Пуск однофазного электродвигателя. Включение двигателя однофазного


Пуск однофазного электродвигателя

Характерная черта однофазных электродвигателей – эти аппараты не способны запускаться без сторонней поддержки (второстепенной обмотки) по причине наличия только одной основной обмотки статора. Поэтому на практике используются разные способы пуска однофазных электродвигателей, благодаря которым удаётся вводить аппараты этого типа в нормальный режим эксплуатации. Рассмотрим существующие и часто применяемые варианты пуска однофазных двигателей, которые могут использоваться при необходимости.

Содержимое публикации

Пуск двигателя вспомогательной фазой

Структурное построение электрической основы двигателя, в данном случае, отмечается наличием на статорном кольце двух обмоток (основной и второстепенной), геометрически смещённых на 90°.

Когда происходит включение однофазного мотора, ток (Т1) пересекает основную обмотку. Поскольку исполнение катушек статора разное, в контуре второстепенной обмотки циркулирует ток (Т2), более слабый и заметно сдвинутый на ф/2.

Магнитные поля, генерируемые токами (Т1) и (Т2), сдвинуты по фазе одно относительно другого. Это смещение способствует образованию магнитного поля вращения, достаточно сильного, чтобы однофазный электродвигатель мог запуститься (без нагрузки).

Схема пуска однофазного мотора: 1 — второстепенная фаза; 2 — основная фаза; 3 — центробежная муфта сцепления; L1, L2 — линия питающего напряжения

Как только вал двигателя достигнет 80% номинального значения скорости вращения, вспомогательная фаза отключается центробежной муфтой сцепления или остаётся поддерживаемой в рабочем состоянии.

Таким образом, статор однофазного электродвигателя фактически остаётся двухфазным, как в режиме запуска, так и в рабочем режиме.

Соединения фазы допустимо инвертировать, получая таким способом изменение направления вращения. Поскольку значение начального крутящего момента низкое, рекомендуется поднимать этот параметр, увеличением смещения между полями катушек.

Пуск вспомогательной фазой с добавленным сопротивлением

Резистор, включенный с фазой вспомогательного толка последовательно, способствует увеличению импеданса этой фазы и увеличению разницы между токами (Т1) и (Т2).

Рабочий режим однофазного электродвигателя после завершения пуска, в данном случае, ничем не отличается от первого схемного варианта.

Схема пуска однофазного электродвигателя с резисторами: 1 — основная обмотка; 2 — резистор 1; 3 — второстепенная обмотка; 4 — резистор 2; 5 — центробежная муфта сцепления; 6 — мотор

На основе этого решения возможна к применению также несколько иная схема, где сопротивление заменяется индуктивностью.

Существенной разницы между этими двумя решениями не наблюдается. Однако индуктивностью проще выстраивать смещение между токами Т1 и Т2.

Пуск вспомогательной фазой с конденсатором

Конденсаторная схема считается наиболее распространенной. Отличительная особенность – конденсатор, установленный на второстепенной обмотке.

Для постоянного конденсатора рабочее значение составляет около 8 мкФ с расчётом на однофазный электродвигатель до 200 Вт мощности. В режиме пуска однофазного электродвигателя такой мощности потребуется дополнительный конденсатор ёмкостью не менее 16 мкФ.

Включение дополнительной ёмкости в цепь потребуется только при пуске, после чего этот конденсатор выключается из схемы.

Поскольку конденсатор формирует фазовый сдвиг, противоположный одной индуктивности, в режиме пуска и последующей работы двигатель функционирует подобно двухфазному мотору с вращающимся полем.

Схема — пуск мотора с конденсатором: 1 — вспомогательная фаза; 2 — основная фаза; 3 — центробежная муфта сцепления; 4 — конденсатор; L1, L2 — линия питающего напряжения

Коэффициент крутящего момента и мощности достигает высоких значений. Стартовый момент (СМ) примерно в три раза превышает номинальный крутящий момент (КМ), а максимальный крутящий момент (КМ max) достигает значения  2 (КМ).

После выхода из режима пуска рекомендуется поддерживать фазовый токовый сдвиг, независимо от уменьшения общего значения ёмкости, поскольку импеданс статора увеличивается.

Конструкции однофазных электродвигателей мощностью до 100 Вт нередко выполняются с полюсами статора, расщеплёнными медными кольцами. Каждый полюс имеет специальные выемки под короткозамкнутые проводящие кольца.

Схема с расщеплёнными полюсами: 1 — ротор; 2 — статор; 3 — магнитное поле статора; 4 — магнитное поле кольца; L1, L2 — линия питающего напряжения

Наведённый в кольцах электрический ток вызывает искажение вращающегося магнитного поля, благодаря чему осуществляется процесс пуска однофазного электродвигателя. Эффективность таких схем невысокая, но вполне достаточная для электродвигателей до 100 Вт мощности.

Пуск электродвигателя на три фазы в однофазном режиме

Трехфазный электродвигатель (230/400 В) допустимо использовать на однофазном питании 220-230В, при условии оснащения стартовым конденсатором и дополнительным конденсатором для рабочего режима.

Следует отметить: такой подход снижает рабочую мощность электродвигателя (снижение порядка 0,7), пусковой момент и тепловой резерв. Как правило, под такую схему пуска подходят только маломощные 4-полюсные электродвигатели мощностью не более 4 кВт.

Пример подключения мотора в бытовом случае

При помощи материалов: Schneider-electric

zetsila.ru

Мастеровым от мастерового.: Подключение однофазного двигателя.

Прежде чем приступить к подключению любого электродвигателя, необходимо быть полностью уверенным, что двигатель рабочий. Провести полную ревизию для проверки качества подшипников, отсутствия люфтов на посадочных местах ротора и в крышках двигателя. Провести проверку обмоток на замыкание между собой и на корпус.

Так-же при подключении необходимо соблюдать технику безопасности, быть предельно внимательным и работать без спешки.

Для подключения однофазного электродвигателя с пусковой обмоткой нам понадобится включатель с пусковым контактом - ПНВС. Число после букв означает силу тока на которую рассчитан данный выключатель. В предыдущей статье я рассказал как определить тип двигателя, трёхфазный он или однофазный. И если вы сомневаетесь в том, конденсаторный это двигатель или с пусковой обмоткой, то вам необходимо сначала подключить двигатель как с пусковой обмоткой и если он не запустится значит он конденсаторный.

Для того, чтобы узнать какая из двух обмоток является рабочей, необходимо измерить их сопротивление. Та катушка, которая будет иметь меньшее сопротивление является рабочей. Исключение составляет очень небольшой процент конденсаторных двигателей, у которых и рабочая обмотка и конденсаторная одинаковы и имеют одно сопротивление.

Пусковая обмотка подключается только для запуска двигателя и после того как двигатель набрал обороты - отключается. В работе остаётся только рабочая обмотка. Правильно намотанный двигатель, с проведённой ревизией без нагрузки на валу выходит на положенные обороты не больше чем за несколько секунд, но чаще - мгновенно. Поэтому при пробном пуске двигатель должен быть надёжно закреплён.

Чтобы запустить двигатель с пусковой обмоткой необходимо подключить его по такой схеме:

Один конец рабочей и пусковой соединяем вместе и подключаем к одной из крайних клейм кнопки. Это будет общий провод. Второй конец рабочей обмотки подключаем ко второй крайней клейме кнопки. А оставшийся провод пусковой катушки соединяем со средней клеймой кнопки. При этом мы задействуем клеймы только с одной стороны кнопки. Три клеймы с другой стороны пока остаются свободными. К двум крайним из них подключаем сетевой шнур. А к центральной клейме подводим перемычку от той крайней клеймы, напротив которой подсоединён один рабочий провод. Закрываем крышку кнопки, закрепляем двигатель, делаем пробное включение-выключение кнопки чтобы убедится в её работоспособности и знать что она находится в выключенном состоянии. Включаем вилку в розетку, нажимаем кнопку пуск и удерживаем до набора двигателем оборотов. Но не более нескольких секунд. Затем кнопку отпускаем. Если двигатель гудит, но вращаться не начинает, значит двигатель конденсаторный и подключать его нужно по другой схеме.

Для подключения конденсаторного двигателя пусковая кнопка не нужна. Поэтому подойдёт любой подходящий по мощности пускатель, тумблер или выключатель который может смыкать и размыкать одновременно два контакта.

Соединяем один конец рабочей и один конец пусковой обмоток вместе и подводим к одной из клейм выключателя. Вторые концы обмоток подключаем к разным выводам конденсатора и при этом провод от рабочей катушки подводим ещё и к второй клейме выключателя. На противоположенные клеймы выключателя подключаем сетевой шнур.  Переключаем тумблер в положение выключено, проверяем надёжность закрепления двигателя, включаем вилку в розетку и включаем тумблер. Двигатель без нагрузки на валу должен запуститься мгновенно.

Для того, чтобы однофазный двигатель вращался в другую сторону, необходимо поменять выводы одной из обмоток местами.

Если нам необходимо чтобы двигатель вращался и в одну и в другую стороны, то необходимо поставить тумблер реверса. Причём поставить его так, чтоб мы не могли переключить его во время работы двигателя. Это касается конденсаторного двигателя. Тумблер должен быть на 2 или 3 положения и иметь шесть выводов.  В одном положении два средних вывода замыкаются с двумя крайними, а в другом с двумя другими крайними. Подключаем два провода одной из катушек двигателя к центральным клеймам переключателя, а крайнии клеймы соединяем по диагонали и отводим от них два провода которые подключаем туда, откуда отключили концы обмотки. Теперь при переключении тумблера двигатель будет запускаться в другую сторону. Схема реверса однофазного двигателя с пусковой обмоткой и кнопкой ПНВ. О том как подобрать конденсатор к конденсаторному двигателю я расскажу в одной из следующих статей.

Статья дополняется.

shenrok.blogspot.com

Самостоятельное подключение трехфазного двигателя к однофазной сети

У домашнего мастера может появиться необходимость подключить асинхронный электродвигатель к обычной электрической сети. Но в бытовой электрической сети имеется всего одна фаза, а для питания асинхронного двигателя нужна трехфазная сеть. Чтобы выйти из данной ситуации, существует несколько вариантов подключения включение трехфазного двигателя в однофазную сеть как с использованием конденсаторов, так и без них.

Схемы подключения и принцип работы трехфазного асинхронного двигателя

Существуют две стандартные схемы подключения асинхронного электродвигателя, это «треугольник» и «звезда». Эти два способа подключения имеют свои особенности:

  • При включении электродвигателя по схеме «звезда» токи в обмотках будут сравнительно небольшими, что позволяет ему выдерживать длительные нагрузки. При этом мотор выдаёт не очень большой крутящий момент;
  • При включении электродвигателя по схеме «треугольник» токи в обмотках будут максимальными, поэтому он выдаёт большой крутящий момент на валу и его можно использовать под большой нагрузкой. Однако для работы на протяжении длительного времени ему требуется хорошее охлаждение.

Асинхронный электромотор имеет три обмотки, на каждую из которых, в трехфазной сети, подаётся отдельная фаза. В трехфазной сети фазы смещены на 120 градусов, то есть за оборот на треть окружности отвечает отдельная фаза. Благодаря этому магнитное поле равномерно перемещается по кругу, и вращение электродвигателя происходит плавно, без пульсаций.

При подключении такого электродвигателя к обычной бытовой электрической сети в одной обмотке появится пульсирующее электромагнитное поле, которое не сможет создать крутящий момент. Чтобы трехфазный электродвигатель смог работать нужно сместить фазы на его обмотках.

Конденсаторные схемы подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть

Чтобы обеспечить необходимый для пуска мотора сдвиг фаз можно использовать конденсатор. Такая схема подключения трехфазного электромотора является самой распространённой из-за своей простоты.

Расчёт ёмкости

В зависимости от того по какой схеме подключён ваш электродвигатель «звезда» или «треугольник» оптимальная ёмкость будет разной.

При подключении по схеме «звезда» ёмкость рассчитывается по формуле: C=2800*I/U;

Если двигатель включён по схеме «треугольник» ёмкость определяется по такой формуле: C=4800*I/U.

Где U – напряжение двухфазной сети в вольтах.

I – штатный ток фазы.

Штатный ток фазы можно измерить при помощи токоизмерительных клещей или найти в технических характеристиках вашего мотора.

Ток фазы можно рассчитать по формуле: I=P/(1.73*U*η*cos(ф)).

Где P – мощность электромотора кВт;

η – коэффициент полезного действия асинхронного двигателя;

cos(ф) – коэффициент мощности. Его можно найти на табличке двигателя или в его паспорте.

На практике иногда используется упрощённая формула для расчёта ёмкости при подключении по схеме «треугольник»: С=66*Р, где Р – мощность электромотора в киловаттах. Хотя расчёты по данной формуле могут давать небольшую погрешность, но это не сильно влияет на работу двигателя.

Если пуск двигателя осуществляется под нагрузкой необходимо на время запуска электродвигателя подключить пусковую ёмкость. Его ёмкость должна быть в 2,5 – 3 раза больше ёмкости рабочего.

Определить, правильно ли вы определили ёмкость можно по результатам работы электромотора. В том случае, если ёмкость больше оптимальной температура мотора будет слишком высокой, и он может выйти из строя. При низкой ёмкости электродвигатель не сможет развить достаточную мощность. Можно подбирать конденсаторы, включив сначала небольшую ёмкость и увеличивая их ёмкость, пока ваш электродвигатель не начнёт развивать требуемую мощность. При таком способе подбора ёмкости будет нелишним контролировать ток в обмотках при помощи измерительных клещей. Измерение тока нужно проводить в рабочем режиме работы мотора.

Выбор конденсаторов

Обычно, для подключения асинхронного электромотора к однофазной сети используют металлобумажные конденсаторы МБГП, МПГО, МБГО или КБП. Единственным их недостатком являются то, что они имеют сравнительно большие габариты при небольшой ёмкости.

Сейчас можно купить металлизированные полипропиленовые конденсаторы модели СВВ, которые при большой ёмкости имеют маленькие размеры. Этот тип имеет высокую надёжность и хорошо зарекомендовал себя в работе.

Помимо ёмкости, следует также обратить внимание на напряжение, на которое они рассчитаны. Покупать конденсатор, рассчитанный на большое напряжение, не стоит из-за их высокой стоимости и больших габаритов. Если подключить конденсаторы, рассчитанные на напряжение меньше действующего, то они очень быстро выйдут из строя. Максимальное напряжение должно быть в 1,5 – 2 раза выше чем напряжение электрической сети. Например, для бытовой сети 220 вольт напряжение конденсатора должно быть больше 1,5*220= 330 вольт, а лучше выбирать конденсаторы, рассчитанные на 400 – 450 вольт.

Если вы не можете найти конденсатор нужной ёмкости, то можете соединить параллельно несколько конденсаторов меньшей ёмкости. При параллельном соединении ёмкости складываются. Например, чтобы получить ёмкость 20 микрофарад нужно соединить параллельно два конденсатора по 10 микрофарад.

Бесконденсаторные схемы подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть

Существует несколько схем, как подключить трехфазный двигатель в однофазной сети без конденсаторов. При использовании таких схем можно сэкономить на покупке достаточно дорогих конденсаторов, однако они достаточно сложны и намного менее популярны по сравнению с ёмкостными схемами.

Обычно в бесконденсаторных схемах используются симисторы и они требуют тщательной отладки и подгонки.

Одна из таких схем была напечатана в журнале «Сигнал» номер 4 за 1999 год. В этой схеме симистор служит для сдвига тока по фазе, в одной из обмоток, на величину от 50 до 70 градусов и тем самым обеспечивает необходимых для пуска крутящий момент. Для сдвига фаз имеется RC-цепочка. Подбирая сопротивление в данной цепочке, можно получить напряжение, сдвинутое на требуемый угол.

Динистор играет роль ключевого элемента в данной схеме. Когда напряжение на фазосдвигающей цепочке достигнет требуемого уровня, динистор подключит RC цепочку к выводу симистора и включит его. Таким образом, напряжение, сдвинутое по фазе на нужный угол, поступит на электродвигатель. При подключении электромотор в данной схеме включён по схеме «треугольник».

Заключительные моменты

Что ещё следует знать о том, как подключить трехфазный двигатель в однофазную сеть:

  • Подключить трехфазный электромотор к однофазной сети достаточно и многие инженеры и домашние умельцы предлагают свои новаторские схемы;
  • Несмотря на наличие множества разнообразных схем, они не могут обеспечить стопроцентное использование мощности мотора из-за потерь электроэнергии при преобразовании напряжения. Трехфазный электродвигатель в однофазной сети работает с большими затратами электроэнергии и пониженным коэффициентом полезного действия;
  • Мощность трехфазного электромотора при подключении к однофазной сети снижается до 70-80 % от номинальной;
  • Использование оборудования с таким приводом на протяжении длительного времени не экономически невыгодна из-за больших затрат энергии;
  • Этот способ можно применять для подключения оборудования на короткий промежуток времени;
  • Чтобы заставить электромотор вращаться в обратную сторону нужно подключить пусковой конденсатор к другой обмотке;
  • Подключать асинхронный электромотор следует к трехфазной сети. Если такой возможности нет, нужно купить инверторный преобразователь. Хотя такой преобразователь стоит достаточно дорого, при длительной эксплуатации он окупит себя.
  • Для бытовых нужд лучше подойдёт однофазный мотор. Он дешевле в работе и способен справиться с возложенными на него обязанностями.

remontoni.guru