Как подключить однофазный двигатель — AvtoTachki

Чаще всего наши дома, участки, гаражи подключены к однофазной сети 220 В. Поэтому технику и все бытовые изделия заставляют работать от этого источника питания. В этой статье мы рассмотрим, как правильно подключить однофазный двигатель.

Асинхронный или коллекторный: как отличить

Вообще отличить тип мотора можно по шильдику, на котором написаны его данные и тип. Но это только в том случае, если он не ремонтировался. Ведь под кожухом может быть что угодно. Так что, если вы не уверены, лучше определить тип самостоятельно.

Похоже на новый однофазный конденсаторный двигатель

Как устроены коллекторные движки

Различить асинхронные двигатели и коллекторы можно по конструкции. У коллекторов должны быть кисти. Они расположены возле коллектора. Еще одним обязательным атрибутом этого типа двигателя является наличие разделенного на секции медного барабана.

Такие моторы выпускаются только однофазные, их часто устанавливают в бытовую технику, так как они позволяют получить большое количество оборотов на старте и после разгона. Удобны они еще и тем, что позволяют легко менять направление вращения; нужно просто поменять полярность. Также легко организовать изменение скорости вращения, изменяя амплитуду питающего напряжения или угол его отсечки. Поэтому такие моторы используются в большинстве бытовой и строительной техники.

Строение коллекторного двигателя

Недостатками коллекторных двигателей являются высокий уровень шума при работе на высоких оборотах. Подумайте о дрели, шлифовальной машине, пылесосе, стиральной машине и т д. Шум на ваших затратах на достойную работу. На малых оборотах коллекторные моторы не такие шумные (стиральная машина), но не все инструменты работают в таком режиме.

Второй неприятный момент – наличие щеток и постоянное трение приводят к необходимости регулярного обслуживания. Если токосъемник не чистить, графитовые загрязнения (от переносных щеток) могут привести к соединению соседних секций в барабане, двигатель просто перестанет работать.

Асинхронные

Асинхронный двигатель имеет статор и ротор, он может быть однофазным или трехфазным. В этой статье мы рассмотрим подключение однофазных двигателей, потому будем говорить только о них.

Асинхронные двигатели отличаются низким уровнем шума при работе, поэтому их устанавливают в оборудование, шум работы которого критичен. Это кондиционеры, сплит-системы, холодильники.

Структура асинхронного двигателя

Однофазные асинхронные двигатели бывают двух типов: бифилярные (с пусковой обмоткой) и конденсаторные. Вся разница в том, что в однофазных двухпроводных двигателях пусковая обмотка работает только до тех пор, пока двигатель не разгонится. После этого он отключается с помощью специального устройства – центробежного выключателя или пускового реле (в холодильниках). Это необходимо, потому что после разгона это только снижает КПД.

В однофазных конденсаторных двигателях обмотка конденсатора работает постоянно. Две обмотки, основная и вспомогательная, смещены относительно друг друга на 90°. Это позволяет изменить направление вращения. Конденсатор на этих двигателях обычно прикреплен к корпусу и его легко идентифицировать по этому знаку.

Для более точного определения двухпроводного или конденсаторного двигателя перед вами можно воспользоваться замерами сопротивления обмотки. Если сопротивление вспомогательной обмотки увеличено в два раза (разница может быть еще более существенной), то, скорее всего, речь идет о двухпроводном двигателе и эта вспомогательная обмотка является пусковой, а значит, должен присутствовать выключатель или реле пуска в цепи. В конденсаторных двигателях постоянно работают обе обмотки и подключение однофазного двигателя возможно через обычный автоматический кнопочный, кулисный переключатель.

Схемы подключения однофазных асинхронных двигателей

С пусковой обмоткой

Для подключения двигателя с пусковой обмоткой понадобится кнопка, у которой после включения размыкается один из контактов. Эти размыкающие контакты должны быть подключены к пусковой обмотке. В магазинах есть такая кнопка — это ПНВС. Его средний контакт замыкается на время удержания, а два конца остаются в замкнутом состоянии.

Внешний вид кнопки ПНВС и состояние контактов после отпускания кнопки «старт»

Сначала с помощью замеров определяем, какая обмотка рабочая, какая пусковая. Обычно выход двигателя имеет три или четыре провода.

Рассмотрим вариант с тремя кабелями. При этом две обмотки уже объединены, то есть один из проводов общий. Берем тестер, измеряем сопротивление между всеми тремя парами. Наименьшее сопротивление имеет рабочая, среднее значение — начальная обмотка, наибольшее — суммарное выходное (измеряется сопротивление двух последовательно соединенных обмоток).

Если проводов четыре, то они называются парами. Найдите две пары. Тот, у которого сопротивление меньше — рабочий, у того больше — пусковой. После этого подсоединяем провод от пусковой и рабочей обмоток, вытягиваем общий провод. Всего остается три провода (как и в первом варианте):

• одна из рабочих обмоток — рабочая;
• от пусковой обмотки;
• общее.

С этими тремя проводами работаем дальше — используем для подключения однофазного двигателя.

Со всеми этими

Подключаем все три провода к кнопке. У него также есть три контакта. Обязательно пусковой провод кладем на средний контакт (который замыкается только на время пуска), два других — на крайний (произвольно). Подключаем кабель питания (от 220 В) к крайним входным контактам ПНВС, средний контакт подключаем перемычкой к рабочему (внимание! Не с общим). Вот и вся схема запуска однофазного двигателя с пусковой обмоткой (бифилярной) через кнопку.

Конденсаторный

При подключении однофазного конденсаторного двигателя возможны варианты — схемы подключения три и все с конденсаторами. Без них мотор гудит, но не заводится (если подключить по описанной выше схеме).

Схемы подключения однофазного конденсаторного двигателя

Первая схема, с конденсатором в цепи питания пусковой обмотки, запускается хорошо, но при работе мощность отдается далеко от номинальной, но значительно ниже. Схема включения с конденсатором в цепи подключения рабочей обмотки имеет обратный эффект — не очень хорошие пусковые характеристики, но хорошие. Соответственно, первая схема применяется в устройствах с затрудненным пуском (бетономешалки, например) и с ходовым конденсатором, если нужна хорошая производительность.

Схема с двумя конденсаторами

Есть и третий вариант подключения однофазного (асинхронного) двигателя – установить оба конденсатора. Получается нечто промежуточное между описанными выше вариантами. Эта схема реализуется чаще всего. Он на фото выше посередине или на фото ниже подробнее. При обустройстве этой схемы также необходима кнопка типа ПНВС, которая будет подключать только конденсатор, а не при запуске, пока двигатель не «разгонится». Тогда две обмотки останутся подключенными и вспомогательная обмотка через конденсатор.

Подключение однофазного двигателя: схема с двумя конденсаторами: рабочим и пусковым

При реализации других схем, с конденсатором, понадобится обычная кнопка, автомат или тумблер. Там все просто соединяется.

Подбор конденсаторов

Существует достаточно сложная формула, по которой можно точно рассчитать требуемую мощность, но вполне можно обойтись рекомендациями, выведенными из множества экспериментов:

• рабочий конденсатор берется из расчета 70-80 мкФ на 1 кВт мощности двигателя;
• кувшин — в 2-3 раза больше.

Рабочее напряжение этих конденсаторов должно быть в 1,5 раза выше напряжения сети, то есть для сети 220 вольт принимаем емкости с рабочим напряжением 330 В и выше. А чтобы облегчить запуск, ищите специальный конденсатор для пусковой цепи. У них в разметке есть слова Start или Starting, но можно взять и обычные.

Изменение направления движения мотора

Если после подключения двигатель работает, но вал вращается не в том направлении, которое вам нужно, вы можете изменить это направление. Это делается заменой витков вспомогательной обмотки. При сборке схемы один из проводов прикладывался к кнопке, второй подключался к проводу рабочей обмотки, вытягивался обычный. Здесь нужно тянуть проводники.

Главная » Статьи » Ремонт авто » Как подключить однофазный двигатель

Асинхронный однофазный двигатель его устройство и подключение

Асинхронный однофазный двигатель представляет собой машину, преобразующую электрическую энергию в механическую, снимаемую в виде вращательного момента на ее валу. Свое название она получила потому, что при увеличении нагрузки на вал ее скорость уменьшается, отставая от частоты вращения магнитного поля. Разница этих скоростей называется скольжением.

Состоит асинхронный однофазный двигатель, как и все электрические машины, из двух основных частей — статора и ротора. Внутри клеммной коробки, закрепленной на корпусе, сделаны выводы, обозначенные по-разному. Их четыре, и для того чтобы их правильно соединить, необходимо понимать назначение каждой из двух пар проводов.

От обычного трехфазного электромотора асинхронный однофазный двигатель отличается количеством обмоток и их конфигурацией. Их две, и они не одинаковы. Основная обмотка предназначена для создания вращающегося магнитного поля эллиптической формы.

Под прямым углом по отношению к ней располагается дополнительная или вспомогательная катушка индуктивности, генерирующая пусковой момент, нужный для придания ротору начального вращения. Необходимость этого элемента обусловлена тем, что одна электрообмотка возбуждает магнитное поле, ось симметрии которого остается неподвижной, а, следовательно, чтобы тронуть ротор с места, требуется дополнительное усилие. Форма его эллиптическая, и ее можно представить как сумму двух круговых полей с противоположными направлениями, одно из которых способствует вращению, а другое препятствует ему. Характеристики такой машины по этой причине значительно хуже, чем у трехфазной, однако в условиях квартиры или дома приходится мириться с этим недостатком.

Как правило, асинхронный однофазный двигатель – машина невысокой мощности, используемая чаще всего для бытовых электроприборов. Примером могут служить фен, пылесос, кофемолка или кухонный комбайн. Со своей задачей электродвигатели этого типа вполне справляются, тем более что альтернативы им практически нет.

Подключение однофазного асинхронного двигателя имеет свои особенности, обусловленные спецификой конструкции. Дело в том, что пусковая обмотка не предназначена для длительной работы. Запуск машины производится в кратковременном режиме. После набора рабочей угловой скорости цепь возбуждения дополнительного поля должна быть разомкнута, иначе произойдет ее опасный перегрев и, возможно, выход из строя. Время запуска, как правило, не превышает трех-пяти секунд. Размыкание может производиться как вручную (просто отпустить кнопку «Старт»), так и автоматически (с помощью размыкающего реле времени). В наиболее совершенных устройствах применяются центробежные системы, рассчитанные на отключение разгонной обмотки в тот момент, когда асинхронный однофазный двигатель достигнет номинальной скорости вращения.

Помимо дополнительной обмотки и стартовой кнопки есть еще один элемент, необходимый для того, чтобы заставить вращаться однофазный асинхронный двигатель. Схема подключения предусматривает последовательное соединение с индуктивностью схемы, обеспечивающие фазовое смещение. Как правило, это конденсатор, при прохождении через который вектор электрического тока изменяет направление относительно вектора напряжения.

Однофазная асинхронная машина
— MATLAB и Simulink

Основное содержание

Открытая модель

В этом примере показана работа однофазного асинхронного двигателя в режимах «Конденсатор-Пуск» и «Конденсатор-Пуск-Работа».

H. Ouquelle и Louis-A.Dessaint (Ecole de technologie superieure, Монреаль)

Описание

В этой модели используются два однофазных асинхронных двигателя соответственно в режимах «Конденсатор-Пуск» и «Конденсатор-Пуск-Работа» для сравнения их рабочих характеристик, таких как крутящий момент, пульсация крутящего момента, КПД и коэффициент мощности. Два двигателя мощностью 1/4 л.с., 110 В, 60 Гц, 1800 об/мин. питаются от однофазного источника питания 110 В. У них одинаковые обмотки статора (основная и вспомогательная) и короткозамкнутые роторы.

Двигатель 1 Двигатель работает в режиме пуска от конденсатора. Его вспомогательная обмотка, последовательно соединенная с пусковым конденсатором 255 мкФ, отключается при достижении скорости 75% от номинальной. Пусковой конденсатор используется для обеспечения высокого пускового момента.

Двигатель 2 работает в режиме пуск-работа конденсатора. В этом режиме работы используются два конденсатора: рабочий и пусковой конденсаторы. В начальный период вспомогательная обмотка также подключается последовательно с конденсатором 255 мкФ, но после достижения скорости отключения вспомогательная обмотка остается последовательно соединенной с рабочим конденсатором 21,1 мкФ. Это значение конденсатора оптимизировано для смягчения пульсаций крутящего момента. Двигатель работает эффективно с высоким коэффициентом мощности.

Два двигателя сначала запускаются без нагрузки, при t=0. Затем в момент времени t=2 с, как только двигатели достигли стационарного режима, на вал внезапно прикладывается крутящий момент 1 Н·м (номинальный крутящий момент).

Симуляция

Запустить симуляцию. В блоке Scope отображаются следующие сигналы для двигателя с конденсаторным пуском (желтые линии) и двигателя с конденсаторным пуском (пурпурные линии): общий ток (основная + вспомогательная обмотка), ток основной обмотки, ток вспомогательной обмотки, напряжение конденсатора, скорость вращения ротора и электромагнитный момент. Механическая мощность, коэффициент мощности и КПД двигателя 1 и двигателя 2 вычисляются внутри подсистемы обработки сигналов и отображаются в 3 блоках дисплея.

Во время пускового периода, пока разъединитель остается замкнутым (от t=0 до t=0,48 с), все сигналы идентичны. После размыкания переключателя наблюдаются различия, как описано ниже.

1. Пусковой конденсатор:

Обратите внимание на пульсации крутящего момента с частотой 120 Гц, которые вызывают механические вибрации ротора с частотой 120 Гц и снижают эффективность двигателя. Пульсация крутящего момента от пика до пика составляет около 3 Н, или 300 % от номинальной нагрузки, когда двигатель работает на холостом ходу. Обратите внимание, что пусковой конденсатор остается заряженным при пиковом напряжении, когда вспомогательная обмотка отключена.

2. Конденсатор-Пуск-Работа:

Обратите внимание, что пульсации крутящего момента значительно уменьшились. Значение рабочего конденсатора оптимизировано для минимизации пульсаций крутящего момента при полной нагрузке. Величина пульсаций крутящего момента составляет 2 Н·м от пика до пика (200 % номинального момента) на холостом ходу и всего 0,04 Н·м от пика до пика (4 % от номинального момента) при полной нагрузке. Коэффициент мощности и КПД при полной нагрузке (соответственно 90 % и 75 %) выше, чем у двигателя с конденсаторным пуском (соответственно 61 % и 74 %).

У вас есть модифицированная версия этого примера. Хотите открыть этот пример со своими правками?

Вы щелкнули ссылку, соответствующую этой команде MATLAB:

Запустите команду, введя ее в командном окне MATLAB.
Веб-браузеры не поддерживают команды MATLAB.

Выберите веб-сайт, чтобы получить переведенный контент, где он доступен, и ознакомиться с местными событиями и предложениями. В зависимости от вашего местоположения мы рекомендуем вам выбрать: .

Вы также можете выбрать веб-сайт из следующего списка:

Европа

Свяжитесь с местным офисом

• Пробная версия ПО
• Пробная версия ПО
• Обновления продукта
• Обновления продукта

Зачем однофазным асинхронным двигателям нужны конденсаторы

Однофазный асинхронный двигатель — это популярный рабочий двигатель с такими преимуществами, как дешевизна, надежность и возможность прямого подключения к однофазной сети, что делает их особенно распространенными в бытовых и мелкая торговая техника. Однако, в отличие от трехфазных двигателей, они не являются самозапускающимися и требуют дополнительной обмотки, управляемой конденсатором, для разгона с места.

Вращающиеся магнитные поля

Чтобы асинхронный двигатель начал работать, в статоре должно быть создано вращающееся магнитное поле (RMF), которое вызывает вращение и крутящий момент в роторе. Поскольку статор физически не движется, вращение магнитного поля создается взаимодействием между электромагнитными силами, возникающими в обмотках статора. В трехфазном двигателе, где на каждую обмотку подается напряжение, сдвинутое по фазе на 120 градусов по фазе с другими обмотками, сумма создаваемых сил представляет собой непрерывно вращающийся вектор. Это означает, что трехфазная мощность может создавать крутящий момент в роторе в состоянии покоя, а трехфазные двигатели могут запускаться самостоятельно без дополнительных компонентов.

Однако однофазный асинхронный двигатель питается от однофазного источника питания, проходящего через одну обмотку статора. Одна обмотка статора сама по себе не может создать RMF — она просто создает пульсирующее магнитное поле, состоящее из двух противоположных полей, разнесенных на 180 градусов.

Это создает две проблемы:

Во-первых, двигатель не запускается самостоятельно, поскольку магнитное поле, создаваемое статором, не вращается.

Во-вторых, хотя одна обмотка может приводить в движение двигатель, когда он набирает скорость, она не создает постоянного крутящего момента в роторе во время полного оборота, что приводит к потере эффективности и производительности. Ротор испытывает максимальный крутящий момент примерно при 10% скольжении (разнице вращения ротора и обмотки статора). Поэтому ротор будет проводить большую часть каждого оборота, испытывая очень низкий крутящий момент.

Вспомогательная обмотка

В однофазных асинхронных двигателях для решения этих проблем используется вторая обмотка статора, называемая «вспомогательной обмоткой» или «пусковой обмоткой». конденсатор, изменяющий фазу питающего напряжения, на него подается напряжение, не совпадающее по фазе с напряжением, подаваемым на основную обмотку. Это означает, что взаимодействие между двумя обмотками создает вращающееся магнитное поле, и двигатель может запускаться самостоятельно.

Есть два конденсатора с разными характеристиками, используемые однофазными асинхронными двигателями для разных частей их работы.

Пусковые конденсаторы

Пусковой конденсатор используется для обеспечения пускового момента двигателя. Это электролитические конденсаторы с емкостью от 50 мкФ до 1500 мкФ. Они имеют относительно высокие потери и низкий КПД и не предназначены для непрерывной работы; необходимо отключить их, как только двигатель наберет скорость, с помощью центробежного переключателя или какого-либо реле.

Рабочие конденсаторы

Рабочий конденсатор используется для сглаживания крутящего момента двигателя при каждом обороте, повышая эффективность и производительность. Обычно он намного меньше пускового конденсатора, часто менее 60 мкФ, и маслонаполненного типа для уменьшения потерь энергии.

Ограничения

Даже с дополнительной вспомогательной обмоткой однофазный асинхронный двигатель имеет ряд ограничений по сравнению с трехфазным двигателем. Фазовый сдвиг, обеспечиваемый рабочим конденсатором, изменяется в зависимости от скорости двигателя, а это означает, что эффективность не постоянна при изменении скорости двигателя. На эффективность также влияет RMF, создаваемое двумя обмотками статора. Он не так близок к идеальному кругу, как трехфазный RMF, а это означает, что крутящий момент по-прежнему значительно меняется при каждом обороте, снижая производительность и увеличивая вибрацию. Компоненты, необходимые для обеспечения самозапуска однофазных асинхронных двигателей, в том числе конденсаторы и центробежный переключатель, могут подвергаться тепловому и механическому износу, что создает проблемы при обслуживании.

Для более крупных промышленных применений, требующих высокой эффективности, работающих в районах, где доступно трехфазное питание, лучше подойдет трехфазный двигатель.