Схема подключения электродвигателя к сети 220 вольт © Геостарт

Для того чтобы разобраться, как подключить электродвигатель конкретного типа, необходимо понимать принципы его работы и особенности конструкции. Существует множество электродвигателей разных типов. По способу подключения к сети переменного тока они бывают трехфазные, двухфазные или однофазные. По способу питания обмотки ротора делятся на синхронные и асинхронные.

Принцип действия

Принцип действия электродвигателя демонстрирует простейший опыт, который всем нам показывали в школе — вращение рамки с током в поле постоянного магнита.

Рамка с током — это аналог ротора, неподвижный магнит — статор. Если в рамку подать ток, она повернется перпендикулярно направлению магнитного поля и застынет в этом положении. Если заставить магнит крутиться, рамка будет вращаться с той же скоростью , то есть синхронно с магнитом. У нас получился синхронный электродвигатель. Но у нас магнит — это статор, а он по определению неподвижен. Как заставить вращаться магнитное поле неподвижного статора?

Для начала заменим постоянный магнит катушкой с током. Это обмотка нашего статора. Как известно из той же школьной физики, катушка с током создает магнитное поле. Последнее пропорционально величине тока, а полярность зависит от направления тока в катушке. Если подать в катушку переменный ток, получим переменное поле.

Магнитное поле — векторная величина. Переменный ток в питающей сети имеет синусоидальную форму.

Нам поможет очень наглядная аналогия с часами. Какие векторы вращаются постоянно перед нашими глазами? Это часовые стрелки . Представим, что в углу комнаты висят часы. Секундная стрелка вращается, делая один полный оборот в минуту. Стрелка — вектор единичной длины.

Тень, которую стрелка отбрасывает на стену, меняется как синус с периодом в 1 минуту, а тень, отбрасываемая на пол — как косинус. Или синус, сдвинутый по фазе на 90 градусов. Но вектор равен сумме своих проекций. Другими словами, стрелка равна векторной сумме своих теней.

Двухфазный синхронный электродвигатель

Расположим на статоре две обмотки под углом в 90 градусов, то есть взаимно перпендикулярно. Подадим в них синусоидальный переменный ток. Фазы токов сдвинем на 90 градусов . Имеем два вектора взаимно перпендикулярных, меняющихся по синусоидальному закону со сдвигом фаз на 90 градусов. Суммарный вектор будет вращаться подобно часовой стрелке, делая один полный оборот за период частоты переменного тока.

У нас получился двухфазный синхронный электродвигатель. Откуда взять токи, сдвинутые по фазе для питания обмоток? Наверное, не всем известно, что вначале распределительные сети переменного тока были двухфазными. И лишь позднее, не без борьбы, уступили место трехфазным. Если бы не уступили, то наш двухфазный электромотор можно было подключить напрямую к двум фазам.

Но победили трехфазные сети, для которых были разработаны трехфазные электродвигатели. А двухфазные электромоторы нашли свое применение в однофазных сетях в виде конденсаторных двигателей.

Трехфазный синхронный двигатель

Современные распределительные сети переменного тока выполнены по трехфазной схеме.

• По сети передаются сразу три синусоиды со сдвигом фаз на треть периода или на 120 градусов относительно друг друга.
• Трехфазный двигатель отличается от двухфазного тем, что у него не две, а три обмотки на статоре, повернутых на 120 градусов.
• Три катушки, подключенные к трем фазам, создают в сумме вращающееся магнитное поле, которое поворачивает ротор.

Трехфазный асинхронный двигатель

Ток в ротор синхронного двигателя подается от источника питания. Но мы знаем из той же школьной физики, что ток в катушке можно создать переменным магнитным полем. Можно просто замкнуть концы катушки на роторе. Можно даже оставить всего один виток, как в рамке. А ток пусть индуцирует вращающееся магнитное поле статора.

1. В момент старта ротор неподвижен, а поле статора вращается.
2. Поле в контуре ротора меняется, наводя электрический ток.
3. Ротор начнет догонять поле статора. Но никогда не догонит, так как в этом случае ток в нем перестанет наводиться.
4. В асинхронном двигателе ротор всегда вращается медленнее магнитного поля.
5. Разница скоростей называется скольжением. Подключение асинхронного двигателя не требует подачи тока в обмотку ротора.

У синхронных и асинхронных электродвигателей есть свои достоинства и недостатки, но факт состоит в том, что большинство двигателей, применяемых в промышленности на сегодняшний день — это асинхронные трехфазные двигатели.

Однофазный асинхронный электродвигатель

Если оставить на роторе короткозамкнутый виток, а на статоре одну катушку, то мы получим удивительную конструкцию — асинхронный однофазный двигатель.

На первый взгляд кажется, что такой двигатель работать не должен. Ведь в роторе нет тока , а магнитное поле статора не вращается. Но если ротор рукой толкнуть в любую сторону, двигатель заработает! И вращаться он будет в ту сторону, в которую его подтолкнули при пуске.

Объяснить работу этого двигателя можно, представив неподвижное переменное магнитное поле статора как сумму двух полей, вращающихся навстречу друг другу. Пока ротор неподвижен, эти поля уравновешивают друг друга, поэтому однофазный асинхронный двигатель не может стартовать самостоятельно. Если же ротор внешним усилием привести в движение, он будет вращаться попутно с одним вектором и навстречу другому.

Попутный вектор будет тянуть ротор за собой, встречный — тормозить.

Можно показать, что из-за разности встречной и попутной скоростей влияние попутного вектора будет сильнее, и двигатель будет работать в асинхронном режиме.

Схема включения

Возможно подключение нагрузок к трехфазной сети по двум схемам — звездой и треугольником. При подключении звездой начала обмоток соединяются между собой, а концы подключаются к фазам. При включении треугольником конец одной обмотки подключается к началу другой.

В схеме включения звездой обмотки оказываются под фазным напряжением 220 В., при включении треугольником — под линейным 380 В.

При включении треугольником двигатель развивает не только большую мощность, но и большие пусковые токи. Поэтому иногда используют комбинированную схему — старт звездой, затем переключение в треугольник.

Направление вращения определяется порядком подключения фаз. Для изменения направления достаточно поменять местами любые две фазы.

Подсоединение к однофазной сети

Трехфазный двигатель можно включать в однофазную сеть, хотя и с потерей мощности, если одну из обмоток подключить через фазосдвигающий конденсатор. Однако при таком включении двигатель сильно теряет в своих параметрах, поэтому этот режим использовать не рекомендуется.

Подключение на 220 вольт

В отличие от трехфазного, двухфазный мотор изначально предназначен для включения в однофазную сеть. Для получения сдвига фаз между обмотками включается рабочий конденсатор, поэтому двухфазные двигатели называют еще конденсаторными.

Емкость рабочего конденсатора рассчитывается по формулам для номинального рабочего режима. Но при отличии режима от номинального, например, при пуске баланс обмоток нарушается . Для обеспечения пускового режима на время старта и разгона параллельно рабочему подключается дополнительный пусковой конденсатор, который должен отключаться при выходе на номинальные обороты.

Как включить однофазный асинхронный двигатель

Если не нужен автоматический запуск, асинхронный однофазный двигатель имеет самую простую схему включения. Особенностью этого типа является невозможность автоматического старта.

Для автоматического пуска используется вторая пусковая обмотка как в двухфазном электромоторе. Пусковая обмотка подключается через пусковой конденсатор только для старта и после этого должна быть отключена вручную или автоматически.

Реверсивное подключение однофазного асинхронного двигателя своими руками

Конденсатор и переменный ток

Интересно знать! На нашем сайте есть очень познавательная статья про то, как конденсаторы ведут себя в цепи переменного тока. Если интересно, обязательно ознакомьтесь.

Кстати, если вы пытаетесь самостоятельно подключить такой двигатель в сеть, но не знаете, какие выводы к какой обмотке относятся, просто замерьте их сопротивление. Для основной оно составит где-то 12 Ом, а для пусковой – 30.

Однофазный асинхронный двигатель: принцип работы

Главная > Статьи > Однофазный асинхронный двигатель: принцип работы

Особенности устройства и работы

Двигатель имеет простое устройство. Статор укомплектован двумя обмотками: первая обмотка — основная, т.е. рабочая, вторая обмотка — пусковая, которая работает только во время запуска мотора.

Если сравнивать с другими двигателями, у однофазного асинхронного мотора нет момента впуска. Если присмотреться, ротор внешне напоминает клетку для грызунов. Ток одной фазы создает магнитное поле, которое состоит из двух полей. При включении двигателя ротор остается без движения.

Расчет результирующего момента при неподвижном роторе находится в основе магнитных полей, которые образуют два вращающих момента.

Расчет:

Mn = М1 — М2

М — противоположные моменты;

n — частота вращения.

Асинхронный однофазный двигатель: принцип работы

При задействовании неподвижной части наступает вращающий момент. Поскольку он возникает только после запуска, мотор укомплектован отдельным пусковым устройством.

У однофазного асинхронного мотора есть немало отличий от, к примеру, трехфазных. Если говорить об основных, стоит отметить особенности статора. На пазах предусмотрена двухфазная обмотка: основная, т.е. рабочая, и пусковая.

Магнитные оси расположены друг к другу перпендикулярно. При работе основная фаза не вызывает вращение ротора, ось магнитного поля остается неподвижной.

Для расчета обмоток статора разработаны специальные программы.

Какие бывают типы однофазных двигателей

На сегодня существуют следующие типы однофазных асинхронных моторов: с конденсаторным и бифилярным механизмом. У каждого из механизмов свои особенности, достоинства и недостатки.

Бифилярный пуск

Бифилярная обмотка в постоянном режиме не используется, поскольку при таком использовании падает значение КПД. С увеличением оборотов, она обрывается. Обмотка пуска включается на пару секунд, расчет работы по 3 сек до 30 раз в час. Если будет превышен запуск, витки перегреются.

Конденсаторный пуск

Фаза расщепленная, цепь вспомогательной обмотки начинает работать при запуске. Для того, чтобы был достигнут пусковой момент, необходимо создать круговое магнитное поле. Для наилучшего пускового момента используется конденсатор. Моторы с включенными конденсаторами в цепи называются конденсаторными и работают на основе вращения поля магнитов. У конденсаторного мотора предусмотрено две катушки, которые находятся под постоянным напряжением.

Основные принципы работы

В основе принципа работы находится короткозамкнутый ротор. Магнитное поле имеет вид двух кругов с противоположными последовательностями, они двигаются в разные стороны с одинаковой скоростью. Достаточно разогнать ротор в нужную сторону, чтобы он продолжил движение в ту же сторону.

Именно поэтому для запуска однофазного асинхронного двигателя используют кнопку пуска. С ее нажимом статор начинает работу. Токи заставляют вращаться магнитное поле, в воздушном зазоре появляется магнитная индукция. Всего спустя несколько секунд разгон ротора равняется номинальной скорости.

Если кнопку пуска отпустить, электродвигатель переходит с режима двух фаз на одну фазу. Однофазный режим поддерживается за счет переменного поля магнитов, которое из-за скольжения вращается быстрее ротора.

Схема центробежного выключателя

Для эффективной работы однофазного асинхронного двигателя принято встраивать центробежный выключатель, а также реле с замыкающими контактами. Выключатель прерывает пуск статорной обмотки при достижении номинальной скорости ротора. Тепловое реле отключает двухфазную обмотку при перегреве. Это оптимальная комплектация мотора, которая обеспечит безопасную и надежную работу оборудования на долгие годы.

Изменение направления роторного вращения происходит при перемене направления тока в любой из фаз обмотки при запуске. Для этого достаточно нажать пусковую кнопку и переустановить одну или две металлические пластины. Для образования фазового сдвига необходимо добавить в цепь конденсатор или дроссель, резистор.

При запуске двигателя работает две фазы, потом — только одна. Как видите, асинхронный однофазный двигатель принцип работы имеет достаточно простой и понятный. В отличие от других моторов, с ним просто и легко работать.

В чем достоинства однофазного асинхронного двигателя:

• доступная цена;
• простая конструкция;
• небольшой вес, компактность;
• большая двигательная способность из-за отсутствия коллектора;
• питание от синусоидальной сети.

В чем недостатки однофазного асинхронного двигателя:

• небольшой диапазон регулировки частоты вращения;
• отсутствие или небольшой пусковой момент, низкий КПД.

Однофазный асинхронный двигатель[править | править код]

Строго говоря, именно однофазным называется такой асинхронный двигатель, который имеет на статоре одну рабочую обмотку

, которая подключается к сети однофазного тока. Запуск осуществляется вращающимся магнитным полем, создающимся основной обмоткой и дополнительной (меньшей) пусковой обмоткой, которая подключается через ёмкость/индуктивность к основной сети на время пуска или замыкается накоротко (в двигателях малой мощности).

Преимуществом двигателя является простота конструкции (короткозамкнутый ротор). Недостатки — малый пусковой момент (или вообще его отсутствие) и низкий КПД.

Применяются в основном в вентиляторах малой мощности (настольных, оконных, для ванных комнат и т. п.). Самым массовым советским вентилятором такого типа (и двигателем для него) был «ВН-2» мощностью 15 Ватт. Особенностью его конструкции является установка шарикового подшипника только с одной стороны вала двигателя (противоположной крыльчатке вентилятора), в результате из-за значительных изгибающих нагрузок подшипник (и двигатель) сильно шумит даже на малых оборотах.

Однофазные асинхронные машины

Обычно асинхронная машина питается от трехфазного переменного тока. Но был разработан однофазный мотор. Он менее распространен, потому что обладает малой мощностью и требует дополнительной силы для разгона.

Устройство однофазного электрического двигателя включает в себя одну рабочую обмотку. Потому он и называется – однофазный. Но по сути это двухфазная машина, которая работает благодаря тому, что во время пуска в ход в цепь включается вспомогательная, или пусковая обмотка.

Однофазный мотор оснащается короткозамкнутым ротором. Это одно из преимуществ – простота конструкции. Однако у однофазного электродвигателя есть недостаток – это отсутствие пускового момента и малый КПД.

Течение однофазного переменного тока вызывает магнитное поле, состоящее из двух: их амплитуды равны, однако вращаются они в противоположных направлениях. С покоящимся ротором эти поля создают одинаковые по модулю пусковые моменты. Но поскольку их знаки разные, результирующий пусковой момент равен нулю. Поэтому ротор остается неподвижен. Но если заставить его вращаться с применением дополнительной силы, между двумя полями образуется скольжение – разность моментов. Будет преобладать тот момент, который направлен в сторону вращения ротора. Тогда принудительное приведение его в движение можно прекратить: дальнейшая работа обеспечивается скольжением.

История возникновения

Более 60 лет понадобилось многим ученым, пока однофазный асинхронный двигатель начал покорять просторы земного шара. Началось все с 1820-х годов, когда Джозеф Генри и Майкл Фарадей – открыли явления индукции и начали первые эксперименты.

Принцип работы асинхронного двигателя (однофазного) основан на этих основных физических законах. В 80-х годах позапрошлого столетия многие умы разрабатывают трансформаторы и генераторы переменного тока. Год 1885 принес идею первого многофазного двигателя переменного тока от Галилео Феррариса, вскоре Никола Тесла уже представил свой многофазный мотор (1888 год).

В 1889-1891годах русский электротехник, поляк по происхождению, Михаил Осипович Доливо-Добровольский придумал ротор в виде “беличьей клетки”. К этому изобретению его подтолкнул доклад Феррариса «О вращающемся магнитном поле». С началом ХХ века пришло широкое внедрение электромеханических устройств.

Назначение, устройство и принцип действия однофазных асинхронных двигателей

Однофазные асинхронные двигатели отличаются от трехфазных двигателей устройством статора, где в пазах магнитопровода находится двухфазная обмотка, состоящая из основной, или рабочей, фазы с фазной зоной 120 эл. град и выводами к зажимам с обозначениями С1 и С2, и вспомогательной, или пусковой, фазы с фазной зоной 60 эл. град и выводами к зажимам с обозначениями В1 и В2 (рис. 1).

Магнитные оси этих фаз обмотки смещены относительно друг друга на угол 0 = 90 эл. град. Одна рабочая фаза, присоединенная к питающей сети переменного напряжения, не может вызвать вращения ротора, так как ток ее возбуждает переменное магнитное поле с неподвижной осью симметрии, характеризуемое гармонически изменяющейся во времени магнитной индукцией.

Однофазные электродвигатели

Зачастую основное внимание уделяется изучению трёхфазных электродвигателей, частично в связи с тем, что трёхфазные электродвигатели применяются чаще, чем однофазные. Однофазные электродвигатели имеют тот же принцип действия, что и трёхфазные электродвигатели, только с более низкими пусковыми моментами. Они подразделяются по типам в зависимости от способа пуска.

Стандартный однофазный статор имеет две обмотки, расположенные под углом 90° по отношению друг к другу. Одна из них считается главной обмоткой, другая – вспомогательной, или пусковой. В соответствии с количеством полюсов каждая обмотка может делиться не несколько секций.

На рисунке приведен пример двухполюсной однофазной обмотки с четырьмя секциями в главной обмотке и двумя секциями во вспомогательной.

Следует помнить, что использование однофазного электродвигателя – это всегда, своего рода, компромисс. Конструкция того или иного двигателя зависит, прежде всего, от поставленной задачи. Это значит, что все электродвигатели разрабатываются в соответствии с тем, что наиболее важно в каждом конкретном случае: например, КПД, вращающий момент, рабочий цикл и т.д. Из-за пульсирующего поля однофазные электродвигатели CSIR и RSIR могут иметь более высокий уровень шума по сравнению с двухфазными электродвигателями PSC и CSCR, которые работают намного тише, так как в них используется пусковой конденсатор. Конденсатор, через который производится пуск электродвигателя, способствует его плавной работе.

Фото однофазных электродвигателей

Читайте здесь! Схема электродвигателя — способы подключения и запуска двигателя. Обзор типовых конфигураций и принципа работы

Многофазные двигатели в однофазной сети[править | править код]

Не вполне корректно однофазными двигателями также называют конструктивно двух- и трёхфазные асинхронные электродвигатели, подключаемые через схемы согласования в однофазную сеть

(конденсаторные двигатели).

Двухфазный двигатель

, как правило, проектируется именно в расчёте на работу в однофазной сети (как конденсаторный двигатель). Обе его обмотки (фазы двигателя) являются рабочими и включены постоянно — одна непосредственно в сеть, вторая — через фазосдвигающую цепь (как правило, конденсаторы). Он имеет лучшие эксплуатационные параметры из всех типов асинхронных двигателей при работе в однофазной сети. Широко применялся в активаторных стиральных машинах советского времени.

Трехфазный асинхронный электродвигатель

также может работать в однофазной сети с потерей мощности. При этом для запуска необходима фазосдвигающая цепь, которая обычно строится или из ёмкости или из индуктивности:

• При ёмкостном запуске на одну из обмоток подаётся напряжение (ток) через ёмкость, которая сдвигает фазу тока вперёд на 90° (без учёта потерь). После запуска напряжение с фазосдвигающей обмотки можно снять.
• При индуктивном запуске на одну из обмоток подаётся напряжение (ток) через индуктивность, которая сдвигает фазу тока назад на 90° (без учёта потерь). После запуска напряжение с фазосдвигающей обмотки можно снять.
• В некоторых случаях, при питании от однофазной сети, запуск осуществляется вручную проворотом ротора. После проворота ротора двигатель работает самостоятельно.

Однофазный асинхронный электродвигатель

Основными компонентами любого электродвигателя являются ротор и статор. Ротор – вращающаяся часть электродвигателя, статор – неподвижная часть электродвигателя, с помощью которого создается магнитное поле для вращения ротора.

Основные части однофазного двигателя: ротор и статор

Статор

имеет две обмотки, расположенные под углом 90° относительно друг друга. Основная обмотка называется главной (рабочей) и обычно занимает 2/3 пазов сердечника статора, другая обмотка называется вспомогательной (пусковой) и обычно занимает 1/3 пазов статора.

Реверс направления движения двигателя

Если после подключения мотор работает, но вал крутится не в том направлении, которое вам надо, можно поменять это направление. Это делают поменяв обмотки вспомогательной обмотки. Такую операцию может делать двухпозиционный переключатель, на центральный контакт которого подключается вывод от конденсатора, а на два крайних вывода от «фазы» и «нуля».

Схема включения однофазного асинхронного двигателя

Рис. 1

Это поле можно представить двумя составляющими — одинаковыми круговыми магнитными полями прямой и обратной последовательностей, вращающимися с магнитными индукциями, вращающимися в противоположные стороны с одной и той же скоростью. Однако при предварительном разгоне ротора в необходимом направлении он при включенной рабочей фазе продолжает вращаться в том же направлении.

По этой причине пуск однофазного двигателя начинают с разгона ротора путем нажатия пусковой кнопки, вызывающего возбуждение токов в обеих фазах обмотки статора, которые сдвинуты по фазе на величину, зависящую от параметров фазосдвигающего устройства Z, выполненного в виде резистора, индуктивной катушки или конденсатора, и элементов электрических цепей, в которые входят рабочая и пусковая фазы обмотки статора. Эти токи побуждают в машине вращающееся магнитное поле с магнитной индукцией в воздушном зазоре, которая периодически и монотонно изменяется в пределах максимального и минимального значений, а конец ее вектора описывает эллипс.

Это эллиптическое вращающееся магнитное поле находит в проводниках короткозамкнутой обмотки ротора ЭДС и токи, которые, взаимодействуя с этим полем, обеспечивают разгон ротора однофазного двигателя в направлении вращения поля, и он в течение нескольких секунд достигает почти номинальной скорости.

Отпускание пусковой кнопки переводит электродвигатель с двухфазного режима на однофазный, поддерживаемый в дальнейшем соответствующей составляющей переменного магнитного поля, которая при своем вращении несколько опережает вращающийся ротор из-за скольжения.

Своевременное отключение пусковой фазы обмотки статора однофазного асинхронного двигателя от питающей сети необходимо в связи с ее конструктивным исполнением, предусматривающим кратковременный режим работы — обычно до 3 с, что исключает длительное пребывание ее под нагрузкой в связи с недопустимым перегревом, сгоранием изоляции и выходом из строя.

Область применения

Однофазные электродвигатели находят широкое применение в бытовых устройствах или промышленных аппаратах малой механизации. Они охватывают относительно маломощное однофазное оборудование, которое питается от 220В.

Это различные станки для обработки древесины, металла, пластика и т.д. Также однофазные электродвигатели используются в установках сельскохозяйственной отрасли для смешивания зерновых, изготовления бетона и т.д. В быту их применяют в некоторых моделях микроволновок, вытяжек, стиральных машин и куллеров, питающихся от однофазного источника.

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 нагрузок. 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.

На некоторых двигателях размыкающий выключатель аналогичен выключателю. Таким образом, переключение отключения в положение «включено» фактически включает двигатель.

Получить дополнительную информацию об электроэнергии

В современном мире высоких технологий доступ к электроэнергии в любое время и в любых условиях не является роскошью. Это обязательно. Global Electronic Services выполняет сервисные работы по полному спектру промышленной электроники, двигателей и другого мощного оборудования.