Підключення трифазного електродвигуна. Які основні частини цієї машини. Відхилення струму під час проходження через ємність

Асинхронні електродвигуни широко застосовуються в промисловості завдяки відносній простоті конструкції, хорошим робочим характеристикам, зручності управління.

Подібні пристрої часто потрапляють до рук домашнього майстра і він, користуючись знанням основ електротехніки, підключає такий електродвигун для роботи від однофазної мережі 220 вольт. Найчастіше його використовують для наждака, обробки деревини, подрібнення зерен та виконання інших простих робіт.

Навіть на окремих промислових верстатах та механізмах із приводами зустрічаються зразки різних двигунів, здатних працювати від однієї або трьох фаз.

Найчастіше вони використовують конденсаторний запуск, як найпростіший і прийнятний, хоча це єдиний спосіб, відомий більшості грамотних електриків.

Принцип роботи трифазного двигуна

Промислові асинхронні пристрої системи 0,4 кВ випускаються з трьома обмотками статора. До них прикладаються напруги, зсунуті по куту на 120 градусів і викликають струми аналогічної форми.

Для запуску електродвигуна струми направляють таким чином, щоб вони створили сумарне електромагнітне поле, що обертається, оптимально впливає на ротор.

Конструкція статора, використовувана з цією метою, представлена:

1. корпусом;

2. магнітопроводом сердечника з покладеними в нього трьома обмотками;

3. клемними висновками.

У звичайному виконанні ізольовані дротиобмоток зібрані за схемою зірки за рахунок встановлення перемичок між гвинтами клем. Крім цього ще існує підключення, зване трикутником.

В обох випадках обмоткам призначено напрямок: початок та кінець, пов'язаний із способом монтажу – навивки при виготовленні.

Обмотки нумеруються арабськими цифрами 1, 2, 3. Їх кінці позначаються К1, К2, К3, а початку Н1, Н2, Н3. В окремих типів двигунів подібний спосіб маркування може бути змінений, наприклад, С1, С2, С3 та С4, С5, С6 або іншими символами або взагалі не застосовуватись.

Правильно нанесене маркування полегшує підключення проводів живлення. При створенні на обмотках симетричної схеми розташування напруг забезпечується створення номінальних струмів, що здійснюють оптимальну роботу електродвигуна. У цьому випадку їх форма в обмотках повністю відповідає напругі, що підводиться, повторює його без будь-яких спотворень.

Звичайно, слід розуміти, що це суто теоретична заява, бо на практиці струми долають різні опори, трохи відхиляються.

Наочному сприйняттю процесів, що відбуваються, допомагає зображення векторних величин на комплексній площині. Для трифазного двигуна струми в обмотках, створювані прикладеним симетричним напругою, зображуються в такий спосіб.

При живленні електродвигуна системою напруги з трьома рівномірно рознесеними по куту і однаковими за величиною векторами в обмотках протікають такі ж симетричні струми.

Кожен їх утворює електромагнітне поле, сила індукції якого наводить в обмотці ротора власне магнітне поле. Внаслідок складної взаємодії трьох полів статора з полем ротора створюється обертальний рух останнього, забезпечується створення максимальної механічної потужності, що обертає ротор.

Принципи підключення однофазної напруги до трифазного двигуна

Для повноцінного підключення до трьох однакових обмоток статора, рознесених по куту на 120 градусів, два вектори напруги відсутні, є тільки один з них.

Можна подати його в одну обмотку і змусити ротор обертатися. Але ефективно використовувати такий двигун не вийде. Він матиме дуже малу вихідну потужність на валу.

Тому виникає завдання підключення цієї фази таким чином, щоб вона у різних обмотках створювала симетричну системуструмів. Іншими словами, потрібен перетворювач напруги однофазної мережі трифазну. Подібне завдання вирішується різними методами.

Якщо відкинути складні схеми сучасних інверторних установок, можна реалізувати такі поширені способы:

1. використання конденсаторного запуску;

2. застосування дроселів, індуктивних опорів;

3. створення різних напрямів струмів в обмотках;

4. комбінований спосіб з вирівнюванням опорів фаз для утворення однакових амплітуд у струмів.

Коротко розберемо ці принципи.

Відхилення струму під час проходження через ємність

Найбільш широко практикується конденсаторний запуск, що дозволяє відхиляти струм в одній з обмоток за рахунок підключення опору ємнісного, коли створюється випередження струму від вектора прикладеної напруги на 90 градусів.

Як конденсатори зазвичай використовуються металообладнальні конструкції серій МБГО, МБГП, КБГ та подібні. Електроліти не пристосовані для пропускання змінного струму, Швидко вибухають, а схеми, що передбачають їх використання, відрізняються складністю, низькою надійністю.

У цій схемі струм відрізняється від номінальної величини. Він відхиляється лише на 90 градусів, не доходячи до 30 про (120-90=30).

Відхилення струму під час проходження через індуктивність

Ситуація аналогічна до попередньої. Тільки тут струм відстає від напруги на ті самі 90 градусів, а тридцяти недобирає. Крім того, конструкція дроселя не така проста, як у конденсатора. Його треба розрахувати, зібрати, настроїти під індивідуальні умови. Цей спосіб не набув широкого поширення.

При використанні конденсаторів або дроселів струми в обмотках електродвигуна не сягають необхідного кута на тридцятиградусний сектор, показаний червоним кольором на картинці, що вже створює підвищені втрати енергії. Але з ними доводиться миритися.

Вони заважають створенню рівномірного розподілу сил індукції, створюють ефект, що гальмує. Достовірно оцінити його вплив складно, але при простому підході розподілу кутів виходить (30/120=1/4) втрата 25%. Однак, чи можна так рахувати?

Відхилення струму подачею напруги зворотної полярності

У схемі зірки прийнято фазний провід напруги підключати на вхід обмотки, а нульовий - її кінець.

Якщо в дві рознесені на 120 про фази подати одну й ту саму напругу, але розділити їх, а в другій змінити полярність, то струми зрушать по куту відносно один одного. Вони формуватимуть електромагнітні поля різного напрямку, що впливає на вироблювану потужність.

Тільки при цьому способі по куту виходить відхилення струмів на невелике значення – 30 о.

Цим методом користуються окремих випадках.

Способи комплексного застосуванняконденсаторів, індуктивностей, зміни полярності обмоток

Перші три перераховані методи не дозволяють поодинці створювати оптимально симетричне відхилення струмів в обмотках. Завжди виникає їх перекіс по куту щодо стаціонарної схеми, передбаченої для трифазного повноцінного живлення. За рахунок цього відбувається утворення протидіючих моментів, що гальмують розкручування, що знижують ККД.

Тому дослідники провели численні експерименти, що ґрунтуються на різних поєднаннях цих способів з метою створення перетворювача, що забезпечує найбільшу ефективність роботи трифазного двигуна. Ці схеми з детальним розбором електротехнічних процесів наводяться у спеціальній навчальній літературі. Їх вивчення підвищує рівень теоретичних знань, але здебільшого вони рідко застосовуються практично.

Хороша картина розподілу струмів створюється у схемі, коли:

1. одну обмотку подається фаза прямого включення;

2. на другу та третю обмотки напругу підключають через конденсатор та дросель відповідно;

3. усередині схеми перетворювача здійснюється вирівнювання амплітуд струмів за рахунок підбору реактивних опорівіз компенсацією дисбалансу активними резисторами.

Хочеться звернути увагу на третій пункт, якому багато електриків не надають значення. Просто подивіться на наступну картинку і зробіть висновок про можливість рівномірного обертання ротора при симетричному додатку до нього сил, однакових і різних за величиною.

Комплексний метод дозволяє створити досить складну схему. Вона дуже рідко застосовується практично. Один з варіантів її реалізації для електродвигуна потужністю 1кВт показаний нижче.

Для виготовлення перетворювача необхідно створити непростий дросель. Це потребує витрат часу та матеріальних засобів.

Також проблеми виникнуть при пошуку резистора R1, який буде працювати зі струмами, що перевищують 3 ампери. Він повинен:

володіти потужністю, що перевищує 700 ватів;

добре охолоджуватися;

надійно ізолюватися від струмопровідних елементів.

Існує ще кілька технічних складнощів, які доведеться подолати для створення такого перетворювача трифазної напруги. Однак він досить універсальний, дозволяє підключати двигуни з потужністю до 2,5 кіловат, забезпечує їх стійку роботу.

Отже, технічне питання підключення трифазного асинхронного двигуна однофазну мережувирішено у вигляді створення складної схеми перетворювача. Але він не знайшов практичного застосуванняз однієї простої причини, якої неможливо позбутися - завищене споживання електроенергії самим перетворювачем.

Потужність, що витрачається створення схеми трифазних напругподібною конструкцією, що перевищує мінімум у півтора рази потреби самого електродвигуна. При цьому сумарні навантаження, створювані на електропроводку, що підводить живлення, можна порівняти з роботою старих зварювальних апаратів.

Електричний лічильник, на радість продавців електроенергії, дуже швидко починає перераховувати гроші з гаманця домашнього майстра на рахунок енергопостачальної організації, а це господарям зовсім не подобається. У результаті складне технічне рішення створення хорошого перетворювача напруги виявилося непотрібним для практичного застосування в домашньому господарстві, та й промислових підприємствахтеж.

4 заключні висновки

1. Технічно використовувати однофазне підключення трифазного двигуна можна. Для цього створено багато різноманітних схем із різною елементною базою.

2. Практично застосовувати цей спосіб для тривалої роботи приводів у промислових верстатах та механізмах недоцільно через великих втратенергії споживання, створюваних сторонніми процесами, що ведуть до низького ККД системи, підвищення матеріальних витрат.

3. У домашніх умовах схему можна використовуватиме виконання короткочасних робіт на невідповідальних механізмах. Довго працювати такі пристрої можуть, але при цьому оплата електроенергії значно зростає, а потужність працюючого приводу не забезпечується.

4. Для ефективної експлуатації асинхронного двигуна краще використовувати повноцінну трифазну мережухарчування. Якщо такої можливості немає, то краще відмовитися від цієї витівки та придбати відповідної потужності.

З усього спектра електричних моторів, що випускаються в даний час, найбільшого поширення набув двигун асинхронний трифазний. Майже половина виробленої у світі електроенергії використовується саме цими машинами. Вони широко застосовуються в металообробній та деревообробної промисловості.Асинхронний двигун незамінний на фабриках та насосні станції.Без таких машин не обійтися і в побуті, де вони використовуються і в іншій домашній техніці, і в електроінструменті.

Область застосування цих електричних машинрозширюється з кожним днем, так як удосконалюються і самі моделі, і матеріали для їх виготовлення.

Які ж основні частини цієї машини

Розібравши асинхронний двигун трифазний, можна спостерігати два головні елементи.

1. Статор.

Одна з найважливіших деталей - статор.На фото зверху ця частина двигуна розташована зліва. Він складається з наступних основних елементів:

1. Корпус. Він потрібний для з'єднання всіх деталей машини. Якщо двигун невеликий, корпус виготовляють цільнолитим. Як матеріал використовують чавун. Застосовуються також сталь або метали алюмінію. Іноді корпус малих двигунів поєднує функції сердечника. Якщо двигун має великі розміри і потужність, то корпус зварюють з окремих частин.

2. Сердечник. Цей елемент двигуна запресовується у корпус. Служить він поліпшення якостей магнітної індукції. Виконується сердечник із пластин електричної сталі. Щоб знизити втрати, неминучі з появою вихрових струмів, кожна пластина покривається шаром спеціального лаку.

3. Обмотка. Вона розміщується у пазах сердечника. Складається з витків мідного дроту, які збираються у секції. З'єднані в певній послідовності, вони утворюють три котушки, які є обмоткою статора. Підключається вона безпосередньо до мережі, тому називається первинною.

Ротор- Це рухлива частина двигуна. На фото він знаходиться праворуч. Служить він для перетворення сили магнітних полів на механічну енергію.Складається ротор асинхронного двигуна з наступних деталей:

1. Вал. На хвостовиках його закріплено підшипники. Вони запресовуються в щити, що кріпляться болтами до торцевих стін коробки статора.

2. Сердечник, що збирається на валу. Складається з пластин спеціальної сталі, що має таку цінну властивість, як низький опір магнітним полям. Сердечник, володіючи формою циліндра, є основою для укладання обмотки якоря. Роторна, або, як її ще називають, вторинна обмотка отримує енергію завдяки магнітному полю, яке з'явилося навколо котушок статора під час проходження ними електричного струму.

Двигуни за типом виготовлення рухомої частини

Розрізняють двигуни:

1. Мають короткозамкнену обмотку ротора. Один із варіантів виконання цієї деталі показаний на малюнку.

Асинхронний двигун з короткозамкненим ротором має обмотку, зроблену з алюмінієвих стрижнів, що розташовуються в пазах сердечника. У торцевій частині вони замкнені кільцями коротко.

2. Електродвигуни, що мають ротор, виготовлений із контактними кільцями.

В обох типів асинхронних двигунів конструкція статора однакова. Розрізняються вони лише виконанням якоря.

Який принцип роботи

Якір трифазного асинхронного двигуна, виконаний подібним чином, обертається завдяки ефекту виникнення змінного магнітного поля в статорних котушках. Щоб зрозуміти, як це відбувається, необхідно згадати фізичний закон самоіндукції. Він говорить, що навколо провідника, яким проходить потік заряджених частинок, з'являється магнітне поле. Величина його буде прямо пропорційна індуктивності дроту і інтенсивності потоку заряджених частинок, що протікає в ньому. Крім того, це магнітне поле формує силу з певною спрямованістю. Саме вона нас і цікавить, оскільки є причиною обертання ротора. Для ефективної роботидвигуна необхідно мати потужний магнітний потік. Створюється він завдяки спеціальному методу монтажу первинної обмотки.

Відомо, що джерело живлення має змінна напруга. Отже, магнітне поле навколо статора матиме таку ж характеристику, що безпосередньо залежить від зміни струму в мережі, що подає. Примітно, що кожна фаза зміщена одна відносно іншої на 120˚.

Що відбувається в обмотці статора

Кожна фаза мережі живлення підключається до відповідної котушки статора, тому магнітне поле, що виникає навколо них, буде зміщене на 120˚. Джерело живлення має змінну напругу, отже, навколо котушок статора, які має асинхронний двигун, виникатиме змінне магнітне поле. Схема асинхронного двигуна збирається так, щоб магнітне поле, що виникає навколо котушок статора, поступово змінювалося та послідовно переходило від однієї обмотки до іншої. Таким чином створюється ефект магнітного поля, що обертається. Можна визначити його частоту обертання. Вимірюватиметься вона в оборотах за хвилину. Визначається за формулою: n=60f/p, де f - це частота змінного струму в підключеній мережі (Гц), p - відповідає числу пар полюсів, змонтованих на статорі.

Як працює ротор

Тепер необхідно розглянути, які процеси виникають у вторинної обмотки. Асинхронний двигун із короткозамкненим ротором має конструкційну особливість. Справа в тому, що до його якірної обмотки напруга не підводиться. Воно там виникає завдяки магнітоіндукційному зв'язку з первинною обмоткою. Тому і відбувається процес, обернений тому, що спостерігався в статорі, відповідно до закону, який говорить, що при перетині провідника, а в нашому випадку це короткозамкнута обмотка ротора, магнітним потоком у ньому виникає електричний струм. Звідки береться магнітне поле? Воно виникло навколо первинної котушки при підключенні трифазного джерела живлення.

З'єднаємо статор та ротор. Що вийде?

Таким чином, маємо асинхронний короткозамкнутий двигун із ротором, в обмотці якого проходить електричний струм. Він і буде причиною виникнення магнітного поля навколо якірної обмотки. Однак полярність цього потоку відрізнятиметься від створеного статором. Відповідно, і сила, утворена ним, вступатиме в протидію з тією, що викликана магнітним полем первинної обмотки. Це і приведе в рух ротор, так як на ньому зібрана вторинна котушка, хвостовики валу якоря закріплені в корпусі двигуна на підшипниках.

Розглянемо ситуацію взаємодії сил, що виникають від магнітних полів статора та ротора, з часом. Знаємо, що магнітне поле первинної обмотки обертається і має певну частоту. Створена ним сила переміщатиметься, маючи аналогічну швидкість. Це змусить асинхронний двигун заробити. І його ротор вільно обертатиметься навколо осі.

Ефект ковзання

Ситуація, коли силові потоки ротора як би відштовхуються від магнітного поля статора, що обертається, отримала назву ковзання. Слід зазначити, що частота асинхронного двигуна (n1) завжди менша за ту, з якої переміщається магнітне поле статора. Пояснити це можна так. Щоб у роторній обмотці виник струм, вона повинна бути перетнута магнітним потоком з певною кутовий швидкістю.І тому справедливо твердження, що швидкість обертання валу більша чи дорівнює нулю, але менше інтенсивності переміщення магнітного поля статора. Ротор має частоту обертання, що залежить від сили тертя у підшипниках, а також від величини відбору потужності з валу ротора. Тому він відстає від магнітного поля статора. Саме через це частота називається асинхронною.

Таким чином, електроенергія джерела живлення перетворилася в кінетичну енергіювалу, що обертається. Швидкість його обертання прямо пропорційна частоті струму мережі живлення і кількості пар полюсів статора. Для збільшення частоти обертання якоря можна використовувати частотні перетворювачі. Однак робота цих пристроїв має бути узгоджена з кількістю пар полюсів.

Як підключити двигун до джерела живлення

Щоб здійснити пуск асинхронного двигуна, його необхідно підключити до мережі трифазного струму. Схема асинхронного двигуна збирається двома способами. На малюнку показана схема з'єднання висновків двигуна, в якій обмотки статорні зібрані способом «зірка».

На цьому малюнку зображений інший спосіб з'єднання, що має назву «трикутник». Збираються схеми в клемній коробці, що закріплена на корпусі.

Слід знати, що початку кожної з трьох котушок, їх ще називають обмотками фаз, називаються С1, С2, С3 відповідно. Аналогічно підписуються кінці, які мають назви С4, С5, С6. Якщо в клемній коробці немає маркування висновків, то початку та кінці доведеться визначити самостійно.

Як зробити реверс

При виникненні потреби здійснити пуск асинхронного двигуна, змінивши напрямок обертання якоря, треба просто поміняти місцями два дроти джерела трифазної напруги, що підключається.

Однофазний асинхронний двигун

У побуті проблематично використовувати трифазні двигуни через відсутність необхідного джерела напруги. Тому є однофазний асинхронний двигун. Він також має статор, але із суттєвою конструкційною відмінністю. Воно полягає в кількості та способі розташування обмоток. Це визначає схему запуску машини.

Якщо однофазний асинхронний двигун має статор з двома обмотками, то вони будуть розташовані зі зміщенням по колу під кутом в 90˚. Котушки називаються пусковою та робочою. З'єднуються вони паралельно, але, щоб створити умови для появи магнітного поля, що обертається, додатково вводиться активний опірчи конденсатор. Це створює зсув фаз струмів обмоток, близький до 90˚, завдяки чому створюється умова для утворення магнітного поля, що обертається.

Якщо статор має лише одну котушку, то підключений до неї однофазне джерело живлення буде причиною пульсуючого магнітного поля. У замкненій коротко обмотці ротора з'явиться змінний струм. Він спричинить виникнення свого магнітного потоку. Результуюча двох сил, що утворилися, дорівнюватиме нулю. Тому для запуску двигуна, що має таку конструкцію, потрібний додатковий поштовх. Створити його можна, підключивши схему конденсатора пуску.

Підключити двигун до однофазного ланцюга

Виготовлений для роботи від трифазного джерела живлення електромотор може працювати і від домашньої однофазної мережі, але при цьому суттєво знизяться його характеристики, такі як ККД коефіцієнт потужності. Крім того, знизяться потужність та пускові показники.

Якщо ж без підключення не обійтися, потрібно з трьох обмоток статора зібрати схему, де їх буде тільки дві. Одна робітнича, а інша пускова. Наприклад, є три котушки з початками С1, С2, С3 та кінцями С4, С5, С6 відповідно. Для створення першої (робочої) обмотки двигуна об'єднуємо кінці С5 та С6, а їх початку С3 та С2 підключаємо до джерела однофазного струмунаприклад, побутової мережі 220 вольт. Роль другої, пускової обмотки, буде виконувати незадіяна котушка стартера. Вона підключається до джерела живлення через конденсатор, з'єднаний із нею послідовно.

Параметри асинхронного двигуна

При підборі таких машин, а також при подальшій експлуатації необхідно враховувати характеристики асинхронного двигуна. Вони бувають енергетичні – це коефіцієнт корисної дії, коефіцієнт потужності. Важливо зважати і на механічні показники. Основним з них вважається залежність між швидкістю обертання валу та робочим зусиллям, що прикладається до нього. Існують ще пускові параметри. Вони визначають пусковий, мінімальний та максимальний моменти та їх співвідношення. Важливо також знати, який пусковий струм асинхронного двигуна. Для найефективнішого використання двигуна необхідно враховувати ці параметри.

Не можна залишити поза увагою питання енергозбереження. Останнім часом він розглядається не лише з позиції зменшення експлуатаційних витрат. Економічність електродвигунів знижує рівень екологічних проблем, пов'язаних із виробництвом електроенергії.

Перед виробниками постійно ставляться завдання розробки та випуску енергозберігаючих двигунів, підвищення експлуатаційного ресурсу, зменшення рівня шуму.

Поліпшити енергозберігаючі показники можна шляхом зниження втрат під час експлуатації. А вони залежать від робочої температури машини. Крім того, вдосконалення цієї характеристики неминуче призведе до збільшення терміну експлуатації двигуна.

Знизити температуру обмоток можна, застосовуючи вентилятор зовнішнього обдування, закріплений на хвостовику валу ротора. Але це призводить до неминучого підвищення шуму, що виробляється двигуном під час роботи. Особливо відчутний цей показник за високої швидкості обертання ротора.

Таким чином, видно, що асинхронний двигун має один суттєвий недолік. Він не здатний підтримувати постійну частоту обертання валу при зростаючих навантаженнях. Проте такий двигун має безліч переваг у порівнянні зі зразками електродвигунів інших конструкцій.

По-перше, він має надійну конструкцію. Робота асинхронного двигуна не викликає жодних складнощів при його використанні.

По-друге, асинхронний двигун економічний у виробництві та експлуатації.

По-третє, ця машина є універсальною. Є можливість її використання у будь-яких пристроях, які вимагають точного підтримання частоти обертання валу якоря.

По-четверте, двигун з асинхронним принципом дії затребуваний і в побуті, отримуючи живлення лише від однієї фази.

Підключення
Кожен асинхронний трифазний двигун розрахований на два номінальної напругитрифазної мережі 380/220 - 220/127 і т. д. Найбільш часто зустрічаються двигуни 380/220В. Перемикання двигуна з однієї напруги на інше проводиться підключенням обмоток «на зірку» - для 380 В або на «трикутник» - на 220 В. Якщо двигун має колодку підключення, що має 6 висновків із встановленими перемичками, слід звернути увагу в якому порядку встановлені перемички . Якщо у двигуна відсутня колодка і є 6 висновків – зазвичай вони зібрані в пучки по 3 виведення. В одному пучку зібрані початку обмоток, в іншому кінці (початки обмоток на схемі позначені точкою).

У разі «початок» і «кінець» - поняття умовні, важливо лише щоб напрями намоток збігалися, т. е. з прикладу «зірки» нульовою точкою може бути як початку, і кінці обмоток, а «трикутнику» - обмотки повинні бути з'єднані послідовно, тобто кінець однієї з початком наступної. Для правильного підключення на «трикутник» необхідно визначити висновки кожної обмотки, розкласти їх попарно і підключити слід. схемою:

Якщо розгорнути цю схему, буде видно, що котушки підключені «трикутником».

Якщо двигун має лише 3 висновки, слід розібрати двигун: зняти кришку з боку колодки і в обмотках знайти з'єднання трьох обмотувальних проводів(Всі інші дроти з'єднані по 2). З'єднання трьох дротів є нульовою точкою зірки. Ці 3 дроти слід розірвати, припаяти до них вивідні дроти та об'єднати їх в один пучок. Таким чином, ми маємо вже 6 проводів, які потрібно з'єднати за схемою трикутника.

Спосіб визначення початків і кінців обмоток трифазного асинхронного двигуна

Спочатку необхідно визначити обмотки. Для цього омметром продзвонюються обмотки і збираються в умовні пучки по 3 штуки.

До висновків однієї з обмоток (наприклад A1-A2) підключається батарейка, а висновків іншої обмотки (B1, B2) - стрілковий вольтметр (цифровий мультиметр не підійде - занадто інертний). (див. нижче схему)
У момент розриву контакту обмотки А з батареєю стрілка вольтметра хитнеться в якусь л. бік.
Батарейку залишаємо на тій же обмотці (зберігаючи полярність), а вольтметр підключаємо до наступної обмотки - З. Змінюючи полярність обмотки З (міняючи місцями висновки обмотки) добиваємося відхилення вольтметра в той же бік, що й у попередньому випадку.


Таким чином (див. схему 1), при розриві контакту обмотки А з батарейкою, вольтметр будучи підключеним до обмотки і підключеним до обмотки С повинен хитнути стрілку в один бік. Якщо стрілка відхиляється у різні боки – поміняйте місцями (розкладені у різні пучки) висновки B1 та B2 або C1 та C2.

Підключіть батарейку до висновків обмотки С (див. схему ) і таким же чином досягайте, щоб при розриві контакту з батареєю, стрілка вольтметра, підключеного до обмотки А сіпалася в той же бік, що і у випадку, якщо вольтметр підключений до обмотки В. Якщо стрілка гойдається в різні боки на обмотці А та обмотці В, - поміняйте місцями висновки обмотки А. (зберігайте полярність вольтметра та батарейки)

Перевірте ще раз з самого початку.
Таким чином має вийти таке.
при розриві контакту батареї з будь-якою з обмоток на двох інших обмотках повинен виникати короткочасний електричний потенціал однакової полярності (тобто стрілка вольтметра повинна хитнутися в один бік).

Тепер висновки, що знаходяться в одному пучку потрібно позначити як "початку", а висновки, що знаходяться в іншому пучку - як "кінці"

Асинхронні двигуни

У рубриці «Загальне» розглянемо область застосування, порівняльні характеристики, переваги та недоліки трифазних та однофазних асинхронних двигунів. Ми розглянемо також можливість підключення трифазного двигуна до мережі живлення 220 вольт. Асинхронні двигуни в наш час широко застосовуються в різних сферах промисловості та сільського господарства. Вони використовуються як електроприводи в металорізальних верстатах, транспортерах, підйомно-транспортних машинах, вентиляторах, насосному устаткуванні і т. д. Двигуни малої потужності застосовуються у пристроях автоматики. Таке широке застосування асинхронних електричних двигунів пояснюється їх перевагами в порівнянні з іншими типами двигунів.

Асинхронні двигуни, по виду напруги живлення, бувають однофазні і трифазні. Однофазні переважно використовуються до потужності 2,2 кВт. Це обмеження за потужністю пов'язане через занадто великі пускові та робочі струми. Принцип роботи однофазних асинхронних двигунів такий самий, як і у трифазних. З єдиною різницею у однофазних двигунів нижчий пусковий момент.

Принцип роботи та схеми підключення трифазних двигунів

Ми знаємо, що електричний двигун складається з двох основних елементів статора та ротора. Статор – це нерухома частина двигуна, а ротор є рухомою частиною. Трифазні асинхронні двигунимають три обмотки, які розташовуються відносно один одного під кутом 120°. Коли на обмотки подати змінну напругу, у статорі створюється магнітне поле, що обертається. Змінним струмом називається: струм, який періодично змінює свій напрямок у електричного ланцюгаотже середнє значення сили струму у період дорівнює нулю. (Рис 1).

Фази малюнку зображені як синусоїд. Магнітне поле статора, що обертається, формує обертовий магнітний потік. Оскільки магнітне поле статора, що обертається, рухається швидше ротора, то воно під дією індукційних струмів утворюються в обмотках ротора, створює магнітне поле ротора. Магнітні поля статора і ротора формують свої магнітні потоки, ці потоки притягуються один до одного і створюють момент, що обертає, під дією якого ротор починає обертатися. Докладніше про принцип роботи трифазних двигунів можна подивитися.

У клемній колодці трифазні двигуни можуть бути від трьох до шести клем. На ці клеми виведено або початок обмоток (3 клеми), або початок та закінчення обмоток (6 клем). Початок обмоток прийнято позначати латинськими літерами U1, V1 та W1, закінчення позначаються відповідно U2, V2 та W2. У вітчизняних двигунах обмотки позначаються С1, С2, С3 та С4, С5, С6 відповідно. Крім того в клемній коробці можуть бути ще й додаткові клеми на які виводяться тепловий захист, що вбудовується в обмотки. Для двигунів, які мають шість клем, існує два варіанти підключення обмоток у трифазну мережу: «зірка» та «трикутник» (Мал. 2).

Підключення за схемою «зірка» (Y) можна отримати, якщо замкнути між собою клеми W2, U2 і V2, а на клеми W1, U1 і V1 подати напругу мережі живлення. При такому під'єднанні струм фаз дорівнює струму мережі, а напруга фаз дорівнює напруги мережі розділене на корінь з трьох. та V1 подати напругу живлення. При такому приєднанні струм фаз дорівнює струму мережі, а напруга фаз дорівнює напруги мережі розділене на корінь з трьох. на перемички напруги живлення. При такому приєднанні струм фаз дорівнює струму мережі, розділеному на корінь з трьох, а напруга фаз дорівнює напруги мережі. За допомогою даних схем можна підключити трифазний асинхронний двигун на дві напруги. Якщо подивитися на фірмову табличку трифазного двигуна, то там вказані робочі напруги, при яких працює даний електродвигун (Мал. 3).

Наприклад, 220-240/380-415: двигун працює на напрузі 220 вольт при з'єднанні його обмоток до «трикутника» і 380 вольт при з'єднанні обмоток до «зірки». Більше низька напруга, обмотки статора завжди приєднується до «трикутника». Більше висока напругаобмотки приєднуються до «зірки». Струм при підключенні двигуна в «трикутник» дорівнює 5,9 ампер, при підключенні в «зірку» струм дорівнює 3,4 ампера. Щоб змінити напрямок обертання трифазного асинхронного двигуна досить поміняти місцями будь-які два дроти на клемах.

Принцип роботи та схема підключення однофазних двигунів

Однофазні асинхронні електродвигунимають дві обмотки, які розташовані під кутом 90° відносно один одного. Одна обмотка називається основною, а друга – пусковою або допоміжною. Залежно кількості полюсів кожна обмотка може розділитися кілька секцій. Між однофазними та трифазними двигунами існують відмінності. У однофазного двигуна відбувається зміна полюсів при кожному циклі, а у трифазного магнітне поле, що біжить. Однофазний електродвигунне можна запустити у роботу самостійно. Для його запуску використовуються різні способи: пуск через конденсатор та робота через обмотку, пуск через конденсатор та робота через конденсатор, з постійною пусковою ємністю, з реостатним пуском. Найбільшого поширення знайшли однофазні, еклектичні двигуни, оснащені робочим конденсатором, постійно підключеним і приєднаним послідовно з пусковою (допоміжною) обмоткою. Таким чином, пускова обмотка стає допоміжною, коли електродвигун досягає робочої частоти обертання. Як підключені обмотки в однофазному двигуні можна подивитися на (Рис. 4)

Для однофазних асинхронних двигунів є деякі обмеження. Вони в жодному разі не повинні працювати при малих навантаженнях і в режимі холостого ходу, оскільки відбувається перегрів двигуна. З тієї ж причини не рекомендується експлуатувати двигуни при навантаженні менше 25% повного навантаження.

На (Мал. 5) зображено фірмову табличку з характеристиками двигуна, який застосовується в насосі фірми Pedrollo. На ній знаходиться вся необхідна інформація про двигун і насос. Характеристики насоса ми не розглядатимемо.

З заводської таблички видно, що це однофазний двигун і розрахований на підключення в мережу з напругою 220-230 вольт змінного струму, частотою 50 герц. Кількість оборотів 2900 за хвилину. Потужність цього двигуна становить 0,75 кВт або одна кінська сила (НР). Номінальний струм 4 ампера. Ємність конденсатора для цього двигуна становить 20 мікрофарад. Конденсатор має бути з робочою напругою 450 вольт.

Переваги та недоліки трифазних двигунів

До переваг асинхронних трифазних двигунів можна віднести:

• низька ціна порівняно з колекторними двигунами;
• висока надійність;
• простота конструкції;
• працюють безпосередньо від мережі змінного струму.

До недоліків асинхронних двигунів слід зарахувати:

• пусковий струм при включенні до мережі досить високий;
• низький коефіцієнт потужності, при малих навантаженнях та на холостому ходу;
• для плавного регулювання частоти обертання необхідно застосовувати частотні перетворювачі;
• споживає реактивну потужність, дуже часто при застосуванні асинхронних двигунів у зв'язку з нестачею потужності можуть виникати проблеми з напругою живлення.

Переваги та недоліки однофазних двигунів

До переваг однофазних асинхронних двигунів можна віднести:

• невисока вартість;
• простота конструкції;
• тривалий термін експлуатації;
• висока надійність;
• робота від мережі змінного струму 220 вольт без перетворювачів;
• низький рівень шуму порівняно з колекторними двигунами.

До недоліків однофазних асинхронних двигунів слід зарахувати:

• дуже високі пускові струми;
• великі габарити та вага;
• обмежений діапазон потужності;
• чутливість до змін напруги живлення;
• при плавному регулюванні частоти обертання необхідно застосовувати частотні перетворювачі (у продажу є частотні перетворювачі однофазних двигунів).
• не можна використовувати в режимах малого навантаження та холостого ходу.

Незважаючи на численні недоліки та завдяки багатьом перевагам асинхронні двигуни успішно працюють у різних галузях промисловості, сільського господарства та побуту. Вони роблять життя сучасної людинибільш комфортною та зручною.

Трифазний двигун в однофазній мережі

У житті іноді бувають ситуації, коли необхідно якесь промислове обладнання включити до домашньої мережі 220 вольт. І тут постає питання, а чи можна це зробити? Відповідь - так, хоча в цьому випадку неминучі втрати потужності та моменту на валу двигуна. Крім того, це стосується асинхронних двигунів до потужності 1-1,5 кВт. Для запуску трифазного двигуна в однофазну мережу треба зімітувати фазу зі зрушенням на певний кут (оптимально на 120°). Домогтися цього зсуву можна, якщо використовувати фазозсувний елемент. Найбільш відповідним елементом є конденсатор. На (Рис. 6) наведено схеми включення трифазного двигуна в однофазну мережу при приєднанні обмоток в «зірку» та «трикутник»

При запуску двигуна потрібно зусилля, щоб подолати сили інерції та тертя спокою. Для збільшення моменту обертання потрібно встановити додатковий конденсатор, що приєднується до основної схеми тільки в момент запуску, а після запуску його потрібно відключити. З цією метою найкращим варіантомбуде застосування кнопки SA, що замикається, без фіксації положення. На кнопку слід натиснути в момент подачі напруги живлення і пускова ємність Сп. створить додаткове зрушення фази. Коли двигун розкрутиться до номінальних оборотів, кнопку потрібно відпустити, і у схемі використовуватиметься лише робочий конденсатор Сраб.

Розрахунок величини ємності

Ємність конденсатора можна визначити методом підбору, починаючи з невеликої ємності та поступово переходити до більших ємностей, до отримання відповідного варіанту. А коли є можливість виміряти струм (найнижче його значення) в мережі і на робочому конденсаторі, то можна підібрати найбільш оптимальну ємність. Вимірювання струму потрібно проводити при працюючому двигуні. Пускова ємність розраховується виходячи з вимоги щодо створення достатнього пускового моменту. Але цей процес є досить тривалим і трудомістким. На практиці часто користуються більше швидким способом. Є простий спосіб обчислення ємності, щоправда ця формула дає радше порядок цифр, але з її значення. І повозитись у цьому випадку теж доведеться.

Сраб =66 Pн

Де

РН - номінальна потужність двигуна кВт.

Ця формула дійсна при підключенні обмоток трифазного двигуна в трикутник. Виходячи з формули на кожні 100 Вт потужності трифазного двигуна, знадобиться ємність близько 7 мкФ.

Якщо ємність конденсатора підібрана більше, ніж необхідно, двигун перегріватиметься, а якщо ж ємність буде менше, то потужність двигуна буде занижена.

У деяких випадках, крім робочої ємності Сраб. використовується та пусковий конденсатор Сп. Місткість обох конденсаторів потрібно знати, інакше двигун працювати не буде. Спочатку визначимо значення ємності, яка потрібна для того, щоб змусити ротор обертатися. При паралельному включенні ємність Сраб та Сп. складаються. Нам також знадобиться значення номінального струму Iн. Дану інформаціюми можемо подивитися на фірмовій табличці, що прикріплена до двигуна.

Розрахунок ємності конденсатора провадиться залежно від схеми підключення трифазного двигуна. При приєднанні обмоток двигуна до «зірки» розрахунок ємності проводиться за такою формулою:

Сраб = 2800 I/U;

У разі з'єднання обмотки двигуна до «трикутника», робоча ємність розраховується так:

Сраб = 4800 I/U;

Де:

Сраб – робоча ємність конденсатора у мкФ;

I – номінальний струму амперах;

U – напруга у вольтах.

Ємність додаткового пускового конденсатора повинна бути в 2 – 3 рази більша за ємність робочого. Якщо, наприклад, ємність робочого конденсатора дорівнює 70 мкФ, то пускова ємність конденсатора має бути 70-140 мкф. Що у сумі становитиме 140-210 мкФ.

Для трифазних двигунів потужністю до 1 (кВт) достатньо лише робочого конденсатора Сраб, додатковий конденсатор Сп можна не підключати. При підборі конденсатора для трифазного двигуна, включеного в однофазну мережу, важливо правильно врахувати його робоча напруга. Робоча напруга конденсатора має бути не менше ніж 300 Вольт. Якщо конденсатор матиме більшу робочу напругу, в принципі нічого поганого не станеться, але при цьому збільшуються його габарити, і, звичайно ж, ціна. Якщо конденсатор вибрати з робочою напругою менше, ніж потрібно, то конденсатор дуже швидко вийде з ладу і може навіть вибухнути. Дуже часто бувають такі ситуації, коли немає конденсатора необхідної ємності. Тоді необхідно підключити кілька конденсаторів паралельно чи послідовно, щоб отримати необхідну ємність. Потрібно пам'ятати, що за паралельному підключеннідекількох конденсаторів, загальна ємність складається, а при послідовне з'єднаннязагальна ємність зменшується виходячи з формули: 1/С=1/С1+1/С2+1/С3 і так далі. Також слід не забувати про робочу напругу конденсатора. Напруга на всіх ємностях, що підключаються паралельно повинна бути не нижче номінального. А напруга на ємностях, що підключаються послідовно, на кожному з конденсаторів може бути менше номінального, але загальна сума напруг повинна бити не нижче номінального. Наведу приклад, є два конденсатори ємністю 60 мкФ з робочою напругою 150 вольт кожен. При приєднанні їх послідовно, загальна їх ємність складе 30 мкФ (зменшиться), а робоча напруга збільшиться до 300 вольт. На цьому, мабуть, усі.

Дякую за проявлений інтерес.