При вращении ротора электрический ток I2обр индуцированная обратным магнитным полем в обмотке ротора, имеет частоту f2обр намного выше, чем частота f2пр тока ротора I2пр которая индуцируется прямым полем.
Однофазный электродвигатель 220 Вольт
Однофазная система электроснабжения широко используется для жилых, коммерческих и в некоторой степени промышленных приложений по сравнению с трехфазной системой. Однофазная система более экономична, а потребность в энергии в большинстве домов, офисов и магазинов очень низкая. По этой причине однофазная система очень хорошо подходит в данной ситуации.
Однофазные двигатели имеют простую конструкцию. Они дешевы, надежны и просты в обслуживании и ремонте. Эти преимущества привели к использованию однофазных двигателей в вентиляторах, пылесосах и т.д.
Эти двигатели классифицируются следующим образом:
1. однофазные асинхронные двигатели или индукционные двигатели.
2. однофазные синхронные двигатели
3. переключаемые двигатели.
Устройство электродвигателя.
Как и любой другой электродвигатель, асинхронный двигатель состоит из двух основных элементов. Этими элементами являются ротор и статор.
Статор
Как следует из названия, статор — это неподвижная часть асинхронного двигателя. Статор этого двигателя питается однофазным переменным током.
Ротор
Ротор — это вращающаяся часть асинхронного двигателя. Ротор соединен с механической нагрузкой через вал. Ротор однофазного асинхронного двигателя представляет собой так называемую короткозамкнутую клетку.
Конструкция этого двигателя практически идентична «червячной клетке» трехфазного двигателя, с той лишь разницей, что статор асинхронного двигателя имеет две обмотки, тогда как статор трехфазного асинхронного двигателя имеет только одну обмотку.
Про статор однофазного индукционного двигателя
Статор этого двигателя запаян в несколько слоев, чтобы уменьшить потери биполярного тока на периферии. Пазы в уплотнении предназначены для удержания статора или основной обмотки на месте. Для уменьшения гистерезисных потерь уплотнение изготовлено из кремниевой стали. При подаче однофазного переменного тока на обмотку статора возникает магнитное поле, и двигатель вращается со скоростью немного ниже синхронной скорости Ns, определяемой соотношением:
Где: f = частота приложенного напряжения, P = нормально разомкнутые полюса двигателя.
Статор асинхронного двигателя по конструкции аналогичен статору трехфазного асинхронного двигателя, за исключением двух отличий в площади обмотки для однофазного асинхронного двигателя. 1) Во-первых, однофазные асинхронные двигатели обычно строятся с катушками, не имеющими скрещенных лепестков. Количество витков на катушку можно легко регулировать с помощью непересекающихся катушек. Распределение магнитодвижущей силы почти синусоидальное.
2. за исключением двигателя с экранированными полюсами, асинхронный двигатель имеет две обмотки на статоре, а именно основную и вспомогательную обмотки. Эти обмотки расположены в квадратном отношении друг к другу.
Конструкция этого двигателя практически идентична «червячной клетке» трехфазного двигателя, с той лишь разницей, что статор асинхронного двигателя имеет две обмотки, тогда как статор трехфазного асинхронного двигателя имеет только одну обмотку.
Устройство и схема подключения АД
Устройство однофазного асинхронного двигателя
Интересно. Трехфазный асинхронный двигатель можно использовать для однофазного режима работы. Расчет должен быть произведен заранее.
Статор имеет две электрические обмотки. Одна из них — рабочая обмотка, основная обмотка. Вторая обмотка является пусковой и необходима для запуска устройства. Разница с однофазными двигателями заключается в отсутствии пускового момента. Ротор напоминает червячную клетку; ток одной фазы создает магнитное поле. Он состоит из двух полей. Когда устройство включено, ротор двигателя стоит на месте.
Принципиальная схема обмоток однофазного двигателя
Расчет результирующего момента, когда ротор неподвижен, основан на магнитных полях, которые формируют эти два момента.
Противоположный крутящий момент обозначается как M.
n — скорость вращения.
Характеристики асинхронного однофазного двигателя
Если неподвижная часть приводится в действие, возникает вращающий момент. Из-за недоступности во время запуска двигатели оснащаются дополнительным пусковым устройством.
Разница между однофазными асинхронными и трехфазными двигателями заключается в характеристиках статора. Статоры имеют двухфазную обмотку. Одна из них является основной или рабочей обмоткой, а другая называется стартерной.
Магнитные валы расположены под углом 90 градусов друг к другу. В рабочей фазе ротор не вращается, поскольку ось магнитного поля неподвижна.
Существуют специальные программы для расчета обмоток статора.
Типы однофазных моторов
Различают бифилярный и конденсаторный механизмы.
При работе на постоянном токе бифилярная обмотка не используется. В противном случае значение мощности уменьшается. Когда она достигает определенной скорости, она прерывается. Пусковая обмотка включается на несколько секунд. Активация в течение 3 секунд засчитывается до 30 раз каждые 60 минут. Слишком частое включение может привести к перегреву скорости.
Фаза отключена, при запуске активируется цепь вспомогательной обмотки. Для достижения пускового момента необходимо создать круговое магнитное поле. Использование конденсатора обеспечивает наилучший пусковой момент. Двигатели с конденсаторами в цепи — это конденсаторные двигатели. Они работают на основе вращающегося магнитного поля. Конденсаторный блок имеет две катушки, которые всегда находятся под напряжением.
Принцип работы
Принцип работы основан на короткозамкнутом роторе. Магнитное поле представлено двумя кругами с противоположным порядком, т.е. поля вращаются в разных направлениях, но с одинаковой скоростью. Когда ротор продвигается в нужном направлении, он продолжает вращаться в том же направлении.
По этой причине однофазный генератор запускается нажатием кнопки запуска. Это вызывает возбуждение статора. Токи приводят магнитное поле во вращение, и в воздушном зазоре возникает магнитная индукция. В течение нескольких секунд ротор разгоняется до номинальной скорости.
При отпускании кнопки ввода двигатель переключается с двухфазного на однофазный режим работы. Однофазная работа поддерживается за счет переменной составляющей поля магнитов, которая вращается быстрее ротора из-за проскальзывания.
Диаграмма центробежного выключателя
Для улучшения однофазного режима работы установлены центробежный выключатель и реле с нормально замкнутыми контактами.
Центробежный выключатель останавливает запуск обмотки статора в машине, когда скорость вращения ротора номинальна. А тепловое реле отключает двухфазную обмотку от сети, если она перегревается.
Изменение направления вращения ротора достигается путем изменения направления тока в любой фазе обмотки во время пуска. Для этого нужно нажать кнопку пуска и сдвинуть две или одну металлическую пластину.
Для сдвига фазы в цепь необходимо включить резистор, дроссель или конденсатор. Все они являются фазосдвигающими элементами.
При запуске двигателя активны две фазы, после этого активна одна фаза.
- Высокая движущая сила из-за отсутствия коллектора,
- малый размер и вес,
- дешевые по сравнению с многофазными,
- питание от синусоидальной сети,
- простая конструкция благодаря короткозамкнутому ротору.
- Отсутствие или низкий пусковой момент и низкий КПД,
- узкий диапазон настройки скорости.
Совет: Чтобы получить высококачественный однофазный двигатель, выбирайте надежного производителя двигателей. Например, AIDE, Siemens, Emod. Убедитесь, что у вас есть соответствующая документация.
Стоимость однофазного асинхронного двигателя зависит от его номинальной мощности. Средняя цена колеблется от 2,5 тысяч рублей до 9 тысяч рублей. Однофазные асинхронные двигатели можно купить в магазинах или в Интернете.
При правильном расчете и эксплуатации однофазный асинхронный двигатель имеет долгий и эффективный срок службы.
Потребовалось более 60 лет, чтобы однофазный асинхронный двигатель завоевал весь мир. Все началось в 1820-х годах, когда Джозеф Генри и Майкл Фарадей открыли явление индукции и провели первые эксперименты.
Однофазный асинхронный электродвигатель
Основными компонентами любого электродвигателя являются ротор и статор. Ротор — это вращающаяся часть электродвигателя, статор — неподвижная часть электродвигателя, через которую создается магнитное поле для вращения ротора.
Основные компоненты однофазного двигателя: ротор и статор.
Статор имеет две обмотки, которые расположены под углом 90° друг к другу. Основная обмотка называется главной (силовой) и обычно занимает 2/3 паза сердечника статора, другая обмотка называется вспомогательной (пусковой) и обычно занимает 1/3 паза сердечника статора.
На самом деле двигатель является двухфазным, но поскольку в работе находится только одна обмотка, двигатель называется однофазным.
Ротор обычно представляет собой клетку для червей, которую также называют «клеткой улитки» из-за ее сходства. Медные или алюминиевые шины закрываются на концах втулкой, а пространство между шинами обычно заполняется алюминиевым сплавом. Аналогично, ротор однофазного двигателя может представлять собой полый немагнитный цилиндр или полый ферромагнитный цилиндр.
Однофазный двигатель со вспомогательной обмоткой имеет 2 обмотки, расположенные перпендикулярно друг другу.
Принцип работы однофазного асинхронного двигателя
Для лучшего понимания работы однофазного асинхронного двигателя рассмотрим двигатель с одной обмоткой на основной и вспомогательной обмотках.
Давайте проанализируем случай двух обмоток с одним витком в каждой.
Рассмотрим случай, когда во вспомогательной обмотке ток не течет. Когда главная обмотка статора находится под напряжением, переменный ток, протекающий в обмотке статора, создает пульсирующее магнитное поле, которое является пространственно постоянным, но подвержено влиянию +Fmah д о-Fmah .
Пульсирующее магнитное поле
Если ротор, имеющий начальное вращение, поместить в пульсирующее магнитное поле, он будет продолжать вращаться в том же направлении.
Чтобы понять работу однофазного асинхронного двигателя, мы разложим пульсирующее магнитное поле на два равных круговых поля, амплитуда которых равна Fmah/2 и вращаются с одинаковой частотой в противоположных направлениях:
- где nпр — частота прямого вращения магнитного поля, об/мин,
- nгде — скорость вращения магнитного поля в обратном направлении, об/мин,
- f1 — частота тока статора, Гц,
- p — количество пар полюсов
- n1 — Скорость вращения магнитного потока, об/мин
Разложение пульсирующего магнитного потока на два вращающихся магнитных потока
Действие пульсирующего поля на вращающийся ротор
Рассмотрим случай, когда ротор в пульсирующем магнитном потоке имеет начальное вращение. Например, мы вручную вращаем вал однофазного двигателя, одна обмотка которого подключена к сети переменного тока. В этом случае при определенных условиях двигатель продолжает развивать крутящий момент, поскольку скольжение его ротора неравномерно по отношению к переднему и заднему магнитному потоку.
Предположим, что фронтальный магнитный поток Fпр вращается в направлении вращения ротора, в то время как обратный магнитный поток Фгде — в противоположном направлении. Поскольку скорость вращения ротора n2 меньше скорости вращения магнитного потока n1 скольжение ротора относительно потока Fпр это
- где sпр — скольжение ротора относительно постоянного магнитного тока,
- n2 — скорость вращения ротора, об/мин,
- s — скольжение асинхронного двигателя
вращающийся вперед и назад магнитный поток вместо пульсирующего магнитного потока
Магнитный поток Fгде вращается в противоположном направлении от ротора, скорость вращения ротора n2 является отрицательным по отношению к этому потоку, а скольжение курсора по отношению к Faгде
- где sгде — скольжение курсора по отношению к встречному магнитному потоку
вращающееся магнитное поле, проходящее через ротор
Ток, индуцируемый в роторе переменным магнитным полем
Пуск однофазного двигателя. Как создать начальное вращение?
Одним из способов создания пускового момента в однофазном асинхронном двигателе является расположение вспомогательной обмотки B (пусковой обмотки) на 90 градусов вне фазы с основной обмоткой A (рабочей обмоткой). Для того чтобы обмотка статора создавала вращающееся магнитное поле, токи IA и яB в обмотках должны быть вне фазы друг с другом. Для достижения сдвига фаз между токами IA и яB Обмотка B оснащена фазосдвигающим элементом (резистором), индуктивностью (катушкой) или емкостью (конденсатором).
После достижения двигателем скорости, близкой к установившейся, пусковая обмотка B отключается. Вспомогательная обмотка должна отключаться либо автоматически с помощью центробежного выключателя, реле времени, реле тока или дифференциального реле, либо вручную с помощью кнопки.
Поэтому во время пуска двигатель работает как двухфазный, а после окончания пуска — как однофазный.
Российские производители предлагают несколько серий агрегатов мощностью от 18 до 600 Вт и скоростью вращения 3000 и 1500 об/мин. Все они предназначены для подключения к сети 127, 220 или 380 В и частоте 50 Гц.
Основные схемы подключения
В качестве заменителей фазы однофазного асинхронного двигателя могут использоваться различные электромеханические элементы (катушка, активный резистор и т.д.), но конденсатор обеспечивает наилучший пусковой эффект и поэтому наиболее часто используется для этой цели.
Однофазный асинхронный двигатель и конденсатор
Существует три основных способа запуска однофазного асинхронного двигателя:
В большинстве случаев используется цепь пускового конденсатора. Это связано с тем, что он используется в качестве стартера и работает только при включенном двигателе. Дальнейшее вращение ротора обеспечивается пульсирующим магнитным полем рабочей фазы, как уже было описано в предыдущем разделе. Часто для замыкания цепи стартера используется реле или кнопка.
Поскольку обмотка пусковой фазы используется только в течение короткого времени, она не рассчитана на большие нагрузки и изготавливается из более тонкого провода. Для предотвращения повреждений двигатели оснащены тепловым реле (размыкает цепь после нагрева до определенной температуры) или центробежным выключателем (прерывает обмотку стартера после того, как вал двигателя поднимется).
Это позволяет добиться отличного стартового поведения. Однако такая схема имеет существенный недостаток: при подключении к однофазной сети магнитное поле в двигателе имеет не круговую, а эллиптическую форму. Это увеличивает потери при преобразовании электрической энергии в механическую и, таким образом, снижает эффективность.
Схема с рабочим конденсатором не предусматривает отключение дополнительной обмотки после запуска и ускорения двигателя. В этом случае конденсатор позволяет компенсировать потери энергии, что приводит к разумному повышению эффективности. Однако производительность достигается за счет стартовых характеристик.
Для работы схемы необходимо выбрать элемент с определенной емкостью, рассчитанной для тока нагрузки. Конденсатор с неподходящей емкостью приводит к тому, что вращающееся магнитное поле принимает эллиптическую форму.
Соединение с использованием обоих конденсаторов — пускового и рабочего — является своего рода «золотым сечением». При таком подключении двигателя его пусковые и рабочие характеристики приобретают среднее значение по сравнению с описанными выше системами.
На практике для устройств, требующих высокого пускового момента, первый контур используется с соответствующим конденсатором, а в противоположном случае второй контур используется с рабочим конденсатором.
Конденсаторы
Принципиальная схема однофазного двигателя с конденсатором: a — с рабочей емкостью Cp, b — с рабочей емкостью Cp и пусковой емкостью Cn.
Двигатель может быть оснащен двумя типами конденсаторов. Емкость, подключенная последовательно с пусковой обмоткой и пропускающая ток для сдвига фаз, является обязательной. Значение берется из технического паспорта двигателя и воспроизводится на заводской табличке двигателя.
Если конденсатор с нужной емкостью отсутствует, можно использовать любой другой конденсатор с аналогичными характеристиками. Если отклонение слишком велико, двигатель может не начать вращаться без ручного воздействия на его вал и затем не развивать требуемую мощность. Если мощность слишком высока, произойдет сильный нагрев.
Мощность вспомогательного пускового элемента выбирается в два-три раза больше мощности основного элемента. Это значение обеспечивает максимальный пусковой момент.
Для активации стартера может использоваться обычная кнопка или более сложная схема.
Двигатель от старой стиральной машины для токарного станка
Собрать токарный станок самостоятельно несложно. Все, что нужно, — это прикрепить адаптер на вал двигателя старой стиральной машины. Адаптер не должен быть неподвижным. Лучше, чтобы он был съемным, ведь тогда токарный станок будет многофункциональным, с возможностью шлифовать детали, затачивать ножи — шлифовальный круг, заниматься резкой металлических и пластиковых труб отрезным кругом, использовать другие приспособления. На фото показаны возможные варианты крепления.
Нет необходимости закреплять этот саморез на прочном основании. Чтобы облегчить работу, желательно сделать инструмент портативным. Толстая, устойчивая доска служит основанием. Для фиксации созданного таким образом токарного станка рекомендуется использовать кронштейны, которые прикручиваются к основанию винтами от стиральной машины. Можно использовать обычный выключатель или выключатель от стиральной машины.
