Однофазний електродвигун: схема підключення

Електродвигуни однофазні 220В широко використовуються у різноманітному промисловому і побутовому обладнанні: насосах, пральні машини, холодильники, дрилі і обробних верстатах.

Різновиди

Існують дві найбільш затребуваних різновиди цих пристроїв:

Колекторні.

Асинхронні.

Останні по своїй конструкції більш прості, однак мають ряд недоліків, серед яких можна відзначити труднощі із зміною частоти і напрямку обертання ротора.

Пристрій асинхронного двигуна

Потужність даного двигуна залежить від конструктивних особливостей і може варіюватися від 5 до 10 кВт. Його ротор являє короткозамкнену обмотку – алюмінієві або мідні стрижні, які замкнуті з торців.


Як правило, електродвигун асинхронний однофазний обладнаний двома зсунутими на 90° відносно один одного обмотками. При цьому головна (робоча) займає істотну частину пазів, а допоміжна (пускова) – залишилася. Свою назву електродвигун асинхронний однофазний отримав лише тому, що він має лише одну робочу обмотку.

Принцип роботи

Протікає по головній обмотці змінний струм створює магнітне періодично змінюється полі. Воно складається з двох кіл однакової амплітуди, обертання яких відбувається назустріч один одному. Згідно з законом електромагнітної індукції, мінливий у замкнутих витках ротора магнітний потік утворює індукційний струм, який взаємодіє з полем, що породжують його. Якщо ротор знаходиться в нерухомому положенні, моменти сил, що діють на нього, однакові, в результаті він залишається нерухомим.


При обертанні ротора, порушиться рівність моментів сил, так як ковзання його витків по відношенню до обертовим магнітним полям стане різним. Таким чином, діюча на роторні витки від прямого магнітного поля сила Ампера буде істотно більше, ніж зі зворотного боку поля. У витках ротора індукційний струм може виникати тільки в результаті перетинання ними силових ліній магнітного поля. Їх обертання має здійснюватися зі швидкістю, трохи менше частоти обертання поля. Власне звідси і пішла назва асинхронний однофазний електродвигун. Внаслідок збільшення механічного навантаження зменшується швидкість обертання, зростає індукційний струм у роторних витках. А також підвищується механічна потужність двигуна змінного струму, який він споживає.

Схема підключення і запуску

Природно, що вручну розкручувати при кожному запуску електродвигуна ротор незручно. Тому для забезпечення початкового пускового моменту застосовується пускова обмотка. Так як вона складає прямий кут з робочою обмоткою, для утворення обертового магнітного поля на ній повинен бути зсунутий по фазі струм щодо струму в робочій обмотці на 90°. Цього можна домогтися за допомогою включення в ланцюг фазосмещающего елемента. Дросель або резистор не можуть забезпечити зсув фази на 90°, тому доцільніше в якості фазосмещающего елемента використовувати конденсатор. Така схема однофазного електродвигуна володіє відмінними пусковими властивостями.
Якщо в якості фазовращающего елемента виступає конденсатор, електродвигун конструктивно може бути представлений:

З робочим конденсатором.

З пусковим конденсатором.

З робочим і пусковим конденсатором.

Найпоширенішим є другий варіант. В такому випадку передбачено недовгий підключення пускової обмотки з конденсатором. Це відбувається тільки на час пуску, потім вони відключаються. Реалізувати такий варіант можна за допомогою реле часу або за допомогою замикання ланцюга при натисканні пускової кнопки. Подібна схема підключення однофазного електродвигуна характеризується досить невисоким пусковим струмом. Проте в номінальному режимі параметри низькі з причини того, що поле статора – еліптичне (воно сильніше в напрямку полюсів). Схема з постійно включеним робочим конденсатором в номінальному режимі працює краще, при цьому пускові характеристики має посередні. Варіант з робочим і пусковим конденсатором, порівняно з двома попередніми, є проміжним.

Колекторний двигун

Розглянемо однофазний електродвигун колекторного типу. Це універсальне обладнання може живитися від джерел постійного або змінного струму. Його часто використовують в електричних інструментах, пральних і швейних машинах, м'ясорубках – там, де потрібно реверс, його обертання з частотою понад 3000 оборотів в хвилину або регулювання частоти. Обмотки ротора і статора електродвигуна з'єднуються послідовно. Струм підводиться за допомогою щіток, дотичних з пластинами колектора, до яких підходять кінці обмоток ротора. Здійснення реверсу відбувається за рахунок зміни полярності підключення ротора або статора в електричну мережу, а швидкість обертання регулюється за допомогою зміни величини струму в обмотках.

Недоліки

Колекторний однофазний електродвигун має наступні недоліки:

Створення радіоперешкод, важкий управління, значний рівень шуму.

Складність обладнання, практично неможливо провести його ремонт самостійно.

Висока вартість.

Підключення

Щоб електродвигун в однофазної мережі було підключено належним чином, необхідно дотримуватися певні вимоги. Як вже було сказано, існує цілий ряд двигунів, здатних функціонувати від однофазної мережі.
Перед підключенням важливо переконатися в тому, що частота і напруга мережі, вказані на корпусі, відповідають головним параметрами електричної мережі. Всі роботи по підключенню необхідно проводити тільки при знеструмленій схемою. Також слід уникати заряджених конденсаторів.

Як підключити однофазний електродвигун

Для підключення двигуна необхідно з'єднати послідовно статор і якір (ротор). Клеми 2 і 3 з'єднуються, а дві інші потрібно підключити в ланцюг 220B. З причини того, що електродвигуни однофазні 220В функціонують в ланцюзі змінного струму, в магнітних системах виникає змінний магнітний потік, що провокує утворення вихрових струмів. Саме тому магнітну систему статора і ротора виконують з електротехнічних сталевих листів. Підключення без регулюючого блоку з електронікою може призвести до того, що в момент запуску утворюється значний пусковий струм, і в колекторі відбудеться іскріння. Зміна напрямку обертання якоря виконується за допомогою порушення послідовності підключення, коли міняються місцями висновки якоря або ротора. Головним недоліком цих двигунів вважається присутність щіток, які слід замінювати після кожної тривалої експлуатації обладнання. Таких проблем в асинхронних електродвигунах не існує, так як у них відсутня колектор. Магнітне поле ротора утворюється без електричних зв'язків за рахунок зовнішнього магнітного поля статора.

Підключення через магнітний пускач

Розглянемо, як можна підключити однофазний електродвигун через магнітний пускач. 1. Отже, в першу чергу необхідно вибрати магнітний пускач по струму таким чином, щоб його контактна система витримувала навантаження електричного двигуна. 2. Пускачі, приміром, поділяються на величину від 1 до 7 і чим більше цей показник, тим більший струм витримує контактна система цих пристроїв.

10A – 1.

25A – 2.

40A – 3.

63A – 4.

80A – 5.

125A – 6.

200A – 7.

3. Після того, як була визначена величина пускача, необхідно звернути увагу на котушку управління. Вона може бути на 36B, 380B і 220B. Бажано зупинитися на останньому варіанті. 4. Далі, збирається схема магнітного пускача, і підключається силова частина. На розімкнуті контакти виконується введення 220B, на вихід силових контактів пускача підключається електродвигун. 5. Підключаються кнопки «Стоп – Старт». Їх живлення здійснюється від введення силових контактів пускача. Приміром, фаза з'єднується з кнопкою «Стоп» замкнутого контакту, потім з неї переходить на пускову кнопку розімкнутого контакту, а з контакту кнопки «Пуск» – на один з контактів котушки магнітного пускача. 6. На другий висновок пускача підключається «нуль». Щоб зафіксувати включене положення магнітного пускача, необхідно шунтувати пускову кнопку замкнутого контакту до блоку контактів пускача, що подає харчування з кнопки «Стоп» на котушку.