Трехфазный двигатель в однофазной сети без конденсаторов. Трехфазный двигатель в однофазной сети: особенности подключения и эксплуатации

Как подключить трехфазный двигатель к однофазной сети. Какие существуют способы запуска трехфазного двигателя от однофазной сети. Какие преимущества и недостатки у работы трехфазного двигателя в однофазной сети.

Принцип работы трехфазного двигателя

Трехфазный асинхронный двигатель — один из самых распространенных типов электродвигателей, широко применяемых в промышленности. Его работа основана на принципе вращающегося магнитного поля, которое создается трехфазным переменным током в обмотках статора. Это поле индуцирует токи в роторе, в результате чего возникает вращающий момент.

Ключевые особенности трехфазного двигателя:

• Наличие трех обмоток статора, сдвинутых на 120 электрических градусов
• Создание кругового вращающегося магнитного поля
• Высокий КПД и большая мощность
• Простота конструкции и надежность

Для нормальной работы трехфазному двигателю требуется трехфазное напряжение. Но что делать, если доступна только однофазная сеть? Возможна ли эксплуатация такого двигателя от однофазного источника питания?

Возможности подключения трехфазного двигателя к однофазной сети

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети возможно, но требует определенных технических решений. Существует несколько основных способов:

1. Использование фазосдвигающих конденсаторов
2. Применение преобразователя частоты
3. Подключение через специальный пусковой блок
4. Использование роторного преобразователя

Каждый из этих методов имеет свои особенности, преимущества и недостатки. Рассмотрим их подробнее.

Метод фазосдвигающих конденсаторов

Наиболее простой и распространенный способ — использование фазосдвигающих конденсаторов. Как это работает?

• Две обмотки двигателя подключаются напрямую к однофазной сети
• Третья обмотка подключается через конденсатор
• Конденсатор создает фазовый сдвиг, имитируя трехфазное напряжение

Преимущества метода:

• Простота реализации
• Низкая стоимость
• Возможность запуска двигателя без дополнительных устройств

Недостатки:

• Снижение мощности двигателя до 50-70% от номинальной
• Неравномерная нагрузка на обмотки
• Повышенный нагрев двигателя

Использование преобразователя частоты

Более современный и эффективный способ — применение преобразователя частоты. Как это работает?

• Преобразователь подключается к однофазной сети
• На выходе формируется трехфазное напряжение нужной частоты
• Двигатель работает в штатном режиме

Преимущества метода:

• Сохранение номинальной мощности двигателя
• Возможность регулировки скорости вращения
• Плавный пуск и торможение
• Защита двигателя от перегрузок

Недостатки:

• Высокая стоимость оборудования
• Необходимость настройки преобразователя
• Возможные помехи в электросети

Специальные пусковые устройства

Существуют специальные пусковые блоки для подключения трехфазных двигателей к однофазной сети. Как они работают?

• Блок содержит конденсаторы и коммутационные элементы
• При пуске создается искусственная третья фаза
• После разгона двигатель переключается на работу от двух фаз

Преимущества метода:

• Простота подключения
• Возможность запуска двигателей большой мощности
• Защита от перегрузок

Недостатки:

• Снижение мощности двигателя на 30-40%
• Необходимость подбора устройства под конкретный двигатель
• Ограниченный ресурс коммутационных элементов

Роторные преобразователи

Роторный преобразователь — это электромеханическое устройство для получения трехфазного тока из однофазного. Как он работает?

• Однофазный двигатель вращает генератор трехфазного тока
• Генератор питает трехфазный двигатель
• Оба агрегата объединены в одном корпусе

Преимущества метода:

• Возможность питания нескольких трехфазных двигателей
• Высокое качество выходного напряжения
• Гальваническая развязка с сетью

Недостатки:

• Низкий КПД из-за двойного преобразования энергии
• Большие габариты и вес
• Необходимость обслуживания механической части

Особенности эксплуатации трехфазного двигателя в однофазной сети

При работе трехфазного двигателя от однофазной сети следует учитывать ряд важных моментов:

1. Снижение мощности. В большинстве случаев мощность двигателя снижается на 30-50% от номинальной.
2. Повышенный нагрев. Из-за неравномерной нагрузки на обмотки двигатель может перегреваться.
3. Вибрации и шум. Несимметричное магнитное поле может вызывать повышенную вибрацию.
4. Пусковой момент. При использовании конденсаторных схем пусковой момент снижается.
5. КПД. Эффективность работы двигателя в однофазном режиме ниже, чем в трехфазном.

Учитывая эти факторы, необходимо правильно подбирать двигатель и схему его подключения для конкретной задачи.

Выбор оптимального решения

Как выбрать наилучший способ подключения трехфазного двигателя к однофазной сети? Это зависит от нескольких факторов:

• Мощность двигателя
• Режим работы (постоянный или периодический)
• Требования к регулировке скорости
• Бюджет проекта
• Наличие квалифицированного персонала

Для маломощных двигателей (до 1-2 кВт) и периодического режима работы вполне подойдет схема с конденсаторами. Для более мощных агрегатов или при необходимости регулировки скорости лучше использовать преобразователь частоты. В промышленных условиях может быть оправдано применение роторного преобразователя.

Рекомендации по выбору решения:

• До 1 кВт: конденсаторная схема или пусковое устройство
• 1-5 кВт: преобразователь частоты или специализированный пусковой блок
• Свыше 5 кВт: преобразователь частоты или роторный преобразователь

Важно помнить, что работа трехфазного двигателя от однофазной сети — это компромиссное решение. Если есть возможность, лучше использовать трехфазное питание или однофазный двигатель соответствующей мощности.

Двигатели трехфазные, двухфазные и однофазные – как они устроены, для чего используются

Трехфазные, двухфазные и однофазные двигатели – как они устроены, для чего используются

2021-05-21

• Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
• Трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором
• Однофазный двигатель
• Как запустить однофазный двигатель?
• Двухфазный двигатель

Основная идея однофазных и трехфазных электродвигателей довольно проста. Они преобразуют электрическую энергию в механическую за счет вращения вала. Это возможно благодаря использованию магнитного поля. Очевидно, что в зависимости от приложения для запуска вращения необходимо использовать другое решение.

Асинхронные трехфазные двигатели с короткозамкнутым ротором или фазным ротором наиболее распространены в промышленности. Это в основном связано с их простой конструкцией, простотой в эксплуатации и способностью достигать гораздо более высокой выходной мощности, чем однофазные двигатели . Они используются в компрессорах, токарных, фрезерных станках и многих других устройствах.

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором состоит из ротора и статора с зубьями и пазами. Обмотки размещены в пазах. В случае ротора это алюминиевые или медные стержни, соединяющие два кольца вместе. Таким образом, они образуют форму клетки. Стержни, из которых построена клетка, установлены наклонно, что обеспечивает равномерное вращение. Асинхронные двигатели также называют асинхронными двигателями. Это связано с тем, что фактическая скорость двигателя всегда меньше его синхронной скорости.

Трехфазные двигатели в предложении TME

Основными недостатками асинхронных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором являются высокий пусковой ток и низкий пусковой момент. Асинхронные двигатели потребляют ток, в пять-восемь раз превышающий номинальный ток. Это вызывает нагрев обмоток, что является негативным явлением. Кроме того, такое высокое потребление тока может вызвать колебания напряжения в сети. По этой причине двигатели мощностью более 4 кВт нельзя даже напрямую подключать к сети. Поэтому можно использовать несколько методов запуска.

Одним из них является использование пускателя звезда-треугольник. Это означает, что при пуске в течение определенного периода момент ниже, а напряжение на каждой обмотке равно фазному напряжению. Когда двигатель набирает скорость, переключатель звезда-треугольник меняет соединения обмоток, так что начало одной обмотки соединяется с концом другой, нейтральный провод не используется, и двигатель работает на номинальной мощности.

Второй способ безопасного запуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором — использование устройства «мягкого пуска». Представляет собой электронную схему с использованием тиристоров и симисторов, предназначенную для плавного повышения напряжения, подаваемого на обмотки. В современных двигателях это решение предпочтительнее классического пускателя по схеме звезда-треугольник.

Трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором

Асинхронный двигатель с фазным ротором является вторым по популярности типом трехфазного двигателя. Его конструкция более сложная, что выливается в более высокие затраты, связанные с приобретением и эксплуатацией данного типа мотора. При этом три обмотки соединяются в звезду, т. е. одинаковые концы обмоток (обычно обозначаемые буквами U, V, W) соединяются в общую точку. Остальные три конца (К, L, М) соединены с контактными кольцами со щетками. Концы этих обмоток выведены наружу, что позволяет подключить к обмоткам дополнительные цепи, обеспечивающие, например, плавный пуск.

Асинхронные двигатели с фазным ротором можно запустить с помощью дополнительных резисторов на стороне ротора. Они позволяют нам уменьшить ток ротора и, следовательно, уменьшить потребляемый ток. Это решение используется все реже и реже из-за высокой стоимости и сложности конструкции.

Другим решением является использование инвертора. Это решение тоже недешевое, но оно открывает большие возможности. Это позволяет точно контролировать скорость вращения двигателя. Инверторы также используются с асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором, а это означает, что более дорогие двигатели с фазным ротором становятся менее распространенными.

Для запуска двигателя необходимо создать вращающееся магнитное поле. Трехфазный двигатель создает вращающееся магнитное поле. Это возможно из-за фазового сдвига на 120 градусов. Иначе обстоит дело с однофазными двигателями. Вам нужно сгенерировать фазовый сдвиг для запуска.

Однофазный двигатель

Однофазные двигатели редко используются в промышленности, но обычно используются в домашнем хозяйстве, например, в бытовых приборах или электроинструментах. Это связано с тем, что большинству этих устройств не требуется слишком много энергии, и они должны быть просты в использовании. Поэтому они должны работать при подключении к обычной электрической розетке, без необходимости иметь трехфазное электроснабжение. Однофазные двигатели обычно обеспечивают мощность примерно до 2 кВт, что достаточно для большинства бытовых приборов.

Однофазные двигатели в наличии в TME

Как запустить однофазный двигатель?

Однофазный двигатель имеет конструкцию, аналогичную трехфазному двигателю . Однако, поскольку он имеет только одну обмотку, при подаче напряжения не создается вращающееся магнитное поле, и поэтому ротор не движется. Однако, если вы переместите вал двигателя, он будет вращаться сам по себе. С другой стороны, перемещение вала вручную небезопасно и не удобно. Следовательно, для запуска используется конденсатор и дополнительная обмотка, так называемая пусковая обмотка. Она чаще всего смещена на 90 градусов от основной обмотки. Пусковая обмотка используется только для запуска двигателя. Когда двигатель достигает своей номинальной скорости, его необходимо отключить. В противном случае он перегреется и сгорит.

Двухфазный двигатель

Очень редким типом электродвигателя является двухфазный асинхронный двигатель . Когда-то они встречались в промышленных растворах, хотя и там были редкостью. В настоящее время они практически не используются и расцениваются как диковинки. Двухфазные двигатели устроены аналогично однофазным двигателям и работают по тому же принципу. Основное отличие состоит в том, что роль пусковой обмотки, встречающейся в однофазных двигателях, выполняет симметричная основной обмотка, сдвинутая на 90 градусов. Чтобы получить фазовый сдвиг, близкий к 90 градусам, необходимо, как и в случае однофазных двигателей , использовать конденсатор с правильным значением емкости. Кроме того, требуется двухфазная система, что нецелесообразно — большинство нагрузок питаются от однофазных или трехфазных источников питания. По этой причине двухфазные двигатели не получили большого распространения. В настоящее время они практически полностью заменены однофазными и трехфазными двигателями, которые гораздо более практичны и универсальны.

Однофазные и трехфазные двигатели имеют очень широкий спектр применения и поэтому имеют разные параметры. Чтобы найти двигатель, подходящий для вашего проекта, ознакомьтесь с ассортиментом однофазных и трехфазных электродвигателей TME. Наш широкий ассортимент продукции позволяет легко найти двигатель для промышленной и бытовой техники. Наше предложение адресовано как индивидуальным, так и бизнес-клиентам, поэтому в нашем ассортименте вы обязательно найдете то, что ищете.

Поделитесь этой статьей

Обучение работе с однофазными электродвигателями – обучение TPC

Обучение TPC разрешено IACET предлагать [0,5] CEU для онлайн-версии этой программы.

Урок 1. Введение в однофазные двигатели

Темы:

Детали двигателей; Стандарты и корпуса двигателей NEMA; Паспортные данные; Асинхронные двигатели; статор, роторное поле; Двухфазный пуск; Синхронная скорость; Пусковые выключатели

Цели обучения:

— Перечислите части ротора.
— Перечислите данные, указанные на типовой табличке двигателя.
– Объясните, как работает асинхронный двигатель.
— Продемонстрируйте, как рассчитать количество электрических градусов за один полный оборот двигателя.
– Объясните, как работает центробежный переключатель.

Урок 2 — Двигатели с расщепленной фазой

Темы:

Соединения двигателя; мотковая и последовательно-полюсная обмотки; Двигатели двухскоростные, трех-, четырехобмоточные и двухфазные; Устранение неполадок

Цели обучения:

– Укажите, почему вторая обмотка статора важна для однофазного асинхронного двигателя.
— Объясните, как идентифицировать провода двигателя, когда нет меток или цветов для их идентификации.
– Опишите обмотку мотка.
– Перечислите способы изменения скорости двигателя за счет изменения числа полюсов.
– Обсудите некоторые распространенные проблемы с двигателем.

Урок 3 — Конденсаторные двигатели

Темы:

Виды и операции; вращающиеся магнитные поля; Двигатели с одним напряжением, с двумя напряжениями, реверсивные, с конденсаторным пуском и с конденсаторным пуском

Цели обучения:

— Дайте определение конденсатору.
– Объясните, как заставить двигатель с расщепленной фазой работать как двигатель с конденсаторным пуском.
– Объясните, как соединены рабочие обмотки, чтобы двигатель с двойным напряжением работал на 120 или 240 вольт.

— Выберите лучший конденсатор для замены неисправного конденсатора, когда идентичный блок недоступен.
— Перечислите проблемы, которые вызывают срабатывание автоматического выключателя при включении конденсаторного двигателя.

Урок 4 — Отталкивающие двигатели

Темы:

Принцип отталкивания; Назначение кистей; короткозамыкатель; Коммутатор; Отталкивающие, компенсированные отталкивающие и отталкивательно-асинхронные двигатели

Цели обучения:

– Расскажите о принципах работы асинхронного двигателя с пуском от отталкивания.
– Объясните, как установить новые щетки на коллектор.
– Обсудите функции основных компонентов двигателя.
— Перечислите причины, по которым репульсионный двигатель может не запуститься.

Урок 5 — Универсальные моторы

Темы:

Технические характеристики; Контроль скорости; Срок службы двигателя; Универсальные моторные сборки; вентиляция; Монтаж и подбор щеток

Цели обучения:

– Объясните потери на вихревые токи в универсальном двигателе.
– Перечислите преимущества универсального двигателя.
– Объясните, как регулируется скорость универсального двигателя.
– Перечислите критерии выбора угольных щеток для универсальных двигателей.
– Укажите причины, по которым универсальный двигатель может иметь плохой крутящий момент.

Урок 6 — Специальные двигатели

Темы:

Электродвигатели с расщепленными полюсами, синхронные, гистерезисные, синхронные без возбуждения, асинхронные, реактивные двигатели и двигатели с постоянными магнитами

Цели обучения:

– Дайте определение явного полюса.
– Объясните принципы работы двигателя с расщепленными полюсами.
– Обсудите принципы работы гистерезисного двигателя.
– Объясните разницу между синхронным двигателем без возбуждения и синхронным двигателем с возбуждением.

Урок 7 — Синхрос

Темы:

Конструкция ротора и статора; Сборка синхронизатора и работа передатчика; приемники; Системы управления синхронизаторами; Трансформатор управления

Цели обучения:

– Дайте определение термина синхрон.
– Опишите конструкцию двигателя синхронизатора.
— Продемонстрируйте, как рассчитать межполюсное напряжение статора.
– Укажите причину важности управляющего трансформатора в системе синхронного управления.
— Объясните, как подключить систему дифференциального синхронизатора.

Урок 8 — Сервоприводы

Темы:

Сервомеханизмы; Амплидинная операция; Контроль перебега; серводвигатели постоянного и переменного тока; Мосты с сервоуправлением; Сервоприводы

Цели обучения:

– Дайте определение сервомеханизма.
– Перечислите четыре характеристики, необходимые для того, чтобы регулируемая величина соответствовала эталонному клапану в сервомеханизме.
– Объясните, как работает система управления амплидин.
– Обсудите, как контролировать перебег в сервомеханизме.

Урок 9 — Установка двигателя

Темы:

Размер проводника; Предотвращение коротких замыканий и площадок; Контроллеры; Защита от сверхтока; охранники; Заземление; Предохранители; Закуски; Сервис-фактор

Цели обучения:

– Объясните, как определить размер проводника для двигателей.
– Укажите определение контроллера.
– Перечислите условия, при которых корпуса стационарных двигателей должны быть заземлены.
– Продемонстрируйте, как определить размер двойного элемента, когда два или более двигателей подключены к одному фидеру.
– Перечислите электрические и механические факторы, которые следует учитывать при выборе двигателя для конкретного применения.

Урок 10 — Техническое обслуживание двигателя

Темы:

Процедуры; Проверка конденсаторов и обмоток статора; дефекты арматуры; Шумная работа; проблемы с подшипниками; Высокие температуры; Неверная скорость

Цели обучения:

– Продемонстрируйте, как проверить подшипники на износ.