомендуем использовать в цепи плавкий предохранитель, чтобы защитить схему от возможных ошибок при подключении). Однако может случиться так, что контакты реле не будут размыкаться ни при подаче питания на клеммы 1 и 5, ни при его подаче на клеммы 2 и 5, хотя катушка будет исправной (при прозвонке омметром сопротивление 1-5 и 2-5 одинаково высокое). Это может быть обусловлено самим принципом, заложенным в основу работы схемы с реле напряжения (сразу после данного абзаца мы его рассмотрим), который требует для срабатывания реле повышенного напряжения. Чтобы продолжить проверку, вы можете увеличить напряжение до 380 В (реле при этом ничего не угрожает, так как оно способно выдержать напряжение до 400 В).
Как только на схему подается питание, ток проходит через тепловое реле защиты и основную обмотку (С—>Р). Одновременно он проходит через пусковую обмотку (С—»А). нормально замкнутые контакты 2-1 и пусковой конденсатор (Cd). Все условия для запуска соблюдены и двигатель начинает вращение.По мере того, как двигатель набирает обороты, в пусковой обмотке наводится дополнительное напряжение, которое добавляется к напряжению питания.
В конце запуска наведенное напряжение становится максимальным и напряжение на концах пусковой обмотки может достигать 400 В (при напряжении питания 220 В). Катушка реле напряжения сконструирована таким образом, чтобы разомкнуть контакты точно в тот момент, когда напряжение на ней превысит напряжение питания на величину, определенную разработчиком двигателя. Когда контакты I -2 разомкнутся, катушка реле остается запитанной напряжением, наведенным в пусковой обмотке (эта обмотка, намотанная на основную обмотку, представляет собой как бы вторичную обмотку трансформатора).Во время запуска очень важно, чтобы напряжение на клеммах реле в точности соответствовало напряжению на концах пусковой обмотки. Поэтому пусковой конденсатор всегда должен включаться в схему между точками I и Р, а не между А и 2 Отметим, что при размыкании контактов 1-2 пусковой конденсатор полностью исключается из схемы.Существует множество различных моделей реле напряжения, отличающихся своими характеристиками (напряжением замыкания и размыкания контактов...).
Поэтому, при необходимости замены неисправного реле напряжения, для этого нужно использовать реле той же самой модели.Если реле для замены не вполне соответствует двигателю -это значит, что либо его контакты при запуске не будут замкнуты, либо будут замкнуты постоянно.Когда при запуске контакты реле оказываются разомкнутыми, например из-за того, что реле слишком маломощное (оно срабатывает при 130 В, то есть сразу после подачи напряжения и пусковая обмотка запитана только как вторичная обмотка), двигатель не сможет запуститься, будет гудеть и отключится тепловым реле защиты (см. рис. 53.33).
Отметим, что такие же признаки будут иметь место в случае поломки контакта. В крайнем случае, всегда можно проверить эту гипотезу, замкнув на мгновение накоротко контакты 1 и 2. Если двигатель запустится, значит контакт отсутствует.
Запуск при помощи термистора (СТР)
Термистор, или терморезистор (СТР* - сокращение, в переводе означает положительный температурный коэффициент, то есть повышение сопротивления при росте температуры) включается в цепь так, как показано на рис. 53.37.При неподвижном роторе мотора СТР холодный (имеет окружающую температуру) и его сопротивление очень низкое (несколько Ом). Как только на двигатель подается напряжение, запитывается основная обмотка. Одновременно ток проходит через низкое сопротивление СТР и пусковую обмотку, в результате чего двигатель запускается. Однако ток, текущий через пусковую обмотку, проходя через СТР, нагревает его, что обусловливает резкое повышение его температуры, а следовательно и сопротивления. По истечении одной-двух секунд температура СТР становится более 100°С, а его сопротивление легко превышает 1000 Ом.Резкое повышение сопротивления СТР снижает ток в пусковой обмотке до нескольких миллиампер, что эквивалентно отключению этой обмотки так, как это сделало бы обычное пусковое реле. Слабый ток, не оказывая никакого влияния на состояние пусковой обмотки, продолжает проходить через СТР, оставаясь вполне достаточным, чтобы поддерживать его температуру на нужном уровне.Такой способ запуска используется некоторыми разработчиками, если момент сопротивления при запуске очень малый, например, в установках с капиллярными расширительными устройствами (где при остановке неизбежно выравнивание давлений).Однако, когда компрессор остановился, длительность остановки должна быть достаточно большой, чтобы не только обеспечить выравнивание давлений, но и, главным образом, охладить СТР (по расчетам для этого нужно как минимум 5 минут).Всякая попытка запуска двигателя при горячем СТР (имеющим, следовательно, очень высокое сопротивление) не позволит пусковой обмотке запустить двигатель. За такую попытку можно поплатиться значительным возрастанием тока и срабатыванием теплового реле защиты.Терморезисторы представляют собой керамические диски или стержни и основным видом неисправностей этого типа пусковых устройств является их растрескивание и разрушение внутренних контактов, наиболее часто обусловленное попытками запуска при горячих СТР, чтонеизбежно влечет за собой чрезмерное повышение пускового тока.. Мы часто указывали на важность соблюдения идентичности моделей при замене неисправных элементов электрооборудования (тепловые реле защиты, пусковые реле...) на новые, либо на те, которые рекомендуются для замены разработчиком. Мы советуем также при замене компрессора менять и комплект пусковых устройств (реле + конденсатор(ы)).* Иногда встречается термин РТС, который означает то же самое, что и СТР {прим. peo.j.
Г) Обобщение наиболее часто встречающихся схем пусковых устройств
В документации различных разработчиков встречается множество схем с несколькими экзотическими названиями, которые мы сейчас разъясним. Воспользовавшись этим случаем, мы пополним наши знания и увидим роль рабочих конденсаторов.Для лучшего понимания дальнейшего материала напомним, что в отличие от пусковых конденсаторов, рабочие конденсаторы рассчитаны на постоянное нахождение под напряжением и что конденсатор включается в схему последовательно с пусковой обмоткой, позволяя повысить крутящий момент на вачу двигателя.1) Схема PSC (Permanent Split Capacitor) - схема с постоянно подключенным конденсатором является самой простой, поскольку в ней отсутствует пусковое реле.Конденсатор, постоянно находясь под напряжением (см. рис. 53.40\ должен быть рабочим конденсатором. Поскольку с ростом емкости такой тип конденсаторов быстро увеличивается в размерах, их емкость ограничивается небольшими значениями (редко более 30 мкФ).Следовательно, схема PSC используется, как правило, в небольших двигателях с незначительным моментом сопротивления на валу (малые холодильные компрессоры для капиллярных расширительных устройств, обеспечивающих выравнивание давлений при остановках, вентиляторные двигатели небольших кондиционеров). При подаче напряжения на схему, постоянно подключенный кон-денсатор (Ср) дает толчок, позволяя запустить двигатель. Когда двигатель запущен, пусковая обмотка остается под напряжением вместе с последовательно включенным конденсатором, что ограничивает силу тока и позволяет повысить крутящий момент при работе двигателя.2) Схема СТР. изученная ранее, называется также РТС (Positive Temperature Coefficient) и используется в качестве относительно простого пускового устройства.Она может быть усовершенствована добавлением постоянно подключенного конденсатор.При подаче напряжения на схему (после остановки длительностью не менее 5 минут), сопротивление термистора СТР очень низкое и конденсатор Ср, будучи замкнутым накоротко, не влияет на процесс запуска (следовательно, момент сопротивления на валу должен быть незначительным, что требует выравнивания давлений при остановке).В конце запуска сопротивление СТР резко возрастает, но вспомогательная обмотка остается подключенной к сети через конденсатор Ср, который позволяет повысить крутящий момент при работе двигателя (например, при росте давления конденсации).Поскольку конденсатор все время находится под напряжением,пусковые конденсаторы в схемах этого типа использовать нельзя.
| 53.2. УПРАЖНЕНИЕ 2 |
Однофазный двигатель с напряжением питания 220 В, оснащенный рабочим конденсатором с емкостью 3 мкФ, вращает вентилятор кондиционера. Переключатель имеет 4 клеммы: "Вход" (В), "Малая скорость" (МС), "Средняя скорость" (СС), "Большая скорость" (БС), позволяющие скоммутировать двигатель с сетью таким образом, чтобы выбрать требуемое значение (МС, СС или БС) числа оборотов.
Решение
Набросаем, согласно нашему предположению внутреннюю схему двигателя, сверяясь с данными измерения сопротивлений (например, между Г и Ж должно быть 290 Ом, а между Г и 3 - 200 Ом).Остается только включить в схему переключатель, помня о том, что максимальная скорость вращения (БС) достигается, если двигатель напрямую подключен к сети . И напротив, минимальное число оборотов будет обеспечено при самом слабом напряжении питания, следовательно, при задействовании максимального значения гасящего сопротивления.
Такие двигатели, редко встречающиеся в настоящее время, могут однако использоваться в качестве привода сальниковых компрессоров. Чтобы изменить направление вращения двигателя, достаточно крест-накрест поменять точку соединения пусковой и основной обмоток.В качестве примера на рис. показано, как конец пусковой обмотки стал началом, а начало — концом.Заметим, что в этом случае направление прохождения тока по пусковой обмотке изменилось на противоположное, что позволяет дать в момент запуска импульс магнитного поля в обратном направлении.Наконец, отметим также двухпроводные двигатели с "витком Фраже" или с "фазосдвигаю-щим кольцом", широко используемые для привода небольших вентиляторов с низким моментом сопротивления (как правило, лопастных). Эти двигатели очень надежные, хотя и имеют малый крутящий момент, и при их включении в сеть отсутствуют какие-либо особые проблемы, поскольку они имеют всего два провода (конечно, плюс заземление).
В) Пусковые релеВне зависимости от конструкции, задачей пускового реле является отключение пусковой обмотки, как только двигатель наберет примерно 80% номинального числа оборотов. После этого, двигатель считается запущенным и продолжает вращение только с помощью рабочей обмотки.Существует два основных типа пусковых реле: реле тока и реле напряжения. Мы упомянем также запуск с помощью термистора СТР.Вначале изучим пусковое реле токаЭтот тип реле, как правило, применяется в небольших однофазных двигателях, используемых для привода компрессоров, мощность которых не превышает 600 Вт (домашние холодильники, небольшие морозильные камеры...).
vmestogaza.ru
Прежде чем подключить асинхронный двигатель к сети, необходимо определить, какой тип двигателя находится перед нами. Так как каждый из них требует разного подключения.
Среди распространенных двигателей можно выделить три основные группы. Это трёхфазные – они наиболее распространены. Затем идут однофазные, с конденсаторной обмоткой, или просто конденсаторные. И наименее распространены – однофазные с пусковой обмоткой, или как их ещё называют – с бифилярной обмоткой. Касаться двухскоростных и других редких модификаций я в данной статье не буду.
Так как шильдики на двигателях могут быть повреждены, или вовсе отсутствовать. А иногда двигатель может быть перемотан с пересчётом на другой тип, то ориентироваться на табличку можно только при условии, что двигатель новый. В других случаях, лучше определить тип двигателя самостоятельно.
Для того, чтоб определить тип двигателя, нам понадобится омметр способный замерять от единиц сопротивления и выше.
Открываем борно двигателя и убираем все перемычки между проводами, а также, разъединяем все соединения.
Замеряя сопротивление между проводами, находим «прозванивающиеся» пары и записываем сопротивление между ними.
Трёхфазный двигатель имеет три одинаковых обмотки. Поэтому он будет иметь три пары проводов с одинаковым сопротивлением или три провода, сопротивление между которыми будет одинаково в любой последовательности. Различия между этими вариантами в том, что двигатель с тремя выводами уже соединён звездой и мы не сможем соединить его треугольником без разборки и выведения дополнительных проводов. Если же в двигателе шесть выводов, то мы сможем применить любую схему подключения.
Однофазные двигатели обычно имеют две разные обмотки (в редких случаях две обмотки одинаковы).Поэтому будут иметь две пары проводов с разным сопротивлением. Либо три провода с разным сопротивлением между ними. Причём, два меньших сопротивления в сумме будут равны большему. Разница между двигателями с тремя и четырьмя проводами в том, что двигатель с тремя проводами мы сможем «запустить» только в одну сторону, а с четырьмя, и по часовой стрелке, и против.
Если сопротивление обмоток отличается не больше чем в 2 раза, то это двигатель, скорее всего, конденсаторный. Если больше чем в 2 раза, то с пусковой обмоткой. Более точно можно определить опытным путём.
P.S. При «прозвонке» проводов, нужно учитывать, что из двигателя могут выходить дополнительные провода от термодатчиков, «корпус» двигателя, центробежные выключатели и др.
Николай Москаленко Сделал дополнение к статье, за что ему большое спасибо.
По принципам устройства однофазные асинхронные двигатели разделяются на следующие основные типы:1) двигатели с пусковой обмоткой2) двигатели с встроенным сопротивлением (бифилярная обмотка)3) конденсаторные двигатели4) двигатели с короткозамкнутым витком на полюсеЯркий представитель первого типа находится справа (АД-180). Пусковая обмотка занимает 1/3 пазов статора, имеет малое кол-во витков и, следовательно, малое индуктивное сопротивление.К второму типу относятся двигатели АОЛБ -32-2, с бифилярной обмоткой (например, мотается катушка из 75 витков из которых 25 разворачиваются на 180 градусов) - охватывает диапазон от 18 до 600 Вт.К третьему типу двигателе надо отнести двигатели АОЛГ и АОЛД - конденсаторные и с пусковым конденсатором. они были заменены новой серией АВ (трехфазный) или АВЕ (однофазный, второй справа).
shenrok.blogspot.com
Category: Электромастерская
No Comments »Однофазными двигателями являются электрические машины небольшой мощности. В магнитопроводе однофазных двигателей находится двухфазная обмотка, которая состоит из основной и пусковой обмотки.
Самые распространенные двигатели такого типа можно разделить на две группы: однофазные двигатели с пусковой обмоткой и двигатели с рабочим конденсатором.
У двигателей первого типа пусковая обмотка включается через конденсатор только на момент пуска и после того как двигатель развил нормальную скорость вращения, она отключается от сети, после чего двигатель продолжает работать с одной рабочей обмоткой. Ёмкость конденсатора обычно указывается на табличке-шильдике двигателя и зависит от его конструктивного исполнения.
У однофазных асинхронных двигателей переменного тока с рабочим конденсатором вспомогательная обмотка включена постоянно через конденсатор. Величина рабочей емкости конденсатора определяется конструктивным исполнением двигателя.
Если вспомогательная обмотка однофазного двигателя пусковая, ее подключение будет происходить только на время пуска. Если вспомогательная обмотка является конденсаторной, то ее подключение будет происходить через конденсатор. И он остается включенным в процессе работы двигателя.
Рис.
В большинстве случаев пусковые и рабочие обмотки однофазных двигателей отличаются и по сечению провода и по количеству витков. Рабочая обмотка однофазного двигателя всегда имеет сечение провода большее, а следовательно ее сопротивление будет меньше.
Обмотка, у которой сопротивление меньше является рабочей.
Если у двигателя 4 вывода, то замерив на между ними сопротивление, можно определить- меньшее сопротивление меньше у рабочей обмотки, и соответственно большее сопротивление у пусковой.
Подключить все довольно просто. На толстые провода подается 220в. И один кончик пусковой обмотки, на один из рабочих, не имеет значение на какой, направление вращения от этого не зависит. Так же и от того как вы вставите вилку в розетку. Вращение, будет изменятся, от подключения пусковой обмотки, а именно – меняя концы пусковой обмотки.
В случае, когда двигатель имеет 3 вывода, замеры будут выглядеть следующим образом, например – 10 ом, 25 ом, 15 ом. Путём измерений необходимо найти кончик, от которого показания, с двумя другими, будут 15 ом и 10 ом. Это будет, один из сетевых проводов. Кончик с 10-ю Омами, это тоже сетевой и третий 15 ом будет пусковым, он подключается ко второму сетевому через конденсатор. В данном случае, чтобы изменить направление вращения надо добираться до схемы обмотки.
Случай, когда замеры например показывают 10 Ом, 10 Ом, 20 Ом. тоже является одной из разновидностей обмоток. например в некоторых стиральных машинах и не только. В таких случаях рабочая и пусковая обмотки являются одинаковыми (по конструкции трехфазных обмоток). В данном случае не имеет значения какая обмотка будет выполнять роль рабочей, а какая пусковой обмотки. Подключение производится также, через конденсатор.
elctricvs.ru
