Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Для того щоб розібратися, як підключити електродвигун конкретного типу, необхідно розуміти принципи його роботи та особливості конструкції. Існує безліч електродвигунів різних типів. За способом підключення до мережі змінного струму вони бувають трифазні, двофазні або трифазні. За способом живлення обмотки ротора діляться на синхронні і асинхронні.

Принцип дії

Принцип дії електродвигуна демонструє найпростіший досвід, який всім нам показували в школі - обертання рамки зі струмом у поле постійного магніту.

Рамка зі струмом - це аналог ротора, нерухомий магніт - статор. Якщо в рамку подати струм, вона повернеться перпендикулярно напрямку магнітного поля і застигне в цьому положенні. Якщо змусити магніт крутитися, рамка буде обертатися з тією ж швидкістю, тобто синхронно з магнітом. У нас вийшов синхронний електродвигун. Але у нас магніт - це статор, а він за визначенням нерухомий. Як змусити обертатися магнітне поле нерухомого статора?

Для початку замінимо постійний магніт котушкою зі струмом. Це обмотка нашого статора. Як відомо з тієї ж шкільної фізики, котушка зі струмом створює магнітне поле. Останнє пропорційно величині струму, а полярність залежить від напрямку струму в котушці. Якщо подати в котушку змінний струм, отримаємо змінне поле.

Магнітне поле - векторна величина. Змінний струм в мережі живлення має синусоїдальну форму.

Нам допоможе дуже наочна аналогія з годинником. Які вектори обертаються постійно перед нашими очима? Це годинникові стрілки. Уявімо, що в кутку кімнати висить годинник. Секундна стрілка обертається, роблячи один повний оборот в хвилину. Стрілка - вектор одиничної довжини.

Тінь, яку стрілка відкидає на стіну, змінюється як синус з періодом в 1 хвилину, а тінь, що відкидається на підлогу - як косинус. Або синус, зрушений по фазі на 90 градусів. Але вектор дорівнює сумі своїх проекцій. Іншими словами, стрілка дорівнює векторній сумі своїх тіней.

Двофазний синхронний електродвигун

Розташуємо на статорі дві обмотки під кутом в 90 градусів, тобто взаємно перпендикулярно. Подамо в них синусоїдальний змінний струм. Фази струмів зрушимо на 90 градусів. Маємо два вектора взаємно перпендикулярних, мінливих за синусоїдальним законом із зсувом фаз на 90 градусів. Сумарний вектор буде обертатися подібно годинниковою стрілкою, роблячи один повний оборот за період частоти змінного струму.

У нас вийшов двофазний синхронний електродвигун. Звідки взяти струми, зрушені по фазі для харчування обмоток? Напевно, не всім відомо, що спочатку розподільні мережі змінного струму були двофазними. І лише пізніше, не без боротьби, поступилися місцем трифазним. Якби не поступилися, то наш двофазний електромотор можна було підключити безпосередньо до двох фаз.

Але перемогли трифазні мережі, для яких були розроблені трифазні електродвигуни. А двофазні електромотори знайшли своє застосування в однофазних мережах у вигляді конденсаторних двигунів.

Трифазний синхронний двигун

Сучасні розподільчі мережі змінного струму виконані за трифазною схемою.

  • По мережі передаються відразу три синусоїди зі зрушенням фаз на третину періоду або на 120 градусів відносно один одного.
  • Трифазний двигун відрізняється від двофазного тим, що у нього не дві, а три обмотки на статорі, повернених на 120 градусів.
  • Три котушки, підключені до трьох фаз, створюють в сумі обертове магнітне поле, яке повертає ротор.

Трифазний асинхронний двигун

Струм в ротор синхронного двигуна подається від джерела живлення. Але ми знаємо з тієї ж шкільної фізики, що струм в котушці можна створити змінним магнітним полем. Можна просто замкнути кінці котушки на роторі. Можна навіть залишити всього один виток, як в рамці. А ток нехай індукує обертове магнітне поле статора.

  1. У момент старту ротор нерухомий, а поле статора обертається.
  2. Поле в контурі ротора змінюється, наводячи електричний струм.
  3. Ротор почне наздоганяти поле статора. Але ніколи не наздожене, так як в цьому випадку струм в ньому перестане наводитися.
  4. В асинхронному двигуні ротор завжди обертається повільніше магнітного поля.
  5. Різниця швидкостей називається ковзанням. Підключення асинхронного двигуна не вимагає подачі струму в обмотку ротора.

У синхронних і асинхронних електродвигунів є свої переваги і недоліки, але факт полягає в тому, що більшість двигунів, що застосовуються в промисловості на сьогоднішній день - це асинхронні трифазні двигуни.

Однофазний асинхронний електродвигун

Якщо залишити на роторі короткозамкнений виток, а на статорі одну котушку, то ми отримаємо дивну конструкцію - асинхронний однофазний двигун.

На перший погляд здається, що такий двигун працювати не повинен. Адже в роторі немає струму, а магнітне поле статора не обертається. Але якщо ротор рукою штовхнути в будь-яку сторону, двигун запрацює! І обертатися він буде в ту сторону, в яку його підштовхнули при пуску.

Пояснити роботу цього двигуна можна, представивши нерухоме змінне магнітне поле статора як суму двох полів, що обертаються назустріч один одному. Поки ротор нерухомий, ці поля врівноважують один одного, тому однофазний асинхронний двигун не може стартувати самостійно. Якщо ж ротор зовнішнім зусиллям привести в рух, він буде обертатися попутно з одним вектором і назустріч іншому.

Попутний вектор буде тягнути ротор за собою, зустрічний - гальмувати.

Можна показати, що через різницю зустрічній і попутної швидкостей вплив попутного вектора буде сильніше, і двигун буде працювати в асинхронному режимі.

схема включення

Можливе підключення навантажень до трифазної мережі за двома схемами - зіркою і трикутником. При підключенні зіркою початку обмоток з'єднуються між собою, а кінці підключаються до фаз. При включенні трикутником кінець однієї обмотки підключається до початку іншої.

У схемі включення зіркою обмотки виявляються під фазною напругою 220 В., при включенні трикутником - під лінійним 380 В.

При включенні трикутником двигун розвиває не тільки велику потужність, але і великі пускові струми. Тому іноді використовують комбіновану схему - старт зіркою, потім перемикання в трикутник.

Напрямок обертання визначається порядком підключення фаз. Для зміни напрямку досить поміняти місцями будь-які дві фази.

Підключення до однофазної мережі

Трифазний двигун можна включати в однофазну мережу, хоча і з втратою потужності, якщо одну з обмоток підключити через фазосдвігающій конденсатор. Однак при такому включенні двигун сильно втрачає в своїх параметрах, тому цей режим використовувати не рекомендується.

Підключення на 220 вольт

На відміну від трифазного, двофазний мотор спочатку призначений для включення в однофазну мережу. Для отримання зсуву фаз між обмотками включається робочий конденсатор, тому двофазні двигуни називають ще конденсаторними.

Ємність робочого конденсатора розраховується за формулами для номінального робочого режиму. Але при відміну режиму від номінального, наприклад, під час пуску баланс обмоток порушується. Для забезпечення пускового режиму на час старту і розгону паралельно робочому підключається додатковий пусковий конденсатор, який повинен відключатися при виході на номінальні обороти.

Як включити однофазний асинхронний двигун

Якщо не потрібен автоматичний запуск, асинхронний однофазний двигун має найпростішу схему включення. Особливістю цього типу є неможливість автоматичного старту.

Для автоматичного пуску використовується друга пускова обмотка як в двофазному електромоторі. Пускова обмотка підключається через пусковий конденсатор тільки для старту і після цього повинна бути відключена вручну або автоматично.

Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Категорія:

Інструменти