Однофазні електродвигуни 220в: реверс двигуна змінного струму, підбір конденсатора, технічні характеристики

Однофазні електродвигуни 220В широко використовуються в різноманітних побутових і промислових пристроях: холодильниках, пральних машинах, насосах, дрилях, заточувальних та подібних їм обробних верстатах. Їх технічні характеристики дещо поступаються властивостям трифазних двигунів. Існує два найбільш поширених типу однофазних електродвигунів для мережі змінного струму промислової частоти:

  • асинхронні;
  • колекторні.

Перші більш прості за своїм устроєм, але мають ряд недоліків, головні з яких — труднощі зі зміною напрямку і частоти обертання ротора.

Далі розглянуті однофазні асинхронні електродвигуни та колекторні двигуни змінного струму.

Однофазні асинхронні електродвигуни

Пристрій і принцип дії

Потужність такого однофазного двигуна 220В може в залежності від конструкції перебувати в межах від 5 Вт до 10 кВт. Його ротор — це зазвичай короткозамкнутая обмотка ( «біляча клітина») — мідні або алюмінієві стрижні, замкнуті з торців.

Такий однофазний двигун, як правило, має дві зміщені на 90 ° один щодо одного обмотки. Робоча (головна) при цьому займає більшу частину пазів статора, а пускова (допоміжна) — залишилася. І однофазним його називають тому, що у нього лише одна робоча обмотка.

Змінний струм, що протікає по головній обмотці, створює періодично змінюється магнітне поле. Його можна вважати складається з двох кругових з однаковою амплітудою, що обертаються назустріч один одному.

Згідно із законом електромагнітної індукції в замкнутих витках ротора змінюється магнітний потік створює індукційний струм, взаємодіє з породжує його полем. Якщо ротор нерухомий, моменти діючих на нього сил однакові, внаслідок чого ротор залишається нерухомим.

Якщо ж ротор почати обертати, то рівність моментів цих сил порушиться, оскільки ковзання його витоків щодо магнітних полів, стане різним. Як наслідок — сила Ампера, що діє на витки ротора з боку прямого магнітного поля, буде значно більше, ніж з боку зворотного.

Індукційний струм у витках ротора може виникати лише при перетині ними силових ліній магнітного поля. А для цього вони повинні обертатися зі швидкістю, трохи меншою, ніж частота обертання поля (при одній парі полюсів — 3000 об / хв). Звідси і назва, яке отримали такі електродвигуни, асинхронні.

При збільшенні механічного навантаження швидкість обертання зменшується, зростає величина індукційного струму в витках ротора. Як наслідок — зростають і механічна потужність двигуна, і потужність споживаного їм змінного струму.

Схема запуску і підключення

Зрозуміло, що розкручувати вручну ротор при кожному запуску електродвигуна незручно. Для створення початкового пускового моменту і використовується пускова обмотка. Оскільки вона становить з робочою обмоткою прямий кут, для створення обертового магнітного поля струм в ній повинен бути зміщений по фазі щодо струму в робочій обмотці теж на 90 °.

Домогтися цього можна включенням в ланцюг її харчування фазосмещающего елемента. Резистор або дросель забезпечити фазовий зсув в 90 ° не можуть, тому в більшості ситуацій логічно використання конденсатора в якості фазосмещающего елемента. В цьому випадку однофазний електродвигун має найкращі пусковими властивостями.

Коли фазовращающій елемент є конденсатором, однофазні електродвигуни конструктивно можуть бути такими:

  • з пусковим конденсатором (рис. а);
  • з пусковим і робочим (рис. б);
  • тільки з робочим конденсатором (рис. в).

Перший (найбільш поширений) варіант передбачає підключення пускової обмотки з конденсатором ненадовго на час пуску, після чого вони відключаються. Реалізувати його можна за допомогою реле часу, а то і просто за рахунок замикання ланцюга під час натискання пускової кнопки. Ця схема запуску характеризується порівняно невеликим пусковим струмом, але в номінальному режимі характеристики невисокі. Причина в тому, що поле статора є еліптичних (в напрямку полюсів воно сильніше, ніж в перпендикулярному).

Схема з робочим, постійно включеним конденсатором краще працює в номінальному режимі, але має посередні пускові характеристики. Варіант з пусковим і робочим конденсатором є проміжним між двома описаними вище. Розрахунок значень їх ємностей порівняно простий: у робочого 0,75 мкФ на 1 кВт потужності, у пускового — в 2,5 рази більше.

Колекторний двигун змінного струму

Розглянемо колекторний двигун змінного струму. Універсальні колекторні електродвигуни можуть харчуватися від джерел як змінного, так і постійного струму. Вони часто використовуються в електроінструментах, швейних і пральних машинах, м’ясорубках — там, де потрібен реверс, регулювання частоти обертання ротора або його обертання з частотою більше 3000 об / хв.

Обмотки статора і ротора колекторного електродвигуна з’єднуються послідовно. До обмоткам ротора струм підводиться через щітки, дотичні з пластинами колектора, до яких приєднуються кінці обмоток ротора.

Реверс однофазного двигуна з колектором здійснюється за рахунок зміни полярності включення в мережу обмоток статора або ротора, а швидкість обертання можна регулювати, змінюючи величину струму в обмотках.

Основні недоліки такого двигуна:

  • висока вартість;
  • складність пристрою, практична неможливість самостійно здійснити його ремонт;
  • значний рівень шуму, важке управління, створення радіоперешкод.

Залишається додати, що при використанні пристроїв, що містять однофазний електродвигун, слід найпильнішу увагу приділити вибору його типу, схемою підключення, тому, як правильно здійснити розрахунок елементів.

Ссылка на основную публикацию