Однофазный двигатель: Однофазные электродвигатели 220В | 0,12 — 2,2 кВт | Купить с доставкой

Двигатель Однофазный Переменного Тока: Принцип Работы

Простое и крайне надежное устройство

Любой электрический двигатель – это устройство, способное преобразовывать электрическую энергию в кинетическую, то есть энергию вращения, которая по цепям передается на ведомые устройства. Применяются электрические двигатели сегодня практически везде. Эти устройства, которые практически не изменились за последние 150 лет, можно встретить даже в зубных щетках.

Сегодня мы поговорим с вами про электродвигатели переменного тока однофазные, узнаем, как они устроены и за счет каких сил приводятся в движение.

Основная информация

Синхронный однофазный двигатель переменного тока работает от общественной сети

Итак, особенностью однофазного двигателя является то, что он способен запитываться от стандартной электрической сети с частотой 50 Гц и напряжением 220 В.

• Ставят такие электромоторы в основном в устройствах небольшой мощности, так как по эффективности они существенно уступают двухфазным и трехфазным аналогам.
• Мощность данных агрегатов варьируется от 5 Вт до 10 кВт.
• Однофазная схема подключения двигателя существенно влияет на его КПД, который приблизительно равен 70% от показателей такого же по мощности двигателя, но трехфазного. Также у них меньше пусковой момент, а перегрузочная способность выше.

Электрический двигатель в разрезе

• На самом деле, если разобрать строение такого двигателя, то он будет иметь 2 фазы, но так как задействуется, фактически, лишь одна из них, то и называют его однофазным.
• Строение мотор имеет самое что ни наесть классическое – подвижная часть (ротор или якорь) и неподвижная часть (статор).
• Вращение подвижных частей двигателя происходит за счет взаимодействия магнитных полей – подробнее об этом чуть дальше.
• Несомненным плюсом такого мотора можно считать простую и надежную конструкцию с короткозамкнутым ротором.
• А главным минусом можно посчитать неспособность самостоятельно выработать магнитное поле, что не позволяет ему самостоятельно запускаться при подключении к сети питания.
• Считается, что для того чтобы ротор пришел в движение требуется минимум 2 обмотки, а также смещение одной относительно второй на определенный градус.

Асинхронный двигатель переменного тока

• Если сопоставить все эти моменты, то можно понять следующее.
• На статоре однофазного электромотора располагается пусковая обмотка, которая смещена по отношению к рабочей, основной обмотке на 90 градусов.
• В цепь, питающую обмотку, включаю фазосдвигающее устройство – конденсаторы, катушки индуктивности, резисторы активного типа.
• То есть, фактически мы говорим про те же моторы двух- и трехфазного типа, только сдвиг фазы достигается не за счет подключения, а за счет схем согласования.

Принцип действия однофазного двигателя

Однофазный синхронный двигатель переменного тока

Теперь давайте попробуем систематизировать то, что мы понаписали в предыдущей главе, чтобы принцип работы таких устройств стал понятен каждому.

Как работает асинхронный электродвигатель однофазный

• Итак, при подключении питания, ток начинает бежать по обмоткам статора. Движение тока порождаем пульсирующее магнитное поле. Почему пульсирующее, да потому что ток в общественных сетях имеет частоту в 50 Гц, то есть за секунду 50 раз меняет направление своего движения. Соответственно меняются и параметры магнитного поля
• Мы все знаем про такое явление, как электромагнитная индукция. Если кто-то не знает, то бегом читать – вкратце, это явление порождает электрический ток в проводнике, который перемещается поперек магнитного поля, причем нет никакой разницы, что будет двигаться – проводник или поле.
• Если устройство не будет иметь пусковых механизмов, то ротор останется неподвижным, так как в нем до сих пор нет тока, а значит и магнитного поля, а магнитные поля от тока в статора равнозначны, и тянут, так сказать, в разных направлениях, как лебедь, рак и щука.
• Но если ротору дать толчок в любую из сторон, в нем моментально начнет расти электродвижущая сила (ЭДС), которая начнет генерировать свое магнитное поле. В результате взаимодействия этих полей двигатель продолжит вращаться в туже сторону, несмотря на то, что основное магнитное поле постоянно меняет свое направление.

Однофазный коллекторный электродвигатель переменного тока – принцип работы

• Заставляет сдвинуться с места ротор пусковая обмотка, которую мы уже упоминали. Точнее делает это результирующее магнитное поле от основной и пусковой обмоток.
• Эта обмотка требует включения только при пуске мотора.

Интересно знать! В маломощных моторах пусковая обмотка является короткозамкнутой.

• Момент включения пусковой обмотки связан с пусковой кнопкой – обычно ее необходимо удерживать на протяжении нескольких секунд, пока двигатель не начнет вращаться с нормальной скоростью.
• Когда контакт на кнопке размыкается, двигатель переходит полностью в однофазный режим.
• Важно помнить, что пусковая фаза не предназначается для долгой работы – обычно время ее активного состояния составляет около 3 секунд. Если попытаться превысить данное значение обмотка начнет перегреваться, что может привести к выходу элемента из строя.
• Становится понятным, что ручной контроль за пуском двигателя неэффективен и малонадежен, поэтому данный процесс в современных устройствах автоматизирован. В них устанавливаются тепловые реле и центробежные выключатели.
• Первый элемент контролирует нагрев обеих обмоток и отключает питание, если температура достигает критического значения.
• Второй отключает питание пусковой фазы, как только ротор разгонится до нужных оборотов.

Подключение двигателя

Как подключается коллекторный однофазный электродвигатель переменного тока

Итак, мы уже поняли, что для работы такому мотору требуется всего одна фаза на 220 В, то есть включается он в обыкновенную розетку, что, собственно, и делает эти устройства такими популярными несмотря на низкий КПД и прочие недостатки.

Интересно знать! Практически все бытовые приборы оборудованы именно такими двигателями.

Различные варианты подключения

• Однофазные двигатели переменного тока по подключению делят на три типа: вариант с пусковой обмоткой и рабочим конденсатором.
• В первом пусковая обмотка запитана через конденсатор только во время старта – собственно, его мы описали в предыдущей главе.
• Во втором она подключена через конденсатор постоянно.
• В третьем вместо конденсатора используется сопротивление.

Коллекторный однофазный двигатель переменного тока от стиральной машины

• Для последнего типа подключения может использоваться пусковой резистор, который подключается к пусковой обмотке последовательно. За счет этого удается получить сдвиг фаз на 30 градусов, чего вполне хватает для раскрутки двигателя.
• Также дополнительная обмотка может сама по себе иметь высокое активное сопротивление.
• Сдвиг фаз также может быть получен за счет того, что пусковая фаза будет иметь высокое сопротивление и меньшую индуктивность.

Конденсаторный пуск имеет следующие особенности:

• Чтобы достигнуть максимального значения пускового момента, достаточного для старта двигателя, нужно вращающееся круговое магнитное поле. Таковое возникает, когда обмотки сдвинуты относительно друг друга на 90 градусов – сразу становится понятно, что ни резистор, ни дроссель не смогут задать такое значение. А вот если правильно подобрать емкость конденсатора – ну вы поняли…
• Конденсатор необходимо подбирать по потребляемому току.

Конденсатор и переменный ток

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

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

Строение асинхронного однофазного двигателя

Однофазный коллекторный двигатель переменного тока

Итак, мы  вами в первой части статьи разобрали общие понятия об однофазных двигателях, принципе их работы и подключении. Такой информации хватило бы для поверхностного изучения, но нас такой подход не совсем устраивает. Для любителей технических подробностей, давайте разберем теперь все детальнее.

Асинхронный двигатель

Электрические моторы бывают синхронными и асинхронными. Разница между ними состоит в том, что в синхронном, скорость вращения якоря совпадает с вращением магнитного поля, а в асинхронном ротор несколько отстает.

• Последний вариант является самым распространенным, так как имеет более простую конструкцию и очень надежен. Синхронные применяются лишь в тех сферах, где очень важен контроль за оборотами двигателя.
• Вы уже, наверное, обратили внимание на то, что словом фаза называются разные понятия – и количество питающих проводов, и обмотки на статоре и сдвиг по углам. И мы даже сказали, что однофазные двигатели, фактически имеют две фазы, но называются они таковыми именно по количеству питающих проводов.
• Мы также писали, что мотор имеет подвижную и неподвижную части. Давайте разберем их строение подробнее.

Коллекторные электродвигатели переменного тока однофазные

• Ротор агрегата представляет собой вал, который держится в корпусе двигателя при помощи подшипников вращения. За счет них же он свободно крутится вокруг своей оси. Строение этого элемента будет отличаться в зависимости от того является двигатель коллекторным или бесколлекторным. Давайте начнем со второго.
• На валу бесколлекторного фазного ротора закреплен магнитопровод, который набирается из шихтованных стальных пластин.
• Снаружи магнитопровода имеются пазы, в которых находятся стержни обмоток – обычно из меди.

Двигатель с ротором фазного типа

• С концов стержни соединяются с кольцами, которые накоротко их замыкают – их называют замыкающими кольцами.

Строение фазного ротора

• Внутри данной обмотки будет течь ток, который индуктируется магнитным полем статора – никаких внешних подключений он не имеет.
• Магнитопровод служит для лучшего прохождения магнитного поля, которое создается в роторе.
• Для таких устройств характерна высокая надежность, так как они не имеют трущихся деталей. Управление скоростью вращения двигателя осуществляется только за счет тока на основной обмотке статора.
• Коллекторный двигатель переменного тока однофазный по своему строению мало чем отличается от ротора двигателя постоянного тока. Собственно, такие двигатели являются универсальными и могут запитываться как переменным, так и постоянным током.
• Фазы ротора подключаются к питающей сети через коллектор, который контактирует со щетками, которые в свою очередь уже соединяются с питающей цепью.
• Строение таких двигателей более сложное, также их надежность будет ниже, но они являются более гибкими в управлении.

На фото – статор электродвигателя

• Статор является пассивной частью электромотора – он неподвижен и состоит из магнитопровода и обмотки.
• Назначение этого элемента – генерирование неподвижного или вращающегося магнитного поля.
• У однофазного двигателя от статора будет отходить четыре вывода – два для рабочей обмотки и два для пусковой. Как их отличить мы уже писали.

Помимо этих элементов двигатели имеют следующие составляющие:

• Станина и корпус устройства, которые удерживают в себе все рабочие части и позволяют закрепить устройство на поверхности;
• Внешняя электрическая цепь – кнопка включения, устройство регулировки оборотов, провода и устройства для шунтирования дополнительной обмотки;
• Крыльчатка – активное охлаждение двигателя, располагается также на валу;
• Подшипники вращения.

Что происходит в обмотках при включении

Чтобы лучше понять принцип взаимодействия магнитных полей, давайте представим, что у нашего двигателя обмотка имеет всего один виток. Провод при этом уложен в магнитопроводе так, что его части разведены на 180 градусов, то есть уложены друг напротив друга.

• Подключаем питание, и по нашему проводу начинает течь синусоидальный или переменный ток.

Полный период синусоидального тока

• Период синусоидального тока состоит из двух полупериодов, при которых ток двигается в разных направлениях. Именно это изображено на схеме выше.
• Как вы можете видеть, изначально значение тока равно нулю, затем он растет, достигая пика, после чего падает до нулевой отметки и опять возрастает, но уже в другом направлении.
• Давайте представим, что ток и магнитное поле от него замерли в какой-то точке. Представьте, что смотрите на виток сбоку – он будет похож на букву «С».
• Ток протекает в верхней горизонтальной части обмотки влево, соответственно, в нижней – вправо. При этом ток одинаков и получается так, что создаваемое им магнитное поле противодействует друг другу. Почему ротор и находится в неподвижном состоянии.
• Итак, ток течет, меняется его величина и направление, как и у магнитного поля, но они всегда остаются в противовесном состоянии, поэтому ротор так и продолжает стоять.

Как же создается сила, заставляющая ротор вращаться?

Инструкция по работе однофазного двигателя переменного тока

• Как вариант можно толкнуть его рукой и этого будет достаточно, чтобы совершить пуск, но мы же говорим про техническое решение вопроса!
• Ну ладно, мы уже знаем, что нам потребуется еще одна обмотка.
• Обмотка сделана из более толстого провода, чтобы она смогла пропустить большие токи. Фаза тока в этой обмотке отстает от основной на 90 градусов, то есть когда ток в основной обмотке уже опустился до нуля, здесь он буден на пике (отстает на четверть периода). В итоге разница магнитных полей придает ротору первый вращающий импульс. Направление вращения зависит от полярности подключения концов пусковой обмотки.
• Как только ротор начинает вращаться, в нем создается ЭДС.
• Направление тока в стержнях будет противоположно направленным, так как на них воздействуют разные магнитные поля.
• За счет возникновения вращающего момента двигатель моментально подхватит направление вращения и начнет раскручивать ротор до достижения им максимальных оборотов. Но почему не происходит торможения, когда ток в статоре меняет свое направление на обратное?
• Дело в том, что, по сути ничего не меняется. Просто подталкивающая вращение сила будет переходить с верхней части обмотки на нижнюю и обратно. А так как двигатель уже получил смещение в одну из сторон, а противодействующая сила может лишь уравновесить, то коэффициент ускорения будет несколько сильнее торможения.

То есть, в роторе будут наводиться токи с разной частотой, которые будут создавать моменты сил с разными направлениями, именно поэтому якорь продолжит вращаться в том же направлении.

На этом закончим наш материал. Мы узнали, как устроены электродвигатели переменного тока однофазные, если тема вам интересно, то посмотрите следующее увлекательное видео.

90 фото и подробное описание механизма

Работа многих приборов и агрегатов обеспечивается функционированием встроенного в них электродвигателя. Чаще всего к жилым домам и участкам подводится электросеть с напряжением 220 В. Поэтому необходимо выбирать модели однофазного типа.

Особенности работы двигателя

Однофазный электродвигатель функционирует за счет подключения к сети с переменным током двухпроводного типа. Сеть представлена потенциалом фазного и нулевого характера. При этом число обмоток статора не является определяющим.

В процессе выбора агрегата нужно четко различать типы однофазных двигателей, а также отделять асинхронные конструкции от коллекторных. На шильдике есть вся информация о типе, но она становится доступной, если вы начнете разбирать двигатель. А идентифицировать требуется гораздо раньше.

Коллекторные модели

Если вы хотите определить, коллекторный вариант или асинхронный перед вами, то следует обратить внимание на строение. Первый тип двигателя оснащен щетками, находящимися непосредственно рядом с коллектором, а также имеет секционный барабан из меди. Эта модификация однофазная.

Коллекторные двигатели отличаются возможностью выдачи многочисленных запускающих оборотов, а также в процессе разгона. Поэтому их применяют в бытовых приборах. А простая смена полярности позволит изменить направленность вращения.

Характерно и еще одно преимущество – возможность смены вращательной скорости. Это делается регулированием амплитуды напряжения, которое поступает на вход.

Но при этом не следует забывать и о ключевых недостатках, к которым относятся:

• наличие шума;
• потребность в техобслуживании из-за постоянного трения на щетках.

Асинхронные модификации

Такие двигатели конструктивно включают:

• статор – это неподвижная часть агрегата, образующая магнитное поле для вращения роторного компонента;
• ротор – в его обмотке проходит возникающий электрический ток.

При этом такие агрегаты могут быть не только однофазными, но и трехфазными. Помимо указанных составных элементов, в конструкции выделяются вал, клеммная колодка и вентилятор для охлаждения, что видно на фото однофазного двигателя.

Рассматриваемые агрегаты могут быть бифилярного и конденсаторного вида. В устройствах, сконструированных по первому варианту, пусковая обмотка активизируется и функционирует исключительно до момента разгона мотора. Затем выключатель центробежного типа или реле деактивируют ее. Поскольку работа после разгона приводила бы к резкому падению КПД.

Принцип однофазного двигателя конденсаторного вида предполагает постоянную работу конденсаторной обмотки. При этом существуют две смещенные обмотки – основная и вспомогательная.

Это смещение составляет 90 градусов, что обеспечивает возможность регулирования направления, по которому вращается вал. Наличие конденсатора на поверхности корпуса позволяет идентифицировать эту модель двигателя.

Чтобы точно выбрать нужную модификацию, вам придется замерить сопротивление. У бифилярных движков сопротивление обмотки вспомогательного уровня не менее чем в 2 раза меньше значения основной. Поэтому она выполняет все функции пусковой. В конструкции можно обнаружить также реле или соответствующий выключатель.

Особенности подключения

Мощность однофазного двигателя варьируется в обширном диапазоне. Она может быть как в несколько ватт, так и достигать 10 кВт. Этот параметр, равно как КПД с пусковым моментом, будут меньше, чем в трехфазных моделях аналогичных габаритов.

Устройства, имеющие пусковую обмотку

Подключение однофазного двигателя выполняется путем задействования кнопки, размыкающей контактный элемент после запуска. Он присоединен к обмотке, которая является пусковой. Например, в ПНВС-кнопке при удержании происходит замыкание среднего контакта, а крайние сохраняют замкнутое положение.

Чтобы идентифицировать, является ли обмотка пусковой или рабочей, следует произвести замеры. А для обустройства вывода мотора выделяется несколько проводов. Обычно их или 3, или 4 штуки.

Если проводов три, то две обмотки предварительно находятся в объединенном виде. А поэтому один провод будет общим. Получается три пары, в каждой из которых тестером нужно замерить сопротивление. У обмотки рабочего вида будет наименьшая величина сопротивления, а у выхода общего типа – наибольшее. Для пусковой же сохранится средний показатель.

При наличии четырех проводов нужно протестировать две пары. Та, у которой сопротивление меньшее, считается рабочей. Пара с идентифицированным большим сопротивлением будет пусковой. Провода, идущие от каждой обмотки, надо объединить с выводом от общего провода.

В результате образуются три выхода – общий, пусковой и рабочий. Их и надо подключить к кнопке с контактами. Пусковой вывод крепится к среднему контакту кнопки, который крепится при помощи перемычки с рабочим контактом. А вот на крайние контакты выводятся остальные, не пусковые выводы. К ним будет идти силовой кабель.

Конденсаторный электродвигатель

Чтобы подключить такой движок, используют несколько вариантов.

Во-первых, можно задействовать пусковой конденсатор. Такой агрегат будет быстро запускаться, но в процессе функционирования выдается мощность ниже номинальной.

Во-вторых, допустимо воспользоваться рабочим конденсатором. Тогда запитка производится с рабочей обмотки. Показатели пуска будут недостаточно высокими, а вот параметры функционирования – отличными.

В процессе организации запуска используется также и схема подключения однофазного двигателя на базе двух конденсаторов сразу.

Кнопка ПНВС запускает конденсатор на этапе включения до момента требуемого разгона, после чего активными остаются только две обмотки. Вспомогательная же в процессе работы будет подключена посредством конденсатора.

Для движков важно правильно подобрать нужный конденсатор. Рабочий требует параметр 0,7-0,8 мкФ в расчете на киловатт мощности. А пусковому требуется двух или трехкратное превышение заданного значения.

И, конечно же, величина рабочего напряжения у используемых конденсаторов должна превышать сетевой уровень в 1,5 раза. При этом эффективность старта обеспечивается пусковым конденсатором, что позволит задать оптимальные параметры работы.

Фото однофазных двигателей

Также рекомендуем посетить:

Как у однофазного двигателя определить рабочую и пусковую обмотки

Как у однофазного двигателя определить рабочую и пусковую обмотки

Однофазный двигатель — электродвигатель, конструктивно предназначенный для подключения к однофазной сети переменного тока.

Однофазные двигатели — это электрические машины небольшой мощности. В магнитопроводе однофазных двигателей находится двухфазная обмотка, состоящая из основной и пусковой обмотки.

Две обмотки нужны для того, что бы вызвать вращение ротора однофазного двигателя. Самые распространенные двигатели такого типа можно разделить на две группы: однофазные  двигатели с пусковой обмоткой и двигатели с рабочим конденсатором.

У двигателей первого типа пусковая обмотка включается через конденсатор только на момент пуска и после того как двигатель развил нормальную скорость вращения, она отключается от сети. Двигатель продолжает работать с одной рабочей обмоткой. Величина конденсатора обычно указывается на табличке-шильдике двигателя и зависит от его конструктивного исполнения.

У однофазных асинхронных двигателей переменного тока с рабочим конденсатором вспомогательная обмотка включена постоянно через конденсатор. Величина рабочей емкости конденсатора определяется конструктивным исполнением двигателя.

То есть если вспомогательная обмотка однофазного двигателя пусковая, ее подключение будет происходить только на время пуска, а если вспомогательная обмотка конденсаторная, то ее подключение будет происходить через конденсатор, который остается включенным в процессе работы двигателя.

Знать устройство пусковой и рабочей обмоток однофазного двигателя надо обязательно. Пусковая и рабочие обмотки однофазных двигателей отличаются и по сечению провода и по количеству витков. Рабочая обмотка однофазного двигателя всегда имеет сечение провода большее, а следовательно ее сопротивление будет меньше.

Посмотрите на фото наглядно видно, что сечение проводов разное. Обмотка с меньшим сечением и есть пусковая. Замерять сопротивление обмоток можно и стрелочным и цифровым тестерами, а также омметром. Обмотка, у которой сопротивление меньше – есть рабочая.

Рис. 1. Рабочая и пусковая обмотки однофазного двигателя

А теперь несколько примеров, с которыми вы можете столкнуться:

Если у двигателя 4 вывода, то найдя концы обмоток и после замера, вы теперь легко разберетесь в этих четырех проводах, сопротивление меньше – рабочая, сопротивление больше – пусковая. Подключается все просто, на толстые провода подается 220в. И один кончик пусковой обмотки, на один из рабочих. На какой из них разницы нет, направление вращения от этого не зависит. Так же и от того как вы вставите вилку в розетку. Вращение, будет изменятся, от подключения пусковой обмотки, а именно – меняя концы пусковой обмотки.

Следующий пример. Это когда двигатель имеет 3 вывода. Здесь замеры будут выглядеть следующим образом, например – 10 ом, 25 ом, 15 ом. После нескольких измерений найдите кончик, от которого показания, с двумя другими, будут 15 ом и 10 ом. Это и будет, один из сетевых проводов. Кончик, который показывает 10 ом, это тоже сетевой и третий 15 ом будет пусковым, который подключается ко второму сетевому через конденсатор. В этом примере направление вращения, вы уже не измените, какое есть такое и будет. Здесь, чтобы поменять вращение, надо будет добираться до схемы обмотки.

Еще один пример, когда замеры могут показывать 10 ом, 10 ом, 20 ом. Это тоже одна из разновидностей обмоток. Такие, шли на некоторых моделях стиральных машин, да и не только. В этих двигателях, рабочая и пусковая – одинаковые обмотки (по конструкции трехфазных обмоток). Здесь разницы нет, какой у вас будет рабочая, а какая пусковая обмотка. Подключение пусковой обмотки однофазного двигателя, также осуществляется через конденсатор.

Ранее ЭлектроВести писали, калифорнийская компания HyPoint утверждает, что ее новая конструкция топливного элемента с турбонаддувом позволяет в три раза увеличить мощность и в четыре раза срок службы обычного топливного элемента, открывая возможность создания высокоскоростных дальнемагистральных электрических самолетов VTOL с водородным двигателем. Плотность энергии новой системы в 3 раза выше, чем у литий-ионных аккумуляторов.

По материалам: electrik.info.

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 INNOVARI

Однофазные асинхронные электродвигатели INNOVARI – серия асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором для общепромышленного и бытового применения. Электродвигатели предназначены для питания от однофазной сети напряжения 230 В, 50 Гц, и продолжительного (S1) режима работы при классе нагревостойкости изоляции F (фактическая температура до 155°С). Класс защиты корпуса IP55 – пылевлагозащищенный. Конструктивно электродвигатели выполнены в вариантах фланцевого присоединения типов В5 и В14. Для последнего варианта предусматривается 8 крепежных отверстий, чтобы исключить присоединение к редуктору с углом поворота. Обмотка статора разных исполнений двигателей может быть 2-х и 4-х полюсной, с синхронными скоростями соответственно 3000/1500 об/мин. Серия адаптирована для работы с преобразователями частоты. Для исключения протекания паразитных токов через вал и станину двигателя, вал ротора устанавливается на изолированных подшипниках. Выбрать и купить однофазный электродвигатель вы можете в интернет-магазине … Модельный ряд однофазных асинхронных двигателей INNOVARI Основные модели и электромеханические характеристики однофазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором серии INNOVARI. n — номинальная скорость двигателя при питании от промышленной сети; Р – номинальная механическая мощность на валу двигателя; Мn – номинальный момент на валу двигателя; Ia- ток статора при номинальном моменте; Jo – момент инерции маховых масс двигателя. Технические характеристики однофазных асинхронных двигателей INNOVARI Напряжение питания 230 В, частота 50 Гц Класс изоляции F (155ºС) Режим работы S1 (продолжительный) Класс защиты IP55 (пылевлагозащищённый)  Исполнение фланца B5/B14 (для версии B14 – 8 отверстий)  Габаритные размеры Сопутствующие товары к асинхронным двигателям Применение однофазных асинхронных двигателей INNOVARI В основном однофазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором INNOVARI предназначены для применения в промышленных электрических приводах малой мощности. Относительная дешевизна и надежность двигателей с короткозамкнутым ротором обеспечивают очень широкий спектр применения: устройства промышленной автоматики, манипуляторы, электроинструмент, вентиляторы, насосы, компрессоры, бытовая техника. Преимущества применения однофазных асинхронных двигателей INNOVARI: использование однофазной сети питания; высокое качество изготовления и надежность в эксплуатации; удобное присоединение к редуктору и удобный электрический монтаж в клеммной коробке; двигатели оптимизированы для работы с преобразователем частоты; возможность установки штатных комплектов независимой вентиляции. Принцип работы однофазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым Магнитная система однофазного асинхронного электродвигателя состоит из сердечников статора и ротора, выполняемых из листов электротехнической стали. Сердечник статора фиксируется в станине двигателя, которая неподвижно закрепляется на фундаменте. Сердечник ротора насаживается на вал двигателя, а концы вала опираются на подшипники, расположенные в станине. В пазах статора размещается, как правило, двухфазная многополюсная обмотка, питаемая от однофазного источника напряжения. В пазах ротора располагается короткозамкнутая обмотка типа беличьей клетки. Между статором и ротором имеется небольшой воздушный зазор. Чтобы обмотка статора создавала вращающееся магнитное поле, фазы обмотки сдвинуты в пространстве на некоторый угол и запитываются токами, сдвинутыми по фазе во времени. Для этого последовательно или параллельно с одной из обмоток включается конденсатор определенной ёмкости, располагающийся непосредственно на двигателе. Вращающийся магнитный поток, пересекая витки обмотки ротора, индуцирует в ней электродвижущую силу и электрический ток, частота и величина которого зависит от разности скоростей – синхронной и механической скорости вращения ротора. В результате взаимодействия тока ротора с магнитным потоком в зазоре между ротором и статором, возникает электромагнитный момент, заставляющий ротор вращаться и приводить в движение нагрузку двигателя – трансмиссию и рабочий механизм. Сертификаты Декларация соответствия ТР ТС 004/2011 «О безопасности низковольтного оборудования». Двигатели переменного тока, асинхронные, торговая марка “INNOVARI”.

г. Москва, ул. Красноярская, дом 1, корпус 1 г. Москва, ул. Красноярская, дом 1, корпус 1 Новости 27 09.21 Прибор для отображения и передачи данных 23 09.21 Защита двигателя от аварий 20 09.21 Управление частотой асинхронных двигателей 16 09.21 Измерение потока электропроводящих жидких сред 13 09.21 Определение и сигнализация затора сыпучих сред

Трехфазный или однофазный двигатель что лучше

Электродвигатель является незаменимым элементом для работы как небольшого бытового прибора, так и промышленного оборудования. Установленные в оборудовании двигатели адаптированы к однофазной или трехфазной сети — в зависимости от напряжения в розетках. Насколько они разные?

Основное различие между указанными типами двигателей касается адаптации к конкретным системам. Однофазные двигатели подключаются к однофазной установке с напряжением 220 В, в то время как стандартное напряжение в трехфазной сети составляет 380 В. Более того, в случае однофазного двигателя мы имеем дело с одной обмоткой (вернее с двумя — основной, т.е. рабочей и пусковая), в то время как в трехфазном двигателе их целых три. Проще говоря, напряжения, характерные для одной и трех фаз, можно описать как 1×220 В и 3×380 В соответственно.

Разница в мощности двигателей: мощность однофазных двигателей обычно составляет от 0,1 кВт до 3 кВт, хотя на практике однофазные приводы мощностью более 2 кВт встречаются редко. Что касается трехфазных двигателей, то самые слабые из них имеют мощность около 3 кВт. Специфика работы обсуждаемых двигателей тесно связана с системами, которым они соответствуют. Для однофазной системы характерна стабильность, чего нельзя сказать о трехфазной системе. С другой стороны, трехфазная система, несомненно, эффективнее.

Распространенная проблема с трехфазным двигателем — обрыв фазы. Результат такой поломки может серьезно повредить двигатель. Эта проблема не возникает с однофазными установками, поскольку двигатель просто отключается при обрыве фазы. Из-за наличия только одной фазы ее потеря приводит к отсутствию напряжения. Однако следует учитывать, что современные трехфазные двигатели оборудованы очень эффективной защитой от обрыва фазы.

При сравнении однофазного  и трехфазного электродвигателей следует также упомянуть отсутствие пускового момента мотора. Поэтому такие двигатели оснащаются специальными пусковыми устройствами.

Итак.

Преимущества однофазных электродвигателей

• простая конструкция
• быстрота изготовления
• относительно низкая цена
• надежность
• отсутствие затрат на ремонт при эксплуатации
• небольшой вес, компактность
• работа от сети 220 В без преобразователей

Недостатки однофазных электродвигателей

• низкий коэффициент мощности (1-2 кВт).
• высокие пусковые токи
• низкий КПД, по сравнению с трехфазными
• сложность регулировки скорости
• ограничение скорости двигателя в зависимости от частот питающей сети.

Однофазные двигатели используются во всех видах бытовой техники и электроники, которые мы используем в своих домах. В домашних условиях мы обычно имеем дело с однофазной системой. С другой стороны, трехфазные двигатели необходимы там, где мощность важнее стабильности напряжения, поэтому они используются в основном в промышленности и мастерских.

 

Устройство, эксплуатация, применение однофазных двигателей

Трудно найти современное бытовое устройство, где бы не применялся однофазный двигатель. Они нашли широкое применение в самых различных бытовых решениях, поскольку являются идеальным источником образования вращающего момента там, где система электропитания представляет собой стандартную двухпроводную однофазную сеть.

Краткое описание конструкции

Однофазные двигатели по своей конструкционной идее достаточно просты. Чтобы было понятнее, будем рассматривать инженерное решение последовательно, крупными блоками и избежим погружения в физику переменного тока с его встречными полями и другими тонкостями.

Асинхронный двигатель состоит из двух главных деталей — ротора и статора. На них расположены обмотки, к которым подается напряжение. Обмотку статора можно представить как одно целое, подключаемое к двум контактам питания. В то время как на роторе всегда присутствует несколько обособленных обмоток.

Вращение вала ротора происходит из-за разницы направления электромагнитного поля ротора и статора, благодаря чему возникает движущая сила. К обмоткам ротора напряжение прикладывается последовательно, для чего служат токосъемные щетки и несколько пар контактов, расположенных на отдельном цилиндрическом секторе в зоне вала. Пуск двигателя и его дальнейшая работа в классическом, конденсаторном варианте, происходит следующим образом:

• на статоре, кроме основной обмотки, присутствует маломощная пусковая, подключенная через конденсатор;
• при начальной подаче напряжения обмотка статора и подключенная щетками обмотка ротора образовывали бы электромагнитные поля со встречными, четко геометрически совпадающими противоположными полюсами, без образования движущей силы. Но пусковая обмотка, подключенная через конденсатор, создает смещенное по фазе поле, которое и вызывает начальный импульс вращения;
• после поворота ротора происходит переключение щетками контактов новой обмотки, которая уже не совпадает по направлению поля с характеристиками статора и образует основную движущую силу;
• вращение продолжается, на роторе переключаются обмотки, пусковая обмотка статора отключается, продолжает работать только основная.

После отключения питания вращение ротора какое-то время продолжается по инерции и затухает. Скорость падения оборотов зависит от нагрузки на валу, а также общей массы ротора и показателей трения в соединениях двигателя. Чтобы увеличить коэффициент полезного действия, применяют качественные подшипники скольжения, которые практически не требуют обслуживания.

Какие тонкости конструирования позволяют добиваться нужных показателей работы двигателей

Количество энергии, которое двигатель может образовывать в виде крутящего момента, не зависит напрямую от характеристик потребляемой мощности. Если присмотреться к бытовым приборам, можно заметить, что двигатель кухонного миксера потребляет столько же мощности, сколько привод надежного и производительного сверлильного станка.

Но при этом миксер может поставить в тупик даже густое тесто, а станок не остановит даже полоса закаленной стали толщиной в несколько сантиметров. Все дело в количестве обмоток ротора и в их физических характеристиках, грубо говоря, в напряженности электромагнитного поля, которое они способны создать.

Двигатель миксера оперирует малыми величинами электродвижущей силы, а мотор станка при той же мощности обеспечивает на валу огромный момент благодаря большим показателям генерации внутренних магнитных полей.

В результате с помощью манипулирования характеристиками обмоток ротора и статора, инженеры могут создавать двигатели, которые будут способны выполнять поставленные задачи и одновременно иметь нужные габариты, чтобы компактно разместиться в корпусах разрабатываемых устройств.

Применение однофазных двигателей

Собственно, применение у электрического однофазного двигателя всего одно. Создавать вращающий момент на собственном валу. Задача остальных инженерных решений, которые применяются в различных устройствах — использовать данный вид энергии, с преобразованием или без, в целях, которые задумали инженеры для удовлетворения потребностей пользователя. Опишем кратко, как реализуются те или иные варианты прямого применения вращающего момента и его преобразования в разные формы движения и энергии.

Прямое применение

Самый простой и понятный пример прямого применения вращающего момента электродвигателя — современные вентиляторы. В идеале это всем знакомые изделия китайской промышленности — огромные лопасти, которые закреплены непосредственно на валу однофазного двигателя переменного тока.

Аналогичный принцип используется в бытовых устройствах повсеместно. Это вентиляторы бытовой техники, отвечающие за охлаждение, приводы лопастей тепловентиляторов и даже напольных охладителей — кондиционеров, использующих испарение жидкости на решетках в роли средства понижения температуры.

Преобразование с целью увеличение крутящего момента

Можно уверенно сказать, что в большинстве случаев в использовании однофазных электрических моторах применяются методики понижения количества оборотов на валу конечного исполнительного устройства. Это ведет к росту вращающего момента (развиваемого усилия), что с инженерной точки зрения имеет массу преимуществ:

• на исполнительном устройстве в большинстве случаев не нужно такое большое количество оборотов, которое развивает вал двигателя;
• при преобразовании происходит снижение нагрузки на мотор;
• устройство развивает хороший момент, который при определенной мощности двигателя может обеспечиваться с отличными показателями стабильности при широких колебаниях нагрузки.

Говоря простым языком, дешевая китайская дрель, у которой преобразование оборотов минимально, просто заклинит при попытке пройти сверлом твердый или крайне вязкий и прочный материал. Та же по мощности качественная дрель, оснащенная механическим преобразователем, на сниженных оборотах легко справится с поставленной задачей.

Такой принцип преобразования момента позволяет инженерам минимизировать размеры двигателей или же гарантировать, что устройство справится с очень серьезными нагрузками.

Преобразование рода движения

Рассмотрим, что происходит в разного рода приборах, исполнительный орган которых совершает возвратно-поступательные движения. Все эти приборы приводятся в действие однофазным двигателем. Однако его вал передает движение либо кулачковому механизму, либо расположеному в центре круга, на краю которого в одной точке закреплен конец шатуна.

Работа кулачкового механизма может быть охарактеризована просто: усилие развивается в одном направлении движения исполнительного органа. Обратный ход обеспечивает либо еще один кулачковый механизм, что достаточно сложно в реализации, либо пружина. При работе шатуна двигатель отвечает за обе фазы возвратно-поступательного движения, что гарантирует полное использование мощности.

На таком принципе построено множество бытовых и промышленных механизмов. К примеру, массажеры с режимом вибрации, машинки для стрижки волос, электрические лобзики, швейные машины, компрессоры холодильников (в общем случае), уплотнители для бетона и многое другое.

Чем выгодны однофазные электрические двигатели

Прежде всего, однофазный электрический двигатель ценен простотой конструкции, отсутствием специального управления, а также возможностями тонкой регулировки как оборотов, так и скорости пуска. Поэтому с инженерной точки зрения такое устройство имеет массу преимуществ:

• при стабильной нагрузке выделяет четко фиксированное количество тепла, что позволяет обеспечить режим охлаждения и безопасность работы;
• с применением систем понижения оборотов возможно обеспечивать высокое усилие на конечном исполнительном органе и нивелировать броски нагрузки на валу двигателя;
• массогабаритные показатели электромотора могут быть рассчитаны точно под выполнение конкретных задач, не перегружая и не создавая избыточную стоимость бытового или промышленного устройства;
• применяя системы плавного пуска, можно добиться чрезвычайно долгой безаварийной работы однофазного двигателя переменного тока;
• используемым в конструкции подшипникам качения не требуется специальное обслуживание;
• однофазные двигатели ремонтопригодны благодаря простой конструкции.

Как следствие, покупая электродвигатель однофазного переменного тока, можно быть уверенным в его надежности и долговечности. Обеспечивая стабильные параметры входного напряжения, надлежащий режим охлаждения и не допуская перегрузок электромотора, можно не обслуживать его если не десятилетиями, то годами — наверняка.

Как работает однофазный двигатель?

Чтобы понять, как работает однофазный асинхронный двигатель переменного тока, полезно понять основы работы с трехфазным асинхронным двигателем.

Ток в статоре трехфазного двигателя (неподвижные катушки в двигателе) создает вращающееся магнитное поле. Магнитное поле вращается из-за сдвига фазы на 120 ° в каждой фазе источника питания. Это вращающееся магнитное поле индуцирует ток в стержнях ротора.Ток в роторе создает собственное магнитное поле. Взаимодействие между магнитными полями статора и ротора заставляет ротор вращаться. Для трехфазных двигателей следует отметить одну важную вещь: поскольку они работают на трех фазах, которые смещены друг относительно друга, они самозапускаются. (См. Верхний рисунок.)

Как он «вращается»

Однофазные двигатели работают по тому же принципу, что и трехфазные двигатели, за исключением того, что они работают только от одной фазы. Одна фаза создает колеблющееся магнитное поле, которое движется вперед и назад, а не вращающееся магнитное поле (см. Нижний рисунок).Из-за этого у истинно однофазного двигателя нулевой пусковой момент. Однако, как только ротор начинает вращаться, он продолжает вращаться в результате колебания магнитного поля в статоре.

На протяжении многих лет инженеры изобретали умные способы запуска однофазных двигателей. Большинство из них связано с созданием второй фазы, которая помогает создавать вращающееся магнитное поле в статоре. Эту фазу часто называют стартовой или вспомогательной.

Типы однофазных двигателей

Некоторыми из различных типов однофазных двигателей являются двигатель с экранированными полюсами, двигатель с расщепленной фазой, двигатель с постоянным разделенным конденсатором (также называемый двигателем с однофазным конденсатором) и двигатель с двумя конденсаторами.Основное различие в конструкции этих двигателей заключается в том, как производится вторая фаза. В двигателях с экранированным полюсом и в двигателях с разделенной фазой конденсатор не используется, в то время как в двигателях с постоянным разделенным конденсатором (PSC) и двумя номинальными конденсаторами используется. Двигатели с разделенной фазой и конденсаторные двигатели с двумя номиналами могут использовать центробежный переключатель для отключения фазы запуска, когда двигатели набирают скорость, в то время как двигатели с экранированным полюсом и двигатели PSC не имеют переключателя.

У каждого из этих двигателей также есть свои компромиссы в производительности.Двигатели с экранированными полюсами — очень простые двигатели и, как правило, недорогие, но они имеют низкий КПД и, как правило, предназначены для применения с малой мощностью. Двигатели с расщепленной фазой, как правило, недорогие, но у них низкий пусковой момент и высокий пусковой ток. Двигатели PSC предлагают более высокий пусковой момент и более высокий КПД, чем двигатели без конденсатора.

>> Хотите узнать больше об асинхронных двигателях? Прочтите в нашем блоге о синхронных и асинхронных двигателях или посмотрите наше видео о том, как выбрать мотор-редуктор.

Типы однофазных асинхронных двигателей и их применение

Существует 5 типов однофазных асинхронных двигателей в зависимости от их методов пуска: пуск с сопротивлением, пуск конденсатора, пуск конденсатора пуском конденсатора, постоянный конденсатор и однофазный асинхронный двигатель с экранированными полюсами. Каждый из них подробно рассматривается ниже.

Однофазный асинхронный двигатель создает переменное магнитное поле при подаче переменного тока на его обмотки.Но создаваемое им магнитное поле пульсирует. Другими словами, магнитное поле не вращается, как в случае трехфазного асинхронного двигателя.

Магнитное поле нарастает в одном направлении, падает до нуля, а затем нарастает в противоположном направлении. Таким образом, нам нужна внешняя помощь, чтобы магнитное поле вращалось. Используя некоторые методы пуска, мы можем заставить однофазный асинхронный двигатель самозапускаться.

Основываясь на этих методах пуска, существует пять типов однофазных асинхронных двигателей.Но прежде чем обсуждать типы однофазных асинхронных двигателей, давайте рассмотрим минимальные требования для создания вращающегося магнитного поля.

Как создается вращающееся магнитное поле в однофазном асинхронном двигателе

Для вращающегося магнитного поля требуется как минимум две обмотки. И установка должна соответствовать этим двум правилам:

• Обмотки должны быть разнесены на 90 электрических градусов.
• Они должны возбуждаться двумя переменными ЭДС, которые смещены на 90 градусов во временной фазе.

Два условия для создания вращающегося магнитного поля

** Изображение предоставлено: Electrical Revolution

Но однофазный асинхронный двигатель имеет только одну обмотку. Итак, для создания вращающегося магнитного поля с использованием одного источника переменного тока и одной обмотки используется вспомогательная обмотка. Эта обмотка расположена перпендикулярно первичной обмотке двигателя.

Полное сопротивление вспомогательной обмотки отличается от сопротивления первичной обмотки. Таким образом, он создает разность фаз между токами, протекающими в двух обмотках, что приводит к созданию вращающегося магнитного поля.

Типы однофазных асинхронных двигателей

В зависимости от типа импеданса, подключенного к вспомогательной обмотке двигателя, существует пять типов однофазных асинхронных двигателей.

• Пусковой двигатель с сопротивлением
• Пусковой двигатель с конденсатором
• Пусковой двигатель с конденсатором
• Двигатель с постоянным конденсатором
• Двигатель с экранированными полюсами

Давайте подробно обсудим каждый из перечисленных выше типов однофазных асинхронных двигателей.

Однофазный асинхронный двигатель с резистивным пуском

В этом методе мы последовательно подключаем высокое сопротивление к вспомогательной обмотке двигателя, как показано на рисунке.

Пуск с сопротивлением Асинхронный двигатель

Общая индуктивность обеих обмоток следующая:

• Вспомогательная обмотка имеет высокое сопротивление, но низкое индуктивное сопротивление.
• Первичная обмотка имеет низкое сопротивление, но высокое индуктивное сопротивление.

Из-за этого ток первичной обмотки (Im) отстает от приложенного напряжения на 65-75 градусов, а ток вспомогательной обмотки (Is) — на 35-45 градусов.Таким образом, разница между двумя токами составляет около 20-30 градусов, как показано на векторной диаграмме ниже.

Диаграмма сопротивления запуска асинхронного двигателя

Несмотря на небольшую разность фаз между токами, этого достаточно для запуска двигателя.

Когда скорость двигателя достигает 75–80% синхронной скорости, центробежный выключатель отключает вспомогательную обмотку от цепи двигателя. Он защищает вспомогательную обмотку от перегрева и возгорания.

Приложения

• Эти двигатели идеально подходят только для небольших инерционных нагрузок, требующих умеренного пускового момента.
• Включает в себя деревообрабатывающий инструмент, шлифовальные станки, вентиляторы, воздуходувки и др.

Однофазный асинхронный двигатель с конденсаторным пуском

Принципиальная схема конденсаторного запуска асинхронного двигателя

Это улучшенная форма метода пуска с сопротивлением. Он содержит электролитический конденсатор, включенный последовательно со вспомогательной обмоткой. В этом случае:

• Вспомогательная обмотка имеет более высокое емкостное реактивное сопротивление.
• Первичная обмотка имеет высокое индуктивное сопротивление.

Из-за этого ток в первичной обмотке отстает от приложенного напряжения, в то время как ток вспомогательной обмотки опережает приложенное напряжение, как показано на векторной диаграмме.

Электронная схема асинхронного двигателя с конденсаторным пуском

Видно, что разность фаз между токами значительно увеличилась. Следовательно, пусковой момент двигателя также увеличивается.

Приложения

• Конденсаторные пусковые двигатели эффективны для использования в вентиляторах, нагнетателях, струйных насосах, дренажных насосах и т. Д.
• Они также идеально подходят для сельскохозяйственных и домашних инструментов, горелок и т. Д.

Однофазный асинхронный двигатель с конденсаторным пуском

Хотя использование электролитического конденсатора увеличивает пусковой момент, у него есть две проблемы:

• Эти конденсаторы рассчитаны только на непродолжительную работу. При длительном использовании он повреждается.
• Диэлектрик конденсатора повреждается, если двигатель запускается слишком часто в короткий промежуток времени.

Итак, чтобы добиться плавных условий пуска и работы, мы используем конденсаторные двигатели с конденсаторным запуском. В нем используются два разных конденсатора, размещенных параллельно друг другу, как показано на рисунке.

Конденсатор пуск конденсатор работа Асинхронный двигатель

• Первый — конденсатор пропитанный маслом (Cr). Это конденсатор непрерывного действия с меньшим номиналом.
• Второй — электролитический конденсатор (Cs). Это кратковременный конденсатор с более высокой емкостью.

Во время пуска оба конденсатора остаются в цепи. Увеличивается общая емкость, что дает более высокий пусковой момент.
Когда двигатель выбирает 75% синхронной скорости, центробежный выключатель отключает пусковой конденсатор (Cs) от цепи. Таким образом, после этого со вспомогательной обмоткой остается только рабочий конденсатор (Cr).

Этот метод отличается от двух вышеуказанных типов однофазных асинхронных двигателей. Здесь вспомогательная обмотка все время остается подключенной к цепи, т.е.е., как пусковые, так и работающие.

Преимущества

• Он обеспечивает постоянный крутящий момент и снижает уровень шума.
• Эти двигатели имеют на 25% лучшую перегрузочную способность.
• Его КПД лучше, чем у двух вышеуказанных типов однофазных асинхронных двигателей.

Приложения

• Благодаря лучшему пусковому и рабочему крутящему моменту эти двигатели идеально подходят для компрессоров, холодильников и насосов.
• Их низкий уровень шума делает их полезными для использования в больницах и студиях.

Однофазный асинхронный двигатель с постоянным конденсатором

Асинхронный двигатель с постоянным конденсатором

В этом двигателе используется только один конденсатор, включенный последовательно со вспомогательной обмоткой. Здесь конденсатор остается подключенным к цепи как во время запуска, так и во время работы. Таким образом, нет необходимости в центробежном переключателе, как обсуждалось в вышеупомянутых типах однофазных асинхронных двигателей.

Преимущества этого двигателя аналогичны преимуществам конденсаторного индукционного двигателя с конденсаторным пуском.Но из-за использования только одного конденсатора этот двигатель не может обеспечить оптимальные условия запуска и работы. В нем используется бумажный конденсатор с изоляцией из пиранола.

Приложения

• Они идеально подходят для потолочных вентиляторов, нагнетателей, комнатных холодильников и других бытовых применений.
• Из-за простого реверсирования двигателя они лучше всего подходят для индукционных регуляторов и устройств управления печами.

Электродвигатель с экранированными полюсами

Этот двигатель полностью отличается от однофазных асинхронных двигателей вышеуказанных типов.В нем нет конденсаторов или движущихся частей переключателя. Его статор имеет выступающие полюса, снабженный возбуждающей катушкой. Медная полоса (затеняющая катушка) охватывает 25% полюса статора, как показано на рисунке.

Асинхронный двигатель с экранированными полюсами

Рабочий

Однофазное питание обмотки статора создает переменное магнитное поле в сердечнике. Это переменное магнитное поле взаимодействует с затеняющей катушкой и индуцирует ток в затеняющей катушке. Ток затеняющей катушки создает магнитный поток (поток затеняющей катушки), который отстает от потока основной катушки на некоторый угол.

Похоже, что поток поля смещается от незатененной части к заштрихованной части полюса. Это смещение потока похоже на слабое вращающееся поле. Это вращающееся поле взаимодействует с ротором и создает пусковой момент.

Приложения

• Из-за низкого пускового момента они подходят только для игрушек, небольших вентиляторов, электрических часов и т. Д.
• Они также идеально подходят для устройств малого бизнеса, таких как копировальные аппараты и торговые автоматы.

Однофазные промышленные двигатели

— как они работают?

Где бы мы были без электродвигателя?

Эти машины дали нам все, от освещения до охлаждения и даже сверхбыстрых электромобилей, и все это за счет преобразования электроэнергии в механическое движение.Существует много типов электродвигателей, но электродвигатели переменного тока остаются обычным явлением в промышленности благодаря своей элегантности и проверенной работе. Эти двигатели используют переменный ток и физику электромагнетизма для генерации вращательной мощности и бывают разных типов в зависимости от области применения. В этой статье будут рассмотрены однофазные промышленные двигатели, опора современного мира, обеспечивающая энергией многие полезные инструменты. Этот двигатель, его принципы работы и его характеристики будут обсуждены, чтобы помочь разработчикам понять преимущества однофазных двигателей, а также когда их использовать.

Что такое однофазные двигатели?

Однофазные двигатели — это двигатель переменного тока, в котором используются электромагнитные принципы для создания полезной энергии вращения. Они работают примерно так же, как и двигатели с короткозамкнутым ротором, с фазным ротором и другие многофазные двигатели, за исключением того, что они несколько упрощены (дополнительную информацию об этих двигателях можно найти в наших статьях о короткозамкнутых роторах, роторах и асинхронных двигателях). «Однофазный» относится только к входной мощности, поэтому существует много типов двигателей, которые используют однофазные входы.Обычно они используются в асинхронных двигателях, но также могут быть синхронными. Однофазные двигатели содержат как статоры, так и роторы, как и большинство электродвигателей, но они используют только одну обмотку в своем статоре, которая пропускает только один переменный ток, а их роторы, как правило, более простые, чем у других конструкций. Для них также требуется стартер, поскольку использование только одной фазы входной мощности обеспечивает нулевой пусковой момент в состоянии покоя.

Как работают однофазные двигатели?

В однофазных двигателях используются как статоры, так и роторы, как и в других двигателях переменного тока, хотя они работают по-другому.В трехфазных двигателях 120-градусное разделение фаз между тремя токами переменного тока, проходящими через обмотки статора, создает вращающееся магнитное поле; однако магнитное поле, создаваемое только одной фазой, «пульсирует» между двумя полюсами двигателя, поскольку существует только один переменный ток, создающий два возможных состояния магнитного поля (переменный ток имеет два синусоидальных пика, где магнитные поля будут равными, но противоположными по ориентации, или «вверх-вниз»). Это приближается к вращающемуся полю, но не полностью.Эти двигатели должны получить начальный толчок или почувствовать силу, «не совпадающую по фазе» с фазой статора, чтобы произошло начальное движение ротора. Стационарный ротор не будет ощущать никаких эффектов от этого пульсирующего магнитного поля «вверх-вниз», если он еще не движется, поскольку магнитные силы вверх-вниз идеально нейтрализуют друг друга. Пускатели двигателей решают эту проблему, добавляя противофазное воздействие (вспомогательные обмотки, конденсаторы и т. Д.), Которое затем создает моделируемое вращающееся магнитное поле для запуска двигателя.Более подробную информацию об этих стартерах можно найти в нашей статье о пускателях двигателей.

Типы однофазных двигателей

Однофазный двигатель относится только к типу используемого входного источника питания, а не к конкретной схеме статор-ротор-пускатель. Многие спецификации для других двигателей переменного тока применяются при выборе однофазного двигателя, и их можно найти в наших статьях об асинхронных двигателях и двигателях переменного тока. В этой статье будут описаны различные типы однофазных двигателей, чтобы общие принципы можно было применить к этим конкретным конструкциям.

Двухфазные двигатели

В двигателях

с расщепленной фазой есть вспомогательная обмотка вне обмотки статора, чтобы обеспечить начальную разность фаз, необходимую для вращения. В обмотке стартера используется провод меньшего диаметра и меньше витков, чем в обмотке статора, что придает ей большее сопротивление. Оно будет не в фазе с основным магнитным полем, потому что повышенное сопротивление изменяет фазу питания. Эта обмотка с расщепленной фазой даст начальный толчок для начала вращения, а основная обмотка будет поддерживать двигатель в работе.Затем пусковую обмотку необходимо отключить (обычно с помощью центробежного переключателя на выходном валу), как только двигатель достигнет процента полной скорости (около 75% от номинальной скорости). Увеличение сопротивления пусковой обмотки также увеличивает риск перегорания катушки, поэтому эти переключатели необходимы для правильной и надежной работы двигателей с расщепленной фазой.

Конденсаторные пусковые и конденсаторные пуско-конденсаторные двигатели

В этих типах однофазных двигателей конденсаторы вместе со вспомогательной обмоткой обеспечивают разность фаз, необходимую для запуска вращения в этих двигателях.Они похожи на двигатели с расщепленной фазой, но для сдвига фазы пускателя используют емкость вместо сопротивления. В двигателях с конденсаторным пуском центробежный выключатель отключает пусковой конденсатор, когда двигатель набирает определенную скорость (около 75-80% от полной скорости). Конденсаторные двигатели с пусковым конденсатором используют два конденсатора (пусковой конденсатор и рабочий конденсатор), где ток, протекающий через пусковой конденсатор, опережает приложенное напряжение и вызывает фазовый сдвиг. Пусковой конденсатор затем ускоряет запуск двигателя, а рабочий конденсатор переключается на работу, когда двигатель набирает номинальную скорость.

Двигатели с постоянным разделением конденсаторов

В двигателях с постоянным разделением конденсаторов используется постоянный конденсатор, включенный последовательно с пусковой обмоткой, без центробежного переключателя. Конденсатор постоянно используется при работающем двигателе, а это означает, что он не может обеспечить усиление, которое дает пусковой конденсатор, используемый в предыдущих двух конструкциях. Однако эти двигатели выигрывают от того, что не нуждаются в пусковом механизме (переключателе, кнопке и т. Д.), Поскольку рабочий конденсатор, включенный последовательно со вспомогательной обмоткой, пассивно изменяет фазу однофазного входа.Двигатели с постоянным разделением конденсаторов также реверсивны и, как правило, более надежны, чем другие однофазные двигатели.

Двигатели с экранированными полюсами

В этом типе однофазного двигателя не используются обмотки или пускатели для запуска двигателя. Вместо этого в этом двигателе используется схема, показанная на Рисунке 1 ниже:

Рис. 1: Схема двигателя с экранированными полюсами. Обратите внимание на то, что заштрихованные катушки являются продолжением основной обмотки статора.

Этот двигатель более прост, чем другие однофазные двигатели, поскольку не требует дополнительных цепей пускателя или переключателей.Корпус двигателя с C-образным сердечником изготовлен из магнитопроводящего материала (обычно железа), который передает пульсирующее магнитное поле от основной обмотки статора к ротору. Полюса этого двигателя разделены на две неравные половины, где два «затененных» полюса создаются за счет расширения основной обмотки статора до меньших обмоток на одной из этих половин (показано выше). Когда однофазный переменный ток входит в С-образный сердечник, он «затеняет» намотанные половины, заставляя магнитное поле отставать от затененной части (затеняющая катушка создает противоположное магнитное поле, замедляя магнитный поток).Это вызывает неравномерное распределение индуктивных сил по ротору и заставляет его вращаться.

Заявки и критерии выбора

Для некоторых приложений требуются определенные однофазные двигатели. В таблице 1 приведены качественные рабочие характеристики каждого типа двигателя.

Таблица 1: Качественная сводка рабочих характеристик каждого типа однофазного двигателя.

	Пусковой момент	КПД	Надежность	Стоимость
Двухфазный двигатель	Низкая	Низкая	Низкая	Низкая
Конденсатор-пуск	Средний	Средний	Высокая	Средний
Конденсатор постоянного разделения	Низкая	Высокая	Высокая	Средний
Конденсатор пуско-конденсаторный	Высокая	Высокая	Высокая	Высокая
Шестигранник	Низкая	Низкая	Низкая	Низкая

Двигатели

с расщепленной фазой имеют относительно простую конструкцию, что снижает их стоимость и производительность.Однако они имеют низкий пусковой момент и склонны к перегреву из-за резистивного характера их пускового механизма. Применения с низким крутящим моментом, такие как ручные шлифовальные машины, небольшие вентиляторы и другие устройства с малой мощностью, лучше всего подходят для двигателей с расщепленной фазой. Не используйте этот двигатель, если требуется высокий крутящий момент или высокая частота цикла; при таком использовании электродвигатели с расщепленной фазой почти наверняка сгорят.

Двигатели с конденсаторным пуском имеют улучшенный пусковой момент по сравнению с двигателями с расщепленной фазой и могут выдерживать высокие рабочие циклы.В результате они получили более широкое применение и являются основой для промышленных двигателей общего назначения. К ним относятся, среди прочего, конвейеры с ременным приводом, большие нагнетатели и редукторы. Их главный недостаток — стоимость, так как они дороже двигателей с расщепленной фазой.

Двигатели с постоянным разделением конденсаторов, обладая низким пусковым крутящим моментом, могут хорошо работать при высокой частоте циклов и обладают отличной эффективностью и надежностью. Они двусторонние благодаря отсутствию пускового механизма и могут регулироваться по скорости.Их единственный серьезный недостаток заключается в том, что они не могут справиться с высокими крутящими моментами, но в остальном являются надежными, высокоэффективными машинами, отлично подходящими для гаражных ворот, открывателей ворот или любого другого приложения с низким крутящим моментом, которое требует мгновенного реверсирования.

Конденсаторные двигатели с пусковым конденсатором сочетают в себе преимущества как конденсаторных двигателей с постоянным разделением, так и конденсаторных пусковых двигателей при удвоенной стоимости. Они могут приводить в действие приложения, которые слишком сложны для других однофазных двигателей, такие как воздушные компрессоры, насосы высокого давления, вакуумные насосы, приложения мощностью 1-10 л.с. и т. Д.используя их высокий пусковой крутящий момент. Они эффективны при полном токе нагрузки и надежны благодаря своей упрощенной конструкции. Если мощность, надежность и эффективность являются приоритетами, а стоимость не вызывает беспокойства, рассмотрите этот тип однофазного двигателя.

Двигатели с экранированными полюсами часто считаются «одноразовыми» электродвигателями, поскольку они просты в производстве и дешевле заменять, чем ремонтировать. Их крутящий момент, эффективность и надежность далеки от того, чего могут достичь другие однофазные двигатели, но они недороги и хорошо работают в приложениях с низкой мощностью.К ним относятся бытовые применения, такие как вентиляторы для ванных комнат, фены, электрические часы, игрушки и т. Д. Если для проекта требуется лишь небольшая мощность, а цена имеет первостепенное значение, двигатель с экранированными полюсами будет работать нормально.

Сводка

В этой статье представлено понимание того, что такое однофазные промышленные двигатели и как они работают. Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Источники:

1. https://geosci.uchicago.edu
2. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/mintage/indmot.html
3. http://www.egr.unlv.edu/~eebag/Induction%20Motors.pdf
4. https://people.ucalgary.ca
5. https://faculty.up.edu/lulay/me401/fetchpdf.cgi.pdf
6. https://www.electrical4u.com/types-of- однофазный асинхронный двигатель /

Прочие изделия из двигателей

Больше от Machinery, Tools & Supplies

Однофазный двигатель

— Типы, применение, преимущества и недостатки

10 января 2017 г. — Однофазный двигатель — Типы, применение, преимущества и недостатки

В зависимости от типа машины и области применения, которые вам требуются, одни двигатели будут работать лучше, чем другие.Если вы используете меньшее оборудование, которое требует меньше мощности, однофазный двигатель лучше всего подойдет для ваших нужд.

Хотя этот тип двигателя обычно служит годами, со временем он изнашивается. Если вы хотите заменить однофазный двигатель, Bonfiglio предлагает ряд BS — однофазных двигателей. Эти двигатели изготовлены в соответствии с применимыми стандартами IEC и относятся к закрытому типу, с внешней вентиляцией и постоянно подключенным рабочим конденсатором. Если вы заинтересованы в установке нового однофазного двигателя, запросите предложение у Гордона Рассела сегодня.Продолжайте читать, чтобы узнать больше об однофазных двигателях.

Разница между однофазным и трехфазным

Есть два типа двигателей: однофазный двигатель и трехфазный двигатель. Однофазные двигатели требуют меньшего обслуживания, чем трехфазные, и часто служат годами дольше. Эти двигатели обычно используются в устройствах и оборудовании, которым требуется меньшая мощность в лошадиных силах или когда использование трехфазного двигателя неэффективно.

Однофазные двигатели имеют конструкцию, аналогичную трехфазным двигателям, включая обмотку переменного тока, которая размещена на статоре, и короткозамкнутые проводники, помещенные в цилиндрический ротор.Самая большая разница между этими двумя двигателями заключается в том, что у однофазного двигателя на статор подается только одна фаза (отсюда и название).

Однофазные двигатели

Сводка

Типы: Есть несколько различных типов однофазных двигателей; некоторые из них — двухклапанные конденсаторы, конденсаторные пускатели, электродвигатели с расщепленной фазой, постоянные разделенные конденсаторы, двигатели с фазным ротором и электродвигатели с расщепленными полюсами. У каждого типа двигателя есть свои уникальные преимущества и недостатки.

Применение: Однофазные двигатели используются в оборудовании и машинах меньшего размера и требующих меньшей мощности (например, одной лошадиной силы).Сюда входит такое оборудование, как насосы, холодильники, вентиляторы, компрессоры и переносные дрели.

Эксплуатация: Однофазные асинхронные двигатели не могут запускаться самостоятельно без вспомогательной обмотки статора, приводимой в действие противофазным током. Вспомогательная обмотка двигателя с постоянным разделением конденсаторов имеет конденсатор, включенный последовательно с ней во время пуска и работы. Однофазные двигатели сами по себе не создают магнитного поля, поэтому их необходимо активировать выключателем, чтобы ротор вращался.Этот тип двигателя может работать только тогда, когда ротор приводится в движение и создается магнитное поле.

Преимущества: Однофазные двигатели обладают множеством преимуществ. Что касается стартеров, то однофазные двигатели дешевле в производстве, чем большинство других типов двигателей. Однофазные двигатели обычно требуют очень небольшого обслуживания, не часто требуют ремонта, а когда они требуются, их довольно легко завершить. Однофазные двигатели также прослужат годами, и обычно большинство отказов однофазных двигателей является результатом неправильного применения, а не производственным дефектом самого двигателя.

Недостатки: Хотя однофазные двигатели просты с точки зрения механики, это не означает, что они идеальны и ничего не может выйти из строя. Иногда они, как известно, работают медленно, перегреваются или даже не запускаются, перегреваются или работают медленно. Если при прикосновении к двигателю ощущается толчок, это означает, что двигатель неисправен, и его необходимо немедленно отремонтировать.

Заинтересованы в установке или модернизации однофазного двигателя Bonfiglioli? Позвоните Гордону Расселу по телефону (604) 940-1627 (Британская Колумбия) или (403) 340-8856 (Альберта).Или запросите расценки онлайн сегодня!

Однофазный двигатель Belle мощностью 30 л.с. | Cutting Tool Engineering

Single Phase Power Solutions представляет однофазный двигатель Belle мощностью 30 л. Удобные пусковые и рабочие характеристики, обеспечиваемые за счет использования технологии Written-Pole, сводят к минимуму провалы и мерцания напряжения в длинных однофазных распределительных линиях.

Благодаря единой мощности и возможности пуска с высокой инерцией эта уникальная технология устраняет необходимость в фазовых преобразователях или сложных установках частотно-регулируемых приводов. Он подходит для промышленных применений в областях, где трехфазное питание недоступно или не является рентабельным, включая насосы, компрессоры, нагнетательные скважины, нагнетатели, вентиляторы, сушилки, очистку воды и сточных вод и многое другое.

Обладая полностью закрытой конструкцией с вентиляторным охлаждением в чугунной раме, эта проверенная конструкция подходит для внутренней или наружной установки в некоторых из самых сложных сред и приложений.Эта инновационная конструкция, рассчитанная на 30 л.с., 230/460 В, 1800 об / мин, обеспечивает КПД 95,5% при номинальной нагрузке с коэффициентом мощности, близким к единице. Двигатель рамы NEMA 356T весит около 890 фунтов и потребляет всего 52 А при полной нагрузке (460 В — 105 А при полной нагрузке для 230 В).

Обмотки двигателя изготовлены из высококачественной меди и изоляционных материалов класса H, аналогичных тем, которые используются в трехфазных электродвигателях премиум-класса. В конструкции отсутствуют щетки, контактные кольца и внутренние поворотные переключатели, что обеспечивает превосходную производительность и надежность в суровых условиях.

Доступные мощностью от 30 до 100 л.с., Belle Motors идеально подходят для многих промышленных, сельскохозяйственных, горнодобывающих, муниципальных и нефтегазовых приложений, таких как насосы, компрессоры, нагнетательные скважины, а также нагнетатели, вентиляторы, осушители, обработка воды и сточных вод и более.

Пусковой ток, потребляемый двигателем Belle, менее чем в два раза превышает его номинальный ток при полной нагрузке, в результате чего потребность в пуске составляет менее 1/4 от обычного одно- или трехфазного асинхронного электродвигателя.Конструкция с плавным пуском, выполненная без пуска при пониженном напряжении, значительно увеличивает максимальную номинальную мощность в лошадиных силах, которая может запускаться и использоваться в однофазных сельских распределительных сетях.

Благодаря синхронной работе Belle Motors достигают уровней энергоэффективности, сравнимых с трехфазными двигателями премиум-класса, снижая счета за электроэнергию и эксплуатационные расходы по сравнению с трехфазными двигателями, работающими с фазопреобразователями, или стационарными дизельными двигателями, часто используемыми для питания. сельские приложения.

Каждая заводская сборка и тестирование промышленной панели управления двигателем Belle Motor содержит все компоненты управления, необходимые для запуска и работы двигателя Belle. Их простая конструкция и просторный шкаф управления, рассчитанный на использование вне помещений, позволяют легко установить их на месте силами местных электриков. Высококачественные компоненты промышленного управления используются в конденсаторной конфигурации запуска / работы, в которой используется интеллектуальная логика для оптимизации пусковых и рабочих характеристик. Защита от перегрева, пониженной скорости и перегрузки, поддерживаемая интеллектуальной диагностикой, также включена в качестве стандартных функций в каждую панель управления, что еще больше упрощает установку и обеспечивает долгосрочную надежность в полевых условиях.

Гибкая работа

Характеристики плавного пуска, присущие Belle Motors ™, обеспечивают низкие требования к пуску и гибкие пусковые характеристики, совместимые с требованиями к качеству электроэнергии. Конструкция с плавным пуском с низким ускорением позволяет запускать многие высокоинерционные нагрузки без перегрева и поддерживает возможность мгновенного перезапуска после кратковременных перебоев в подаче электроэнергии без риска повреждения приводимого в действие оборудования.

Замена стационарного двигателя

Belle Motor ™ может служить экономичной заменой стационарных двигателей, используемых для питания многих сельских систем.Возможность использовать доступные однофазные коммунальные услуги для электродвигателей мощностью до 100 л.с. позволяет снизить затраты на электроэнергию на 50-75%, упростить соблюдение экологических требований, снизить требования к техническому обслуживанию и обеспечить превосходную долгосрочную производительность. График заправки и мониторинг больше не являются проблемой при использовании Belle MotorsTM.

Наиболее часто используемые типы однофазных двигателей в мире

10+ однофазных двигателей на дом

Вы должны знать, что однофазные двигатели редко имеют мощность выше 5 кВт.Фракционные двигатели, большинство из которых однофазные, составляют 80–90% от общего числа изготовленных двигателей и 20–30% от общей коммерческой стоимости. Типичный современный дом может иметь 10 или более однофазных двигателей в домашнем электрическом оборудовании.

Освоение однофазных двигателей (фото предоставлено: repulsionmotor-repair.business.site)

Это делает однофазные двигатели наиболее часто используемыми типами двигателей в мире. Давайте рассмотрим эти типы по порядку.

Содержание:

1. Двигатель серии
   1. Универсальный двигатель
   2. Компенсированный двигатель
2. Отталкивающий двигатель
3. Асинхронные двигатели
   1. Теория вращающегося поля
   2. Запуск
   3. Двигатель с экранированными полюсами
   4. Разделение сопротивления -фазный двигатель
   5. Конденсаторный двухфазный двигатель
   6. Отталкивающий индукционный двигатель
      1. Отталкивающий двигатель
      2. Асинхронный двигатель отталкивания

1.Серийный двигатель

Поскольку направление вращения и крутящий момент в последовательном двигателе постоянного тока не зависят от полярности питания, такой двигатель может работать от переменного тока при условии, что все ферромагнитные части магнитной цепи имеют многослойное покрытие для минимизации потерь в сердечнике.

1.1 Универсальный двигатель

В дробных киловаттных размерах серийный двигатель имеет то преимущество, поскольку он не синхронизирован, в том, что он может работать на скоростях от до 10 000 об / мин . Он очень хорошо приспособлен для работы со всасывающими очистителями, сверлами, швейными машинами и аналогичными маломощными вращающимися устройствами.

Возможность работы от постоянного и переменного тока сейчас не важна, но является источником термина « универсальный ».

Машина имеет «серийную» характеристику крутящего момента , скорость холостого хода ограничена механическими потерями. Коэффициент мощности составляет от 0,7 до 0,9 (в основном из-за индуктивности якоря), но это не имеет значения для небольших номиналов.

Типичные характеристики двигателя для питания постоянного тока и 50 Гц с одинаковым номинальным напряжением показаны на рисунке 1.

Рисунок 1 — Характеристики универсального двигателя мощностью 75 Вт

Во всех электродвигателях переменного тока с коммутатором условия коммутации более тяжелые, чем на постоянном токе, поскольку катушки, подвергающиеся коммутации, связывают главный переменный поток и имеют наведенные ЭДС частоты питания. ЭДС проходят через щетки с коротким замыканием и способствуют возникновению искры на коммутаторе.

Так как ЭДС пропорциональны основному потоку, частоте и количеству витков на катушку якоря, они должны быть ограничены.Дополнительное ограничение тока в короткозамкнутой катушке обеспечивается угольными щетками с высоким сопротивлением.

Вернуться к таблице содержания ↑

1.2 Компенсированный двигатель Коллекторные двигатели переменного тока серии

мощностью до 700 ± 800 кВт используются в нескольких европейских железнодорожных тяговых системах. Для удовлетворительной коммутации частота должна быть низкой, обычно 16 2/3 Гц, и напряжение также должно быть низким (400-500 В), это обеспечивается трансформатором, установленным на локомотиве.

Индуктивность обмотки якоря обязательно достаточно высока, поэтому должна быть установлена ​​компенсационная обмотка для нейтрализации реакции якоря , чтобы обеспечить приемлемый коэффициент мощности .

Двигатели этого типа были построены с ограниченной мощностью для работы в современных тяговых системах с частотой 50 Гц, но теперь их заменили двигатели постоянного тока с выпрямительным или тиристорным питанием. См. Рисунок 1а.

Рисунок 1a — Коллекторный двигатель переменного тока серии

Вернуться к таблице содержания ↑

2.Отталкивающий двигатель

Отталкивающий двигатель представляет собой разновидность последовательного двигателя с индуктивным возбуждением ротора вместо кондуктивного . Обмотка ротора коммутатора рассчитана на низкое рабочее напряжение. Щетки соединяются коротким замыканием, и ось щетки смещается от оси однофазной обмотки статора (рисунки 2, 3 и 4).

Для нереверсивных двигателей (Рисунок 2) достаточно одной обмотки статора.

Рисунок 2 — Альтернативный вариант отталкивающего нереверсивного двигателя

Однако для реверсивных двигателей статор имеет дополнительную обмотку, соединенную в том или ином смысле последовательно с первой обмоткой, чтобы обеспечить требуемый угол между ротором и эффективными осями статора для два направления вращения, как на рисунке 3.

Рисунок 3 — Альтернативная форма отталкивающего двухстороннего двигателя

Обмотка статора N ₁ витков, как в (a), может быть разделена на две составляющие обмотки, соответственно соосные и в квадратуре с осью обмотки ротора, и имеющие соответственно витки N ₁ sinα и N ₁ cosα . Обмотки (b) образуют обмотки двух осей напрямую, хотя здесь витки могут быть спроектированы для достижения оптимального эффекта.

Коаксиальная обмотка наводит эл.МС и токи в роторе, и эти токи, лежащие в поле другой обмотки статора, развивают крутящий момент. Поскольку токи статора и ротора связаны, двигатель имеет «последовательную» характеристику . Когда двигатель работает, потоки прямой и квадратурной оси имеют фазовый сдвиг, приближающийся к 90 °, таким образом создавая поле бегущей волны эллиптической формы, которое становится почти однородным синхронно вращающимся полем на скоростях, близких к синхронной.

Скорость близка к синхронной, поэтому потери в сердечнике ротора малы и условия коммутации хорошие.

Небольшие двигатели могут быть легко включены для прямого пуска с 2,5–3-кратным током полной нагрузки и 3–4-кратным крутящим моментом при полной нагрузке . Нормальная рабочая скорость при полной нагрузке выбирается близкой к синхронной скорости или немного ниже нее, чтобы избежать чрезмерного искрения при малой нагрузке.

Рисунок 4 — Пусковые характеристики отталкивающего двигателя

Отталкивающие двигатели используются там, где требуется высокий пусковой момент и где трехфазное питание недоступно. Для небольших лифтов, подъемников и компрессоров их мощность редко превышает примерно 5 кВт .

Вернуться к таблице содержания ↑

3. Асинхронные двигатели

Однофазный асинхронный двигатель иногда строится на мощностью до 5 кВт , но обычно производится с номинальной мощностью от 0,1 до 0,5 кВт для бытовых холодильников. вентиляторы и небольшие станки, где требуется практически постоянная скорость. Поведение двигателя можно изучить с помощью теории вращающегося поля или теории поперечного поля.

Первый проще и дает более ясную физическую концепцию.

Вернуться к содержанию ↑

3.1 Теория вращающегося поля

Пульсирующая м.м.д. обмотки статора делится на двух «вращающихся» МДС постоянной и равной величины , вращающихся в противоположных направлениях. Предполагается, что эти МПС создают соответствующие потоки в зазоре, которые при неподвижном роторе имеют одинаковую величину и каждый равняется половине пикового пульсирующего потока.

Когда машина работает, компонент прямого поля f, i.е. который движется в том же направлении, что и ротор, ведет себя так же, как поле многофазной машины, и дает кривую крутящего момента-скорости , обозначенную «вперед» на рисунке 5.

Обратная составляющая b дает другую составляющую крутящего момента. , а чистый крутящий момент представляет собой алгебраическую сумму. При нулевой скорости составляющие крутящие моменты отменяются, так что двигатель не имеет собственного пускового крутящего момента, но если он запускается в любом направлении, возникает небольшой крутящий момент в том же направлении, и машина набирает скорость, близкую к синхронной, при условии, что крутящий момент нагрузки может быть преодоленным.

Рисунок 5 — Компоненты крутящего момента в одной однофазной индукции

Компоненты крутящего момента на рисунке 5 фактически изменяются током ротора. По сравнению с трехфазным асинхронным двигателем, однофазная версия имеет крутящий момент, падающий до нуля на скорости немного ниже синхронной, и скольжение имеет тенденцию к большему.

Имеются также потери в сердечнике ротора, вызванные обратным полем, что снижает эффективность. Кроме того, имеется двухчастотная пульсация крутящего момента, создаваемая обратным полем, которая может вызвать шум.

КПД составляет примерно 40% для двигателя мощностью 60 Вт и примерно 70% для двигателя мощностью 750 Вт, соответствующие коэффициенты мощности составляют примерно 0,45 и 0,65 .

Рисунок 6 — Простой однофазный асинхронный двигатель: эквивалентная схема

Эквивалентная схема рисунка 6 основана на теории вращающегося поля с параметрами, в целом аналогичными параметрам для трехфазной машины. ЭДС E _f и E _b генерируются, соответственно, прямой и обратной составляющими поля и пропорциональны им.

Соответствующие крутящие моменты компонентов пропорциональны I _2f ² × r ₂ / 2s и I _2f ² × r ² / [2 (2 — s)] , следующий крутящий момент является их разницей.

Вернуться к таблице содержания ↑

3.2 Пуск

Для пуска однофазного асинхронного двигателя предусмотрены средства для первоначального создания некоторой формы поля бегущей волны. Обычно принятые схемы приводят к появлению терминов « с расщепленными полюсами, » и «, с расщепленными фазами, ».

Вернуться к таблице содержания ↑

3.3 Электродвигатель с расщепленными полюсами

Статор имеет выступающие полюса, при этом примерно одна треть каждого полюсного наконечника охвачена затеняющей катушкой. Этот поток, который проходит через затеняющую катушку, задерживается по сравнению с потоком в основной части полюса, так что получается грубый поток сдвига.

Пусковой крутящий момент ограничен, КПД низкий (из-за потерь в затеняющей катушке), коэффициент мощности составляет 0,5-0,6 , а момент отрыва составляет только 1-1.5-кратный крутящий момент при полной нагрузке .

Приложения включают небольших вентиляторов мощностью не более 100 Вт .

Вернуться к таблице содержания ↑

3.4 Электродвигатель с разделенным фазным сопротивлением

Дополнительный поток создается вспомогательной пусковой обмоткой, расположенной под углом 90 ° (электрический) к основной (рабочей) обмотке . Если соответствующие токи обмотки равны I _м и I _s с относительным фазовым углом α , крутящий момент приблизительно пропорционален I _м I _s sinα .

При запуске ток основной обмотки отстает от приложенного напряжения на 70-80 ° . Пусковая обмотка, включенная параллельно основной обмотке, имеет высокое сопротивление или имеет последовательно включенный резистор, так что I _s отстает на 30-40 ° .

Влияние этого сопротивления на пусковую характеристику показано на Рисунке 7 (а). При заданном количестве витков на обмотку и заданном сопротивлении главной обмотки для заданного напряжения и частоты питания существует конкретное значение сопротивления пусковой обмотки для максимального пускового момента.

Рисунок 7 — Однофазный асинхронный двигатель: запуск с двухфазным сопротивлением

Соотношение может быть получено из векторной диаграммы. Рисунок 7 (b), на котором В ₁ — напряжение питания, а I _м при фазовом угле Φ _м — ток основной обмотки. Геометрическим местом фазы I _s пускового тока с изменением сопротивления является полукруг диаметром OD (что соответствует нулевому сопротивлению). Крутящий момент пропорционален I _м I _s sin (Φ _m — Φ _s ) и является максимальным для наибольшей длины линии переменного тока.

Из геометрии диаграммы можно показать, что для этого условия Φ _s = 1/2 Φ _м .

Обычное прямое переключение. Чтобы уменьшить потери, вспомогательная обмотка размыкается, как только двигатель достигает рабочей скорости. Пусковой крутящий момент для небольших двигателей мощностью до 250 Вт составляет 1,5-2-кратный крутящий момент при полной нагрузке, а для более крупных двигателей — несколько меньше, в каждом случае при 4-6-кратном токе полной нагрузки.

КПД 55-65% и коэффициент мощности 0.6−0,7 .

Вернуться к таблице содержания ↑

3,5 Конденсаторный двигатель с разделенной фазой

Большую разность фаз ( Φ _м — Φ _с ) можно получить, если использовать последовательный конденсатор. заменен последовательным резистором вспомогательной обмотки. Максимальный крутящий момент возникает при такой емкости, что вспомогательный ток опережает основной ток на (1 / 2πα) / 2.

Размер конденсатора составляет от 20-30 мФ для двигателя мощностью 100 Вт до 60-100 мФ для двигателя мощностью 750 Вт .По экономическим причинам емкость конденсатора настолько мала, что обеспечивает достаточный пусковой крутящий момент, и некоторые производители указывают альтернативные размеры для различных уровней пускового крутящего момента.

Если конденсатор остается в цепи постоянно (конденсатор работает), коэффициент мощности повышается, и двигатель работает с меньшим шумом. В идеале, однако, значение емкости для работы должно составлять около одной трети от емкости для лучшего запуска. Если для запуска и работы используется один конденсатор, пусковой момент равен 0.Значение полной нагрузки в 5-1 раз больше, а коэффициент мощности во время работы близок к единице.

Вернуться к таблице содержания ↑

3.6 Отталкивающий асинхронный двигатель

Машины были спроектированы таким образом, чтобы объединить высокий пусковой момент отталкивающего двигателя с характеристиками работы асинхронного двигателя с постоянной скоростью .

Вернуться к таблице содержания ↑

3.6.1 Двигатель с отталкивающим пуском

Этот двигатель имеет обмотку статора, подобную обмотке отталкивающего двигателя, и обмотку коллектора внахлест, с добавлением устройства для короткого замыкания секторов коммутатора вместе за счет центробежного действия, когда скорость достигает примерно 75% от нормальной.Устройство также может отпускать щетки сразу после этого.

Таким образом, обмотка ротора коммутатора становится, по сути, короткозамкнутой обмоткой «индукционного» типа для работы .

Малые двигатели с прямым включением обеспечивают 3–4-кратный крутящий момент при полной нагрузке при примерно трехкратном токе при полной нагрузке. Меньший пусковой ток достигается последовательным подключением градуированного резистора к обмотке статора.

Вернуться к таблице содержания ↑

3.6.2 Отталкивающий асинхронный двигатель

Машина имеет статорную обмотку отталкивающего типа , но переход от режима отталкивания к работе в индукционном режиме происходит постепенно по мере того, как машина набирает скорость. Ротор имеет две обмотки в пазах, напоминающих обмотки двухклеточного асинхронного двигателя. На внешних пазах установлена ​​обмотка коммутатора с щеточным устройством, во внутренних пазах находится клетка с низким сопротивлением с литыми алюминиевыми стержнями и концевыми кольцами, а его глубокая установка обеспечивает высокую индуктивность.

Во время ускорения реактивное сопротивление клетки падает, а ее крутящий момент увеличивается, стремится уравновесить падающий крутящий момент обмотки коммутатора . На скоростях выше синхронной крутящий момент сепаратора меняет направление на противоположное, обеспечивая тормозное действие, которое удерживает скорость холостого хода на уровне, лишь немного превышающем синхронную скорость.

Коммутация лучше, чем у обычного отталкивающего двигателя, и двигатель характеризуется хорошим коэффициентом мощности при полной нагрузке (например, с запаздыванием 0,85–0,9).

При прямом переключении пусковой момент составляет 2,5–3 раза на , а текущий 3–3,5 раза при полной нагрузке.

Вернуться к таблице содержания ↑

Источник: Справочник инженера-электрика М. А. Лотона и Д. Дж. Варна

Основы однофазного двигателя

В электротехнике однофазная электроэнергия — это распределение электроэнергии переменного тока с использованием системы, в которой все напряжения источника питания изменяются в унисон.Вот некоторые основы однофазного двигателя.

Однофазное распределение используется, когда нагрузки в основном связаны с освещением и обогревом, с небольшим количеством больших электродвигателей в домах, коммерческих и промышленных помещениях. Однофазная система более экономична.

Однофазные асинхронные двигатели можно легко собрать с меньшими затратами, и они надежны с точки зрения ремонта и технического обслуживания. Эти преимущества делают однофазную систему полезной для таких предметов, как вентиляторы, пылесосы, стиральные машины, воздуходувки, центробежные насосы и даже небольшие игрушки.

Одна фаза создает колеблющееся магнитное поле, которое движется вперед и назад, а не вращающееся магнитное поле. В результате настоящий однофазный двигатель имеет нулевой пусковой момент. После того, как ротор начинает вращаться, он продолжает вращаться из-за колеблющегося магнитного поля в статоре.

Для сборки однофазного асинхронного двигателя требуются обычно две основные части: ротор и статор. Ротор — это вращающаяся часть двигателя, и он связан с механической нагрузкой через вал.Однофазные асинхронные двигатели имеют концентрические катушки. Статор — это неподвижная часть двигателя, и на статор подается однофазный переменный ток.

Однофазное питание переменного тока поступает на обмотку статора двигателя, и переменный ток начинает течь через статор. Этот переменный ток создает переменный поток, известный как основной поток. Основной поток соединяется с проводниками ротора, которые затем разрезаются.

В роторе начинает течь ток, и этот ток называется током ротора.Поток ротора создается из этого тока. Два потока, основной поток и поток ротора, создают крутящий момент, необходимый для вращения двигателя.

Однофазные асинхронные двигатели имеют медную или алюминиевую короткозамкнутую клетку, встроенную в цилиндр из стального ламината, типичного для многофазных асинхронных двигателей.

Есть несколько типов однофазных двигателей:

Электродвигатель с экранированными полюсами. Это очень простые двигатели, в которых не используется конденсатор. Их низкий КПД делает их пригодными для приложений с низким энергопотреблением.

Электродвигатель с расщепленной фазой. В этом двигателе также не используется конденсатор. Они недороги и обладают низким пусковым моментом и высоким пусковым током.

Двигатель с постоянным разделенным конденсатором (PSC). Этот двигатель часто называют однозначным конденсаторным двигателем. Он может использовать центробежный переключатель для отключения фазы пуска, когда двигатели набирают обороты. Поскольку в нем используется конденсатор, этот тип двигателя обеспечивает более высокий пусковой момент и более высокий КПД, чем двигатели без конденсатора.

Конденсаторный двигатель с двумя номиналами. Этот тип имеет те же преимущества, что и двигатель PSC. Конденсаторные двигатели с двумя номиналами могут использовать центробежный переключатель для отключения фазы пуска, когда двигатель набирает обороты. Он имеет более высокий пусковой момент и более высокий КПД, чем двигатели без конденсатора.

Большинство сбоев происходит из-за их использования в неподходящем приложении.