схема подключения двигателя к сети, как подключить двигатель от новой и старой стиральной машинки

Двигатель – сердце стиральной машины. Это устройство вращает барабан во время стирки. В первых моделях машин к барабану крепили ремни, которые выступали в роли приводов и обеспечивали движение емкости, наполненной бельем. С тех пор разработчики заметно усовершенствовали этот агрегат, отвечающий за превращение электроэнергии в механическую работу.

В настоящее время при производстве стирального оборудования используется три вида двигателей.

Виды

Асинхронный

Моторы этого типа состоят из двух частей – неподвижного элемента (статора), который выполняет функцию несущей конструкции и служит в качестве магнитопровода, и вращающегося ротора, который приводит в движение барабан. Вращается двигатель в результате взаимодействия переменного магнитного поля статора и ротора. Асинхронным этот тип устройства назвали потому, что он не способен достичь синхронной скорости вращающегося магнитного поля, а следует за ним, как бы догоняя.

Асинхронные двигатели встречаются в двух вариантах: они могут быть двух- и трехфазными. Двухфазные образцы сегодня редкость, поскольку на пороге третьего тысячелетия их производство практически прекратилось.

Уязвимое место такого двигателя – ослабление вращающего момента. Внешне это проявляется нарушением траектории движения барабана – он покачивается, не совершая полного оборота.

Несомненными плюсами устройств асинхронного типа выступают незамысловатость конструкции и простота обслуживания, которая заключается в своевременной смазке мотора и замене вышедших из строя подшипников. Работает асинхронный двигатель негромко, а стоит довольно дешево.

К недостаткам устройства относят большой размер и низкий КПД.

Обычно этими двигателями снабжены простые и недорогие модели, которые не отличаются большой мощностью.

Коллекторный

Коллекторные двигатели пришли на смену двухфазным асинхронным устройствам. Три четверти бытовых приборов оборудованы моторами этого типа. Их особенностью является способность работать и от переменного, и от постоянного тока.

Чтобы понять принцип работы такого двигателя, кратко опишем его устройство. Коллектор представляет собой медный барабан, разделенный на ровные ряды (секции) изолирующими «перегородками». Места контактов этих секций с внешними электроцепями (для обозначения таких участков в электрике используется термин «выводы») расположены диаметрально, на противоположных сторонах окружности. С выводами соприкасаются обе щетки — скользящие контакты, обеспечивающие взаимодействие ротора с мотором, по одной с каждой стороны. Как только какая-либо секция запитывается, в катушке появляется магнитное поле.

При прямом включении статора и ротора магнитное поле начинает вращать вал электродвигателя по часовой стрелке. Это происходит по причине взаимодействия зарядов: одинаковые заряды отталкиваются, разные – притягиваются (для большей наглядности вспомните «поведение» обычных магнитов). Щетки постепенно перемещаются из одной секции в другую – и движение продолжается. Этот процесс не прервется, пока в сети есть напряжение.

Чтобы направить вал против часовой стрелки, необходимо сменить распределение зарядов на роторе. Для этого щетки включают в противоположную сторону – навстречу статору. Обычно для этого задействуют миниатюрные электромагнитные пускатели (силовые реле).

Среди достоинств коллектороного двигателя – высокая скорость вращения, плавное изменение частоты оборотов, которое зависит от изменения напряжения, независимость от частоты колебаний электросети, большой пусковой момент и компактность устройства. В числе его недостатков отмечается относительно короткий срок службы из-за быстрого износа щеток и коллектора. Трение вызывает значительное повышение температуры, в результате чего происходит уничтожение слоя, изолирующего контакты коллектора. По той же причине в обмотке может случиться межвитковое замыкание, способное вызвать ослабление магнитного поля. Внешним проявлением подобной неполадки станет полная остановка барабана.

Инверторный (бесколлекторный)

Инверторный двигатель — это мотор с прямым приводом. Этому изобретению чуть больше 10 лет. Разработанное известным корейским концерном, оно быстро завоевало популярность благодаря длительному сроку службы, надежности, износостойкости и своим весьма скромным габаритам.

Компонентами этого типа двигателя также выступают ротор и статор, однако принципиальное отличие заключается в том, что мотор прикреплен к барабану напрямую, без использования соединительных элементов, которые выходят из строя в первую очередь.

Среди несомненных достоинств инверторных двигателей – простота, отсутствие деталей, подверженных быстрому износу, удобное размещение в корпусе машины, низкий уровень шума и колебаний, компактность.

Недостатком такого мотора является трудоемкость – его производство требует больших затрат и усилий, что заметно отражается на цене инверторных машин.

Схема подключения мотора к сети

Современная стиральная машина

При подключении двигателя современного устройства для стирки к сети с напряжением 220В необходимо учесть его основные особенности:

• он работает без пусковой обмотки;
• для запуска мотору не нужен пусковой конденсатор.

Чтобы запустить двигатель, следует определенным образом подсоединить к сети идущие от него провод. Ниже представлены схемы подключения коллекторного и бесколлекторного электромоторов.

Прежде всего, определите «фронт работ», исключив контакты, которые идут от тахогенератора и не участвуют в подключении. Распознаются они посредством тестера, работающего в режиме омметра. Зафиксировав инструмент на одном из контактов, другим щупом отыщите парный ему вывод. Величина сопротивления проводов тахогенератора составляет порядка 70 Ом. Чтобы найти пары оставшимся контактам, прозвоните их аналогичным образом.

Теперь переходим к наиболее ответственному этапу работы. Подключите провод 220В к одному из выходов обмотки. Второй ее выход требуется соединить с первой щеткой. Вторая щетка подключается к оставшемуся 220-вольтовому проводу. Включите мотор в сеть, чтобы проверить его работу*. Если вы не допустили ошибок, ротор начнет вращаться. Имейте в виду, что при подобном подключении он будет двигаться только в одну сторону. Если пробный пуск прошел без накладок, устройство готово к работе.

Чтобы изменить направление движения двигателя на противоположное, подключение щеток следует поменять местами: теперь первая будет включена в сеть, а вторая соединена с выходом обмотки. Проверьте готовность мотора к работе описанным выше способом.

Наглядно процесс подключения вы можете увидеть в следующем видео.

Стиральная машина старой модели

С подключением двигателя в машинах старого образца дело обстоит сложнее.

Сначала определите две соответствующие друг другу пары выводов. Для этого используйте тестер (он же — мультиметр). Зафиксировав инструмент на одном из выводов обмотки, другим щупом отыщите вывод, парный ему. Оставшиеся контакты автоматически образуют вторую пару.

Затем следует определить, где расположена пусковая, а где – рабочая обмотка. Замерьте их сопротивление; более высокая сопротивляемость укажет на пусковую обмотку (ПО), которая создает начальный крутящий момент, более низкая характерна для обмотки возбуждения (ОВ), создающей магнитное поле вращения.

Ниже представлены возможные схемы подключения трехфазного асинхронного двигателя, и подробное видеоруководство к ним.

Особенности схем обмоток одно- и двухфазных двигателей

Страница 18 из 84

Однофазные асинхронные двигатели мощностью до 1, редко до 2 кВт, широко применяют в условиях, когда имеется только однофазная сеть, например, для привода механизмов различных приборов, электрифицированного инструмента, в бытовых механизмах и т. п. Если обмотку двигателя питать однофазным током, то электромагнитное поле в нем будет не вращающимся, как в трехфазных машинах, а пульсирующим, энергетические показатели будут хуже, чем у трехфазных, а пусковой момент будет равен нулю, т. е. двигатель без специальных устройств не сможет начать работать. Поэтому в статорах однофазных двигателей устанавливают две обмотки, которые часто называют также фазами обмотки. Одна из них — главная, или рабочая, другая — вспомогательная.

Рис. 39. Оси обмоток двух- и однофазных двигателей: а — расположение катушек разных фаз в пазах статора, б — условное изображение фаз обмотки

Обмотки располагаются по пазам статора так, что их оси сдвинуты друг относительно друга в пространстве на электрический угол 90° (рис. 39). Если фазы токов обмоток будут не одинаковы, т. е. сдвинуты во времени, то электромагнитное поле в двигателе становится вращающимся. Энергетические показатели двигателя улучшаются и появляется пусковой момент. При сдвиге фаз токов на электрический угол 90° и одинаковых мдс обмоток поле становится круговым и кпд однофазного двигателя будет наибольшим. Добиться этого можно, выполнив обе обмотки двигателя одинаковыми и подключив последовательно к одной из них конденсатор (рис. 40, а). Такие двигателями называются однофазными конденсаторными.

Емкость конденсатора, необходимая для получения кругового поля, зависит от активных и индуктивных сопротивлений обмоток двигателя и от его нагрузки. Для однофазных конденсаторных двигателей конденсатор рассчитывают так, чтобы поле было круговым при номинальной нагрузке. Его включают последовательно с одной из фаз обмоток на все время работы. Этот конденсатор называют рабочим и обозначают Ср. Во время пуска двигателя емкость рабочего конденсатора оказывается недостаточной для образования кругового поля и пусковой момент двигателя невелик. Для увеличения пускового момента параллельно с рабочим конденсатором включают второй — пусковой конденсатор (С). Суммарная емкость рабочего и пускового конденсаторов обеспечивает получение кругового вращающегося поля во время пуска двигателя и пусковой момент его увеличивается. После разгона двигателя пусковой конденсатор отключают, а рабочий остается включенным (рис. 40, б). Таким образом, двигатель запускается и работает с номинальной нагрузкой при вращающемся круговом поле.

Рис. 40. Схемы включения однофазных двигателей:
а — с постоянно включенным конденсатором (конденсаторные двигатели), б — с рабочим и пусковым конденсаторами, в — с пусковым элементом; Ср — рабочий конденсатор, Сп— пусковой конденсатор; ПЭ — пусковой элемент

Рис. 41. Схема однослойной концентрической обмотки с т—2, Z— 16, 2р—2, выполненной вразвалку

В однофазных конденсаторных двигателях обе обмотки, и главная и вспомогательная, выполняются одинаковыми, т. е. с одинаковым числом витков и катушек, из одинакового обмоточного провода. Они располагаются в одинаковом числе пазов, симметрично со сдвигом осей на 90°.

В статорах большинства одно- и двухфазных двигателей применяют всыпные однослойные обмотки с концентрическими катушками (рис. 41). Они имеют либо четыре выводных конца — начала и концы главной и вспомогательной фаз, либо только три. При трех выводах концы главной и вспомогательной фаз соединяются между собой внутри корпуса и наружу выводится провод от места их соединения — общая точка обмотки. Обозначение выводов обмоток приведено в табл. 3.
Для уменьшения вылета лобовых частей катушек однослойные обмотки часто выполняют вразвалку. Если число пазов на полюс и фазу четное, то обмотки вразвалку по существу не отличаются от таких же обмоток трехфазных машин (см. рис. 24). Если же число q нечетное, то большие катушки в группах делают «расчесанными», т. е. отгибают лобовые части половины их витков в одну, а второй половины — в другую сторону (рис. 42).

Рис. 42. Схема однослойной концентрической обмотки с т— 2, Z—24, 2р=4, q= 3, выполненной с «расчесанными» катушками

Необходимость установки конденсаторов удорожает однофазные двигатели, увеличивает их габариты и снижает надежность, так как конденсаторы выходят из строя чаще, чем сами двигатели. Поэтому большинство однофазных асинхронных двигателей рассчитывают на работу только с одной — главной обмоткой. Однако для того, чтобы их можно было пустить, устанавливают и вторую — вспомогательную обмотку, которую часто называют пусковой. Она предназначается только для создания вращающегося поля при пуске двигателя. Такие однофазные двигатели называют двигателями с пусковой фазой.

Сдвиг фаз токов главной (рабочей) и пусковой обмоток достигается изменением сопротивления пусковой обмотки путем включения последовательно с ней так называемого пускового элемента (см. рлс. 40, в) — конденсатора или резистора (чаще всего используют более дешевый — резистор).

Пусковые обмотки, как правило, отличаются от рабочих и по числу витков, и по числу катушек, и сечением провода. Они обычно занимают 2/3 всех пазов статора. В оставшихся 2/3 пазов располагается рабочая обмотка. Схемы соединений и числа полюсов рабочей и пусковой обмоток одинаковы (рис. 43).

Рис. 43. Схема однослойной концентрической обмотки однофазного двигателя с пусковой фазой с Z=24, 2р=4; C1— С2 — главная фаза, В l— В2 — пусковая фаза

Рис. 44. Образование бифилярных витков

Рис. 45. Схема обмотки с катушками, имеющими бифилярные витки:
а — изображение катушек с би- филярными витками на схеме обмотки, б — схема обмотки с Z = 24, 2р=4

Чтобы избежать установки резисторов, которые должны быть рассчитаны на полный пусковой ток, во многих однофазных двигателях пусковую обмотку выполняют с повышенным сопротивлением пусковой фазы. Для этой цели пусковую обмотку наматывают из провода меньшего сечения, чем рабочую, или выполняют ее с частично бифилярной намоткой. При этом длина провода обмотки возрастает, ее активное сопротивление увеличивается, а индуктивное сопротивление и мдс остаются такими же, как и без бифилярных витков. Чтобы образовались бифилярные витки, катушку пусковой обмотки выполняют из двух секций со встречным направлением намотки (рис. 44). Одна секция, направление намотки которой совпадает с нужной для пуска машины полярностью, называется основной, а секция со встречной намоткой — бифилярной. Бифилярная секция имеет всегда меньше витков, чем основная. На схемах обмоток катушки, имеющие частично бифилярную намотку, обозначают петлей (рис. 45, а). На рис. 45, б показана схема обмотки с пусковой фазой, имеющей частично бифилярную намотку. Главная обмотка выполнена концентрическими катушками вразвалку. Петли у катушек пусковой фазы на схеме обозначают, что они выполнены с частично бифилярной намоткой.

Пусковая обмотка однофазных двигателей рассчитана только на кратковременную работу — на время пуска двигателя. Ее необходимо отключить от сети сразу же, как только двигатель разгонится, иначе она перегреется и двигатель выйдет из строя.   

Рис. 46. Короткозамкнутый виток на полюсе асинхронного однофазного двигателя:

1 — короткозамкнутый виток, 2 —обмотка, 3 — сердечник
Такие двигатели применяются, например, для привода компрессоров во всех бытовых холодильниках. Тепловое реле холодильника включает обе обмотки двигателя, а после его разгона отключает пусковую обмотку. Двигатель работает с одной включенной рабочей обмоткой.

В небольших, мощностью до нескольких десятков ватт однофазных асинхронных двигателях вращающееся поле и в период пуска и во время работы получают более простым способом. Двигатель делают с явнополюсным статором. Часть площади полюсного наконечника охватывают короткозамкнутым витком (рис. 46), в котором индуктируется ЭДС и возникает ток. Под влиянием тока в витке поток полюса раздваивается и фаза потока под частью полюсного наконечника, охваченной короткозамкнутым витком, сдвигается по сравнению с основным потоком. В результате поле становится вращающимся, однако не круговым, так как нельзя таким образом достичь сдвига фаз на 90°, а эллиптическим, но достаточным для возникновения небольшого пускового момента. Такие двигатели называют однофазными с экранированными полюсами или с короткозамкнутыми витками на полюсе. _ Они широко применяются, например, в различных бытовых вентиляторах, так как пуск вентиляторов происходит с малым моментом сопротивления на валу. Основным достоинством двигателей с экранированными полюсами является простота их конструкции и технологии изготовления.

В отличие от однофазных двухфазные двигатели питаются от двухфазной сети. Они используются в основном в различных системах управления, в которых сдвиг фаз питающей сети создается самой схемой. Их статор имеет также две обмотки, одна из которых носит название обмотки возбуждения, а вторая — обмотки управления. Обмотка возбуждения подключена к сети с неизменным по амплитуде напряжением. Регулирование частоты вращения двигателей осуществляется изменением амплитуды тока обмотки управления или его фазы. Иногда применяется и тот и другой метод управления одновременно. При равенстве токов и сдвиге их фаз на 90° поле двигателя круговое. При изменении тока обмотки управления или его фазы поле становится эллиптическим, электромагнитный момент двигателя и частота его вращения уменьшаются.
Двигатели рассчитывают так, что при пульсирующем поле они работать не могут. Поэтому при уменьшении сдвига фаз токов в обмотках до нуля или снятия напряжения с обмотки управления двигатели останавливаются. Как только фаза тока в обмотке управления изменится или подано напряжение при постоянном сдвиге фаз, двигатели начинают работать. Обмотки двухфазных двигателей в большинстве случаев одинаковые и симметрично расположены в пазах статора.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какую обмотку называют однослойной концентрической?
2. В чем состоит особенность концентрических обмоток вразвалку?
3. Чем отличаются равнокатушечные однослойные обмотки от концентрических?
4. Как изображается катушечная группа двухслойной обмотки на условной схеме?
5. Во сколько параллельных ветвей можно соединить двух- и однослойную обмотки шестиполюсной машины?
6. Чем отличается обмотка с дробным числом пазов на полюс и фазу от обмотки с целым q?
7. Какие двигатели называют многоскоростными и в чем особенность их обмоток?
8. Как называются обмотки двухфазных двигателей?
9. Какие двигатели называют однофазными конденсаторными?
10. Какие схемы применяют для пуска однофазных асинхронных двигателей?

• Назад
• Вперёд

Двухфазный режим (электродвигатели)

6. 2.1
Может возникнуть вопрос: «Зачем начинать с двухфазного двигателя, чтобы объяснить однофазный двигатель?» Тем не менее, однофазный двигатель спроектирован так, чтобы его «обманули», заставив действовать как несбалансированный двухфазный двигатель при запуске, даже если он работает от однофазного источника при работе и на статоре имеются пусковые обмотки.

РИСУНОК 6.6 Многофазная конфигурация с концентрической обмоткой.

РИСУНОК 6.7 Концентрическая обмотка однофазного четырехполюсного двигателя с двумя катушками на полюс. Сплошные линии обозначают наборы катушек основной обмотки; пунктирные линии обозначают наборы катушек вспомогательной обмотки.

РИСУНОК 6.8 Типичная намотанная катушка, готовая к установке.
Рассмотрим рисунок 6.11, на котором показана принципиальная схема сбалансированного двухполюсного двухфазного двигателя с синусоидально распределенными обмотками a и b, расположенными на статоре под углом 90° друг к другу. Пунктирные линии показывают синусоидальное распределение обмотки.
Показаны направления магнитных осей обмоток а и b для произвольно принятого положительного направления тока ia и ib. Мы признаем, что отдельные волны МДС всегда будут лежать на двух стационарных осях, но, безусловно, будут меняться

РИСУНОК 6.9 Сборка сердечника статора готова к установке катушки.

РИСУНОК 6.10 Частично вставленный узел статор/катушка.
по величине и направлению при протекании в обмотках синусоидальных токов. Назовем особое положение вокруг внутренней части статора tys, измеренное от предполагаемого положительного направления оси обмотки против часовой стрелки (CCW). Предположим, что каждая обмотка имеет эффективное число синусоидально распределенных витков Ns. Тогда МДС в воздушных зазорах (по два на ось обмотки) каждой обмотки можно выразить в предположении о бесконечной магнитной цепи и МДС, равномерно распределенной по двум воздушным зазорам синусоидальным образом, следующим образом:0005
РИСУНОК 6. 11 Принципиальная схема сбалансированного двухполюсного двухфазного двигателя.

, который представляет собой вращающуюся МДС, имеющую ту же постоянную величину, но вращающуюся по часовой стрелке. Подумайте еще раз, как вы меняете направление в однофазном двигателе, имеющем рабочую и пусковую обмотки. Не инвертируете ли вы ток в одной из обмоток (то есть либо в пусковой, либо в рабочей обмотке, но не в обеих)?
Таким образом, результаты, которые мы получили на данный момент, следующие:
• С одной уравновешенной симметричной обмоткой статора мы получили две вращающиеся волны МДС половинной амплитуды, одна идущая по часовой стрелке, а другая против часовой стрелки. (Позже мы обсудим анализ двойного вращающегося поля однофазного двигателя и воспользуемся этой концепцией.)
• С двумя симметрично сбалансированными обмотками, расположенными под углом 90° друг к другу и работающими от двухфазного источника баланса, получается вращающееся магнитное поле постоянной амплитуды. Направление вращения зависит от направления тока в двух обмотках.
Давайте теперь свяжем, что происходит с вращающейся МДС при рассмотрении двух случаев для двухфазного двигателя с учетом однофазного двигателя.
1. Предположим, что обе уравновешенные симметричные обмотки возбуждаются от одного и того же источника напряжения. Это эквивалентно, конечно, однофазному возбуждению. Вернуться к уравнениям. (6.1), (6.2) и (6.9)), с источником возбуждения равным

Следовательно, мы снова имеем две равные МДС, вращающиеся в противоположных направлениях. Первый член mmf вращается против часовой стрелки. Что это означает применительно к однофазному двигателю? Не может быть пускового момента при равном токе возбуждения, что означает, что две обмотки (пусковая и рабочая) идентичны по электрическим характеристикам.
2. Что делать, если две обмотки имеют разные электрические характеристики и разное количество витков? Обратите внимание на следующее:

Что это значит? У нас есть две неравные величины МДС, первая меньше и вращается по часовой стрелке, а вторая больше и вращается против часовой стрелки. Таким образом, чистая МДФ вращается против часовой стрелки в точке coe. Не предлагает ли это метод, с помощью которого мы можем запустить однофазный двигатель? Все, что нам нужно, это две обмотки с разными электрическими характеристиками, чтобы заставить двигатель двигаться, поскольку одна ммс больше другой. В однофазном двигателе одна обмотка (пусковая) разомкнута. Другая обмотка (бег) создает двойное вращающееся поле по уравнению. (6.5), и мы покажем, что крутящий момент, создаваемый МДС по часовой и против часовой стрелки, приведет к чистому крутящему моменту, который будет ускорять двигатель в направлении, которое дает пусковая обмотка при начальном вращении.
Теперь мы показали, что однофазный двигатель может создавать вращающееся поле в условиях запуска и работы. Перейдем теперь к разработке динамических уравнений для решения переходной характеристики. Из этих уравнений мы определим установившуюся схему, которую можно использовать для расчетов производительности.

Разделенная фаза по сравнению с 3 фазами | Путеводитель по мощности

Для электрически ненастроенной трехфазной и однофазной энергии можно рассматривать ее в том же ключе, что и механическую энергию. Несмотря на их различия, у них есть одна общая черта — они оба передают силу с давлением и потоком. При обсуждении электрической мощности давление относится к силе, а поток означает скорость.

Вы рассчитываете мощность, передаваемую через однофазную и трехфазную сети, следующим образом: давление умножить на поток или силу умножить на скорость.

Когда речь заходит о механической мощности, люди используют несколько разных терминов вместо слов «сила» и «скорость». Например, термины «фут-фунты» и «фунты на квадратный дюйм» описывают силу. Между тем термины «скорость вращения» и «галлоны в минуту» относятся к скорости.

В отношении электроэнергии терминология становится более ограниченной. Например, только один термин «напряжение» описывает силу. Между тем только два термина — «ток» и «амперы» — описывают скорость.

В прошлые десятилетия стандартом подачи электроэнергии был постоянный ток (DC), при котором мощность текла в одном направлении. В современном мире стандартом подачи электроэнергии является переменный ток (AC), при котором поток энергии работает в переменном направлении.

Стандарт мощности изменился с постоянного тока на переменный, потому что последний подает энергию с большей эффективностью на большие расстояния и расстояния. Частота переменного тока различается в зависимости от страны:

• 60 Гц (циклов в секунду) — частота переменного тока в США.
• 50 Гц (циклов в секунду) — частота переменного тока во многих других странах.

В механической мощности уравнение мощности представляет собой произведение фут-фунтов (давления) и скорости вращения (скорости). В электроэнергетике уравнение мощности представляет собой произведение напряжения (силы) на ток (поток).

В домашних хозяйствах наиболее часто используемая цепь питания состоит из однофазной двухпроводной сети переменного тока (AC), которая питает все, от компьютеров и бытовой техники до телевизоров, фенов и вентиляторов. Большинство установок имеют два провода — нейтраль и питание. Питание проходит между двумя проводами, начиная с провода питания.

Что такое одинарный сплит (двухфазный или двухфазный) и трехфазный?

Различия между однофазными, двухфазными и трехфазными системами сводятся к их конфигурации, которая определяет уровень напряжения, подаваемого на оборудование на принимающей стороне. Чем больше нагрузка, тем выше требования.

Что такое однофазное питание?

Однофазная трехпроводная система — это распределение электроэнергии переменного тока, позволяющее экономить материал проводника в однофазной системе. На распределительном трансформаторе для квалификации требуется только одна фаза на стороне питания. Трансформатор, питающий трехпроводную распределительную систему, содержит однофазную первичную входную обмотку.

В США и других странах действуют разные уровни стандартного напряжения. В США стандартное однофазное напряжение составляет 120 В. На многих других территориях стандартное однофазное напряжение составляет 230 В. Оба состоят из одного провода напряжения — 120 В или 230 В — и одного нейтрального провода.

Что такое двухфазное питание?

Двухфазный — также известный как разделенная фаза — в основном то же самое, что и однофазный. Двойная фаза состоит из переменного тока (AC) с двумя проводами. В Соединенных Штатах типичная система электропитания в домашних хозяйствах состоит из двух проводов питания на 120 В — фазы A и фазы B, которые сдвинуты по фазе на 180 градусов. Многие предпочитают этот подход из-за его гибкости.

В нагрузках с низким энергопотреблением, таких как освещение, телевизор, стереосистема и компьютерная периферия, питание подается от одной из двух цепей питания 120 В. В нагрузках, потребляющих большое количество энергии, таких как стиральная машина, посудомоечная машина, кондиционер и нагреватели, в качестве источника питания выступает одна силовая цепь 240 В.

Что такое трехфазное питание?

Трехфазное питание — это силовая цепь, состоящая из цепи переменного тока (AC) с тремя проводами. Большинство коммерческих зданий в Соединенных Штатах имеют трехфазную электрическую цепь. Схема питания обычно состоит из четырех проводов — 208 Y / 120 В — схема считается самой плотной и гибкой.

По сравнению с однофазным, трехфазное электропитание передает большую сумму мощности — в 1,732 раза по сравнению с однофазной — при одном и том же токе: , радио, компьютер и сканер — питание может подаваться от любой из трех однофазных цепей 120 В.

На большинстве промышленных предприятий в Соединенных Штатах используются трехфазные четырехпроводные силовые установки, поскольку эта схема — 480 Y / 277 В — является самой плотной и мощной. По сравнению с трехфазным напряжением 208 В, трехфазное напряжение 480 В обеспечивает значительно большую мощность при том же токе или с уменьшенным на 43 % током. Преимущества этой установки следующие:

• Меньшие затраты на строительство благодаря меньшим электрическим устройствам и электрическим схемам.
• Снижение затрат на энергию благодаря сохранению электрического тока, который преобразуется в тепло, а не теряется.

Если принять во внимание задействованное мощное оборудование, трехфазные системы несут ответственность за самые невероятные подвиги архитектурной инженерии, которых когда-либо достигало человечество.

Разница между энергосистемой США и Европы

Системы питания различаются в Северной Америке, Великобритании, континентальной Европе и Океании.

Европейская энергосистема

В Европе в большинстве энергосистем используются трехфазные сети 230/400 В. Основным исключением из этого правила являются фермы и сельские поселки, где для питания используются однофазные установки. Исключение связано с тем, что в сельской местности обычно имеется доступ только к одному высоковольтному проводу.

В Соединенном Королевстве федеральный закон требует, чтобы строительные площадки питали свои инструменты и переносные фонари от систем с центральным отводом 55 В. Подобные устройства используются с оборудованием на 110 В, для которого не требуется нейтральный проводник. Цель здесь состоит в том, чтобы уменьшить вероятность поражения электрическим током, которое часто представляет серьезную угрозу на открытом воздухе, особенно в сырые и дождливые дни.

Одной из наиболее распространенных единиц строительного оборудования в Великобритании является переносной трансформатор, особенно тот, который преобразует энергию между однофазными напряжениями 240 В и 110 В. Электроснабжение на строительных площадках обеспечивается непосредственно генераторными установками. Одним из дополнительных преимуществ такого расположения является то, что лампы накаливания на 110 В — типичные для этой настройки — имеют нити накала, которые прочнее и лучше приспособлены для работы, чем нити накала ламп на 240 В.

Внизу, в антиподном содружестве, которое предпочитает недорогие варианты, электрические сети обеспечивают однопроводные линии передачи с возвратом через землю (SWER) для удаленных нагрузок.

Североамериканская энергосистема

Для жилых домов и небольших коммерческих объектов в США и Канаде наиболее распространенным источником электроэнергии являются трехпроводные однофазные системы. Установка позволяет работать двумя способами:

• Линия 120 В к нейтрали
• 240 В между фазами

Первый из них подает питание на стандартные розетки и заземленные светильники. Более тяжелое оборудование, такое как холодильники, духовки, посудомоечные машины, обогреватели и другие приборы, которым нужны более мощные источники энергии, используют второе.

Регламент электромонтажа управляющих двухфазных цепей. Обратный проводник не имеет защиты автоматического выключателя. Таким образом, нейтральный провод должен использоваться исключительно для цепей питания противоположной линии. Нейтраль может использоваться совместно двумя цепями противоположных линий, если имеется перемычка для соединения двух выключателей, поскольку это позволяет обоим отключаться одновременно, а также предотвращает прохождение 120 В через цепи 240 В. В исключительном варианте терминологии 220 В упоминается как однофазный в Соединенных Штатах, но не за рубежом.

Какие основные различия существуют между двухфазной и трехфазной электроэнергией?

В зданиях, использующих трехфазные источники питания, инженеры разработали электрические системы, обеспечивающие балансировку нагрузки. Это позволяет избежать дисбаланса в течение дня, поскольку разные стороны используют легкие, средние и тяжелые нагрузки. Инженеры также применили этот же принцип для источников питания, которые они распределяют по разным зданиям.

В Великобритании одна фаза снабжена нейтралью при токах до 100 А для отдельных объектов. В Германии и других странах Европы каждый объект получает три фазы и нейтраль. Однако номинал предохранителя в Германии ниже, и он перетасовывается, чтобы предотвратить влияние повышенных нагрузок на первую фазу.

Соединенные Штаты и Канада часто предоставляют дельта-поставку с высокой ветвью. В этой конфигурации одна обмотка имеет отвод от центра, что позволяет использовать три разных уровня напряжения. Основная цель этого источника питания, подключенного по схеме треугольника, — обеспечить питание мощных двигателей, которым требуется вращающееся поле.

Однофазные нагрузки

За исключением систем с высоким ответвлением треугольника, однофазная нагрузка может работать между любыми двумя фазами. Когда однофазные нагрузки распределяются по фазам системы, это обеспечивает сбалансированность нагрузок и создает более управляемую ситуацию для проводников. В сбалансированной системе «звезда» из трех фаз и четырех проводов три проводника и нейтраль системы имеют одинаковое напряжение.

Когда на питающий трансформатор поступают обратные токи от домов и зданий потребителей, токи объединяются в нейтральный провод. Если все обратные нагрузки равномерно распределены по каждой из трех фаз, по нейтральному проводу течет обратный ток, равный нулю. Однако использование мощности трансформатора может оказаться неэффективным, если вторичная сторона трансформатора имеет несбалансированную фазную нагрузку.

Если в нейтрали питания возникает разрыв, напряжение между фазой и нейтралью не сохраняется. На фазах с более высокими нагрузками будет меньшее напряжение, а на фазах с меньшими нагрузками — более высокое.

Несимметричные нагрузки

В трехфазной системе, где токи в токах под напряжением неравны или не образуют идеального угла сдвига фаз в 120 градусов, нагрузка является несбалансированной, поскольку потери мощности выше, чем в сбалансированной системе.

Электродвигатель относится к особому классу, когда речь идет о трехфазной нагрузке. Трехфазный асинхронный двигатель, используемый в различных отраслях промышленности, обеспечивает высокую скорость и пусковой момент. Трехфазный, известный своей эффективностью, превосходит однофазные двигатели аналогичного номинала и напряжения. Трехфазный двигатель, требующий меньшего обслуживания и относительно недорогой, служит дольше и вибрирует меньше, чем однофазный.

Трехфазные системы часто также обеспечивают электроэнергией электрическое освещение, электрические котлы и другие нагревательные нагрузки сопротивления. По всей Европе трехфазные подпитки подводят к бытовым электроплитам и отопительным приборам. Вы также можете подключить нагреватели между нейтралью и фазами, в которых отсутствует трехфазный доступ. В местах, где трехфазное питание недоступно, конфигурация с расщепленной фазой позволяет получить доступ к удвоенному нормальному уровню напряжения для тяжелых нагрузок.

В двухфазной системе используются два напряжения переменного тока, разделенные фазовым сдвигом на 90 градусов. Некоторые из первых общественных кондиционеров, а также самые ранние генераторы на Ниагарском водопаде работали на двухфазных системах. Трансформатор Scott-T можно использовать для соединения двухфазных систем с трехфазными. Двухфазные системы в значительной степени были заменены трехфазными системами, но некоторые остатки двухфазных систем все еще существуют.

Что такое трехфазные конфигурации? Цепи звезда (Y) и треугольник (Δ)

Трехфазные цепи бывают двух конфигураций — звезда (Y) и треугольник (Δ). В конфигурации «звезда» используются три, а иногда и четыре провода, тогда как в схеме «треугольник» используются только три провода. В конфигурации «звезда» дополнительный четвертый провод обычно заземляется и предлагается как нейтраль.

Ни в трехпроводном, ни в четырехпроводном вариантах не учитывается провод заземления, который проходит по линиям передачи с целью защиты от замыканий. В исправном состоянии заземляющий провод даже не держит ток.

При одновременном использовании однофазной и трехфазной нагрузки вступает в силу четырехпроводная конфигурация «звезда». Примером этого может быть, когда источник питания питает как освещение, так и обогреватели. В местах, где группа потребителей имеет общую нейтраль и имеет различное количество фазных токов, результирующие токи передаются через общую нейтраль.

Треугольник соединяет обмотку между разными фазами в трехфазной конфигурации. Звезда соединяет каждую обмотку в источнике питания между фазой и нейтралью. В этих конфигурациях будет работать один трехфазный или три однофазных трансформатора.

В системе с открытым треугольником, также известной как система V, конфигурация состоит из двух трансформаторов. Если трансформатор выходит из строя или становится злокачественным в замкнутом треугольнике, состоящем из трех однофазных трансформаторов, этот треугольник может работать как открытый треугольник. В дополнение к току для соответствующих фаз два трансформатора в разомкнутом треугольнике также обеспечивают ток третьей фазы.

Чтобы система треугольника могла обнаруживать блуждающие токи, необходимо заземление. Зигзагообразный трансформатор часто защищает конфигурации треугольника от скачков напряжения. Зигзагообразный трансформатор возвращает токи короткого замыкания на землю.

Как проверить трехфазное напряжение

Чтобы иметь трехфазное электропитание, вы должны иметь установку с тремя проводами соединения для передачи. Электроэнергетические компании Северной Америки производят трехфазные токи, которые передают электроэнергию по электрическим сетям, и это обеспечивает электроэнергией города, поселки и пригороды на всей территории Соединенных Штатов и Канады.

В жилых домах и небольших офисных зданиях однофазное питание является наиболее распространенным источником энергии. На стадионах и промышленных предприятиях трехфазное питание является стандартным типом электропитания. Две схемы подключения трансформаторов, питающихся от трехфазной сети, называются треугольником и звездой. Между ними есть небольшая разница в напряжении, и все зависит от проводки.

Шаги, необходимые для проверки напряжения на двигателе, просты:

• Выключите выключатель на двигателе. Снимите винты, которыми эта крышка крепится к разъединителю, и отложите крышку в сторону.
• Переместите мультиметр на напряжение переменного тока. Присоедините выводы щупа к следующим выводам — общему и напряжению. Если мультиметр имеет функцию автоматического выбора диапазона, перейдите к следующему шагу. Если нет, выберите диапазон напряжения, превышающий предполагаемое напряжение.
• Проверьте внутреннюю часть распределительной коробки двигателя. Должно быть два комплекта проводов. Один комплект должен включать три входящих провода, а другой должен состоять из трех исходящих проводов.
• Входящие провода должны быть подключены к клемме со следующими тремя символами — L1, L2 и L3. В качестве альтернативы терминал может отображать их как Line 1, Line 2 и Line 3.
• Выходящие провода должны быть подключены к клемме, которая имеет следующие три символа — Т1, Т2 и Т3. В качестве альтернативы терминал может отображать их как «Загрузка 1», «Загрузка 2» и «Загрузка 3».
• Из трех фаз тока каждая фаза проходит по проводу и обозначается соответствующим номером. Например, L3 и T3 представляют третью фазу.
• Проверьте пары L и T с помощью щупов мультиметра. Поместите щуп на L1 и L2, затем следите за отображением напряжения. Повторите этот шаг с комбинацией L1 и L3, а затем L2 и L3. Напряжение для каждой из этих пар должно быть одинаковым.
• При проведении этого теста на парах T — T1 и T2, T1 и T3, T2 и T3 — напряжение для каждой пары должно быть равно нулю.
• Включите разъединитель. Протестируйте T-пары еще раз. Напряжение для каждой пары должно быть таким же, как и для L-пар.

Если у вас есть доступная нейтральная клемма, проверьте однофазное напряжение между ней и L1. Повторите тест между нейтралью и L2 и нейтралью и L3. Испытываемое здесь напряжение должно составлять половину того, что получилось для пар линий.

Во вращающемся преобразователе фаз одна фаза трехфазного тока может иметь другое напряжение, чем остальные две. В условиях нагрузки, когда двигатели работают, напряжение будет меняться, но этого следует ожидать.

При выполнении проверки напряжения внимательно следите за тем, что делаете, и не позволяйте себе отвлекаться. Выполнение этих тестов может быть опасным.