Что такое трансформаторный двигатель

Универсальный двигатель

• Особенности
• Области использования

Конструкция универсального электродвигателя

Конструкция универсального коллекторного электродвигателя не имеет принципиальных отличий от конструкции коллекторного электродвигателя постоянного тока с обмотками возбуждения, за исключением того, что вся магнитная система (и статор, и ротор) выполняется шихтованной и обмотка возбуждения делается секционированной. Шихтованная конструкция и статора, и ротора обусловлена тем, что при работе на переменном токе их пронизывают переменные магнитные потоки, вызывая значительные магнитные потери.

Секционирование обмотки возбуждения вызвано необходимостью изменения числа витков обмотки возбуждения с целью сближения рабочих характеристик при работе электродвигателя от сетей постоянного и переменного тока [2].

Универсальный коллекторный электродвигатель может быть выполнен как с последовательным, так и с параллельным и независимым возбуждением.

В настоящее время универсальные коллекторные электродвигатели выполняют только с последовательным возбуждением .

Таким образом, результирующий электромагнитный момент при работе двигателя от сети переменного тока пульсирует. Пульсации электромагнитного момента практически не нарушают работу двигателя. Объясняется это тем, что при значительной частоте пульсаций электромагнитного момента () и большом моменте инерции якоря вращение последнего оказывается равномерным.

Управление универсальным электродвигателем

Способы подключения универсального электродвигателя к сети питания:
• прямое подключение к сети питания
• подключение серез автотрансформатор
• подключение через регулятор
  • симисторный
  • транзисторный

Особенности универсального двигателя

Коэффициент полезного действия универсального двигателя при его работе от сети переменного тока более низкий, чем при его работе от сети постоянного тока. Другой недостаток универсального двигателя — тяжелые условия коммутации, вызывающие интенсивное искрение на коллекторе при включении двигателя в сеть переменного тока. Этот недостаток объясняется наличием трансформаторной связи между обмотками возбуждения и якоря, что ведет к наведению в коммутируемых секциях трансформаторной ЭДС, ухудшающей процесс коммутации в двигателе.

Наличие щеточно-коллекторного узла является причиной ряда недостатков универсальных коллекторных двигателей, особенно при их работе на переменном токе (искрение на коллекторе, радиопомехи, повышенный шум, невысокая надежность). Однако эти двигатели по сравнению с асинхронными и синхронными при частоте питающего напряжения f = 50 Гц позволяют получать частоту вращения до 10 000 об/мин и более (наибольшая синхронная частота вращения при f = 50 Гц равна 3000 об/мин) [3].

Области использования

Благодаря тому, что универсальный двигатель может иметь высокую скорость вращения при работе от однофазной сети переменного тока без использования дополнительных преобразовательных устройств, он получил широкое применение в таких домашних приборах как пылесосы, блендеры, фены и др. Так же универсальный электродвигатель широко используется в таких инструментах, как дрели и шуруповерты.

Благодаря тому, что скорость вращения универсального двигателя легко регулируется изменением величины питающего напряжения ранее он широко использовался в стиральных машинах. Сейчас благодаря развитию преобразовательной техники более широкое использование получают бесщеточные электродвигатели (СДПМ, АДКР) скорость вращения которых регулируется изменением частоты напряжения питания.

Однофазный асинхронный двигатель: как устроен и работает

Само название этого электротехнического устройства свидетельствует о том, что электрическая энергия, поступающая на него, преобразуется во вращательное движение ротора. Причем прилагательное «асинхронный» характеризует несовпадение, отставание скоростей вращения якоря от магнитного поля статора.

Слово «однофазный» вызывает неоднозначное определение. Связано это с тем, что термин «фаза» в электрике определяет несколько явлений:

сдвиг, разность углов между векторными величинами;

потенциальный проводник двух, трех или четырехпроводной электрической схемы переменного тока;

одну из обмоток статора или ротора трехфазного двигателя либо генератора.

Поэтому сразу уточним, что однофазным электродвигателем принято называть тот, который работает от двухпроводной сети переменного тока, представленной фазным и нулевым потенциалом. Количество обмоток, вмонтированных в различных конструкциях статоров, на это определение не влияют.

Конструкция электродвигателя

По своему техническому устройству асинхронный двигатель состоит из:

1. статора — статической, неподвижной части, выполненной корпусом с расположенными на нем различными электротехническими элементами;

2. ротора, вращаемого силами электромагнитного поля статора.

Механическое соединение этих двух деталей выполнено за счет подшипников вращения, внутренние кольца которых посажены на подогнанные гнезда вала ротора, а внешние вмонтированы в защитные боковые крышки, закрепляемые на статоре.

Ротор

Его устройство у этих моделей такое же, как у всех асинхронных двигателей: на стальном валу смонтирован магнитопровод из шихтованных пластин на основе мягких сплавов железа. На его внешней поверхности выполнены пазы, в которые вмонтированы стержни обмоток из алюминия или меди, закороченные по концам на замыкающие кольца.

В обмотке ротора протекает электрический ток, индуцируемый магнитным полем статора, а магнитопровод служит для хорошего прохождения создаваемого здесь же магнитного потока.

Отдельные конструкции ротора у однофазных двигателей могут быть выполнены из немагнитных или ферромагнитных материалов в форме цилиндра.

Статор

Конструкция статора также представлена:

Его основное назначение заключается в генерировании неподвижного или вращающегося электромагнитного поля.

Статорная обмотка обычно состоит из двух контуров:

У самых простых конструкций, предназначенных для ручной раскрутки якоря, может быть выполнена всего одна обмотка.

Принцип работы асинхронного однофазного электрического двигателя

С целью упрощения изложения материала представим, что обмотка статора выполнена всего одним витком петли. Ее провода внутри статора разносят по кругу на 180 угловых градусов. По ней проходит переменный синусоидальный ток, имеющий положительные и отрицательные полуволны. Он создает не вращающееся, а пульсирующее магнитное поле.

Как возникают пульсации магнитного поля

Разберем этот процесс на примере протекания положительной полуволны тока в моменты времени t1, t2, t3.

Она проходит по верхней части токопровода по направлению к нам, а по нижней — от нас. В перпендикулярной плоскости, представленной магнитопроводом, вокруг проводника возникают магнитные потоки Ф.

Изменяющиеся по амплитуде токи в рассматриваемые моменты времени создают разные по величине электромагнитные поля Ф1, Ф2, Ф3. Поскольку ток в верхней и нижней половине один и тот же, но виток изогнут, то магнитные потоки каждой части направлены встречно и уничтожают действие друг друга. Определить это можно по правилу буравчика или правой руки.

Как видим, при положительной полуволне вращения магнитного поля не наблюдается, а происходит только его пульсация в верхней и нижней части провода, которая еще и взаимно уравновешивается в магнитопроводе. Этот же процесс происходит при отрицательном участке синусоиды, когда токи изменяют направление на противоположное.

Поскольку вращающееся магнитное поле отсутствует, то и ротор останется неподвижным, ибо нет сил, приложенных к нему для начала вращения.

Как создается вращение ротора в пульсирующем поле

Если придать ротору вращение, хотя бы рукой, то он будет продолжать это движение. Для объяснения этого явления покажем, что суммарный магнитный поток изменяется по частоте синусоиды тока от нуля до максимального значения в каждом полупериоде (с изменением направления на противоположное) и состоит из двух частей, образуемых в верхней и нижней ветвях, как показано на рисунке.

Магнитное пульсирующее поле статора состоит из двух круговых с амплитудой Фмакс/2 и двигающихся в противоположных направлениях с одной частотой.

В этой формуле обозначены:

nпр и nобр частоты вращения магнитного поля статора в прямом и обратном направлениях;

n1 — скорость вращающегося магнитного потока (об/мин);

p — число пар полюсов;

f — частота тока в обмотке статора.

Теперь рукой придадим вращение двигателю в одну сторону, и он сразу подхватит движение за счет возникновения вращающегося момента, вызванного скольжением ротора относительно разных магнитных потоков прямого и обратного направлений.

Примем, что магнитный поток прямого направления совпадает с вращением ротора, а обратный, соответственно, будет противоположен. Если обозначить через n2 частоту вращения якоря в об/мин, то можно записать выражение n2

Например, электродвигатель работает от сети 50 Гц с n1=1500, а n2=1440 оборотов в минуту. Его ротор имеет скольжение относительно магнитного потока прямого направления Sпр=0,04 и частоту тока f2пр=2 Гц. Обратное же скольжение Sобр=1,96, а частота тока f2обр=98 Гц.

На основании закона Ампера при взаимодействии тока I2пр и магнитного поля Фпр появится вращающий момент Мпр.

Здесь величина постоянного коэффициента сМ зависит от конструкции двигателя.

При этом также действует обратный магнитный поток Мобр, который вычисляется по выражению:

В итоге взаимодействия этих двух потоков появится результирующий:

Внимание! При вращении ротора в нем наводятся токи разной частоты, которые создают моменты сил с разными направлениями. Поэтому якорь двигателя будет совершать вращение под действием пульсирующего магнитного поля в ту сторону, с которой он начал вращение.

Во время преодоления однофазным двигателем номинальной нагрузки создается небольшое скольжение с основной долей прямого крутящего момента Мпр. Противодействие тормозного, обратного магнитного поля Мобр сказывается совсем незначительно из-за различия частот токов прямого и обратного направлений.

f2обр обратного тока значительно превышает f2пр, а создаваемое индуктивное сопротивление Х2обр сильно превышает активную составляющую и обеспечивает большое размагничивающее действие обратного магнитного потока Фобр, который в итоге этого уменьшается.

Поскольку коэффициент мощности у двигателя под нагрузкой небольшой, то обратный магнитный поток не может оказать сильное воздействие на вращающийся ротор.

Когда же одна фаза сети подана на двигатель с неподвижным ротором (n2=0), то скольжения, как прямое, так и обратное равны единице, а магнитные поля и силы прямого и обратного потоков уравновешены и вращения не возникает. Поэтому от подачи одной фазы невозможно раскрутить якорь электродвигателя.

Как быстро определить частоту вращения двигателя:

Как создается вращение ротора у однофазного асинхронного двигателя

За всю историю эксплуатации подобных устройств разработаны следующие конструкторские решения:

1. ручная раскрутка вала рукой или шнуром;

2. использование дополнительной обмотки, подключаемой на время запуска за счет омического, емкостного или индуктивного сопротивления;

3. расщепление короткозамкнутым магнитным витком магнитопровода статора.

Первый способ использовался в начальных разработках и не стал применяться в дальнейшем из-за возможных рисков получения травм при запуске, хотя он не требует подключения дополнительных цепочек.

Применение фазосдвигающей обмотки в статоре

Чтобы придать начальное вращение ротору к статорной обмотке дополнительно на момент запуска подключают еще одну вспомогательную, но только сдвинутую по углу на 90 градусов. Ее выполняют более толстым проводом для пропускания бо́льших токов, чем протекающие в рабочей.

Схема подключения такого двигателя показана на рисунке справа.

Здесь для включения применяется кнопка типа ПНВС, которая специально создана для таких двигателей и широко использовалась в работе стиральных машин, выпускаемых при СССР. У этой кнопки сразу включаются 3 контакта таким образом, что два крайних после нажатия и отпускания остаются зафиксированы во включенном состоянии, а средний — кратковременно замыкается, а потом под действием пружины возвращается в исходное положение.

Замкнутые же крайние контакты можно отключить нажатием на соседнюю кнопку «Стоп».

Кроме кнопочного выключателя для отключений дополнительной обмотки в автоматическом режиме используются:

1. центробежные переключатели;

2. дифференциальные или токовые реле;

Для улучшения запуска двигателя под нагрузкой применяются дополнительные элементы в фазосдвигающей обмотке.

Подключение однофазного двигателя с пусковым сопротивлением

В такой схеме к статорной дополнительной обмотке последовательно монтируется омическое сопротивление. При этом намотка витков выполняется биффилярным способом, обеспечивающим коэффициент самоиндукции катушки очень близким к нулю.

За счет выполнения этих двух приемов при прохождении токов по разным обмоткам между ними возникает сдвиг по фазе порядка 30 градусов, чего вполне достаточно. Разность углов создается за счет изменения комплексных сопротивлений в каждой цепи.

При этом методе еще может встречаться пусковая обмотка с заниженной индуктивностью и увеличенным сопротивлением. Для этого применяют намотку с маленьким числом витков провода заниженного поперечного сечения.

Подключение однофазного двигателя с конденсаторным запуском

Емкостной сдвиг токов по фазе позволяет создать кратковременное подключение обмотки с последовательно соединенным конденсатором. Эта цепочка работает только во время выхода двигателя на режим, а затем отключается.

У конденсаторного запуска создается наибольший крутящий момент и более высокий коэффициент мощности, чем при резистивном или индуктивном способе запуска. Он может достигать величины 45÷50% от номинального значения.

В отдельных схемах к цепочке рабочей обмотки, которая постоянно включена, тоже добавляют емкость. За счет этого добиваются отклонения токов в обмотках на угол порядка π/2. При этом в статоре сильно заметен сдвиг максимумов амплитуд, который обеспечивает хороший крутящий момент на валу.

За счет этого технического приема двигатель при пуске способен выработать больше мощности. Однако, такой метод используют только с приводами тяжелого запуска, например, для раскрутки барабана стиральной машины, заполненного бельем с водой.

Конденсаторный запуск позволяет изменять направление вращения якоря. Для этого достаточно сменить полярность подключения пусковой или рабочей обмотки.

Подключение однофазного двигателя с расщепленными полюсами

У асинхронных двигателей с небольшой мощностью порядка 100 Вт используют расщепление магнитного потока статора за счет включения в полюс магнитопровода короткозамкнутого медного витка.

Разрезанный на две части такой полюс создает дополнительное магнитное поле, которое сдвинуто от основного по углу и ослабляет его в месте охваченного витком. За счет этого создается эллиптическое вращающееся поле, образующее момент вращения постоянного направления.

В подобных конструкциях можно встретить магнитные шунты, выполненные стальными пластинками, которые замыкают края наконечников статорных полюсов.

Двигатели подобных конструкций можно встретить в вентиляторных устройствах обдува воздуха. Они не обладают возможностью реверса.

Электродвигатель АБ63А4

Электродвигатель АБ 63А4 ВУ1 (УХЛ1) мощностью 0,25 кВт, номинальной частотой вращения 1320 об/мин применяются для привода осевой металлической крыльчатки КМ4.400.014.033 системы охлаждения мощных трансформаторов типа «Д». Работает двигатель от трехфазной сети 380В переменного тока с частотой 50 Гц. Предназначен для эксплуатации в районах с умеренным и умеренно-холодным климатом категории размещения У1 и УХЛ1 (соответственно) по ГОСТ 15150-69 при температуре от -45 до +40 градусов по Цельсию и имеет степень защиты IP55 (для эксплуатации на улице).

Вы можете купить из наличия или в минимально возможные сроки в нашей компании электродвигатели АБ63 по выгодной для Вас цене в следующих исполнениях:

Электродвигатель АБ63А4ВУ1 (0,25/1320) 220/380В IM3281 IP55 — 5 280 руб./шт. с учетом НДС.

Электродвигатель АБ63А4ВУХЛ1 (0,25/1320) 220/380В IM3281 IP55 — 5 280 руб./шт. с учетом НДС.

В комплект поставки входит:

Электродвигатель – 1 шт.

Паспорт двигателя – 1 шт.

Копия сертификата качества прилагается, по дополнительному запросу от заказчика.

Электродвигатели для обдува трансформаторов АБ63 по желанию заказчика поставляются со следующими комплектующими:

— Крыльчатка металлическая КМ4.400.014.033 с гайкой — 1 200 руб./шт. с учетом НДС.

— Щит переходной ЩП 4-3 АЗЛ для крепления по месту двигателя АЗЛ31-4 — 800 руб./шт. с учетом НДС.

— Ограждение КМ400 (защитная сетка) — 3 200 руб./шт. с учетом НДС.

Электрические параметры электродвигателей:

Габаритные, установочные и присоединительные размеры электродвигателей АБ63А4(мм):

Электродвигатели АБ64А4ВУ1 (УХЛ1) являются аналогами электродвигателей следующих серий:

Двигатели 4АА63ТР, АДМ63ТР, АИС71А4ТР

Двигатели 4АА63ТР, АДМ63ТР, АИС71А4ТР являют собой трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором и частотой переменного тока 50 Гц. Двигатели 4АА63ТР, АДМ63ТР, АИС71А4ТР предназначены для использования в нормальных эксплуатационных условиях, то есть в промышленной работе. Двигатели 4АА63ТР, АДМ63ТР, АИС71А4ТР работают от сети 220/380 В не менее 15 лет при наработке до 4000 часов.

Двигатель 2ДАТ100

Двигатель 2ДАТ100 – это асинхронный трехфазный двигатель с естественным охлаждением, который оснащен с крыльчаткой и используется для охлаждения масляных радиаторов трансформаторов и реакторов высокой мощности. Двигатель 2ДАТ100 обладает длительным режимом работы, может быть оснащен панелью управления на боковой или внутренней поверхности двигателя. Двигатель 2ДАТ100 обладает синхронной частотой вращения вала с количеством оборотов в минуту — 1500.

Двигатель ДАТ126

Асинхронный двигатель ДАТ126 используют для привода рабочего колеса вентилятора. Двигатель ДАТ126 широко применяется во всех отраслях сельского хозяйства, в том числе и для охлаждения силовых трансформаторных подстанций. Двигатель ДАТ126 работает с частотой 1500 оборотов в минуту и охлаждает двигатель благодаря рабочему колесу вентилятора. Работает от сети 220/380 В, потребляемая мощность составляет не более 300 Вт.

В зависимости от того, какой двигатель обдува будет выбран для той или иной трансформаторной подстанции, будет зависеть результат и эффективность всей дальнейшей работы. Поэтому к выбору двигателя для обдува всегда стоит относиться со вниманием и серьезностью.

Еженедельные отправки по всей России:

Контакты отдела продаж:

Телефон/факс:

+7 (4922) 53-95-25
+7 (4922) 53-96-26
+7 (4922) 53-95-40
Электронная почта:
info@motors33.ru

Трансформаторы и асинхронные двигатели

Главная > Шпаргалка >Физика

Устройство и принцип действия однофазного трансформатора

Устройство – сердечник, кот делается наборный из листков стали. На стержне сердечника помещаются обмотка, кот выполн из медного, алюминиевого проводников. Обмотка, присоединённая к источнику питания – первичная; обмотка, к которой подключён приёмник, и относящиеся к ней величины – вторичными. Различ обмотку высшего напряжения (ВН) и обмотку низшего напряжения (НН). Аа – начало обмоток, Хх – концы. Принцип работы . При подключении первичной обмотки трансформатора к источнику переменного тока, по этой обмотке потечёт электрич ток, под действием приложенного напряжения. Этот ток создаст магнитное поле, кот будет замыкаться по сердечнику трансформатора. Т.к. это поле переменное, то в соответствии с законом магнитной индукции оно наведёт на первичн и вторичн обмотках электродвижущие силы. ЭДС, наводимая в первичн обмотке – ЭДС самоиндукции (Е 1 ). ЭДС со вторичной обмотки – ЭДС взаимной индукции (Е2). Е1= W 1, Е2= W 2. При этом величина ЭДС пропорциональна кол-ву витков обмоток. Отношение ЭДС Е1/Е2= W 1/ W 2=К – коэффиц трансформации трансформатора. В зависимости от величины К трансформаторы бывают повыш ( 1). Для определ К делают опыт холостого хода.

Коэффициент трансформации трансформатора

Отношение ЭДС Е1/Е2= W 1/ W 2=К – коэффиц трансформации трансформатора. ЭДС, наводимая в первичн обмотке – ЭДС самоиндукции (Е 1 ). ЭДС со вторичной обмотки – ЭДС взаимной индукции (Е2). Е1= W 1, Е2= W 2. При этом величина ЭДС пропорциональна кол-ву витков обмоток. В зависимости от величины К трансформаторы бывают повыш ( 1). Для определ К делают опыт холостого хода.

Как обозначаются зажимы обмотки однофазного и трёхфазного трансформаторов

Обмотка, присоединённая к источнику питания – первичная; обмотка, к которой подключён приёмник, и относящиеся к ней величины – вторичными. Различ обмотку высшего напряжения (ВН) и обмотку низшего напряжения (НН). Аа – начало обмоток, Хх – концы.

Устройство и принцип работы асинхронного двигателя

Не требует спец обслуживания. Устройство. Сост из статора, кот сост из корпуса статора, внутри кот устанавлив сердечник, кот набирается из тонких листов электролитич стали, т.е. делается шифтованным. В сердечнике статора имеются пазы, в кот вкладыв обмотка статора. Обмотка делаетсся 3-х фазной, т.е. имеются 3 самост обмотки, сдвинут в пространстве на 180°. С1;С2;С3; — начало обмоток. С4;С5;С6 – концы обмоток. Фазные обмотки соединяются между собой звездой или треугольником и подключ к трёхфазной сети. Ротор – вращающ часть. Сост из вала. На валу устанавлив сердечник ротора из электротехнич стали. В сердечнике имеются пазы, в кот закладыв обмотка ротора. Асинхрон двигат бывают с короткозамкнутым и с фазовым ротором. В двигателях с короткозамкнутым ротором обмотка ротора выполн в виде стержней, кот помещ в пазы ротора. Эти стержни по торцам замыкаются короткозамыкающ кольцами, т.е. обмотка всё время замкнута. Путём заливки каждого паза ротора алюминием или его сплавом. Короткозамкнут кольца и вентеляцион лопатки. Если обмотка ротора выполн аналог обмотке статора, т.е. из медного изолирован провода, всыпают туда проводники, и концы этой обмотки выводится на 3 кольца, кот помещают на валу ротора – двигатель с фазным ротором. Эти 3 контактных кольца изолир друг от друга и от гл ротора. На кольцо помещ щётки, через кот обмотка ротора соедин с внещн электрич цепью. Это делается, чтобы двигатель при пуске развивал большой момент – различн дробилки, крановские установки. Принцип работы . При подключен обмотки статора к 3-х фазному перемен напряжен по этой обмотке потечёт эл ток, кот создаст вращающ перемен магнитн поле. n 1 = f – чистота тока, p – число пар полюсов обмотки статора двигателя.

Какие существуют соединения обмоток статора

Обмотка делаетсся 3-х фазной, т.е. имеются 3 самост обмотки, сдвинут в пространстве на 180°. С1;С2;С3; — начало обмоток. С4;С5;С6 – концы обмоток. Фазные обмотки соединяются между собой звездой или треугольником и подключ к трёхфазной сети.

Устройство магнитных пускателей

Комплектное устройство управления, сост из одного или нескольких электромагнитн контакторов, тепловых реле и кнопок управления (пуск, стоп), (подвижные и вспомогательные контакты в цепи оперативного тока).