Сопротивление пусковой и рабочей обмотки однофазного двигателя: Поиск рабочей и пусковой катушки однофазного асинхронного электродвигателя | Полезные статьи

Особенности схем обмоток одно- и двухфазных двигателей

Страница 18 из 84

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

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

Обмотки располагаются по пазам статора так, что их оси сдвинуты друг относительно друга в пространстве на электрический угол 90° (рис.

39). Если фазы токов обмоток будут не одинаковы, т. е. сдвинуты во времени, то электромагнитное поле в двигателе становится вращающимся. Энергетические показатели двигателя улучшаются и появляется пусковой момент. При сдвиге фаз токов на электрический угол 90° и одинаковых мдс обмоток поле становится круговым и кпд однофазного двигателя будет наибольшим. Добиться этого можно, выполнив обе обмотки двигателя одинаковыми и подключив последовательно к одной из них конденсатор (рис. 40, а). Такие двигателями называются однофазными конденсаторными.
Емкость конденсатора, необходимая для получения кругового поля, зависит от активных и индуктивных сопротивлений обмоток двигателя и от его нагрузки. Для однофазных конденсаторных двигателей конденсатор рассчитывают так, чтобы поле было круговым при номинальной нагрузке. Его включают последовательно с одной из фаз обмоток на все время работы. Этот конденсатор называют рабочим и обозначают Ср. Во время пуска двигателя емкость рабочего конденсатора оказывается недостаточной для образования кругового поля и пусковой момент двигателя невелик. Для увеличения пускового момента параллельно с рабочим конденсатором включают второй — пусковой конденсатор (С). Суммарная емкость рабочего и пускового конденсаторов обеспечивает получение кругового вращающегося поля во время пуска двигателя и пусковой момент его увеличивается. После разгона двигателя пусковой конденсатор отключают, а рабочий остается включенным (рис. 40, б). Таким образом, двигатель запускается и работает с номинальной нагрузкой при вращающемся круговом поле.

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

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

В однофазных конденсаторных двигателях обе обмотки, и главная и вспомогательная, выполняются одинаковыми, т. е. с одинаковым числом витков и катушек, из одинакового обмоточного провода. Они располагаются в одинаковом числе пазов, симметрично со сдвигом осей на 90°.
В статорах большинства одно- и двухфазных двигателей применяют всыпные однослойные обмотки с концентрическими катушками (рис. 41). Они имеют либо четыре выводных конца — начала и концы главной и вспомогательной фаз, либо только три. При трех выводах концы главной и вспомогательной фаз соединяются между собой внутри корпуса и наружу выводится провод от места их соединения — общая точка обмотки. Обозначение выводов обмоток приведено в табл. 3.

Для уменьшения вылета лобовых частей катушек однослойные обмотки часто выполняют вразвалку. Если число пазов на полюс и фазу четное, то обмотки вразвалку по существу не отличаются от таких же обмоток трехфазных машин (см. рис. 24). Если же число q нечетное, то большие катушки в группах делают «расчесанными», т. е. отгибают лобовые части половины их витков в одну, а второй половины — в другую сторону (рис. 42).

Рис. 42. Схема однослойной концентрической обмотки с т— 2, Z—24, 2р=4, q= 3, выполненной с «расчесанными» катушками
Необходимость установки конденсаторов удорожает однофазные двигатели, увеличивает их габариты и снижает надежность, так как конденсаторы выходят из строя чаще, чем сами двигатели. Поэтому большинство однофазных асинхронных двигателей рассчитывают на работу только с одной — главной обмоткой. Однако для того, чтобы их можно было пустить, устанавливают и вторую — вспомогательную обмотку, которую часто называют пусковой. Она предназначается только для создания вращающегося поля при пуске двигателя. Такие однофазные двигатели называют двигателями с пусковой фазой.

Сдвиг фаз токов главной (рабочей) и пусковой обмоток достигается изменением сопротивления пусковой обмотки путем включения последовательно с ней так называемого пускового элемента (см. рлс. 40, в) — конденсатора или резистора (чаще всего используют более дешевый — резистор).
Пусковые обмотки, как правило, отличаются от рабочих и по числу витков, и по числу катушек, и сечением провода. Они обычно занимают 2/3 всех пазов статора. В оставшихся 2/3 пазов располагается рабочая обмотка. Схемы соединений и числа полюсов рабочей и пусковой обмоток одинаковы (рис. 43).

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

Рис. 44. Образование бифилярных витков
Рис. 45. Схема обмотки с катушками, имеющими бифилярные витки:
а — изображение катушек с би- филярными витками на схеме обмотки, б — схема обмотки с Z = 24, 2р=4

Чтобы избежать установки резисторов, которые должны быть рассчитаны на полный пусковой ток, во многих однофазных двигателях пусковую обмотку выполняют с повышенным сопротивлением пусковой фазы. Для этой цели пусковую обмотку наматывают из провода меньшего сечения, чем рабочую, или выполняют ее с частично бифилярной намоткой.

При этом длина провода обмотки возрастает, ее активное сопротивление увеличивается, а индуктивное сопротивление и мдс остаются такими же, как и без бифилярных витков. Чтобы образовались бифилярные витки, катушку пусковой обмотки выполняют из двух секций со встречным направлением намотки (рис. 44). Одна секция, направление намотки которой совпадает с нужной для пуска машины полярностью, называется основной, а секция со встречной намоткой — бифилярной. Бифилярная секция имеет всегда меньше витков, чем основная. На схемах обмоток катушки, имеющие частично бифилярную намотку, обозначают петлей (рис. 45, а). На рис. 45, б показана схема обмотки с пусковой фазой, имеющей частично бифилярную намотку. Главная обмотка выполнена концентрическими катушками вразвалку. Петли у катушек пусковой фазы на схеме обозначают, что они выполнены с частично бифилярной намоткой.
Пусковая обмотка однофазных двигателей рассчитана только на кратковременную работу — на время пуска двигателя. Ее необходимо отключить от сети сразу же, как только двигатель разгонится, иначе она перегреется и двигатель выйдет из строя.   

Рис. 46. Короткозамкнутый виток на полюсе асинхронного однофазного двигателя:
1 — короткозамкнутый виток, 2 —обмотка, 3 — сердечник
Такие двигатели применяются, например, для привода компрессоров во всех бытовых холодильниках. Тепловое реле холодильника включает обе обмотки двигателя, а после его разгона отключает пусковую обмотку. Двигатель работает с одной включенной рабочей обмоткой.

В небольших, мощностью до нескольких десятков ватт однофазных асинхронных двигателях вращающееся поле и в период пуска и во время работы получают более простым способом. Двигатель делают с явнополюсным статором. Часть площади полюсного наконечника охватывают короткозамкнутым витком (рис. 46), в котором индуктируется ЭДС и возникает ток. Под влиянием тока в витке поток полюса раздваивается и фаза потока под частью полюсного наконечника, охваченной короткозамкнутым витком, сдвигается по сравнению с основным потоком.

В результате поле становится вращающимся, однако не круговым, так как нельзя таким образом достичь сдвига фаз на 90°, а эллиптическим, но достаточным для возникновения небольшого пускового момента. Такие двигатели называют однофазными с экранированными полюсами или с короткозамкнутыми витками на полюсе. _ Они широко применяются, например, в различных бытовых вентиляторах, так как пуск вентиляторов происходит с малым моментом сопротивления на валу. Основным достоинством двигателей с экранированными полюсами является простота их конструкции и технологии изготовления.
В отличие от однофазных двухфазные двигатели питаются от двухфазной сети. Они используются в основном в различных системах управления, в которых сдвиг фаз питающей сети создается самой схемой. Их статор имеет также две обмотки, одна из которых носит название обмотки возбуждения, а вторая — обмотки управления. Обмотка возбуждения подключена к сети с неизменным по амплитуде напряжением. Регулирование частоты вращения двигателей осуществляется изменением амплитуды тока обмотки управления или его фазы. Иногда применяется и тот и другой метод управления одновременно. При равенстве токов и сдвиге их фаз на 90° поле двигателя круговое. При изменении тока обмотки управления или его фазы поле становится эллиптическим, электромагнитный момент двигателя и частота его вращения уменьшаются.
Двигатели рассчитывают так, что при пульсирующем поле они работать не могут. Поэтому при уменьшении сдвига фаз токов в обмотках до нуля или снятия напряжения с обмотки управления двигатели останавливаются. Как только фаза тока в обмотке управления изменится или подано напряжение при постоянном сдвиге фаз, двигатели начинают работать. Обмотки двухфазных двигателей в большинстве случаев одинаковые и симметрично расположены в пазах статора.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

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

• Назад
• Вперёд

Повышенное активное сопротивление — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Cтраница 2

Характеристика типа кривой 2, относящаяся к клетке с повышенным активным сопротивлением, как дающая значительно большее значение скольжения вхождения, с точки зрения процесса вхождения в синхронизм менее благоприятна. Однако она более выгодна с точки зрения начального пускового момента и тока.  [16]

По сравнению с асинхронными микродвигателями общего применения исполнительные микродвигатели имеют повышенное активное сопротивление ротора. Это связано с требованиями обеспечения устойчивой работы исполнительных микродвигателей во всем рабочем диапазоне угловых скоростей ( скольжение 50 -: — 1) и исключения параметрического самохода.  [17]

Схема пуска трехфазного асинхронного электродвигателя с корот-козамкнутым ротором через индуктивные сспроч тивления.  [18]

Асинхронные электродвигатели с повышенным скольжением имеют короткозамкнутую обмотку ротора с повышенным активным сопротивлением, что снижает пусковой ток и увеличивает пусковой момент.  [19]

Двухфазная однослойная обмотка с укороченными катушками ( Zs — 16, m 2, 2p2, q 4 асинхронного конденсаторного микродвигателя КД-16-2.  [20]

Пример однослойной обмотки с укороченными катушками для однофазного двигателя 4ААЕ56А4 с повышенным активным сопротивлением в пусковой фазе показан на рис. 3.7. Эта обмотка имеет четыре фазные зоны. Для главной фазы зона равна 120 эл.  [21]

Улучшение пусковых характеристик однофазного асинхронного двигателя достигается выполнением пусковой фазы с повышенным активным сопротивлением и меньшей индуктивностью по сравнению с аналогичными величинами рабочей фазы статора.  [22]

Лучшим при оптимизации по критерию приведенных затрат является двигатель с пусковой обмоткой, имеющей повышенное активное сопротивление. Хотя этот тип двигателей имеет худший КПД, а следовательно, и увеличенные затраты на электроэнергию и большую массу активных материалов, но в приведенных затратах это компенсируется отсутствием затрат на конденсаторы.  [23]

Схемы замещения асинхронного двигателя для токов прямой ( а и обратной ( б последовательностей.  [24]

ТО обратной ( б) последовательностей стоятельство, что ротор исполнительных двигателей делают с повышенным активным сопротивлением для устранения самохода и улучшения формы механических характеристик.  [25]

На рис. 3.12 приведены схемы синусной обмотки однофазного двигателя ДХМ-2-60 с пусковой обмоткой, с повышенным активным сопротивлением.  [26]

Устройство исполнительного двигателя постоянного тока серии СЛ.  [27]

В настоящее время в качестве исполнительных двигателей используются либо двухфазные асинхронные двигатели переменного тока с повышенным активным сопротивлением ротора, либо двигатели постоянного тока с независимым возбуждением или возбуждением от постоянных магнитов.  [28]

Рабочие характе — / ( Р2 криволинейна, РИСТИКИ трехфазного асин.  [29]

Чтобы расширить зону устойчивой работы, асинхронные двигатели, применяемые в схемах автоматики, выполняют с повышенным активным сопротивлением ротора. Это приводит к смещению максимума кривой момента М / ( л2) в сторону меньших частот вращения ( ПКР — уменьшается, sKp — растет), а следовательно, способствует увеличению зоны устойчивой работы двигателей.  [30]

Страницы:      1    2    3    4    5

Однофазные двигатели переменного тока (часть 1)

---

---

ЦЕЛИ:

• список различных типов двигателей с расщепленной фазой.
• обсуждаем работу двигателей с расщепленной фазой.
• изменить направление вращения двигателя с расщепленной фазой.
• обсуждаем работу многоскоростных двигателей с расщепленной фазой.
• обсуждают работу двигателей с расщепленными полюсами.
• обсуждаем работу двигателей отталкивающего типа.
• обсуждаем работу шаговых двигателей.
• обсуждаем работу универсальных двигателей.

ГЛОССАРИЙ ТЕРМИНОВ ДЛЯ ОДНОФАЗНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

• центробежный переключатель — переключатель, используемый для отключения пусковых обмоток в двигателе с расщепленной фазой после того, как двигатель разогнался примерно до 75% от номинальной скорости
• компенсационная обмотка — обмотка, используемая в универсальных двигателях для противодействия индуктивное сопротивление в обмотках якоря
• кондуктивная компенсация — достигается подключением компенсирующего обмотка универсального двигателя последовательно с обмоткой возбуждения
• Двигатель Хольца — тип однофазного синхронного двигателя, который работает при скорости 1200 об/мин
• индуктивная компенсация — достигается закорачиванием компенсирующего обмотка ведет вместе и позволяет индуцированному напряжению подавать ток к обмотке
Многоскоростные однофазные двигатели
• — двигатели, предназначенные для работы при чем одна скорость полной нагрузки
• нейтральная плоскость — точка, в которой в якоре не индуцируется напряжение. обмотка
• рабочая обмотка — одна из обмоток двигателя с расщепленной фазой
• Асинхронный двигатель с расщепленными полюсами — однофазный двигатель, производящий вращающееся магнитное поле затенением одной стороны каждого полюсного наконечника; затенение достигается путем размещения петли из большого медного провода вокруг одной стороны катушки полюсного наконечника, петля из большого провода, используемая для формирования затененный столб
• двигатель с расщепленной фазой — тип однофазного двигателя, который разделяет ток поток через две отдельные обмотки для создания вращающегося магнитного поля
• пусковая обмотка одной из обмоток, используемых в двигателе с расщепленной фазой
• синхронные двигатели — двигатели, работающие с постоянной скоростью от от нагрузки до полной нагрузки синхронная скорость скорость вращения магнитного поле асинхронного двигателя переменного тока
• двухфазный — система питания, вырабатывающая два отдельных фазных напряжения. 90° друг от друга универсальный двигатель тип однофазного двигателя, который может работать на постоянном или переменном токе
• Двигатель Уоррена — тип однофазного синхронного двигателя, который работает при скорости 3600 об/мин

Хотя большинство больших двигателей, используемых в промышленности, являются трехфазными, при раз должны использоваться однофазные двигатели. Однофазные двигатели используются почти исключительно для эксплуатации бытовой техники, такой как кондиционеры, холодильники, скважинные насосы и вентиляторы. Как правило, они рассчитаны на работу от сети 120 В или 240 В. Их мощность варьируется от долей лошадиных сил до нескольких лошадиных сил, в зависимости от приложения.

ДВИГАТЕЛИ С РАЗДЕЛЕННЫМИ ФАЗАМИ

Двигатели с расщепленной фазой делятся на три общие классификации:

1. Асинхронный двигатель с пусковым сопротивлением.
2. Асинхронный двигатель с конденсаторным пуском.
3. Двигатель с конденсаторным пуском.

Хотя эти двигатели имеют разные рабочие характеристики, они аналогичны по конструкции и используют тот же принцип работы. Расщепленная фаза двигатели получили свое название от того, как они работают по принципу вращающееся магнитное поле. Однако вращающееся магнитное поле не может быть производится только с одной фазой. Таким образом, двигатели с расщепленной фазой протекание тока через две отдельные обмотки для имитации двухфазной мощности система. Вращающееся магнитное поле можно создать с помощью двухфазной системы.

ФГР. 1 Двухфазный генератор переменного тока выдает напряжение, сдвинутое по фазе на 90°. друг с другом.

ДВУХФАЗНАЯ СИСТЕМА

В некоторых частях мира производится двухфазная электроэнергия. двухфазный Система производится с помощью генератора переменного тока с двумя наборами катушек, намотанных 90° друг от друга (FGR. 1). Следовательно, напряжения двухфазной системы равны 90° не совпадают по фазе друг с другом. Эти два противофазных напряжения могут создать вращающееся магнитное поле. Потому что должно быть два напряжения или токи не совпадают по фазе друг с другом для создания вращающегося магнитного поля, в двигателях с расщепленной фазой используются две отдельные обмотки для создания разности фаз между токами в двух обмотках. Эти моторы буквально раскололись одну фазу и производят вторую фазу, отсюда и название двигателя с расщепленной фазой.

==

ФГР. 2A Обмотка статора, используемая в асинхронных двигателях с резистивным пуском.

==

Статор двигателя с расщепленной фазой содержит две отдельные обмотки, пусковая обмотка и рабочая обмотка.

Пусковая обмотка изготовлена ​​из тонкого провода и размещена в верхней части сердечник статора. Рабочая обмотка выполнена из относительно толстого провода. расположен в нижней части сердечника статора. фгр. -2A и 2B показать фотографии из двух двухфазных статоров. Статор в A используется для пуска с сопротивлением. асинхронный двигатель или асинхронный двигатель с конденсаторным пуском.

Статор в B используется для двигателя с конденсаторным пуском и питанием от конденсатора. Оба статоры содержат четыре полюса, а пусковая обмотка расположена под углом 90°. от рабочей обмотки.

Обратите внимание на разницу в размере и положении двух обмоток статор показан на FGR. 2А.

Пусковая обмотка изготовлена ​​из тонкого провода и размещена в верхней части сердечник статора. Это приводит к тому, что она имеет более высокое сопротивление, чем рабочая обмотка.

Пусковая обмотка расположена между полюсами рабочей обмотки. рабочая обмотка выполнена проводом большего диаметра и размещена в нижней части основной. Это дает ему более высокое индуктивное сопротивление и меньшее сопротивление, чем пусковая обмотка. Эти две обмотки соединены параллельно друг с другом. прочее (ЛГР. 3).

При подаче питания на статор ток протекает через обе обмотки. Поскольку пусковая обмотка имеет большее сопротивление, ток через нее протекает будет больше в фазе с приложенным напряжением, чем будет течь ток через рабочую обмотку.

Ток, протекающий через рабочую обмотку, будет отставать от приложенного напряжения из-за индуктивного сопротивления.

Эти два противофазных тока создают вращающееся магнитное поле в статор. Скорость этого вращающегося магнитного поля называется синхронной. скорость и определяется двумя факторами:

1. количество полюсов статора
2. частота приложенного напряжения.

Скорость вращающегося магнитного поля можно определить по формуле:

S = 120 F/P

Где:

с = об/мин

F = частота в герцах

P = количество полюсов статора

ПРИМЕР

Однофазный двигатель имеет шесть полюсов статора и подключен к сети 60 Гц. линия. Какова скорость вращающегося магнитного поля?

S = 120 _ 60 6

S = 1200 об/мин

Частота линий электропередач на всей территории США составляет 60 Гц. Стол 19-1 перечисляет число оборотов в минуту (об/мин) для двигателей с разными номерами. полюсов статора.

===

табл. 1 об/мин при 60 Гц

Полюса статора — об/мин

• 2 — 3600
• 4 — 1800
• 6 — 1200
• 8 — 900

===

==

ФГР. 2B Обмотка статора, используемая в двигателях с конденсаторным пуском.

==

ФГР. 3 Пусковая и рабочая обмотки соединены параллельно с каждой Другой.

==

АИНХОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ С РЕЗИСТЕНТНЫМ ПУСКОМ

Асинхронный двигатель с пусковым сопротивлением назван так потому, что состояние между пусковым и рабочим током обмотки вызвано пусковым обмотка имеет большее сопротивление, чем рабочая обмотка.

Определяется величина пускового момента, создаваемого двигателем с расщепленной фазой. по трем факторам:

1. Напряженность магнитного поля статора.

2. Напряженность магнитного поля ротора.

3. Разность фаз между током в пусковой обмотке и ток в рабочей обмотке. (Максимальный крутящий момент создается, когда эти два токи не совпадают по фазе на 90°.)

Хотя эти два тока не совпадают по фазе друг с другом, они не сдвинуты по фазе на 90°. рабочая обмотка более индуктивная, чем пусковая, но имеет некоторое сопротивление, препятствующее тому, чтобы ток был равен 90° вне фазы с напряжением. Пусковая обмотка имеет большее сопротивление, чем рабочая обмотка. но у него есть некоторое индуктивное сопротивление, препятствующее току находится в фазе с приложенным напряжением. Следовательно, разность фаз Между этими двумя токами возникает угол от 35° до 40°, что приводит к довольно плохой пусковой момент (FGR. 4).

===

ФГР. 4 Рабочий ток и пусковой ток не совпадают по фазе на 35–40°. друг с другом.

===

ФГР. 5 Для отключения пусковой обмотки от схема.

===

ФГР. 6 Центробежный переключатель замкнут, когда ротор не вращается.

===

ОТСОЕДИНЕНИЕ СТАРТОВОЙ ОБМОТКИ

Вращающееся магнитное поле статора необходимо только для запуска ротора превращение. Как только ротор разгонится примерно до 75% номинальной скорости, пусковую обмотку можно отключить от цепи и двигатель будет продолжать работу только при включенной рабочей обмотке. Моторы, которые не герметичны (большинство компрессоров холодильных установок и кондиционеров герметичны) используйте центробежный переключатель для отключения пускового обмотки из цепи. Контакты центробежного выключателя соединены последовательно с пусковой обмоткой (ФГР. 5). Центробежный переключатель содержит набор подпружиненных грузов. Когда вал не вращается, пружины удерживайте волоконную шайбу в контакте с подвижным контактом выключателя (FGR. 6). Волоконная шайба заставляет подвижный контакт замыкать цепь с стационарный контакт.

Когда ротор разгоняется примерно до 75% номинальной скорости, центробежная сила заставляет груз преодолевать усилие пружин. Волоконная шайба втягивается и позволяет контактам размыкаться и отключать пусковую обмотку от схемы (ФГР. 7). Пусковая обмотка двигателя этого типа предназначена быть под напряжением только в течение периода времени, когда двигатель фактически начиная. Если пусковая обмотка не отключена, она будет повреждена. чрезмерным током.

==

ФГР. 7 Контакт размыкается, когда скорость вращения ротора достигает примерно 75 % от номинальной.

==

ФГР. 8 Соединение реле с термопарой.

==

ФГР. 9 Пусковое реле с термоконтактом.

==

ПУСКНЫЕ РЕЛЕ

Асинхронные двигатели с пуском от сопротивления и асинхронные двигатели с пуском от конденсатора иногда герметично закрыты, например, с кондиционированием воздуха и охлаждением компрессоры. Когда они герметичны, центробежный переключатель не может использовать для отключения пусковой обмотки. Устройство, которое можно установить снаружи нужен для отключения пусковых обмоток от цепи. Пусковые реле выполнить эту функцию.

Существует три основных типа пусковых реле, используемых с пусковым сопротивлением. и двигатели с конденсаторным пуском:

1 Реле горячего провода.

2 Реле тока.

3 Полупроводниковое пусковое реле.

Реле горячего провода работает как пусковое реле, так и реле перегрузки. реле. В схеме, показанной на FGR. 8, предполагается, что термостат управляет работой двигателя. Когда термостат закрывается, ток течет по резистивному проводу и через два нормально замкнутых контакта подключен к пусковой и рабочей обмоткам двигателя. Высокий старт ток двигателя быстро нагревает резистивный провод, заставляя его расширяться. Расширение провода вызывает подпружиненный контакт пусковой обмотки. разомкнуть и отключить от цепи пусковую обмотку, уменьшающую двигатель Текущий. Если двигатель не перегружен, резистивный провод никогда не станет достаточно горячий, чтобы разомкнуться контакт перегрузки, и двигатель продолжает работать. бежать. Однако, если двигатель перегружен, резистивный провод расширяется. достаточно разомкнуть контакт перегрузки и отключить двигатель от сети. Фотография пускового реле с подогревом показана на FGR. 9.

Реле тока также работает, определяя количество протекающего тока в цепи. Этот тип реле работает по принципу магнитного поля. поле вместо расширяющегося металла. Реле тока содержит катушку с несколько витков большого провода и комплект нормально разомкнутых контактов, ФГР. 10. Катушка реле включена последовательно с рабочей обмоткой двигатель, а контакты соединены последовательно с пусковой обмоткой, как показано в FGR. 11. Когда контакт термостата замыкается, подается питание к рабочей обмотке двигателя. Поскольку пусковая обмотка разомкнута, двигатель не запускается, что приводит к протеканию большого тока в цепи рабочей обмотки. Этот сильный ток создает сильное магнитное поле в катушке. реле, в результате чего нормально разомкнутые контакты замыкаются и подключаются начать обмотку в цепи.

Когда двигатель запускается, ток рабочей обмотки значительно снижается, что позволяет пусковые контакты вновь размыкаются и отсоединяют пусковую обмотку от схема.

===

ФГР. 10 Текущий тип пускового реле.

===

ФГР. 11 Подключение реле тока.

===

ФГР. 12 Полупроводниковое пусковое реле.

===

ФГР. 13 Подключение твердотельного пускового реле.

===

Твердотельное пусковое реле, ФГР. 12, выполняет ту же основную функцию как реле тока и во многих случаях заменяет реле тока и центробежный переключатель. Твердотельное пусковое реле обычно надежнее и дешевле, чем токовое реле или центробежное выключатель. Твердотельное пусковое реле на самом деле является электронным компонентом. известный как термистор. Термистор – это устройство, которое показывает изменение сопротивления при изменении температуры. Этот конкретный термистор имеет положительный температурный коэффициент, а это означает, что при его температуре увеличивается, увеличивается и его сопротивление. Принципиальная схема в FGR. 13 показано подключение твердотельного пускового реле. Термистор включается последовательно с пусковой обмоткой двигателя. Когда двигатель не работает, термистор имеет низкую температуру и его сопротивление низкий, обычно 3 или 4 Ом.

При замыкании контакта термостата ток поступает как на рабочий, так и на пусковые обмотки двигателя. Ток, протекающий через термистор вызывает повышение температуры. Эта повышенная температура вызывает сопротивление термистора внезапно измениться до высокого значения в несколько ты песок ом. Смена температуры настолько внезапна, что эффект размыкания набора контактов.

Хотя пусковая обмотка никогда полностью не отключается от питания линии, величина тока, протекающего через нее, очень мала, обычно 0,03 до 0,05 ампер, и не влияет на работу двигателя. Этот маленький величина тока утечки поддерживает температуру термистора и предотвращает его возврат к низкому значению сопротивления.

После отключения двигателя от сети время охлаждения составляет Необходимо подождать 2–3 минуты, чтобы термистор вернулся в исходное положение. низкое сопротивление перед перезапуском двигателя.

СООТНОШЕНИЕ ПОЛЕЙ СТАТОРА И РОТОРА

Двигатель с расщепленной фазой содержит короткозамкнутый ротор (FGR. 14). Когда питание подключено к обмоткам статора, вращающееся магнитное поле индуцирует напряжение в стержнях короткозамкнутого ротора. Индуцированный напряжение заставляет ток течь в роторе, и создается магнитное поле вокруг стержней ротора. Магнитное поле ротора притягивается к поле статора, и ротор начинает вращаться в направлении вращающееся магнитное поле. После размыкания центробежного переключателя обмотка наводит напряжение на ротор. Это индуцированное напряжение находится в фазе с током статора.

Высокое индуктивное сопротивление ротора, в результате чего ток ротора почти на 90° не совпадает по фазе с наведенным напряжением. Это вызывает пульсирующее магнитное поле ротора отстает от пульсирующего магнитного поля статора на 90°. Магнитные полюса, расположенные посередине между статором полюса, создаются в роторе (ФГР. 15). Эти два пульсирующих магнитных поля создают собственное вращающееся магнитное поле, и ротор продолжает вращать.

===

ФГР. 14 Короткозамкнутый ротор, используемый в двигателе с расщепленной фазой.

===

ФГР. 15 Вращающееся магнитное поле создается статором и ротором. поток.

===

ФГР. 16 Электролитический конденсатор переменного тока включен последовательно с пусковым обмотка.

===

ФГР. 17 Ток рабочей обмотки и ток пусковой обмотки не совпадают по фазе на 90°. друг с другом.

===

ФГР. 18 Асинхронный двигатель с пусковым конденсатором.

===

НАПРАВЛЕНИЕ ВРАЩЕНИЯ

Направление вращения двигателя определяется направлением вращения вращающегося магнитного поля, создаваемого запуском и запуском обмотки при первом запуске двигателя. Направление вращения двигателя можно изменить, поменяв местами соединение пусковой обмотки или бегущую обмотку, но не то и другое одновременно. Если пусковая обмотка отключена, двигатель может работать в любом направлении, вручную поворачивая ротор вал в нужном направлении вращения.

КОНДЕНСАТОРНЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Асинхронный двигатель с конденсаторным пуском очень похож по конструкции и работа асинхронного двигателя с пусковым сопротивлением. конденсатор запуск асинхронного двигателя, однако к нему подключен электролитический конденсатор переменного тока последовательно с центробежным выключателем и пусковой обмоткой (ФГР. 16).

Хотя рабочие характеристики индукционного пуска конденсатора двигатель и асинхронный двигатель с резистивным пуском идентичны, пусковой характеристики нет. Асинхронный двигатель с пусковым конденсатором производит пусковой момент, который значительно выше, чем у пуска с сопротивлением асинхронный двигатель. Напомним, что одним из факторов, определяющих пусковой момент для двигателя с расщепленной фазой – это разность фаз между запустить ток обмотки и запустить ток обмотки. Пусковой крутящий момент асинхронный двигатель с пусковым сопротивлением низкий, потому что разность фаз между этими двумя течениями всего около 40° (FGR. 16).

Когда конденсатор соответствующего размера подключен последовательно с пусковым обмотки, это приводит к тому, что ток пусковой обмотки опережает приложенное напряжение. Этот опережающий ток создает фазовый сдвиг на 90° между током рабочей обмотки и пусковой ток обмотки (ФГР. 17). Развивается максимальный пусковой момент в этот момент.

Хотя асинхронный двигатель с конденсаторным пуском имеет высокий пусковой момент, двигатель не следует запускать более восьми раз в час.

Частые пуски могут привести к повреждению пускового конденсатора из-за перегрева. Если конденсатор должен быть заменен, следует соблюдать осторожность при использовании конденсатора правильного номинала в микрофарадах. Если конденсатор слишком малой емкости используется, пусковой ток будет менее чем на 90 ° в противофазе с рабочий ток, и пусковой момент будет уменьшен. Если емкость значение слишком велико, пусковой ток будет сдвинут по фазе более чем на 90° с рабочим током, и пусковой момент снова будет уменьшен. На FGR показан асинхронный двигатель с пусковым конденсатором. 18.

ДВУХНАПРЯЖЕННЫЕ ДВИГАТЕЛИ С РАЗДЕЛЬНЫМИ ФАЗАМИ

==

ФГР. 19 Обмотки с двойным напряжением для двигателя с расщепленной фазой.

==

ФГР. 20 Высоковольтное соединение для двигателя с расщепленной фазой с двумя путями и две пусковые обмотки. СТАРТ ОБМОТКИ

==

ФГР. 21 Низковольтное соединение для двухфазного двигателя с двумя рабочими и две пусковые обмотки.

==

ФГР. 22 Двигатель двойного напряжения с одной пусковой обмоткой, обозначенной T5 и T6.

==

ФГР. 23 Двухфазный двигатель с одной пусковой обмоткой, обозначенной T5 и T8.

==

ФГР. 24 Высоковольтное соединение с одной пусковой обмоткой.

==

ФГР. 25 Низковольтное подключение для двигателя с расщепленной фазой с одним пуском обмотка.

==

Многие двухфазные двигатели рассчитаны на работу от сети 120 или 240 В. FGR. 19показана принципиальная схема двигателя с расщепленной фазой, рассчитанного на двойное напряжение операция. Этот конкретный двигатель содержит две рабочие обмотки и две пусковые. обмотки.

Начальные номера однофазных двигателей нумеруются стандартным образом. Одна из рабочих обмоток имеет номера выводов Т1 и Т2. Другая рабочая обмотка имеет выводы, пронумерованные T3 и T4. В этом двигателе используются два разных набора начинаем наматывать провода. Один набор помечен T5 и T6, а другой набор обозначены Т7 и Т8.

Если двигатель должен быть подключен для работы с высоким напряжением, рабочие обмотки и пусковые обмотки будут соединены последовательно, как показано на FGR. 20.

Затем пусковые обмотки подключаются параллельно рабочим обмоткам. Если требуется противоположное направление вращения, T5 и T8 будут изменены.

Для низковольтной работы обмотки должны быть соединены параллельно как показано в FGR. 21.

Это соединение выполняется путем параллельного соединения рабочих обмоток. соединив T1 и T3 вместе, а T2 и T4 вместе. Пусковые обмотки соединены параллельно путем соединения T5 и T7 вместе, а T6 и T8 вместе. Затем пусковые обмотки подключаются параллельно рабочим обмоткам. Если желательно противоположное направление вращения, T5 и T6 следует поменять местами. вместе с Т7 и Т8.

Не все однофазные двигатели с двойным напряжением содержат два набора пусковых обмоток. ФГР. 22 показана принципиальная схема двигателя, состоящего из двух наборов рабочие обмотки и только одна пусковая обмотка.

На этом рисунке пусковая обмотка обозначена T5 и T6. Некоторые моторы, однако идентифицируйте пусковую обмотку, обозначив ее T5 и T8, как показано на рис. ФГР. 23.

Независимо от того, какой метод используется для маркировки клеммных выводов начать обмотку, соединение будет таким же. Если двигатель должен быть подключен для работы с высоким напряжением рабочие обмотки будут соединены последовательно а пусковая обмотка будет подключена параллельно одному из пусковых обмотки, как показано на FGR. 24. В этом типе двигателя каждая обмотка имеет номинал на 120 В. Если рабочие обмотки соединены последовательно через 240 В, каждая обмотка будет иметь падение напряжения 120 В. Подключив пусковую обмотку параллельно только через одну рабочую обмотку, он получит только 120 В, когда мощность подается на двигатель. Если противоположное направление вращения желательно, T5 и T8 должны быть изменены.

Если двигатель должен работать на низком напряжении, обмотки соединяются параллельно, как показано на FGR. 25. Так как все обмотки соединены параллельно, каждый получит 120 В при подаче питания на двигатель.

(продолжение в части 2)

14.3: Однофазные асинхронные двигатели — Workforce LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

13333

• Тони Р. Купхальдт
• Schweitzer Engineering Laboratories via All About Circuits

1 1

Трехфазный двигатель может работать от однофазного источника питания. (Рисунок ниже) Однако он не запустится самостоятельно. Его можно запускать вручную в любом направлении, набирая скорость за несколько секунд. Он будет развивать только 2/3 номинальной мощности 3-φ, потому что одна обмотка не используется.

3-φдвигатель работает от 1-φ мощности, но не запускается.

Одна катушка однофазного асинхронного двигателя создает не вращающееся магнитное поле, а пульсирующее поле, достигающее максимальной интенсивности при 0 ^o и 180 ^o электрических. (Рисунок ниже)

Однофазный статор создает невращающееся пульсирующее магнитное поле.

Другая точка зрения состоит в том, что одиночная катушка, возбуждаемая однофазным током, создает два вектора магнитного поля, вращающихся в противоположных направлениях, совпадающие дважды за оборот при 0 ^o (рисунок выше-а) и 180 ^o (рисунок д). Когда векторы поворачиваются на 90 90 439 o 90 440 и -90 90 439 o 90 440, они сокращаются на рисунке b. В точках 45 ^o и -45 ^o (рис. c) они частично складываются по оси +x и компенсируются по оси y. Аналогичная ситуация существует на рисунке d. Сумма этих двух векторов представляет собой вектор, стационарный в пространстве, но меняющий полярность во времени. Таким образом, пусковой момент не развивается.

Однако, если ротор вращается вперед со скоростью, немного меньшей синхронной скорости, он будет развивать максимальный крутящий момент при 10% скольжении относительно вектора вращения вперед. Меньший крутящий момент будет развиваться выше или ниже 10% скольжения. Ротор увидит проскальзывание 200% — 10% относительно вектора магнитного поля, вращающегося в противоположном направлении. Небольшой крутящий момент (см. кривую зависимости крутящего момента от проскальзывания), отличный от двухчастотной пульсации, развивается из вектора вращения в противоположном направлении. Таким образом, однофазная катушка будет развивать крутящий момент после запуска ротора. Если ротор запустить в обратном направлении, он будет развивать такой же большой крутящий момент, когда он приближается к скорости обратного вращения вектора.

Однофазные асинхронные двигатели имеют медную или алюминиевую короткозамкнутую клетку, встроенную в цилиндр из стальных пластин, типичный для многофазных асинхронных двигателей.

Двигатель с постоянно разделенным конденсатором

Одним из способов решения проблемы однофазного двигателя является создание двухфазного двигателя, получающего двухфазное питание от однофазного. Для этого необходим двигатель с двумя разнесенными на 90 ^o электрическими обмотками, питаемый двумя фазами тока, смещенными 90 ^o во времени. На рисунке ниже это называется двигателем с постоянно разделенным конденсатором.

Асинхронный двигатель с постоянно разделенными конденсаторами.

В двигателе этого типа наблюдается повышенная величина тока и сдвиг времени назад, когда двигатель достигает скорости, с пульсациями крутящего момента на полной скорости. Решение состоит в том, чтобы конденсатор (сопротивление) был небольшим, чтобы минимизировать потери. Потери меньше, чем для двигателя с расщепленными полюсами. Эта конфигурация двигателя хорошо работает до 1/4 лошадиных сил (200 Вт), хотя обычно применяется к двигателям меньшего размера. Направление двигателя легко изменить, включив конденсатор последовательно с другой обмоткой. Этот тип двигателя может быть адаптирован для использования в качестве серводвигателя, описанного в другом месте этой главы.

Однофазный асинхронный двигатель со встроенными обмотками статора.

Однофазные асинхронные двигатели могут иметь катушки, встроенные в статор, как показано на рисунке выше для двигателей большего размера. Тем не менее, меньшие размеры используют менее сложные для создания сосредоточенных обмоток с выступающими полюсами.

Асинхронный двигатель с пусковым конденсатором

На рисунке ниже для запуска однофазного асинхронного двигателя через вспомогательную обмотку можно использовать конденсатор большей емкости, если он отключается центробежным выключателем после того, как двигатель набирает скорость. Кроме того, вспомогательная обмотка может состоять из гораздо большего количества витков более толстого провода, чем используется в двигателе с расщепленной фазой сопротивления, чтобы смягчить чрезмерное повышение температуры. В результате для тяжелых нагрузок, таких как компрессоры кондиционера, доступен больший пусковой крутящий момент. Эта конфигурация двигателя работает настолько хорошо, что доступна в размерах с несколькими лошадиными силами (несколько киловатт).

Асинхронный двигатель с пусковым конденсатором.

Двигатель с конденсаторным пуском Асинхронный двигатель

Вариант двигателя с пусковым конденсатором (рисунок ниже) заключается в запуске двигателя с относительно большим конденсатором для высокого пускового момента, но после пуска остается конденсатор меньшего номинала. для улучшения рабочих характеристик без чрезмерного потребления тока. Дополнительная сложность двигателя с конденсаторным приводом оправдана для двигателей большего размера.

Асинхронный двигатель с конденсаторным двигателем.

Пусковой конденсатор двигателя может быть двуханодным неполярным электролитическим конденсатором, который может состоять из двух последовательно соединенных полярных электролитических конденсаторов + к + (или — к -). Такие электролитические конденсаторы, рассчитанные на переменный ток, имеют настолько высокие потери, что их можно использовать только в повторно-кратковременном режиме (1 секунда включена, 60 секунд выключена), например при запуске двигателя. Конденсатор для работы двигателя должен быть не электролитического, а полимерного типа с меньшими потерями.

Сопротивление Асинхронный двигатель с расщепленной фазой

Если вспомогательная обмотка из гораздо меньшего количества витков проводов меньшего сечения размещена на 90 ^o электрических проводов по отношению к основной обмотке, она может запустить однофазный асинхронный двигатель. (Рисунок ниже) При более низкой индуктивности и более высоком сопротивлении ток будет испытывать меньший фазовый сдвиг, чем основная обмотка. Можно получить около 30 ^o разности фаз. Эта катушка создает умеренный пусковой момент, который отключается центробежным выключателем на 3/4 синхронной скорости. Эта простая схема (без конденсатора) хорошо подходит для двигателей мощностью до 1/3 лошадиных сил (250 Вт), приводящих в движение легко запускаемые нагрузки.

Асинхронный двигатель с расщепленной фазой.

Этот двигатель имеет больший пусковой момент, чем двигатель с расщепленными полюсами (следующий раздел), но не такой, как двухфазный двигатель, собранный из тех же деталей. Плотность тока во вспомогательной обмотке во время пуска настолько высока, что последующее быстрое повышение температуры исключает частые повторные пуски или медленные пусковые нагрузки.

Корректор коэффициента мощности Nola

Франк Нола из НАСА предложил корректор коэффициента мощности для повышения эффективности асинхронных двигателей переменного тока в середине 19-го века.70-х. Он основан на предположении, что асинхронные двигатели неэффективны при меньшей нагрузке, чем полная. Эта неэффективность коррелирует с низким коэффициентом мощности. Коэффициент мощности меньше единицы из-за тока намагничивания, необходимого статору. Этот фиксированный ток составляет большую долю от общего тока двигателя по мере уменьшения нагрузки двигателя. При малой нагрузке полный ток намагничивания не требуется. Его можно уменьшить, уменьшив приложенное напряжение, улучшив коэффициент мощности и эффективность. Корректор коэффициента мощности определяет коэффициент мощности и снижает напряжение двигателя, тем самым восстанавливая более высокий коэффициент мощности и уменьшая потери.

Так как однофазные двигатели примерно в 2-4 раза менее эффективны, чем трехфазные двигатели, существует потенциальная экономия энергии для двигателей 1-φ. Для полностью нагруженного двигателя нет экономии, поскольку требуется весь ток намагничивания статора. Напряжение не может быть снижено. Но есть потенциальная экономия от менее чем полностью загруженного двигателя. Двигатель с номинальным напряжением 117 В переменного тока рассчитан на работу при напряжении от 127 до 104 В переменного тока. Это означает, что он не полностью загружен при работе от напряжения выше 104 В переменного тока, например, холодильник на 117 В переменного тока. Для регулятора коэффициента мощности безопасно снизить напряжение сети до 104–110 В переменного тока. Чем выше начальное линейное напряжение, тем больше возможная экономия. Конечно, если энергетическая компания поставляет напряжение ближе к 110 В переменного тока, двигатель будет работать более эффективно без каких-либо дополнительных устройств.

Любой однофазный асинхронный двигатель, практически не работающий, с 25% FLC или менее, является кандидатом на PFC. Тем не менее, он должен работать большое количество часов в год. И чем больше времени он простаивает, как в лесопильном станке, пробивном прессе или конвейере, тем больше вероятность того, что контроллер окупится за несколько лет эксплуатации. Платить за него должно быть втрое легче, чем за более эффективный 3-φ-двигатель. Стоимость PFC не может быть возмещена для двигателя, работающего всего несколько часов в день. [7]

Резюме: Однофазные асинхронные двигатели

• Однофазные асинхронные двигатели не запускаются самостоятельно без вспомогательной обмотки статора, приводимой в действие противофазным током около 90 ^o . После запуска вспомогательная обмотка не является обязательной.
• Вспомогательная обмотка двигателя с постоянно разделенными конденсаторами имеет последовательно включенный конденсатор во время запуска и работы.
• А конденсатор-пусковая индукция Двигатель имеет только конденсатор, включенный последовательно с вспомогательной обмоткой во время пуска.
• Двигатель с конденсатором обычно имеет большой неполяризованный электролитический конденсатор, включенный последовательно со вспомогательной обмоткой для запуска, а затем меньший неэлектролитический конденсатор во время работы.
• Вспомогательная обмотка двигателя с расщепленной фазой сопротивления создает разность фаз по сравнению с основной обмоткой во время пуска из-за разницы сопротивлений.

---

Эта страница под названием 14.3: Однофазные асинхронные двигатели распространяется в соответствии с лицензией GNU Free Documentation License 1.