Подключение двигателя с пусковой обмоткой: Однофазный электродвигатель 220в

Содержание

Однофазный электродвигатель: схема правильного подключения

Электродвигатели однофазные 220В широко используются в разнообразном промышленном и бытовом оборудовании: насосах, стиральных машинах, холодильниках, дрелях и обрабатывающих станках.

Разновидности

Существуют две наиболее востребованных разновидности этих устройств:

Коллекторные.
Асинхронные.

Последние по своей конструкции более просты, однако обладают рядом недостатков, среди которых можно отметить трудности с изменением частоты и направления вращения ротора.

Устройство асинхронного двигателя

Мощность данного двигателя зависит от конструктивных особенностей и может варьироваться от 5 до 10 кВт. Его ротор представляет короткозамкнутую обмотку – алюминиевые или медные стержни, которые замкнуты с торцов.

Как правило, электродвигатель асинхронный однофазный оборудован двумя смещенными на 90° относительно друг друга обмотками. При этом главная (рабочая) занимает существенную часть пазов, а вспомогательная (пусковая) – оставшуюся. Свое название электродвигатель асинхронный однофазный получил лишь потому, что он имеет только одну рабочую обмотку.

Принцип работы

Протекающий по главной обмотке переменный ток создает магнитное периодически меняющееся поле. Оно состоит из двух кругов одинаковой амплитуды, вращение которых происходит навстречу друг другу.

В соответствии с законом электромагнитной индукции, меняющийся в замкнутых витках ротора магнитный поток образует индукционный ток, который взаимодействует с полем, порождающим его. Если ротор находится в неподвижном положении, моменты сил, действующих на него, одинаковы, в результате он остается неподвижным.

При вращении ротора, нарушится равенство моментов сил, так как скольжение его витков по отношению к вращающимся магнитным полям станет разным. Таким образом, действующая на роторные витки от прямого магнитного поля сила Ампера будет существенно больше, чем со стороны обратного поля.

В витках ротора индукционный ток может возникать только в результате пересечения ими силовых линий магнитного поля. Их вращение должно осуществляться со скоростью, чуть меньше частоты вращения поля. Собственно отсюда и пошло название асинхронный однофазный электродвигатель.

Вследствие увеличения механической нагрузки уменьшается скорость вращения, возрастает индукционный ток в роторных витках. А также повышается механическая мощность двигателя и переменного тока, который он потребляет.

Схема подключения и запуска

Естественно, что вручную раскручивать при каждом запуске электродвигателя ротор неудобно. Поэтому для обеспечения первоначального пускового момента применяется пусковая обмотка. Так как она составляет прямой угол с рабочей обмоткой, для образования вращающегося магнитного поля на ней должен быть сдвинут по фазе ток относительно тока в рабочей обмотке на 90°.

Этого добиться можно посредством включения в цепь фазосмещающего элемента. Дроссель или резистор не могут обеспечить сдвиг фазы на 90°, поэтому целесообразней в качестве фазосмещающего элемента использовать конденсатор. Такая схема однофазного электродвигателя обладает отличными пусковыми свойствами.

Если в качестве фазовращающего элемента выступает конденсатор, электродвигатель конструктивно может быть представлен:

С рабочим конденсатором.
С пусковым конденсатором.
С рабочим и пусковым конденсатором.

Наиболее распространенным является второй вариант. В таком случае предусмотрено недолгое подключение пусковой обмотки с конденсатором. Это происходит только на время пуска, затем они отключаются. Реализовать такой вариант можно при помощи реле времени или посредством замыкания цепи при нажатии пусковой кнопки.

Подобная схема подключения однофазного электродвигателя характеризуется довольно невысоким пусковым током. Однако в номинальном режиме параметры низкие по причине того, что поле статора – эллиптическое (оно сильнее в направлении полюсов).

Схема с постоянно включенным рабочим конденсатором в номинальном режиме работает лучше, при этом пусковые характеристики имеет посредственные. Вариант с рабочим и пусковым конденсатором, по сравнению с двумя предыдущими, является промежуточным.

Коллекторный двигатель

Рассмотрим однофазный электродвигатель коллекторного типа. Это универсальное оборудование может питаться от источников постоянного или переменного тока. Его часто используют в электрических инструментах, стиральных и швейных машинах, мясорубках – там, где требуется реверс, его вращение с частотой свыше 3000 оборотов в минуту или регулировка частоты.

Обмотки ротора и статора электродвигателя соединяются последовательно. Ток подводится посредством щеток, соприкасающихся с пластинами коллектора, к которым подходят концы обмоток ротора.

Осуществление реверса происходит за счет изменения полярности подключения ротора или статора в электрическую сеть, а скорость вращения регулируется посредством изменения в обмотках величины тока.

Недостатки

Коллекторный однофазный электродвигатель имеет следующие недостатки:

Создание радиопомех, трудное управление, значительный уровень шума.
Сложность оборудования, практически невозможно произвести его ремонт самостоятельно.
Высокая стоимость.

Подключение

Чтобы электродвигатель в однофазной сети был подключен должным образом, необходимо соблюдать определенные требования. Как уже было сказано, существует целый ряд двигателей, способных функционировать от однофазной сети.

Перед подключением важно убедиться в том, что частота и напряжение сети, указанные на корпусе, соответствуют главным параметрам электрической сети. Все работы по подключению необходимо производить только при обесточенной схеме. Также следует избегать заряженных конденсаторов.

Как подключить однофазный электродвигатель

Для подключения двигателя необходимо соединить последовательно статор и якорь (ротор). Клеммы 2 и 3 соединяются, а две другие нужно подключить в цепь 220B.

По причине того, что электродвигатели однофазные 220В функционируют в цепи переменного тока, в магнитных системах возникает магнитный переменный поток, что провоцирует образование вихревых токов. Именно поэтому магнитную систему статора и ротора выполняют из электротехнических стальных листов.

Подключение без регулирующего блока с электроникой может привести к тому, что в момент запуска образуется значительный пусковой ток, и в коллекторе произойдет искрение. Изменение направления вращения якоря выполняется посредством нарушения последовательности подключения, когда меняются местами выводы якоря или ротора. Главным недостатком этих двигателей считается присутствие щеток, которые следует заменять после каждой длительной эксплуатации оборудования.

Таких проблем в асинхронных электродвигателях не существует, так как в них отсутствует коллектор. Магнитное поле ротора образуется без электрических связей за счет внешнего магнитного поля статора.

Подключение через магнитный пускатель

Рассмотрим, как можно подключить однофазный электродвигатель через магнитный пускатель.

1. Итак, в первую очередь необходимо выбрать магнитный пускатель по току таким образом, чтобы его контактная система выдерживала нагрузку электрического двигателя.

2. Пускатели, к примеру, делятся на величину от 1 до 7, и чем больше данный показатель, тем больший ток выдерживает контактная система этих устройств.

10A – 1.
25A – 2.
40A – 3.
63A – 4.
80A – 5.
125A – 6.
200A – 7.

3. После того как была определена величина пускателя, необходимо обратить внимание на катушку управления. Она может быть на 36B, 380B и 220B. Желательно остановиться на последнем варианте.

4. Далее, собирается схема магнитного пускателя, и подключается силовая часть. На разомкнутые контакты выполняется ввод 220B, на выход силовых контактов пускателя подключается электродвигатель.

5. Подключаются кнопки «Стоп – Пуск». Их питание осуществляется от ввода силовых контактов пускателя. К примеру, фаза соединяется с кнопкой «Стоп» замкнутого контакта, затем с нее переходит на пусковую кнопку разомкнутого контакта, а с контакта кнопки «Пуск» – на один из контактов катушки магнитного пускателя.

6. На второй вывод пускателя подключается «ноль». Чтобы зафиксировать включенное положение магнитного пускателя, необходимо шунтировать пусковую кнопку замкнутого контакта к блоку контактов пускателя, подающего питание с кнопки «Стоп» на катушку.

Подключение электродвигателя

Подключение асинхронного двигателя

Трехфазный переменный ток

Электрическая сеть трехфазного переменного тока получила наиболее широкое распространение среди электрических систем передачи энергии. Главным преимуществом трехфазной системы 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 «звезда» или «треугольник» 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: фазное напряжение это разница потенциалов между линейным проводом и нейтралью.

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

Звезда	Треугольник	Обозначение
		U_л, U_ф — линейное и фазовое напряжение, В
		I_л, I_ф — 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 U_л=380 В (соответственно U_ф=220 В) и потреблял ток I_л=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
Схема соединения обмоток, наименование фазы и 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
Схема соединения обмоток, наименование фазы и 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	0
Соединение треугольником (число выводов 3)
первый вывод	C1
второй вывод	C2
третий вывод	C3

Подключение трехфазного асинхронного двигателя к однофазной сети с помощью фазосдвигающего элемента

Трехфазные асинхронные электродвигатели могут быть подключены к однофазной сети с помощью фазосдвигаюших элементов. При этом электродвигатель будет работать либо в режиме однофазного двигателя с пусковой обмоткой (рисунок а, б, г) либо в режиме конденсаторного двигателя с постоянно включенным рабочим конденсатором (рисунок в, д, е).

Схемы подключения трехфазного асинхронного электродвигателя к однофазной сети

Схемы приведенные на рисунке «а», «б», «д» применяются, когда выведены все шесть концов обмотки. Электродвигатели с соединением обмоток согласно схемам «а», «б», «г» практически равноценны двигателям, которые спроектированы как однофазные электродвигатели с пусковой обмоткой. Номинальная мощность при этом состовляет 40-50% от мощности в трехфазном режиме, а при работе с рабочим конденсатором 75-80%.

Емкость рабочего конденсатора при частоте тока 50 Гц для схем «в», «д», «е» примерно рассчитывается соответственно по формулам:

,где C_раб — емкость рабочего конденсатора, мкФ,
I_ном – номинальный (фазный) ток статора трехфазного двигателя, А,
U₁ – напряжение однофазной сети, В.

Управление асинхронным двигателем

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.

Нереверсивная схема

Нереверсивная схема подключения трехфазного асинхронного электродвигателя к трехфазной сети переменного электрического тока через магнитный пускатель
L1, L2, L3 — контакты для подключения к сети трехфазного переменного тока, QF1 — автоматический выключатель, SB1 — кнопка остановки, SB2 — кнопка пуска, KM1 — магнитный пускатель, KK1 — тепловое реле, HL1 — сигнальная лампа, M — трехфазный асинхронный двигатель

Реверсивная схема

Реверсивная схема подключения трехфазного асинхронного электродвигателя к трехфазной сети переменного электрического тока через магнитные пускатели
L1, L2, L3 — контакты для подключения к сети трехфазного переменного тока, QF1 — автоматический выключатель, KM1, KM2 — магнитные пускатели, KK1 — тепловое реле, Mм — трехфазный асинхронный двигатель, SB1 — кнопка остановки, SB2 — кнопка пуска «вперед», SB3 — кнопка пуска «назад» (реверс), HL1, HL2 — сигнальные лампы

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.

Функциональная схема частотно-регулируемого привода

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).

Скалярное управление асинхронным двигателем с датчиком скорости

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 управления асинхронным электродвигателем по датчику положения ротора

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.

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).

Полеориентированное управления асинхронным электродвигателем без датчика положения ротора

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

Схема подключения однофазного двигателя

и примеры — Wira Electrical

Схема подключения однофазного двигателя очень поможет нам при работе с электродвигателями для большинства бытовых приборов.

В настоящее время каждый дом и бытовая техника используют для работы однофазное электричество. Это также верно для почти каждого электродвигателя, который мы используем, например: двигатель водяного насоса, фен и электрический вентилятор. Вот почему действительно стоит изучить схему однофазного двигателя, если мы хотим проводить техническое обслуживание и ремонт.

Мы изучим схему каждого типа однофазного двигателя, потому что однофазные двигатели могут иметь разные схемы, соединения и назначение. Вот почему изучение каждого типа, который мы можем найти, является хорошей идеей.

Схема подключения однофазного двигателя

Однофазный асинхронный двигатель — это двигатель переменного тока, работающий от однофазного питания. Этот двигатель широко используется в бытовой технике.

Источник: Википедия.

Ротор — это динамическая часть асинхронного двигателя, которая вращается внутри двигателя.

Статор — это статическая часть асинхронного двигателя, создающая вращающееся магнитное поле для ротора.

В отличие от двигателя постоянного тока, однофазное электричество к статору будет иметь трудности при вращении ротора двигателя переменного тока из-за недостаточного вращающегося магнитного поля. Двигатель переменного тока хорошо известен своим более высоким током при запуске двигателя.

Будут представлены различные схемы однофазных двигателей, а также их модификации для обеспечения правильной работы. Несмотря на то, что все они разные, некоторые из них имеют одни и те же элементы: конденсатор и центробежный переключатель.

Конденсатор будет подключен к вспомогательной обмотке для создания вращающегося магнитного поля со сдвинутой фазой. Некоторые однофазные двигатели немедленно обесточивают конденсатор и вспомогательную обмотку, когда скорость достигает определенной точки, некоторые из них все еще включают ее.

Вам лучше изучить их ниже, как подключить однофазный двигатель и как подключить однофазный двигатель.

Подключение однофазного асинхронного двигателя

При изучении и наблюдении за подключением однофазного двигателя мы начнем с подключения однофазного асинхронного двигателя. Как указывалось выше, однофазный двигатель испытывает трудности с созданием вращающегося магнитного поля для запуска вращения ротора.

Вот почему вспомогательная обмотка используется для создания дополнительного магнитного поля. Конечно, добавление еще одной обмотки ничему не поможет при вращении ротора. Конденсатор используется для сдвига фазы, поэтому мы можем получить два вращающихся магнитных поля с разными фазами.

Ниже приведена схема центробежного выключателя однофазного двигателя.

Центробежный выключатель используется для соединения вспомогательной обмотки с конденсатором и источником питания. Как только скорость достигает определенного значения, переключатель отключает конденсатор и вспомогательную обмотку от источника питания.

С этого момента питание подается только на основную обмотку, чтобы двигатель работал в установившемся режиме.

Исходя из этого поведения, мы можем назвать это переключателем конденсатора однофазного электродвигателя или запуском конденсатора асинхронного двигателя , потому что мы используем конденсатор для переключения между пуском и работой.

Схема подключения двигателя постоянного конденсатора с расщепленной фазой

Как следует из названия, схема этого однофазного двигателя будет работать с расщепленной фазой, генерируемой конденсатором. Емкость конденсатора и реактивное сопротивление обмотки в некоторой степени сдвигают фазу.

Ниже приведена схема подключения однофазного двигателя с постоянным конденсатором.

Этот постоянный конденсаторный двигатель с расщепленной фазой также известен как конденсаторный двигатель с одним номиналом . Этому также не нужен центробежный переключатель или какой-либо другой переключатель для отключения питания от вспомогательной обмотки. О центробежных выключателях других типов мы поговорим позже.

Этот двигатель состоит из:

Клетка ротора,
Обмотка статора,
Вспомогательная обмотка и конденсатор
А для пуска двигателя.

Ниже показано, как подключить двигатель с расщепленной фазой.

Конденсаторный пусковой конденсатор Схема подключения двигателя

Теперь мы узнаем о схеме подключения однофазного двигателя с 2 конденсаторами или пусковом конденсаторном двигателе с рабочим конденсатором .

Двигатель с конденсаторным пуском, работающий от конденсатора, также известен как двигатель с двумя конденсаторами . «Двойное значение» происходит от установки двух конденсаторов для двух разных целей: запуска и работы.

В дополнение к двум конденсаторам в этом двигателе также используется центробежный переключатель для управления процессом пуска и работы.

Пусковой конденсатор подключается к вспомогательной обмотке, когда двигатель находится в пусковой фазе.

После того, как двигатель достигнет определенной скорости, центробежный переключатель отключит вспомогательную обмотку от пускового конденсатора.

Этот двигатель имеет две обмотки: основную обмотку и вспомогательную обмотку, как и другие типы. Вспомогательная обмотка поможет при запуске двигателя, а основная обмотка будет питаться постоянно.

Поскольку он имеет два конденсатора для обеспечения двух фазовых сдвигов друг к другу, мы можем назвать это схемой подключения однофазного двухполюсного двигателя.

На рисунке ниже показан фактический вид двигателя с конденсаторным пуском.

Ниже приведен пример того, как мы подключаем двигатель с пусковым конденсатором.

Двигатель с экранированными полюсами

Этот двигатель широко используется в маломощных устройствах.

Этот однофазный двигатель сильно отличается от предыдущих типов, поскольку в нем не используются конденсатор и центробежный переключатель для создания желаемых вращающихся магнитных полей.

Имейте в виду, что этот двигатель относительно небольшой и не развивает большой мощности. Он в основном используется для небольших приложений, таких как электрический вентилятор. Этот двигатель дешев, прост в запуске, прочен, прост, но не эффективен. В большинстве случаев мы выбрасываем этот мотор, как только он сломается, и покупаем новый, а не ремонтируем его.

Ниже показана конструкция двигателя с экранированными полюсами.

В отличие от других однофазных двигателей, в которых в качестве статора используются обмотки, в этом двигателе в качестве статора используется многослойный сердечник для создания магнитного поля. Его ротор будет таким же, с короткозамкнутым ротором.

Кроме того, катушка используется для создания магнитного потока в пластинах статора.

Из названия следует, что нам нужно что-то, чтобы изобразить «заштрихованный столб». Здесь используются экранирующие полюса из пары закороченных медных марок, известных как экранирующие кольца.

Экранирующие кольца не связаны электрически в двигателе, но они создают магнитные поля за счет индуцированного тока, протекающего в катушке.

Эти кольца делают возможным возникновение вращающегося магнитного поля. Кольца будут задерживать генерируемый вращающийся магнитный поток. Этот проводник должен прервать полный оборот полюса. Поток увеличивается, но задерживается индуцированным током в медном кольце.

Ниже приведено фактическое изображение двигателя с заштрихованными полюсами.

Схемы подключения двигателя

Маркировка и соединения проводов электродвигателя

Чтобы узнать о конкретных соединениях двигателей Leeson, перейдите на их веб-сайт и введите номер каталога Leeson в поле «Обзор», вы найдете данные о соединении, размеры, данные с паспортной таблички и т. д. www.leeson.com

Однофазные соединения:
Одиночное напряжение:

Вращение	L1	L2
против часовой стрелки	1,8	4,5
КВ	1,5	4,8

Двойное напряжение: (только основная обмотка)

Напряжение	Вращение	L1	L2	Присоединяйтесь к
Высокий	против часовой стрелки	1	4,5	2, 3 и 8
	CW	1	4,8	2, 3 и 5
Низкий	против часовой стрелки	1,3,8	2,4,5	——-
	CW	1,3,5	2,4,8	——-

Двойное напряжение: (основная и вспомогательная обмотка)

Напряжение	Вращение	L1	L2	Регистрация
Высокий	против часовой стрелки	1,8	4,5	2&3,6&7
	CW	1,5	4,8	2&3,6&7
Низкий	против часовой стрелки	1,3,6,8	2,4,5,7	———
	CW	1,3,5,7	2,4,6,8	———

Маркировка однофазных клемм, обозначенная цветом: (стандарты NEMA)
1-nlection 5-черный P1-нет Цвет назначен
2-белый цвет 6-н-ни.

Подключение двигателя с пусковой обмоткой: Однофазный электродвигатель 220в — схемы подключения и цена