19 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое однополюсный двигатель

Однофазный двигатель

Однофа́зный дви́гатель — электродвигатель, конструктивно предназначенный для подключения к однофазной сети переменного тока.

Фактически является двухфазным, но вследствие того, что рабочей является только одна обмотка, двигатель называют однофазным.

Содержание

  • 1 Однофазный асинхронный двигатель
  • 2 Принцип работы двигателя
  • 3 Многофазные двигатели в однофазной сети
  • 4 Примечания
  • 5 Ссылки

Однофазный асинхронный двигатель [ править | править код ]

Строго говоря, именно однофазным называется такой асинхронный двигатель, который имеет на статоре одну рабочую обмотку, которая подключается к сети однофазного тока. Запуск осуществляется вращающимся магнитным полем, создающимся основной обмоткой и дополнительной (меньшей) пусковой обмоткой, которая подключается через ёмкость/индуктивность к основной сети на время пуска или замыкается накоротко (в двигателях малой мощности).

Преимуществом двигателя является простота конструкции (короткозамкнутый ротор). Недостатки — малый пусковой момент (или вообще его отсутствие) и низкий КПД.

Применяются в основном в вентиляторах малой мощности (настольных, оконных, для ванных комнат и т. п.). Самым массовым советским вентилятором такого типа (и двигателем для него) был «ВН-2» мощностью 15 Ватт. Особенностью его конструкции является установка шарикового подшипника только с одной стороны вала двигателя (противоположной крыльчатке вентилятора), в результате из-за значительных изгибающих нагрузок подшипник (и двигатель) сильно шумит даже на малых оборотах.

Принцип работы двигателя [ править | править код ]

Однофазный ток статора электродвигателя создает пульсирующее магнитное поле, которое можно разложить на два поля, имеющих равные амплитуды и вращающиеся в противоположные стороны с одинаковой частотой. При неподвижном роторе эти поля создают одинаковые по величине, но разные по знаку моменты. Поэтому при пуске результирующий момент двигателя, не имеющего специальных пусковых приспособлений, равен нулю, и двигатель не может начать вращаться. Однако если ротор привести во вращение в ту или иную сторону, то один из моментов будет преобладать и вал двигателя будет продолжать вращаться в сторону начального вращения [1] .

Для создания пускового момента может использоваться пусковая обмотка, подключаемая на короткое время при запуске двигателя [2] . Для создания вращающегося магнитного поля необходимо, чтобы магнитный поток через пусковую обмотку был сдвинут по фазе относительно рабочей. Для этого может применяться конденсатор (именно для пусковой обмотки используется редко из-за значительных габаритов конденсатора), либо комбинация из индуктивности и активного сопротивления самой пусковой обмотки. Так как обмотка подключается на короткое время, потери, и следовательно, нагрев пусковой обмотки не имеет большого значения.

Другой способ создания пускового момента — использование экранированных полюсов [2] . В таком двигателе полюса расщепляются и на часть наконечников надевается короткозамкнутая обмотка — экран. Такие двигатели имеют низкий КПД и пусковой момент, потому используются только в маломощных приборах.

Многофазные двигатели в однофазной сети [ править | править код ]

Не вполне корректно однофазными двигателями также называют конструктивно двух- и трёхфазные асинхронные электродвигатели, подключаемые через схемы согласования в однофазную сеть (конденсаторные двигатели).

Двухфазный двигатель, как правило, проектируется именно в расчёте на работу в однофазной сети (как конденсаторный двигатель). Обе его обмотки (фазы двигателя) являются рабочими и включены постоянно — одна непосредственно в сеть, вторая — через фазосдвигающую цепь (как правило, конденсаторы). Он имеет лучшие эксплуатационные параметры из всех типов асинхронных двигателей при работе в однофазной сети. Широко применялся в активаторных стиральных машинах советского времени.

Трехфазный асинхронный электродвигатель также может работать в однофазной сети с потерей мощности. При этом для запуска необходима фазосдвигающая цепь, которая обычно строится или из ёмкости или из индуктивности:

  • При ёмкостном запуске на одну из обмоток подаётся напряжение (ток) через ёмкость, которая сдвигает фазу тока вперёд на 90° (без учёта потерь). После запуска напряжение с фазосдвигающей обмотки можно снять.
  • При индуктивном запуске на одну из обмоток подаётся напряжение (ток) через индуктивность, которая сдвигает фазу тока назад на 90° (без учёта потерь). После запуска напряжение с фазосдвигающей обмотки можно снять.
  • В некоторых случаях, при питании от однофазной сети, запуск осуществляется вручную проворотом ротора. После проворота ротора двигатель работает самостоятельно.

Что такое однополюсный двигатель

Схема пуска и реверсирования трёхфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором

Рис. 43. Схема пуска и реверсирования трёхфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

Схема предназначена для пуска, реверсирования (изменения направления вращения) и остановки трёхфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, а также их защиты от коротких замыканий и перегрузок. Схема питается от трёхфазной пятипроводной системы низкого напряжения 400/230V.

Схема состоит из двух основных частей: первичной или силовой и вторичной или схемы управления. В первичную часть входят трёхполюсный автоматический выключатель F1, силовые контакты контакторов KM1 и KM2 и двигатель M. Все остальные элементы входят во вторичную часть. Первичная часть питается линейным напряжением 400V, вторичная часть питается фазным напряжением 230V. Для соединения элементов используются медные провода PL-1,5 (ПВХ изоляция, сечение 1,5 mm²).

Читать еще:  Что такое контрактный двигатель хонда фит

Для приведения схемы в рабочее состояние включаем трёхполюсный автоматический выключатель F1, после этого включаем однополюсный выключатель F2.

Для пуска двигателя следует нажать на кнопку с самовозвратом S2. Ток проходит через обмотку контактора KM1, его силовые и вспомогательный контакты KM1 замыкаются (в цепи обмотки KM2 — размыкается) и двигатель начинает вращаться – например, по часовой стрелке).

Для реверсирования двигателя сначала следует нажать на кнопку S1. При этом обмотка контактора KM1 теряет питание, силовые и вспомогательный контакты KM1 разомкнутся и двигатель остановится. После нажатия на кнопку S3 ток проходит через обмотку контактора KM2, его силовые и вспомогательный контакты замыкаются (в цепи обмотки KM1 — размыкается) и двигатель начинает вращаться в обратном направлении – например, против часовой стрелки. Для “сохранения” цепи тока, образованной нажатием на S2 или S3, предусмотрены вспомогательные контакты KM1 и KM2 (удерживающие- или контакты самопитания). При отсутствии вспомогательных контактов после возврата S2 или S3 произойдёт остановка двигателя.

Для окончательной остановки двигателя следует нажать на кнопку с самовозвратом S1, снабжённую размыкающим контактом, вследствие чего размыкаются все цепи схемы управления, контактор KM1 или KM2 выключается, его силовые и вспомогательный контакты размыкаются и двигатель останавливается.

Эта схема снабжена нулевой защитой. Это означает, что в случае перерыва электроснабжения схема управления отключается и двигатель останавливается. Для повторного пуска двигателя следует снова нажать на S2 или S3. Самопроизвольный повторный пуск двигателя невозможен.

В случае короткого замыкания или перегрузки во вторичной части срабатывает однополюсный автоматический выключатель F2, который выключает схему управления. В случае короткого замыкания или перегрузки в первичной части срабатывает трёхполюсный автоматический выключатель F1, который выключает первичную часть.

Электродвигатель переменного тока

Электрические двигатели давно и прочно заняли лидирующие позиции среди силовых агрегатов различного типа оборудования. Их можно найти в автомобиле и в пылесосе, в сложнейших станках и в обычных детских игрушках. Они есть практически везде, хотя и отличаются между собой типом, строением и рабочими характеристиками.

Электродвигатели – это силовые агрегаты, способные превращать электрическую энергию в механическую. Различают два их основных вида: двигатели переменного и постоянного тока. Разница между ними, как понятно из названия, заключается в типе питающего тока. В данной статье речь пойдет о первом виде – электродвигателе переменного тока

Устройство и принцип работы

Основная движущая сила любого электрического двигателя – электромагнитная индукция. Электромагнитная индукция, если описать ее в двух словах – это появление силы тока в проводнике, помещенном в переменное магнитное поле. Источником переменного магнитного поля является неподвижный корпус двигателя с размещенными на нем обмотками – статор, подключенный к источнику переменного тока. В нем расположен подвижный элемент – ротор, в котором и возникает ток. По закону Ампера на заряженный проводник, помещенный в магнитное поле, начинает действовать электродвижущая сила – ЭДС, которая вращает вал ротора. Таким образом, электрическая энергия, которая подается на статор, превращается в механическую энергию ротора. К вращающемуся валу можно подключать различные механизмы, выполняющие полезную работу.

Электродвигатели переменного тока делятся на синхронные и асинхронные. Разница между ними в том, что в первых ротор и магнитное поле статора вращаются с одной скоростью, а во вторых ротор вращается медленнее, чем магнитное поле. Отличаются они и по устройству, и по принципу работы.

Асинхронный двигатель

Устройство асинхронного двигателя

На статоре асинхронного двигателя закреплены обмотки, создающие переменное вращающееся магнитное поле, концы которой выводятся на клеммную коробку. Поскольку при работе двигатель нагревается, на его валу устанавливается вентилятор системы охлаждения.

Ротор асинхронного двигателя выполнен с валом как одно целое. Он представляет собой металлические стержни, замкнутые между собой с двух сторон, из-за чего такой ротор еще именуется короткозамкнутым. Своим видом он напоминает клетку, поэтому его часто называют «беличьим колесом» Более медленное вращение ротора в сравнении с вращением магнитного поля – результат потери мощности при трении подшипников. Кстати, если бы не было этой разницы в скорости, ЭДС бы не возникала, а без нее не было бы и тока в роторе и самого вращения.

Магнитное поле вращается за счет постоянной смены полюсов. При этом соответственно меняется направление тока в обмотках. Скорость вращения вала асинхронного двигателя зависит от числа полюсов магнитного поля.

Синхронный двигатель

Устройство синхронного двигателя

Устройство синхронного электродвигателя немного отличается. Как понятно из названия, в этом двигателе ротор вращается с одной скоростью с магнитным полем. Он состоит из корпуса с закрепленными на нем обмотками и ротора или якоря, снабженного такими же обмотками. Концы обмоток выводятся и закрепляются на коллекторе. На коллектор или токосъемное кольцо подается напряжение посредством графитовых щеток. При этом концы обмоток размещены таким образом, что одновременно напряжение может подаваться только на одну пару.

Читать еще:  Что значит двигатель скайактив

В отличие от асинхронных на ротор синхронных двигателей напряжение подается щетками, заряжая его обмотки, а не индуцируется переменным магнитным полем. Направление тока в обмотках ротора меняется параллельно с изменением направления магнитного поля, поэтому выходной вал всегда вращается в одну сторону. Синхронные электродвигатели позволяют регулировать скорость вращения вала путем изменения значения напряжения. На практике для этого обычно используются реостаты.

Краткая история создания

Впервые возможность превратить электричество в механическую энергию открыл британский ученый М.Фарадей еще в 1821 году. Его опыт с проводом, помещенным в ванну с ртутью, оснащенной магнитом, показал, что при подключении провода к источнику электроэнергии он начинает вращаться. Этот нехитрый опыт наверняка многие помнят по школе, правда, ртуть там заменяется безопасным рассолом. Следующим шагом в изучении этого феномена было создание униполярного двигателя – колеса Барлоу. Никакого полезного применения он так и не нашел, зато наглядно демонстрировал поведение заряженного проводника в магнитном поле.

На заре истории электродвигателей ученые пытались создать модель с сердечником, двигающимся в магнитном поле не по кругу, а возвратно-поступательно. Такой вариант был предложен, как альтернатива поршневым двигателям. Электродвигатель в привычном для нас виде впервые был создан в 1834 году русским ученым Б.С. Якоби. Именно он предложил идею использования вращающегося в магнитном поле якоря, и даже создал первый рабочий образец.

Первый асинхронный двигатель, в основе работы которого заложено вращающееся магнитное поле, появился в 1870 году. Авторами эффекта вращающегося магнитного поля независимо друг от друга стали два ученых: Г.Феррарис и Н. Тесла. Последнему принадлежит также идея создания бесколлекторного электродвигателя. По его чертежам были построены несколько электростанций с применением двухфазных двигателей переменного тока. Следующей более удачной разработкой оказался трехфазный двигатель, предложенный М.О. Доливо-Добровольским. Его первая действующая модель была запущена в 1888 году, после чего последовал ряд более совершенных двигателей. Этот русский ученый не только описал принцип действия трехфазного электродвигателя, но и изучал различные типы соединений фаз (треугольник и звезда), возможность использование разных напряжений тока. Именно он изобрел пусковые реостаты, трехфазные трансформаторы, разработал схемы подключения двигателей и генераторов.

Особенности электродвигателя переменного тока, его достоинства и недостатки

На сегодня электродвигатели являются одними из самых распространенных видов силовых установок, и тому есть немало причин. У них высокий КПД порядка 90%, а иногда и выше, довольно низкая себестоимость и простая конструкция, они не выделяют вредных веществ в процессе эксплуатации, дают возможность плавно менять скорость во время работы без использования дополнительных механизмов типа коробки передач, надежны и долговечны.

Среди недостатков всех типов электромоторов — отсутствие высокоемкостного аккумулятора электроэнергии для автономной работы.

Основное отличие электродвигателя переменного тока от его ближайшего родственника – электродвигателя постоянного тока – заключается в том, что первый питается переменным током. Если сравнивать их функциональные возможности, первый менее мощный, у него сложно регулировать скорость в широком диапазоне, он имеет меньший КПД.

Если же сравнивать асинхронный и синхронный электродвигатель переменного тока, то первый имеет более простую конструкцию и лишен «слабого звена» — графитовых щеток. Именно они обычно первыми выходят из строя при поломке синхронных двигателей. Вместе с тем, у него сложно получить и регулировать постоянную скорость, которая зависит от нагрузки. Синхронные двигатели позволяют регулировать скорость вращения с помощью реостатов.

Сфера применения

Электродвигатели переменного тока широко используются практически во всех сферах. Ими оснащаются электростанции, их используют в автомобиле- и машиностроении, есть они и в домашней бытовой технике. Простота их конструкции, надежность, долговечность и высокий показатель КПД делает их практически универсальными.

Асинхронные двигатели нашли применение в приводных системах различных станков, машин, центрифуг, вентиляторов, компрессоров, а также бытовых приборов. Трехфазные асинхронные двигатели являются наиболее распространенными и востребованными. Синхронные двигатели используются не только в качестве силовых агрегатов, но и генераторов, а также для привода крупных установок, где важно контролировать скорость.

Схема подключения электродвигателя к сети

Электродвигатели переменного тока бывают трех и однофазные.
Асинхронные однофазные двигатели имеют на корпусе 2 вывода и подключить их к сети не составляет трудности. Т.к. вся бытовая электрическая сеть в основном однофазная 220В и имеет 2 провода — фаза и ноль. С синхронными все намного интереснее, их тоже можно подключить с помощью 2 проводов, достаточно обмотки ротора и статора соединить. Но соединять их нужно так, чтобы обмотки однополюсного намагничивания ротора и статора располагались напротив друг друга.
Сложности представляют двигатели для 3ех фазной сети. Ну во-первых у таких двигателей в основном в клеммной коробке 6 выводов и это означает что обмотки двигателя нужно подключать самому, а во-вторых их обмотки можно подключать разными способами — по типу «звезда» и «треугольник». Ниже приведен рисунок соединения клем в клеммной коробке, в зависимости от типа соединения обмоток.

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.

Обычно асинхронные двигатели предназначены для включения в трехфазную сеть на два разных напряжения, отличающиеся в раз. Например, двигатель рассчитан для включения в сеть на напряжения 380/660 В. Если в сети линейное напряжение 660 В, то обмотку статора следует соединить звездой, а если 380 В, то треугольником. В обоих случаях напряжение на обмотке каждой фазы будет 380 В. Выводы обмоток фаз располагают на панели таким образом, чтобы соединения обмоток фаз было удобно выполнять посредством перемычек, без перекрещивания последних. В некоторых двигателях небольшой мощности в коробке выводов имеется лишь три зажима. В этом случае двигатель может быть включен в сеть на одно напряжение (соединение обмотки статора такого двигателя звездой или треугольником выполнено внутри двигателя).

Читать еще:  Что за двигатель agg

Принципиальная схема включения в трехфазную сеть асинхронного двигателя с фазным ротором показана на рисунке. Обмотка ротора этого двигате­ля соединена с пусковым реостатом ЯР, создающим в цепи рото­ра добавочное сопротивление Rдобав.

Что такое однополюсный двигатель

Эта функциональность предусмотрена только в определенных модулях расширения. Информация / авторское право

Начертить схему соединений в однополюсном представлении

Ниже даются пояснения по созданию простой однополюсной схемы соединений. Сначала к проекту следует добавить однополюсную страницу схемы соединений. После этого на ней размещаются два символа (автомат защиты двигателя и трехфазный двигатель), связанные друг с другом с помощью автоматического соединения. Появившееся соединение обозначается посредством точки определения соединения.

  • Вы открыли проект.
  • У вас имеется доступ к однополюсной библиотеке символов.

Создание страницы для однополюсного представления

  1. Выберите Страница > Создать .
  2. В диалоговом окне Новая страница из раскрывающегося списка Тип страницы выберите запись «Однополюсн. схема соединений (I)» и нажмите [OK] .

EPLAN создает страницу типа Однополюсная схема соединений и открывает ее в графическом редакторе.

Вставить символы

  1. Выберите Вставить > Символ .
  2. В диалоговом окне Выбор символа из раскрывающегося списка Фильтр выберите запись «Однополюс. символы IEC».

Теперь для выбора предлагаются только однополюсные символы.

  • Выберите вкладку Список .
  • Введите в поле Прямой ввод символьную строку «ql3».
  • В списке выбора символов нажмите на заголовок столбца Имя , чтобы имена символов отображались по нарастающей.
  • Выделите символ QL3 с номером 124. В данном случае это однополюсный автомат защиты двигателя с 6 выводами. Справа выводится предварительный просмотр всех доступных вариантов выбранного символа.
  • Выделите в предварительном просмотре слева вверху первый вариант символа и щелкните по [OK] .
  • Разместите символ на однополюсной странице схемы соединений в графическом редакторе и оставьте в диалоговом окне Свойства предварительно заданное обозначение устройства -Q1, а также обозначение вывода устройства.
  • Вставьте через диалоговое окно Выбор символа другой символ в схему соединений, только в этот раз символ M3 под номером 62.
  • Разместите на схеме соединений трехфазный двигатель с выводом PE / PEN в виде варианта А под автоматом защиты двигателя -Q1 таким образом, чтобы оба условных обозначения были связаны линией автоматического соединения.
  • Оставьте предложенное обозначение устройства -M1 и обозначение вывода двигателя.

    В результате получается следующая схема:

    Размещение точки определения соединения

    Для представления соединения в виде трех жил необходимо разместить на линии автоматического соединения точку определения соединения.

    1. Выберите Вставить > Точка определения соединения .
    2. Разместите точку определения соединения на линии автоматического соединения между обоими нужными символами в схеме соединений.
    3. В диалоговом окне Свойства перейдите на вкладку Данные символа / функции , в поле Вид представления выберите запись «Однополюс.» и щелкните мышью по Применить .
    4. Вернитесь на вкладку Точка определения соединения .

    В списке Свойства отображается свойство Число функций . В противном случае дополните список при помощи кнопки (Создать), введя это свойство.

  • Также введите это свойство в список вкладки Отображение , чтобы введенное значение выводилось в схеме соединений у точки определения соединения.
  • Перейдите на вкладку Точка определения соединения и введите в поле Число функций значение «3+PE».
  • Примените введенные данные в диалоговом окне Свойства , нажав кнопку [OK].

    В результате получается следующая схема:

    С вашей помощью мы можем улучшить работу системы. Мы документируем ваши действия в Google Analytics, чтобы постоянно совершенствовать справочную систему (Дополнительная информация и возможности подачи возражений).

    голоса
    Рейтинг статьи
  • Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector