Пуск однофазного асинхронного двигателя. Однофазный асинхронный двигатель: принцип работы, типы и особенности пуска

Как работает однофазный асинхронный двигатель. Какие бывают типы однофазных асинхронных двигателей. Как происходит пуск однофазного асинхронного двигателя. Какие преимущества и недостатки у однофазных асинхронных двигателей.

Принцип работы однофазного асинхронного двигателя

Однофазный асинхронный двигатель состоит из статора с двумя обмотками — основной (рабочей) и вспомогательной (пусковой), а также короткозамкнутого ротора. Принцип его работы основан на создании вращающегося магнитного поля в воздушном зазоре между статором и ротором.

В отличие от трехфазного двигателя, однофазный асинхронный двигатель не создает вращающееся магнитное поле при подаче напряжения только на основную обмотку. Вместо этого возникает пульсирующее магнитное поле, которое не может создать начальный вращающий момент.

Как создается вращающее магнитное поле?

Для создания вращающего магнитного поля в однофазном асинхронном двигателе используется вспомогательная (пусковая) обмотка. Она располагается в статоре под углом 90° к основной обмотке. При пуске на вспомогательную обмотку подается напряжение, сдвинутое по фазе относительно напряжения основной обмотки. Это создает эффект вращающегося магнитного поля и обеспечивает начальный пусковой момент.

Типы однофазных асинхронных двигателей

В зависимости от способа создания пускового момента выделяют следующие основные типы однофазных асинхронных двигателей:

• С расщепленными полюсами
• С пусковым сопротивлением
• С пусковым конденсатором
• С пусковым и рабочим конденсаторами
• С экранированными полюсами

Двигатель с расщепленными полюсами

В этом типе двигателя на одном из полюсов статора размещается короткозамкнутый виток из меди. Он создает сдвиг фаз магнитного потока в этой части статора, что обеспечивает небольшой пусковой момент. Такие двигатели просты и дешевы, но имеют низкий КПД и применяются только для маломощных устройств.

Двигатель с пусковым сопротивлением

В этой конструкции последовательно со вспомогательной обмоткой включается активное сопротивление. Оно создает сдвиг фаз между токами в основной и вспомогательной обмотках, обеспечивая пусковой момент. После разгона двигателя пусковая обмотка отключается центробежным выключателем.

Особенности пуска однофазного асинхронного двигателя

Пуск однофазного асинхронного двигателя имеет ряд особенностей:

1. Необходимость создания пускового момента с помощью вспомогательной обмотки или других устройств.
2. Высокий пусковой ток, который может в 5-7 раз превышать номинальный.
3. Ограниченное время работы пусковых устройств (обычно не более 3-5 секунд).
4. Отключение пусковых устройств после разгона двигателя до 70-80% номинальной скорости.

Как происходит пуск двигателя с пусковым конденсатором?

Пуск двигателя с пусковым конденсатором осуществляется следующим образом:

1. При включении напряжение подается на основную и вспомогательную обмотки.
2. Конденсатор создает сдвиг фаз между токами обмоток, формируя вращающееся магнитное поле.
3. Возникает пусковой момент, ротор начинает вращаться.
4. При достижении 70-80% номинальной скорости центробежный выключатель отключает пусковую обмотку и конденсатор.
5. Двигатель выходит на рабочий режим при питании только от основной обмотки.

Преимущества и недостатки однофазных асинхронных двигателей

Однофазные асинхронные двигатели имеют ряд достоинств и недостатков по сравнению с другими типами электродвигателей.

Каковы основные преимущества?

• Простота конструкции и низкая стоимость
• Высокая надежность из-за отсутствия щеточно-коллекторного узла
• Возможность прямого подключения к однофазной сети
• Хорошие пусковые характеристики (при наличии пусковых устройств)
• Стабильная частота вращения при изменении нагрузки

Какие основные недостатки?

• Более низкий КПД по сравнению с трехфазными двигателями
• Необходимость специальных пусковых устройств
• Повышенный шум и вибрации из-за пульсаций магнитного потока
• Ограниченный диапазон регулирования скорости
• Меньшая перегрузочная способность по сравнению с трехфазными двигателями

Области применения однофазных асинхронных двигателей

Однофазные асинхронные двигатели широко применяются в различных отраслях благодаря своей простоте и возможности работы от бытовой электросети. Основные сферы их использования:

• Бытовая техника (холодильники, стиральные машины, кондиционеры)
• Вентиляционное оборудование
• Насосы и компрессоры малой мощности
• Деревообрабатывающие станки
• Сельскохозяйственное оборудование

Для каких задач лучше подходят однофазные асинхронные двигатели?

Однофазные асинхронные двигатели оптимальны для применений, где:

• Требуется мощность до 3-5 кВт
• Доступно только однофазное питание
• Важна простота конструкции и обслуживания
• Не требуется точное регулирование скорости
• Допустимы повышенные пусковые токи

Способы регулирования скорости однофазных асинхронных двигателей

Регулирование скорости однофазных асинхронных двигателей имеет свои особенности. Основные способы изменения частоты вращения:

1. Изменение напряжения питания (реостатное или тиристорное регулирование)
2. Частотное регулирование с помощью преобразователей частоты
3. Переключение числа пар полюсов (для специальных многоскоростных двигателей)
4. Импульсное регулирование

Какой способ регулирования скорости наиболее эффективен?

Наиболее эффективным способом регулирования скорости однофазных асинхронных двигателей является частотное регулирование. Оно позволяет:

• Плавно изменять скорость в широком диапазоне
• Поддерживать высокий КПД при регулировании
• Обеспечивать мягкий пуск и торможение двигателя
• Защищать двигатель от перегрузок

Однако частотное регулирование требует применения специальных преобразователей частоты, что увеличивает стоимость системы.

Техническое обслуживание и диагностика однофазных асинхронных двигателей

Правильное обслуживание и своевременная диагностика однофазных асинхронных двигателей позволяют продлить срок их службы и предотвратить аварийные ситуации. Основные мероприятия включают:

• Периодический осмотр и очистку двигателя от загрязнений
• Проверку состояния подшипников и их смазку
• Контроль сопротивления изоляции обмоток
• Проверку работы пусковых устройств (конденсаторов, центробежных выключателей)
• Измерение вибрации и температуры корпуса двигателя

Как определить неисправность однофазного асинхронного двигателя?

Основные признаки неисправности однофазного асинхронного двигателя:

• Повышенный шум и вибрация при работе
• Перегрев корпуса двигателя
• Затрудненный пуск или отсутствие пуска
• Снижение скорости вращения под нагрузкой
• Срабатывание защиты от перегрузки

При обнаружении этих признаков необходимо провести диагностику и устранить причину неисправности.

Способ пуска однофазного асинхронного электродвигателя

Изобретение относится к электротехнике, а именно к однофазным асинхронным электродвигателям. Способ пуска однофазного асинхронного электродвигателя состоит в одновременной с подачей переменного напряжения на основную и вспомогательную обмотки статора подачи на дополнительные обмотки статора переменного или постоянного напряжения, которые создают насыщение участков ярма статора в зонах расположения магнитных осей основной обмотки, и после запуска электродвигателя, отключении вспомогательной и дополнительной обмоток статора. Технический результат состоит в повышении пускового момента. 3 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроинструменте и бытовой технике, например в холодильных компрессорах, имеющих существенную нагрузку на валу в момент пуска.

Известен способ пуска асинхронного электродвигателя (RU 2235410 С1, МПК 7 Н02Р 1/26, опубл. 27.08.2004), включающий подачу напряжения на статорные обмотки электродвигателя первоначально с амплитудой, равной амплитуде напряжения сети, а затем последовательно во времени, через определенный промежуток времени от начала подачи напряжения, ^π/3 эл. град., при частоте сети 50 Гц — 0,0033 с электродвигатель отключают от питающей сети и переводят в режим динамического торможения на такое же время, равное ^π/3 эл. град., при частоте сети 50 Гц — 0,0033 с, после чего на обмотки статора вновь подают напряжение с амплитудой, равной амплитуде напряжения сети.

Этот способ обеспечивает ограничение тока и электромагнитного момента при пуске электродвигателя в тех случаях, когда моменты нагрузки на его валу невелики (например, при вентиляторном характере нагрузки).

Известен способ пуска однофазного асинхронного электродвигателя (Кацман М.М. Справочник по электрическим машинам: Учебное пособие для студентов образовательных учреждений среднего профессионального образования. М.: Издательский центр «Академия», 2005. — С. 106), заключающийся в подаче переменного напряжения на основную и вспомогательную обмотки статора и отключении вспомогательной обмотки после запуска электродвигателя.

Недостатком этого способа, выбранного в качестве прототипа, является ограничение по величине пускового момента при заданных габаритах электродвигателя, что в ряде случаев приводит к чрезмерно длительному пуску электродвигателя и перегреву его вспомогательной обмотки (например, при снижении величины напряжения питания либо при нештатном увеличении момента нагрузки на валу).

Задачей изобретения является повышение величины пускового момента однофазного асинхронного электродвигателя.

Предложенный способ пуска однофазного асинхронного электродвигателя, также как в прототипе, включает подачу переменного напряжения на основную и вспомогательную обмотки статора и отключение вспомогательной обмотки после запуска электродвигателя.

Согласно изобретению одновременно с подачей переменного напряжения на основную и вспомогательную обмотки статора подают или переменное, или постоянное напряжение на дополнительные обмотки статора, которые создают насыщение участков ярма статора в зонах расположения магнитных осей основной обмотки, а затем, после запуска электродвигателя, отключают вспомогательную и дополнительные обмотки статора.

Благодаря подаче напряжения на дополнительные обмотки статора в начале пуска электродвигателя происходит дополнительное подмагничивание участков ярма статора электродвигателя в зонах магнитных осей основной обмотки до состояния насыщения материала магнитопровода. В результате увеличения магнитного сопротивления для магнитного потока поперечной реакции ротора происходит уменьшение индуктивного сопротивления фазы ротора и, соответственно, повышение пускового момента электродвигателя, поскольку момент критический и скольжение критическое при этом возрастают (Москаленко В.В. Автоматизированный электропривод. М.: Энергоатомиздат, 1986, с. 196). После пуска электродвигателя вспомогательная и дополнительные обмотки отключают, что сопровождается снижением магнитного сопротивления для магнитного потока поперечной реакции ротора до естественного уровня, без эффекта подмагничивания участков ярма статора электродвигателя в зонах магнитных осей основной обмотки. При этом величина критического момента возрастает, а величина критического скольжения уменьшается, что обеспечивает энергетически эффективную работу электродвигателя на рабочем участке механической характеристики.

Таким образом, предлагаемый способ пуска однофазного асинхронного электродвигателя позволяет повысить пусковой момент, что обеспечивает надежный пуск электродвигателя при наличии нагрузки на валу, близкой по величине к номинальной или даже превышающей ее, а также при снижении напряжения питающей сети относительно номинального значения.

На фиг. 1 приведена активная часть однофазного асинхронного электродвигателя с дополнительными обмотками, размещенными в закрытых пазах статора, с отображением силовых линий магнитного поля ротора Ф_р‘, и Ф_рʺ при включенной дополнительной обмотке статора, создающей магнитный поток Ф_до.

На фиг. 2 изображена активная часть однофазного асинхронного электродвигателя с дополнительными обмотками, размещенными в закрытых пазах статора, а также отображены силовые линии магнитного поля ротора Ф_р при отключенной дополнительной обмотке статора.

На фиг. 3 представлены расчетные пусковые механические характеристики для однофазных асинхронных электродвигателей с пусковой обмоткой, где кривая 1 — соответствует электродвигателю, выполненному в соответствии с конструкцией прототипа, кривая 2 — соответствует электродвигателю, выполненному в соответствии с заявленной конструкцией, где М* — момент, отнесенный к номинальному моменту; S — скольжение.

Способ пуска однофазного асинхронного электродвигателя осуществлен для конструкции (фиг. 1), содержащей ротор 1 с валом 2, статор 3 с пазами 4, в которых уложена основная обмотка 6, и с пазами 5, в которых уложена вспомогательная обмотка 7, которая либо имеет большее соотношение активного и индуктивного сопротивлений в сравнении с основной обмоткой 6, либо включена последовательно с конденсатором. В области пазов 5 вспомогательной обмотки 7, расположенных в зонах магнитных осей основной обмотки 6 (магнитные оси совпадают с осью ординат), размещены дополнительные обмотки 8 в сквозных аксиальных пазах 9 статора 3. Магнитные оси дополнительных обмоток 8 направлены радиально и совпадают с вертикальной осью симметрии электродвигателя.

Пуск однофазного асинхронного электродвигателя начинают с включения основной фазы с основной обмоткой 6 и вспомогательной фазы с вспомогательной обмоткой 7 в сеть переменного напряжения, а также с подачи напряжения на дополнительные обмотки 8. Напряжение, подаваемое на дополнительные обмотки 8 в момент пуска, может быть как переменным, так и постоянным. Основной обмоткой 6 и вспомогательной обмоткой 7 создаются два пульсирующих магнитных потока, сдвинутых в пространстве и во времени. Суммарное магнитное поле статора 3, действующее на ротор 1, вращается в пространстве и наводит в короткозамкнутой обмотке ротора 1 ЭДС, под действием которых в короткозамкнутой обмотке ротора 1 протекают токи и создается магнитный поток ротора 1 — Ф_р (фиг. 2). Взаимодействие магнитных потоков статора 3 и ротора 1 создает вращающий момент на роторе 1.

Включение одновременно с основной 6 и вспомогательной 7 обмотками дополнительных обмоток 8 (фиг. 1) позволяет создать магнитный поток Ф_до, который приводит к насыщению участков магнитной цепи на путях его протекания. При этом магнитный поток поперечной реакции ротора практически не протекает через насыщенные участки и представляет совокупность двух магнитных потоков Ф_р‘ и Ф_рʺ. Причем каждый из указанных магнитных потоков почти в два раза меньше магнитного потока Ф_р (фиг. 2), поскольку они создаются уменьшенной (ориентировочно в два раза) магнитодвижущей силой ротора 1. Соответственно, каждый из магнитных потоков Ф_р‘ и Ф_рʺ охватывает ориентировочно в два раза меньшее число проводников короткозамкнутой обмотки ротора 1. Это приводит к уменьшению индуктивного сопротивления обмотки ротора 1, что сопровождается изменениями во взаимодействии магнитных потоков статора 3 и ротора 1 и увеличением пускового момента однофазного асинхронного электродвигателя. Таким образом, дополнительные обмотки 8 (фиг. 1) создают участки насыщения в ярме статора 3, ограничивающие прохождение потоков поперечной реакции ротора 1. В результате, пуск электродвигателя осуществляют либо с увеличенной нагрузкой на валу 2, либо за более короткий промежуток времени с заданной нагрузкой на валу 2. После выхода электродвигателя в рабочий режим вспомогательная обмотка 7, а также дополнительные обмотки 8 отключают, поскольку при рабочей скорости вращения обеспечивается достаточный вращающий электромагнитный момент при работе лишь основной обмотки 6.

Сравнение расчетных пусковых механических характеристик пуска однофазного асинхронного двигателя предложенным способом и способом-прототипом (фиг. 3) подтверждает повышение пускового момента на ≈ 11%.

Способ пуска однофазного асинхронного электродвигателя, включающий подачу переменного напряжения на основную и вспомогательную обмотки статора и отключение вспомогательной обмотки после запуска электродвигателя, отличающийся тем, что одновременно с подачей переменного напряжения на основную и вспомогательную обмотки статора подают или переменное, или постоянное напряжение на дополнительные обмотки статора, которые создают насыщение участков ярма статора в зонах расположения магнитных осей основной обмотки, а затем, после запуска электродвигателя, отключают вспомогательную и дополнительные обмотки статора.

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.

Однофазные асинхронные двигатели — Circuit Cellar

Quick Bits • Ресурсы

15.12.2021

Ранее я уже писал о трехфазных асинхронных двигателях, повсеместно используемых в промышленности. Однако существует еще один класс асинхронных двигателей, с которым вы, скорее всего, столкнетесь в домашних условиях — однофазные асинхронные двигатели.

Ранее мы видели, что обмотки статора в трехфазном двигателе создают плавно вращающийся вектор магнитного потока. Это индуцирует токи в обмотках ротора, которые создают собственное магнитное поле, взаимодействующее с полем статора и создающее крутящий момент.

В однофазном двигателе обмотки статора могут создавать поле, пульсирующее только вдоль одной оси, как показано на рис. 1 . В положительном полупериоде поле указывает вправо и увеличивается от нуля до некоторого пика, прежде чем снова уменьшиться до нуля. В отрицательном полупериоде происходит то же самое, но в противоположном направлении. На неподвижном роторе не создается крутящий момент, поэтому двигатель не может запуститься сам по себе. Когда ротор движется, создается крутящий момент, и двигатель продолжает вращаться. Как мы увидим, доступно несколько методов для обеспечения некоторого начального крутящего момента, чтобы начать работу. Эти моторы могут работать в любом направлении, в зависимости от направления начального «толчка», который их запускает.

РИСУНОК 1. Статор однофазного асинхронного двигателя создает пульсирующее магнитное поле, а не вращающееся, как в трехфазном двигателе. Это означает, что крутящий момент отсутствует, когда ротор неподвижен. Когда он движется, токи, индуцируемые в роторе, создают магнитное поле, которое взаимодействует с пульсирующим полем, создавая крутящий момент и, таким образом, вращение. РИСУНОК 2. Это типичный однофазный асинхронный двигатель с расщепленными полюсами. Основная обмотка находится внизу, а два закороченных витка, образующих экранирующую обмотку, видны вверху изображения. Эти двигатели очень неэффективны и поэтому используются только для очень маломощных приложений.

В двигателе с расщепленными полюсами используется один из самых простых методов пуска. Типичный пример показан на рис. 2 . Один или два короткозамкнутых витка на одном (или обоих) полюсах, видимые в верхней части изображения, создают достаточно искажений в магнитном поле, чтобы создать небольшой пусковой момент, которого достаточно, чтобы заставить ротор двигаться.

Этот тип двигателя обычно менее чем на 30% неэффективен и поэтому ограничивается очень маленькими двигателями, обычно не более пары сотен ватт.

Другим распространенным типом однофазного асинхронного двигателя является двигатель с постоянным разделенным конденсатором (PSC). В этом двигателе используется вспомогательная обмотка, которая физически смещена от основной обмотки. Эта обмотка подключена к клеммам двигателя через конденсатор, как показано на рисунке 3 . Вспомогательная обмотка создает слабое поле, которое создает пусковой момент.

Этот крутящий момент относительно низок, так как ток через вспомогательную обмотку должен быть небольшим, чтобы уменьшить размер и стоимость конденсатора и максимизировать эффективность. Двигатели PSC обычно используются в приложениях, требующих низкого пускового момента, таких как вентиляторы и центробежные насосы мощностью до 2 кВт. Обычно их можно использовать с регуляторами скорости, если это необходимо.

— РЕКЛАМА—

—Реклама здесь—

РИСУНОК 3. Асинхронный двигатель с постоянным раздельным конденсатором (PSC) имеет вспомогательную обмотку, подключенную через конденсатор. Эта обмотка обеспечивает небольшой пусковой момент для запуска двигателя. Двигатели PSC имеют номинальную мощность примерно до 2 кВт и часто используются для приложений с низким пусковым моментом, таких как вентиляторы и центробежные насосы. больший пусковой момент. Они потребляют много тока и не рассчитаны на постоянное использование, поэтому они отключаются центробежным выключателем, как только двигатель достигает примерно 70% своей номинальной скорости.

Для лучшего пускового момента следует использовать двигатель с конденсаторным пуском. Рисунок 4 показывает, что, как и в двигателе PSC, присутствует вспомогательная обмотка, но в этом случае конденсатор больше, и вспомогательная обмотка потребляет значительный ток. Вспомогательная обмотка и пусковой конденсатор не рассчитаны на непрерывную работу, поэтому они отключаются центробежным выключателем при достижении двигателем примерно 70% номинальной скорости. На рис. 5 показан типичный центробежный переключатель.

РИСУНОК 5. Центробежный переключатель состоит из двух частей: самого переключателя и его исполнительного механизма, закрепленных на статоре, и вращающейся части, закрепленной на валу ротора. Неподвижная часть состоит из желтого изолятора, удерживающего контакты, и серебряного привода. Когда вращающаяся часть достигает определенной скорости, центробежные грузы пружинят наружу, и переключатель срабатывает.

Двигатели с конденсаторным пуском используются для конвейеров, редукторов или там, где требуется высокий пусковой момент. Они не подходят для использования с регулированием скорости, так как при низких скоростях пусковая обмотка будет включена на длительное время и может перегореть.

РИСУНОК 6. Конденсаторные пусковые/рабочие двигатели представляют собой большие орудия однофазных асинхронных двигателей, с большим пусковым конденсатором, который отключается после запуска, и меньшим рабочим конденсатором, который постоянно подключен. Они оптимизированы для максимального крутящего момента в широком диапазоне скоростей и используются в тяжелых условиях, таких как компрессоры, бетономешалки и кирпичные пилы.

Разновидностью этой темы является двигатель с конденсаторным пуском/работой, показанный на рис. 6 . В этом случае имеется пусковой конденсатор последовательно с центробежным выключателем и меньший рабочий конденсатор, который постоянно подключен к вспомогательной обмотке. Такое расположение обеспечивает наилучшую характеристику крутящего момента в самом широком диапазоне скоростей и хорошие характеристики при перегрузках. Конечно, это происходит за счет сложности и стоимости. Эти двигатели используются для очень требовательных приложений с частым пуском, таких как компрессоры, бетономешалки, кирпичные пилы и т.п.

Каталожные номера
Земной шар. «Что такое конденсаторный пусковой двигатель? – Его фазовая диаграмма и характеристики», 13 февраля 2016 г. https://circuitglobe.com/capacitor-start-capacitor-run-motor.html.

«Электрические машины – однофазные асинхронные двигатели». По состоянию на 9 ноября 2021 г. https://people.ucalgary.ca/~aknigh/electrical_machines/other/spim.html.

«Введение в двигатели PSC | Беккет Корп. По состоянию на 9 ноября 2021 г. https://www.beckettcorp.com/support/tech-bulletins/an-introduction-to-psc-motors/.

«Постоянные двигатели с раздельными конденсаторами». По состоянию на 9 ноября 2021 г. https://www.industrial-electronics.com/AC-DC-motors/54_Permanent-Split-Capacitor-Motors.html.

Будьте в курсе наших БЕСПЛАТНЫХ еженедельных информационных бюллетеней!	Не пропустите новые выпуски Circuit Cellar. Подписаться на журнал Circuit Cellar Примечание. Мы сделали выпуск Circuit Cellar за май 2020 г. бесплатным образцом. В нем вы найдете большое разнообразие статей и информации, иллюстрирующих типичный номер текущего журнала. — РЕКЛАМА — — Реклама здесь —
Хотите написать для Circuit Cellar ? Мы всегда принимаем статьи/сообщения от технического сообщества. Свяжитесь с нами и давайте обсудим ваши идеи.

Спонсор этой статьи

Эндрю Левидо

+ постов

Эндрю Левидо ([email protected]) получил степень бакалавра электротехники в Сиднее, Австралия, в 1986 году. Несколько лет он работал в области исследований и разработок в компаниях, занимающихся силовой электроникой и телекоммуникациями, прежде чем перейти на руководящие должности. В свободное время Эндрю проявлял практический интерес к электронике, особенно встраиваемым системам, силовой электронике и теории управления. На протяжении многих лет он написал ряд статей для различных изданий по электронике и время от времени оказывает консультационные услуги, если позволяет время.

асинхронные двигатели управление двигателем однофазные двигатели крутящий момент

Вам также может понравиться

Зачем однофазным асинхронным двигателям нужны конденсаторы

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

Вращающиеся магнитные поля

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

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

Это создает две проблемы:

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

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

Вспомогательная обмотка

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

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

Пусковые конденсаторы

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

Рабочие конденсаторы

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

Ограничения

Даже с дополнительной вспомогательной обмоткой однофазный асинхронный двигатель имеет ряд ограничений по сравнению с трехфазным двигателем. Фазовый сдвиг, обеспечиваемый рабочим конденсатором, изменяется в зависимости от скорости двигателя, а это означает, что эффективность не постоянна при изменении скорости двигателя. На эффективность также влияет RMF, создаваемое двумя обмотками статора. Он не так близок к идеальному кругу, как трехфазный RMF, а это означает, что крутящий момент по-прежнему значительно меняется при каждом обороте, снижая производительность и увеличивая вибрацию.