Устройство, виды и принцип действия асинхронных электродвигателей

Стандартная схема включения трехфазного двигателя в однофазную сеть

Процесс подключения трехфазного двигателя к напряжению 230 вольт прост. Обычно ветка несет синусоиду, разница составляет 120 градусов. Формируется фазовый сдвиг, равномерный, обеспечивает плавность вращения электромагнитного поля статора. Действующее значение каждой волны составляет 230 вольт. Это позволит подключить трехфазный двигатель к домашней розетке. Фокус цирковой: получить три синусоиды, используя одну. Сдвиг фаз равен 120 градусов.

На практике означенное сделать можно, заручившись помощью специальных приборов фазовращателей. Не тех, что используются высокочастотными трактами волноводов, а специальных фильтров, сформированных пассивными, реже активными элементами. Любители заморочкам предпочитают применение заправского конденсатора. Если обмотки двигателя соединить треугольником, сформировав единое кольцо, получим сдвиги фаз 45 и 90 градусов, хватает худо-бедно для неуверенной работы вала:

Схема подключения трехфазного двигателя коммутацией обмоток треугольником

1. На одну обмотку подается фаза розетки. Провода цепляют разницу потенциалов.
2. Вторая обмотка запитывается конденсатором. Формируется сдвиг фаз 90 градусов относительно первой.
3. На третьей за счет приложенных напряжений образуется слабо похожее на синусоиду колебание со сдвигом еще на 90 градусов.

Итого, третья обмотка отстоит от первой по фазе на 180 градусов. Показывает практика, расклада хватает нормально работать. Разумеется, двигатель иногда «залипает», сильно греется, мощность падает, хромает КПД. Пользователи мирятся, когда подключение асинхронного двигателя к трехфазной сети исключено.

Из чисто технических нюансов добавим: схема правильной раскладки проводов приводится на корпусе прибора. Чаще украшает внутреннюю сторону кожуха, скрывающего колодку, либо вычерчена неподалеку на шильдике. Руководствуясь схемой, поймем, как подключить электродвигатель с 6 проводами (по паре на каждую обмотку). Когда сеть трёхфазная (часто называют 380 вольт), обмотки соединяются звездой. Образуется одна общая катушкам точка, куда стыкуется нейтраль (условный схемный электрический нуль). На прочие концы подаются фазы. Получается три – по числу обмоток.

Как обращаться с треугольником для подключения трехфазного двигателя на 230 вольт, понятно. Дополнительно приводим рисунок, изображающий:

• Схему электрического соединения обмоток.
• Рабочий конденсатор, служащий цели создания правильного распределения фаз.
• Пусковой конденсатор, облегчающий раскрутку вала на начальных оборотах. В последующем отключается от схемы кнопкой, разряжается шунтирующим резистором (для безопасности и пребывания в готовности к новому циклу пуска).

Подключение трехфазного двигателя 230 вольт треугольником

Картинка показывает: обмотка А находится под напряжением 230 вольт. На С подается со сдвигом фаз 90 градусов. Благодаря разности потенциалов, концы обмотки В формируют напряжение, сдвинутое на 90 градусов. Очертания далеки привычной школьным физикам синусоиде. Опущены в целях упрощения пусковой конденсатор, шунтирующий резистор. Считаем, расположение очевидно из сказанного выше. Подобная методика худо-бедно позволит добиться от двигателя нормальной работы. Клавишей пусковой конденсатор замыкается, осуществляя пуск, отключается от фазы, разряжается шунтом.

Пришло время сказать: емкость, обозначенная чертежом 100 мкФ, практически выбирается, учитывая:

1. Частоты вращения вала.
2. Мощность двигателя.
3. Нагрузки, ложащиеся на ротор.

Подбирать нужно конденсатор экспериментальным путем. Согласно нашему рисунку, напряжение обмоток В и С будет одинаковым. Напоминаем: тестер показывает действующее значение. Фазы напряжения будут различны, форма сигнала обмотки В несинусоидальная. Действующее значение показывает: в плечи отдается одинаковая мощность. Обеспечивается боле менее стабильная работа установки. Мотор меньше греется, оптимизируется КПД двигателя. Каждая обмотка сформирована индуктивным сопротивлением, которое также накладывает отпечаток на сдвиг фаз между напряжением и током

Вот почему важно подобрать правильное значение емкости. Можно добиться идеальных условий работы двигателя

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети

Довольно часто возникает необходимость в нестандартном подключении какого-либо электроприбора, применительно к конкретным условиям. Среди возможных вариантов следует выделить подключение трехфазного двигателя к однофазной сети, широко применяемое в бытовых условиях. Данная схема вполне оправдывает себя, несмотря на некоторое снижение мощности подключаемого оборудования.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети через конденсатор

Подключить трехфазный двигатель к сети с напряжением 220 вольт довольно просто. В стандартной ситуации, в каждой фазе имеется собственная синусоида. Между ними существует фазовый сдвиг, составляющий 120 градусов. За счет этого обеспечивается плавное вращение в статоре электромагнитного поля.

Каждая волна обладает амплитудой 220 вольт, что и дает возможность подключения трехфазного двигателя к обычной сети. Получение трех синусоид из одной фазы происходит с помощью обычного конденсатора, при условии соединения обмоток двигателя треугольником. Объединенные в единое кольцо, они позволяют получать сдвиг по фазе в 45 и 90 градусов, вполне достаточный для не слишком активной работы вала.

Применение конденсатора позволяет достичь мощности двигателя при одной фазе примерно 50-60% от этого же показателя для трех фаз. Однако данная схема подходит не ко всем электродвигателям, поэтому следует выбирать наиболее подходящую модель, например, серии АПН, АО, А, АО2 и другие.

Одним из условий использования конденсатора является необходимость изменения его емкости в соответствии с количеством оборотов. Практическое выполнение этого условия представляет серьезную проблему, поэтому управление двигателем выполняется в двухступенчатом варианте. Во время запуска подключается сразу два конденсатора, один из которых отключается после разгона. Остается только рабочий, продолжающий функционировать.

Как подобрать конденсатор для трехфазного двигателя

Пусковой конденсатор должен примерно в 2-2,5 раза превышать емкость рабочего конденсатора. Расчетное напряжение этих устройств обычно в 1,5 раза превышает напряжение сети. Для сетей 220 вольт наилучшим вариантом будут конденсаторы МБПГ, МБГО, МБГЧ, рабочее напряжение которых составляет 500 вольт и более. Если конденсаторы включаются лишь на короткое время, возможно применение в схеме электролитических устройств, таких как КЭ-2, К50-3, ЭГЦ-М с минимальным напряжением 450 вольт.

Между собой конденсаторы соединяются последовательно, через минусовые выводы. Далее в схему добавляется резистор, сопротивлением 200-300 Ом, убирающий оставшийся электрический заряд с конденсаторов.

Расчёт конденсатора для трёхфазного двигателя

Нормальная работа трехфазного электродвигателя с пуском через конденсатор зависит от ряда условий. Одним из них является изменение емкости устройства в соответствии с числом оборотов двигателя. Это достигается за счет двухступенчатого управления, состоящего из двух конденсаторов – пускового и рабочего.

Во время пуска происходит замыкание контактов, после чего нажимается кнопка разгона. После того как набрано достаточное количество оборотов, кнопку следует отпустить. Рассчитать емкость рабочего конденсатора можно по следующей формуле: Ср = 4800х I/U, где Ср является емкостью устройства в мкФ, I – сила тока, потребляемого двигателем в амперах, U – напряжение электрической сети в вольтах. Данная формула подходит при соединении обмоток двигателя методом треугольника. Если же обмотки двигателя соединены звездой, применяется формула Ср = 2800х I/U.

Таким образом, подключение трехфазного двигателя к однофазной сети имеет свои особенности. Например, емкость пускового и рабочего конденсатора должна соответствовать мощности подключаемого двигателя.

Конструкция трехфазного электродвигателя представляет собой электрическую машину, для нормальной работы которой необходимы трехфазные сети переменного тока. Основными частями такого устройства являются статор и ротор. Статор оборудован тремя обмотками, сдвинутыми между собой на 120 градусов. Когда в обмотках появляется трехфазное напряжение, на их полюсах происходит образование магнитных потоков. За счет этих потоков, ротор двигателя начинает вращаться.

Способы торможения двигателей

При торможении противовключением меняются два провода соединяющих трехфазную сеть с обмотками статора, изменяя при этом направление движения магнитного поля машины. При этом наступает режим электромагнитного тормоза. Для динамического торможения обмотка статора отключается от трехфазной сети и включается в сеть постоянного тока. Неподвижное поле статора заставляет ротор быстро останавливаться.

После отключения от сети электродвигатель продолжает движение по инерции. При этом кинетическая энергия расходуется на преодоление всех видов сопротивлений движению. Поэтому скорость электродвигателя через промежуток времени, в течение которого будет израсходована вся кинетическая энергия, становится равной нулю.

Такая остановка электродвигателя при движении по инерции называется свободным выбегом. Многие электродвигатели, работающие в продолжительном режиме или со значительными нагрузками, останавливают путем свободного выбега.

Для защиты двигателя применяют реле контроля напряжения.

Для защиты двигателей от пропадания и перекоса (разницы напряжений) фаз питающего напряжения применяют реле контроля фаз, которые в этих случаях полностью отключают питание (с автоматическим или ручным дальнейшим включением). Возможна установка одного реле на группу двигателей.

Более грубой и универсальной защитой, обязательной по правилам эксплуатации и обычно достаточной при правильно подобранных параметрах, является установка трёхфазных автоматических выключателей (по одному на двигатель), которые отключают питание в случае длительного (до несколько минут) превышения номинального тока по любой из фаз, что является следствием перегрузки двигателя, перекоса или обрыва фаз.

Подключение асинхронного двигателя

Трехфазный переменный ток

Электрическая сеть трехфазного переменного тока получила наиболее широкое распространение среди электрических систем передачи энергии. Главным по сравнению с однофазной и двухфазной системами является ее экономичность. В трехфазной цепи энергия передается по трем проводам, а токи текущие в разных проводах сдвинуты относительно друг друга по фазе на 120°, при этом синусоидальные ЭДС на разных фазах имеют одинаковую частоту и амплитуду.

Трехфазный ток (разница фаз 120°)

Звезда и треугольник

Трехфазная обмотка статора электродвигателя соединяется по схеме в зависимости от напряжения питания сети. Концы трехфазной обмотки могут быть: соединены внутри электродвигателя (из двигателя выходит три провода), выведены наружу (выходит шесть проводов), выведены в распределительную коробку (в коробку выходит шесть проводов, из коробки три).

Фазное напряжение — разница потенциалов между началом и концом одной фазы

Другое определение для соединения «звезда»: фазное напряжение это разница потенциалов между линейным проводом и нейтралью (обратите внимание, что у схемы «треугольник» отсутствует нейтраль)

Линейное напряжение — разность потенциалов между двумя линейными проводами (между фазами).

Звезда	Треугольник	Обозначение
		Uл, Uф — линейное и фазовое напряжение, В,
		Iл, Iф — линейный и фазовый ток, А,
		S — полная мощность, Вт
		P — активная мощность, Вт

Внимание: Несмотря на то, что мощность для соединений в звезду и треугольник вычисляется по одной формуле, подключение одного и того же электродвигателя разным способом в одну и туже электрическую сеть приведет к потреблению разной мощности. При этом не правильное подключение электродвигателя, может привести к расплавлению обмоток статора.

Пример: Допустим электродвигатель был подключен по схеме «звезда» к трехфазной сети переменного тока Uл=380 В (соответственно Uф=220 В) и потреблял ток Iл=1 А

Полная потребляемая мощность:

S = 1,73∙380∙1 = 658 Вт.

Теперь изменим схему соединения на «треугольник», линейное напряжение останется таким же U_л=380 В, а фазовое напряжение увеличится в корень из 3 раз U_ф=U_л=380 В. Увеличение фазового напряжения приведет к увеличению фазового тока в корень из 3 раз. Таким образом линейный ток схемы «треугольник» будет в три раза больше линейного тока схемы «звезда». А следовательно и потребляемая мощность будет в 3 раза больше:

S = 1,73∙380∙3 = 1975 Вт.

Таким образом, если двигатель рассчитан на подключение к трехфазной сети переменного тока по схеме «звезда», подключение данного электродвигателя по схеме «треугольник» может привести к его поломке.

Если в нормальном режиме электродвигатель подключен по схеме «треугольник», то для уменьшения пусковых токов на время пуска его можно соединить по схеме звезда. При этом вместе с пусковым током уменьшится также пусковой момент.

Подключение электродвигателя по схеме звезда и треугольник

Обозначение выводов статора трехфазного электродвигателя

Обозначение выводов обмоток статора вновь разрабатываемых трехфазных машин согласно ГОСТ 26772-85

Схема соединения обмоток, наименование фазы и вывода	Обозначение вывода
Начало	Конец
Открытая схема (число выводов 6)
первая фаза	U1	U2
вторая фаза	V1	V2
третья фаза	W1	W2
Соединение в звезду (число выводов 3 или 4)
первая фаза	U
вторая фаза	V
третья фаза	W
точка звезды (нулевая точка)	N
Соединение в треугольник (число выводов 3)
первый вывод	U
второй вывод	V
третий вывод	W

Обозначение выводов обмоток статора ранее разработанных и модернизируемых трехфазных машин согласно ГОСТ 26772-85

Схема соединения обмоток, наименование фазы и вывода	Обозначение вывода
Начало	Конец
Открытая схема (число выводов 6)
первая фаза	C1	C4
вторая фаза	C2	C5
третья фаза	C3	C6
Соединение звездой (число выводов 3 или 4)
первая фаза	C1
вторая фаза	C2
третья фаза	C3
нулевая точка
Соединение треугольником (число выводов 3)
первый вывод	C1
второй вывод	C2
третий вывод	C3

Как подключить двухклавишный проходной выключатель? Схема подключения и нюансы

Информационная табличка на двигателе (шильдик)

Полную и достоверную информацию о двигателе можно узнать, если уметь «читать» шильдик. Точнее то, что на нем написано. Начнем описание шильдика рассматриваемого двигателя сверху вниз.

Далее построчно:

1. Название двигателя. Значок слева – эмблема завода-изготовителя, справа – знак качества СССР.
2. Слева: тип двигателя – в этом наборе букв и цифр кодировалась технологическая информация. В кодировку могли включить данные о: количестве катушек в одной обмотке; количество витков провода в одной катушке; скольким числом проводов намотаны катушки; тип лака, примененного для пропитки и т.д. Справа: заводской номер двигателя.
3. Слева направо: количество рабочих фаз; частота рабочего напряжения (Гц); мощность двигателя (W); cos φ – коэффициент мощности тока (параметр показывает, какое количество тока, взятого из сети, используется по назначению). Чем больше мощность, тем выше этот параметр.
4. Число оборотов в минуту вала двигателя; характеристики статора – по каким схемам можно соединять обмотки (треугольник или звезда); величина(ы) рабочего напряжения.
5. Ток, потребляемый двигателем, соответствующий каждой схеме соединения обмоток (в данном случае – 2,3 А при соединении «треугольником» и 1,33 А – «звездой»); коэффициент полезного действия (КПД), степень пыле- влагозащиты (IP44).
6. ГОСТ СССР, по которому сделан двигатель; класс изоляции, режим S1. Режим S1 означает, что это постоянный режим работы. В таком режиме двигатель может оставаться включенным в работу на длительное время.
7. Страна-производитель двигателя.

Управление асинхронным двигателем

• Способы подключения асинхронного электродвигателя к сети питания:
• прямое подключение к сети питания
• подключение от устройства плавного пуска
• подключение от преобразователя частоты

Прямое подключение к сети питания

Использование магнитных пускателей позволяет управлять асинхронными электродвигателями путем непосредственного подключения двигателя к сети переменного тока.

С помощью магнитных пускателей можно реализовать схему:

• нереверсивного пуска: пуск и остановка;
• реверсивного пуска: пуск, остановка и реверс.

Использование теплового реле позволяет осуществить защиту электродвигателя от величин тока намного превышающих номинальное значение.

Реверсивная схема

Недостатком прямой коммутации обмоток асинхронного электродвигателя с сетью является наличие больших пусковых токов, во время запуска электродвигателя.

Плавный пуск асинхронного электродвигателя

В задачах, где не требуется регулировка скорости электродвигателя во время работы для уменьшения пусковых токов используется устройство плавного пуска.

Устройство плавного пуска защищает асинхронный электродвигатель от повреждений вызванных резким увеличением потребляемой энергии во время пуска путем ограничения пусковых токов. Устройство плавного пуска позволяет обеспечить плавный разгон и торможение асинхронного электродвигателя.

Устройство плавного пуска дешевле и компактнее частотного преобразователе. Применяется там, где регулировка скорости вращения и момента требуется только при запуске.

Частотное управление асинхронным электродвигателем

Для регулирования скорости вращения и момента асинхронного двигателя используют частотный преобразователь. Принцип действия частотного преобразователя основан на изменении частоты и напряжения переменного тока.

• Использование частотного преобразователя позволяет:
• уменьшить энергопротребление электродвигателя;
• управлять скоростью вращения электродвигателя (плавный запуск и остановка, регулировка скорости во время работы);
• избежать перегрузок электродвигателя и тем самым увеличить его срок службы.

• В зависимости от функционала частотные преобразователи реализуют следующие методы регулирования асинхронным электродвигателем:
• скалярное управление;
• векторное управление.

Скалярное управление является простым и дешевым в реализации, но имеет следующие недостатки — медленный отклик на изменение нагрузки и небольшой диапазон регулирования. Поэтому скалярное управление обычно используется в задачах, где нагрузка либо постоянна, либо изменяется по известному закону (например, управление вентиляторами).

Векторное управление используется в задачах, где требуется независимо управлять скоростью и моментом электродвигателя (например, лифт), что, в частности, позволяет поддерживать постоянную скорость вращения при изменяющемся моменте нагрузки. При этом векторное управление является самым эффективным управлением с точки зрения КПД и увеличения времени работы электродвигателя.

Среди векторных методов управления асинхронными электродвигателями наиболее широкое применение получили: полеориентированное управление и прямое управление моментом.

Полеориентированное управление позволяет плавно и точно управлять параметрами движения (скоростью и моментом), но при этом для его реализации требуется информация о направлениии вектора потокосцепления ротора двигателя.

• По способу получения информации о положении потокосцепления ротора электродвигателя выделяют:
• полеориентированное управление по датчику;
• полеориентированное управление без датчика: положение потокосцепления ротора вычисляется математически на основе той информации, которая имеется в частотном преобразователе (напряжение питания, напряжения и токи статора, сопротивление и индуктивность обмоток статора и ротора, количество пар полюсов двигателя).

Прямое управление моментом имеет простую схему и высокую динамику работы, но при этом высокие пульсации момента и тока.

Электроснабжение частного дома, однофазное или трёхфазное, что выбрать.

. с татья публикуется в порядке обсуждения.

Электроснабжение частного дома. — три фазы или одна?

Подключая дом к электрической сети, пользователь как правило использует именно трёхфазную сеть. Зачем? Если в доме нет электрокотла, или электродвигателей, то соответственно и нет трёхфазных потребителей! Зато вопросы связанные с распределением этих трёх фаз по дому остаются: как построить сеть чтобы нагрузка была равномерной; одна из фаз хуже, как её использовать; ну и масса других вопросов. Построение же однофазной сети значительно проще да и безопаснее.

Но вдруг понадобиться, скажет кто-то! Давайте сделаем ввод трёхфазным, а разводку выполним с одной фазы, при возникновение необходимости три фазы есть! Перегрузка одной фазы скажет любой электрик, да и пользователи слышали про эту проблему.… Однако проблема решается довольно просто! Симметрирующий трансформатор, он преобразует трехфазную сеть в однофазную, причем так, что качество напряжения оказывается выше нежели при однофазном подключении. Значительное падение напряжения на одной внешней фазе не приводит к столь значительному падению напряжения во внутренней питающей сети. Кроме того, такой трансформатор дешевле стабилизатора напряжения равной мощности.

… непонятно, почему до сих пор в ПУЭ не включена ОБЯЗАТЕЛЬНАЯ норма по установке в частных домах преобразователей трёхфазной сети в однофазную? — первое, безопасность! Если по всему дому разводка выполнена в однофазном варианте, то полностью исключается межфазное замыкание (при таком замыкание проводка выгорит это точно!). — второе, нагрузка на вводную сеть (трёхфазную) выравнивается, и электрикам обслуживающим электросети не надо бегать по дворам и искать кто же догадался включить однофазный электроприёмник мощностью 15 кВт! — третье, у потребителя нет беспокойства по поводу «просадки» одной из фаз на которой по случаю и оказалось самое ответственное элетрооборудование! Ну а трёхфазные потребители стандартно включаются в трёхфазную сеть. всё прекрасно!

Примеры исполнения электрощитового оборудования вы можете посмотреть: в VK

Если у вас возникли вопросы воспользуйтесь нашей электронной почтой: [email protected] .

Другие статьи по электрике и электромонтажным работам вы можете посмотреть на сайте: http://premiumsk.narod.ru/articles.htm

Источник

Подключение трёхфазного двигателя к однофазной сети

В этой статье рассмотрим подключение трёхфазного асинхронного двигателя к однофазной сети с помощью фазосдвигающего конденсатора, а также расчёт ёмкости пускового и рабочего конденсаторов, подключение трёхфазного двигателя «звездой» и «треугольником».

 Самый простой пуск трёхфазного двигателя в однофазной цепи возможен с помощью фазосдвигающего конденсатора, включённого в третью обмотку двигателя. КПД(коэффициент полезного действия) двигателя в этом случае будет около 60% (по сравнению с трёхфазным включением).

Важно

При пуске маломощного асинхронного электродвигателя ( до 500 Вт), или при пуске двигателя без нагрузки на его вал, можно ограничится использованием только, так называемого, рабочего конденсатора.

При пуске более мощных двигателей нужно использовать ещё и пусковой конденсатор, необходимый для разгона двигателя.

Схема включения двигателя в однофазную сеть

Подключение трёхфазного двигателя

В схеме обозначено:

• FU1, FU2 — предохранители.
• S1 — двухполюсный выключатель.
• S2 — переключатель направления движения вала двигателя (реверс).
• S3 — кнопка подключения пускового конденсатора (разгон двигателя).
• Сп — пусковой конденсатор.
• Ср — рабочий конденсатор.
• R1 — разрядный резистор.
• М — электродвигатель.

После включения выключателя S1 необходимо сразу нажать кнопку S3, после разгона двигателя (2-3 сек) кнопку отпустить.

Расчёт элементов схемы включения двигателя

Ёмкость рабочего конденсатора для данной схемы (соединение обмоток электродвигателя «треугольником») рассчитывается по следующей формуле:

Ср = 4800*I/U,  где

Ср — ёмкость рабочего конденсатора в мкФ;I — ток электродвигателя, А;U — сетевое напряжение(220 В).

При соединении обмоток электродвигателя «звездой» ёмкость рабочего конденсатора определяется по формуле:

Ср = 2800*I/U , обозначения те же.

Если неизвестен ток электродвигателя, но известна мощность, то ток можно рассчитать по формуле:

I = P/(√3*U*ɳ*cosφ) , где

P — мощность электродвигателя, Вт;ɳ — КПД электродвигателя;cosφ — коэффициент мощности.

Приблизительно можно принять ɳ=0,6, cosφ = 0,8. Тогда формула упростится и примет вид:

I = P/(0,83*U).

Ёмкость пускового конденсатора должна быть в 2-3 раза больше ёмкости рабочего.

Нужную ёмкость конденсатора можно собрать из нескольких, имеющихся в наличии конденсаторов, как это сделать описано здесь. Лучше всего применять металлобумажные или плёночные конденсаторы. Рабочее напряжение конденсаторов не ниже 300В.

  В некоторых статьях предлагают использовать электролитические конденсаторы, соединив пару конденсаторов минусовыми выводами и зашунтировав их диодами.

Я не рекомендую этого делать, так как при выходе из строя диода (при его электрическом пробое), через электролитический конденсатор потечёт переменный ток и он скорее всего взорвётся из-за нагрева.

Совет

Разрядный резистор R1 служит для разряда пускового конденсатора после его отключения. Можно обойтись и без него, но тогда следует помнить, что на устройстве может остаться опасное напряжение, даже после его выключения. Можно взять резистор сопротивлением 0,5 — 1 мОм, на мощность рассеяния не ниже 0,5 Вт.

Все выключатели и предохранители должны выдерживать рабочий ток электродвигателя.

Советы: лучше всего использовать соединение «треугольником», при соединении обмоток «звездой» значительная часть мощности двигателя теряется.

На шильдике двигателя указывается схема соединения обмоток, возможность её изменения и  рабочее напряжение обмоток. Например:  ∆/Ү  220/380 обозначает, что обмотки электродвигателя могут быть подсоединены либо «треугольником» на 220 В, либо «звездой» на напряжение 380В.

Обозначение Ү  380 — говорит о том, что обмотки подсоединены по схеме «звезда» и рассчитаны на 380 В и в распредкоробку двигателя выведено всего три провода. Тут придётся подключать по схеме «звезда», потеряв мощность.

Можно конечно залезть внутрь двигателя и вывести недостающие концы в распредкоробку, но это работа уже для специалиста.

Если вам помогла эта статья, то вы можете поделиться ей со своими друзьями, нажав кнопки социальных сетей, расположенные ниже.

Пуск в ход асинхронных двигателей

Выводы обмоток статора А, В, С, X, Y, Z подключаются на клеммник двигателя, где согласно стандарту они обозначаются: начала С1, С2, С3, и соответственно концы С4, С5, С6. Выводы располагаются так, чтобы их было удобно соединять в звезду или в треугольник, как показано на рис. 21.

Обмотки каждой фазы статора рассчитаны на определенное фазное напряжение U_ф. Поэтому, соединяя обмотку в звезду или в треугольник, можно присоединять двигатель к сетям с напряжением, отличающимся в √3 раз. Например, если U_ф = 127 В, то при соединении статора

в треугольник подключают его к сети с напряже

нием U_L = 220 В. Если U_L = 380 В (U_ф = 220 В), то обмотки статора соединяют в звезду.

Асинхронный двигатель с фазным ротором запускается при помощи реостата, включаемого в цепь ротора (рис. 22). Сопротивление реостата 1, подключается к кольцам ротора 2 при помощи щеток 3.

Рис. 21. Расположение зажимов обмотки статора

Наибольшая величина сопротивления соответствует положению

«пуск». По мере разгона ротора непрерывно уменьшаются его э.д.с. и ток. Это позволяет уменьшать сопротивление реостата 1, передвигая ступенями подвижные контакты 5. К концу пуска ротор оказывается замкнутым накоротко «ход». Реостат рассчитан только на время пуска двигателя.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором — его пуск производится прямым включением в сеть. Недостатком такого способа пуска является значительный пусковой ток (4,5—6,5)I_Н при относительно малом пусковом моменте

М_п=(1Р1,6)М_н.

Рис. 22. Схема асинхронного двигателя с фазным ротором

Двигатели очень малой мощности имеют круглые пазы (рис. 23а). У двигателей мощностью более 2—3 кВт пазы ротора имеют форму, показанную на рис. 23б, а при мощности более 20—30 кВт еще более глубокие. Эти пазы заливают расплавленным алюминием. При мощностях двигателей более 120—150 кВт пазы выполняют в виде глубокой щели (рис. 23в) и в них закладывают узкие высокие медные стержни.

Смысл применения глубоких пазов заключается в следующем. В первое

мгновение пуска, когда f₂= f₁, провод, лежащий в глубоком пазу, охватывается магнитными линиями так, как показано на рис. 9.23в. часть провода 1, находящаяся у дна паза, охвачена наибольшим числом линий, а части 2, 3, 4 тем меньшим, чем дальше они от дна паза. Поэтому индуктивное сопротивление нижних слоев металла провода значительно больше, чем верхних, и при f₂ = f₁ весь ток ротора оттесняется к поверхности паза. При этом сечение провода используется не полностью, активное сопротивление обмотки ротора увеличивается и пусковой момент становится большим. Одновременно уменьшается пусковой ток обмотки статора. По мере разгона ротора частота f₂

Рис. 23. Пазы роторов асинхронных двигателей

шается, явление вытеснения тока прекращается и сопротивление обмотки ротора автоматически уменьшается. Аналогично работает двигатель с двойным пазом (рис. 23г).

Для понижения пускового тока двигателей с короткозамкнутым ротором, работающих при соединении статора в треугольник, часто применяется схема переключения статора на звезду в первом этапе пуска (рис. 24). Если замкнуть ножи переключателя 2 вниз и затем подать напряжение, то напряжение на фазу будет в 3 раз меньше номинального, а ток уменьшится в 3 раза. Когда ротор пришел во вращение, ножи переключателя перекидываются вверх и двигатель работает при номинальном напряжении. Такой пуск вызывает уменьшение пускового момента примерно в 3 раза, и может применяться только там, где двигатель пускается почти вхолостую.

Рис. 24. Схема пуска двигателя переключением статора со звезды на треугольник

Рабочие характеристики асинхронного двигателя.

Рабочие
характеристики асинхронного двигателя
представляют собой зависимость скорости
вращения n₂,
коэффициента полезного действия η,
коэффициента мощности cosφ,
скольжения s,
вращающего момента Mи тока в цепи
статора I₁от нагрузки
(полезной мощности) на валу двигателя
P₂при
постоянном номинальном напряжении и
неизменной частоте сети (рис.
3.).

Основной
характеристикой двигателя является
зависимость частоты вращения ротора
от момента сопротивления на валу (от
нагрузки), т.е. механическая характеристика.
Рабочими характеристиками двигателя
являются зависимости:

М
= f₁(Р₂); I₁
=
f₂(Р₂); Соs₁
=
f₃(Р₂);

 =
f₄(Р₂); n₂=f₅(Р₂); (4)

Рис.
3.

При построении
рабочих характеристик используются
соотношения:

Р₂
= 0,104 * М
* n₂;

= Р₂Р₁
* 100 % ; cos ₁
= P₁/(
3
* U₁
* I₁);
(5)

где:
Р₂
— полезная механическая мощность на
валу;

Р₁
— мощность, потребляемая из сети;

I₁
— линейный ток, потребляемый двигателем
из сети;

М
— момент на валу;

Сos₁— коэффициент
мощности двигателя;

— КПД
двигателя;

U₁
— линейное напряжение сети.

У
асинхронного двигателя, как и у большинства
машин, коэффициент полезного действия
(КПД)
с ростом нагрузки возрастает η=ƒ(Р₂),
ввиду уменьшения доли электрических и
магнитных потерь по отношению к
развиваемоймощности
двигателя. Однако, при достижении
нагрузки 75% от номинальной, заметно
возрастаюти электрические
потери (в обмотках статора и ротора),
пропорциональные квадрату токапотребляемого
двигателем, что ведет в дальнейшем с
увеличением нагрузки к некоторомууменьшению
КПД.

Коэффициент
мощности cosφзависит от
соотношения между активной мощностью
Р₁,
потребляемой двигателем, и полной
мощностью S,
складывающейся из активной Р₁
и реактивной Qсоставляющих

cosφ
= (6)

При
увеличении нагрузки растет величина
активной мощности Р₁,
что приводит к росту cosφ,
достигающего максимального значения
(0,7-0,9) при номинальной нагрузке на
двигатель. В дальнейшем возможно
уменьшение cosφ,
в связи с увеличением реактивной
мощности, связанной с усилением потоков
рассеяния.

Механическая
характеристика и саморегулирование
двигателя.

График,
связывающий между собой механические
величины — скорость и вращающий момент,
называется механической характеристикой
асинхронного двигателя (рис. 4.) n=ƒ(M).
Саморегулирование асинхронного двигателя
заключается в следующем. Пусть двигатель
работает устойчиво в каком-то режиме,
развивая скорость n₁
и вращающий момент М₁.
При равномерном вращении этот момент
равен тормозному моменту М_т1,
т.е.

М₁=М_т1,
n₁=
const.

Рис.
4.

Увеличение
тормозного момента до М_т2,
вызовет уменьшение оборотов машины,
так как тормозной момент станет больше
вращающего момента.

С
уменьшением оборотов увеличивается
скольжение, что в свою очередь вызывает
возрастание ЭДС
и тока в роторе. Благодаря этому
увеличивается вращающий момент двигателя.

Этот
процесс заканчивается тогда, когда
вращающий момент М₂,
развиваемый двигателем, станет равным
М_т2.
При этом, устанавливается скорость
вращения меньшая, чем n₁.
Свойство автоматического установления
равновесия между тормозным и вращающим
моментами называется саморегулированием.

Момент
сопротивления (тормозящий момент) на
валу двигателя создается генератором
постоянного тока
(ГПТ).

При
питании ОВ
генератора от постоянного источника
возникает ток возбуждения I_В,
создающий основное магнитное поле
машины Ф.

Чаще
всего используют два способа включения
ОВ
— к независимому источнику питания
(независимое возбуждение) и параллельно
цепи якоря генератора (параллельное
возбуждение).

Вал
якоря ГПТ,
будучи соединенным с валом асинхронного
двигателя, приводится им во вращение,
в результате чего индуцируется в обмотках
якоря ЭДС
Е,
а на выходе генератора появляется
напряжение U,
питающее нагрузку генератора, ток цепи
якоря I_я
взаимодействует с магнитным полем
возбуждения Ф
и создает тормозящий
момент М:

М
= С_М
* Ф * I_Я
(7)

где:
С_М
— конструктивный коэффициент машины.

Величина
тормозящего момента зависит от величины
нагрузки генератора и, следовательно,
от I_Я
и от тока возбуждения I_В,
создающего магнитный поток Ф.

Основные
характеристики генератора:

а)
характеристика холостого хода: Е
= f₆(I_В);

б)
внешняя характеристика: U
= f₇(I);

где:
I —
ток в нагрузке генератора.