Однофазный асинхронный электродвигатель

Содержание

• Одна фаза
• Конструкция
  • Корпус
  • Статор или индуктор
  • Ротор

• Как работает мотор
  • Фаза работы № 1: возникновение магнитного поля
  • Запуск
• Подключение мотора с пуском конденсаторного типа
• Подключение электромотора с разрезанными полюсами
  • Запуск мотора
• Где купить однофазный двигатель

Михаил Осипович Доливо-Добровольский положил начало развитию электромоторов. Он изобрел конструкцию ротора, которая называется «беличья клетка». Она позволила создать асинхронный трехфазный двигатель, конструкция которого остается неизменной на протяжении почти полутора веков.

Электромоторы незаменимы и в бытовой, и в промышленной деятельности. Вы встретите их в качестве комплектующих практически во всех домашних электроприборах: пылесосе, холодильнике, вентиляторе, стиральной машине, электроинструментах. Всего на электромоторы приходится около половины потребляемой электроэнергии во всем мире.

При этом преобладает количество асинхронных однофазных и двух-, и трехфазных электромоторов, так как они элементарны по конструкции и надежны. Их устанавливают практически во всю бытовую технику. От больших агрегатов до электрических зубных щеток. Такие моторы отличаются лишь количеством обмоток. У однофазного двигателя их всего две: рабочая и вспомогательная.

Синхронные моторы используют в промышленности. Их назначение — контроль оборотов двигателя, например, у конвейеров, насосов, станков. У электрического двигателя синхронного типа ротор и электромагнитное поле крутятся с одинаковой скоростью. У асинхронного ротор вращается медленнее и создает разницу в скорости с полем. Это и отображает принцип № 1 в работе однофазного мотора асинхронного типа.

При покупке электродвигателя важно не только выбрать надежного поставщика, но и соблюдать требования по эксплуатации агрегата. Скажем, в условиях работы при морозах требуются специальные двигатели со встроенной температурной защитой. При такой конструкции их можно отключать от сети, когда критическая температура обмоток превысит допустимую норму, либо включить охлаждение в виде вентиляторов.

Одна фаза

Если не брать в расчет несколько значений термина в электрике, то однофазной сетью называют ту, где используют два провода без заземления: один — фаза, а второй — нулевой. Однофазный асинхронный электромотор подключают к стандартной электросети с напряжением 220 В и частотой 50 Гц. Однофазные электромоторы используют для питания маломощных устройств, так как они показывают КПД на 30–50 % меньше, чем двигатели с несколькими фазами.

Они отлично справляются с питанием бытовых приборов и компенсируют недостатки в мощности элементарностью конструкции и долгим сроком службы короткозамкнутого ротора. Почти на все электроприборы домашнего обихода устанавливают двигатели с одной фазой.

Конструкция

Асинхронный электродвигатель состоит из трех элементов, которые разделяются воздушным зазором и не соприкасаются при работе.

Корпус

Служит элементом защиты от повреждений, а также скрепляет статор и ротор вместе.

Статор или индуктор

Конструкция этой детали двигателя состоит из каркаса и магнитопровода из пластинчатой мягкой стали. Этот сердечник снижает количество вихревого тока в электромагнитном поле. Эта часть двигателя всегда остается неподвижной. Внутри нее вырабатывается ток. К статору крепятся остальные электротехнические детали.

Ротор

Подвижная часть, которая после включения питания вращается и вырабатывает ток. Устройство этой части одинаково для всех двигателей. Состоит из вала и обмотки. Ее листы в отличие от магнитопровода статора не покрывают изоляционным лаком, так как для уменьшения вихревых электротоков в моторе достаточно окисной пленки. К стальному валу прикрепляют магнитопровод из металлических пластин. С внешней стороны располагают пазы, в которые вставляют алюминиевые или медные стержни. Отдельные части ротора изготавливают из цилиндрических немагнитных материалов.

Электромагнитное поле статора производит электрический поток, который протекает по обмотке ротора. Магнитопровод повышает проходимость. Статор и ротор двигателя создают магнитные поля благодаря тому, что по обмотке идет ток. Магнитопровод повышает проходимость электромагнитного поля однофазного асинхронного электромотора. Скорость вращения двигателя контролируется током на обмотке статора. 

У асинхронных двигателей есть несколько минусов:

1. Падение напряжения в электросети приводит к тому, что сильно уменьшается пусковой момент.

2. Пусковой электроток выше номинального до десяти раз. От этого страдают обмотки статора.

3. Повышение напряжения электросети может привести к перегреву статора.

По строению мотор переменного тока практически идентичен ротору мотора постоянного. Их можно запитать обоими видами электротоков. В случае с коллекторным двигателем фазы ротора подключают к электросети через коллектор. Такие электродвигатели более гибкие в работе, но сложнее в конструкции и менее надежны.

Как работает мотор

Двигатель нужен для того, чтобы преобразовать ток в движение ротора. Для однофазного двигателя это движение становится вращением ротора. В это время под воздействием электричества электромагнитные поля статора и ротора вращаются асинхронно, то есть с разной скоростью. В однофазной схеме мотор подключают к сети двужильным проводом без заземления. По факту у него 2 фазы, но в работе используется только одна.

Чтобы понять суть работы однофазного двигателя, представим, что у статорной обмотки один виток петли, которую провода разводят по кругу на сто восемьдесят градусов. Когда включают питание, по ней идет ток с минусовыми и плюсовыми полуволнами, создающими электромагнитное поле. 

Пульсация появляется за счет разнонаправленного движения электротока. Оно отображает значение частоты. В стандартной электросети оно равняется 50 Гц. Это значит, что электроток меняет вектор движения 50 раз за секунду. За счет этой смены направления движения возникает электромагнитная индукция. Пусковая обмотка задает вращение ротору.

Магнитодвижущая сила двух обмоток должна быть одинаковой, а угол между ними должен равняться 90°. При правильной конструкции обмотки создают круговое электромагнитное поле, с максимальным моментом. Если же обмотки размещены неправильно, то они создадут поле эллиптической формы, и двигатель проиграет в эффективности из-за создавшегося тормозного эффекта.

Ротор начнет вращаться по инерции, даже если крутить его рукой. Под воздействием момента он продолжит движение, которое создаст скольжение ротора по отношению к магнитным потокам. Само собой, вручную управлять работой двигателя недопустимо. Поэтому однофазный двигатель и снабжен системой запуска и поддержания работы.

Витки наматывают бифилярным способом. За счет этого самоиндукция катушки практически отсутствует. Главная задача — достичь сдвига по фазе минимум в 30°, когда ток проходит по обмоткам. Только тогда двигатель сможет работать.

Сдвига по фазе в 90° достигают за счет фазосмещающих элементов в виде: конденсатора, катушки или активного сопротивления, которое используют чаще всего. При этой схеме уменьшают сечение провода пусковой обмотки и благодаря этому увеличивают ее сопротивление. Однако она не создает нужный прямой угол смещения между проводами. Зато с этим отлично справляется конденсатор с правильно подобранной емкостью. Он и обеспечит сдвиг по фазе и, как следствие, магнитное поле круговой формы. Конденсаторы используют реже, так как для создания нужного угла сдвига необходим элемент большой емкости.

Фаза работы № 1: возникновение магнитного поля

Проводник статора пропускает через себя электромагнитное поле. Течение его потоков создает два поля разной величины, которые появляются вокруг провода. Благодаря тому, что концы витков обмотки загнуты, электромагнитные потоки встречаются друг с другом и нейтрализуются. Без импульсной силы нет вращения ротора.

При запуске двигателя через провод идет нарастающий ток, который двигается в обе стороны по верхней и нижней части обмотки. Это движение и порождает магнитное поле. Сила тока поднимается до максимального значения, затем затухает до нуля и повторяет цикл в обратном направлении. Такой ток называется в электрике переменным. Период переменного тока состоит из полупериодов.

Направление тока задается полярностями подключения концов пусковой обмотки. Так как токи одинаковы, то они нейтрализуются, и ротор остается в состоянии покоя. В движение его приводит дополнительная обмотка из толстого провода. Благодаря ей он пропускает ток больших мощностей. Фаза отстает от рабочей обмотки на девяносто градусов. Когда электроток в ней угасает, то во вспомогательной достигает пика. Благодаря разнице магнитных полей ротор получает двигательный импульс.

Ток будет двигаться в противоположных направлениях под воздействием двух магнитных полей. Возникнет вращающее движение, которое передается на ротор, и он будет раскручиваться до максимума. За счет того, что коэффициент силы ускорения немного выше торможения, скорость вращения не замедлится. При работе мотора вхолостую расходуется энергия, которая превращается в тепло. Поэтому электромоторы оснащают охлаждающим элементом.

Запуск

Электромотор можно запустить тремя способами:

1. Вручную — этот способ применяли при первичных испытаниях и упразднили ввиду неэффективности и опасности травм.

2. Благодаря добавлению пусковой обмотки из толстого провода, сдвинутой по углу на 90°. Она подключается при запуске и создает сопротивление тока.

3. Расщеплением статорного витка магнитопровода асинхронного мотора.

Пусковую кнопку удерживают несколько секунд, пока мотор набирает скорость. Одновременно с нажатием включается пусковая обмотка. После размыкания контакта мотор начинает функционировать в однофазном режиме. Пусковая фаза тока занимает примерно три секунды. Если промедлить, то обмотка начнет перегреваться, что грозит поломкой агрегата. Чтобы не допустить этого, современный однофазный двигатель оснащают автоматической системой пуска тока.

Подключение мотора с пуском конденсаторного типа

Фаза такого мотора расщеплена. Эта схема включает мотор в рабочий режим и деактивируется. Она дает наибольший крутящий момент и мощность вполовину выше резистивного и индуктивного способа. Можно поменять сторону раскрутки якоря, если выбрать противоположную полярность обмотки.

Подключение электромотора с разрезанными полюсами

Разрезания полюсов достигают тем, что в полюс магнитопровода включают короткозамкнутый виток. Такие маломощные двигатели используют для изготовления вентиляторов. Благодаря дополнительному магнитному полю получают вращающееся поле в форме эллипса.

Запуск мотора

Двигатель запускают нажимным пускателем ПНВС. Эта конструкция электродвигателя включает:

• корпус;
• электрическую цепь с кнопкой питания и устройством регулировки оборотов ротора;
• кнопочный выключатель;
• центробежные переключатели тока;
• дополнительную обмотку;
• охлаждающий элемент;
• устройство для размыкания и замыкания электроцепи;
• таймеры.

В Советском Союзе такие пускатели ставили на все стиральные машины. ПНВС специально используют для запуска асинхронных моторов с одной фазой.

Где купить однофазный двигатель

Компания «Промышленная точка» — один из крупнейших поставщиков оборудования на юге РФ. Ознакомьтесь с нашим ассортиментом. Мы отдаем предпочтение только ведущим брендам в своих отраслях. Купить нужный мотор можно несколькими способами:

1. Добавьте товар в корзину и нажмите на кнопку «Отправить заявку».

2. Оставьте заявку на покупку, для этого нажмите на кнопку «Быстрый заказ». Менеджер позвонит вам, и сам оформит покупку.

Оплатите товар картой или наличными и заберите на складе в Ростове-на-Дону или Зернограде. Закажите бесплатную доставку в Ростов-на-Дону, Зерноград, Батайск или Аксай и оплатите заказ картой или наличными курьеру. Также мы доставляем товар по всей России.

Обратитесь к менеджеру, и он поможет выбрать нужную модель, уточнит наличие, условия и сроки доставки. Также вы можете позвонить по телефону +7 (800) 7000-668.

Мы даем преимущества нашим покупателям:

• большой ассортимент электродвигателей;
• оперативная доставка по всей России;
• выгодные цены;
• скидки при оптовом заказе.

Выбирайте удобный способ оплаты, забирайте товар самовывозом или оформляйте доставку. С «Промышленной точкой» вы получите лучшее импортное и отечественное оборудование.