Однофазные асинхронные электродвигатели 220 В и их особенности

Однофазная электросеть предъявляет определенные условия к конструкции электродвигателя. В ней необходимо совместить один из способов получения крутящего момента с техническими возможностями однофазной электрической сети 220 В.

Трехфазная или двухфазная электросеть в принципе обеспечивает перемещение максимума магнитного поля. Но в однофазной сети этого нет. Тем не менее, однофазные движки работают. Далее более детально расскажем о том, почему это происходит.

Что общего в совершенно разных движках

Одной из технических задач, решаемых любым двигателем, является скорость вращения вала при заданном крутящем моменте. На частоте 50 Гц, основываясь на перемещении максимума магнитного поля при одной паре полюсов ротор, соответственно и вал, могут совершить лишь 3000 об/мин или менее. В таких случаях используются синхронные и асинхронные движки. У синхронных скорость определяется количеством пар полюсов, так же как и у асинхронных моделей. При необходимости получить более высокие скорости вращения с этими двигателями применяются специальные редукторы.

В коллекторных моделях в отношении скорости вращения существенно больше свободы. Скорость вращения, как и крутящий момент в них зависят от напряженности магнитных полей статора и ротора. Эти поля можно получить как прямым присоединением движка к однофазной сети 220 В, причем в двух вариантах, так и с использованием выпрямителя. Таким образом, один и то же коллекторный двигатель, присоединенный к сети 220 В, обеспечит четыре скорости вращения соответственно схемам соединения его обмоток и виду напряжения питания на его клеммах.

Хотя однофазные движки 220 В принципиально разные, их назначение одинаковое. Они применяются главным образом:

  • в бытовых электроприборах;
  • промышленных вентиляторах и кондиционерах небольшой мощности;
  • маломощных насосах;
  • определенной группе станков и т.п.

Это оборудование не требует электрической мощности более десяти киловатт. Помимо общего питающего напряжения, как и все движки с выходным валом, они состоят из статора и ротора. Но в коллекторном двигателе присутствует коллектор, а в некоторых моделях синхронных машин – кольца. А это значит, что в них нет изолированной электрической цепи, как в асинхронном двигателе. А контакт щетки с ламелями или кольцами сопровождается искрением.

По этой причине область применения коллекторных и синхронных движков ограничена условиями окружающей среды. Но для моделей с ротором, выполненным из специальных магнитных материалов, нет ограничений. А их работа отличается от асинхронных движков только более высоким значением скорости вращения синхронно с электромагнитным полем. Поэтому далее рассмотрим лишь однофазные асинхронные двигатели 220 В (ОАД).

Разновидности ОАД

Любой ОАД содержит рабочую обмотку. Она также именуется как основная. Примерно две трети поверхности статора, охватывающей ротор, приходится на основную обмотку. Остальная часть статора – это дополнительная (пусковая, вспомогательная) обмотка. Форма ротора может быть различной и обуславливается специализацией движка. Наиболее распространены модели, в которых ротор имеет вид цилиндрической болванки. В ОАД мощностью побольше – это биметаллическая конструкция.

Так называемая «беличья клетка» из материалов на основе меди, которые обеспечивают минимум потерь. В болванку эту конструкцию превращает заполнение свободного пространства алюминиевым сплавом. Но и сама клетка может изготавливаться из материала на основе алюминия. Другой разновидностью ротора ОАД может быть форма в виде стакана.


Короткозамкнутый ротор
Полый ротор ОАД

Этот ротор также именуется полым. Он менее инертный, а также менее прочный. По этой причине движки с этим ротором используются для специальных задач и распространены не так широко, как те, у которых ротор-болванка.  Пусковая обмотка создает магнитный поток, направленный под углом к магнитному потоку основной обмотки. Токи в обмотках должны характеризоваться определенным фазовым сдвигом. Его получают последовательным соединением с пусковой обмоткой одного из перечисленных элементов:

  • резистора,
  • дросселя,
  • конденсатора.

Элемент вместе с пусковой обмоткой эмулирует двухфазную электросеть, которая обеспечивает пространственное перемещение максимума магнитного потока между обмотками. Однако это техническое решение необходимо лишь для того, чтобы ротор начал вращаться в нужном направлении. По мере увеличения скорости вращения задействованная пусковая обмотка все больше уменьшает крутящий момент на вале движка. По этой причине она тем или иным способом отсоединяется вскоре после разгона ротора до заданной скорости.

Резистор и дроссель могут быть встроены в двигатель, поскольку необходимые сопротивление или индуктивность легко достигаются отличием характеристик провода обмоток или конструкцией пусковой обмотки. Например, существуют такие разновидности ОАД, в которых в явно выраженных полюсах содержится короткозамкнутый виток. Это так называемые экранированные полюсы. Другой способ – несимметричные полюсы. Они определили наименование этих разновидностей ОАД. Эффективность движков невысока, но они получаются компактными. Широко применяются в бытовых вентиляторах.


Сдвиги фаз

Из трех элементов, используемых для получения фазового сдвига, самым лучшим является конденсатор. Резистор или дроссель могут обеспечить угол меньше 90 градусов. А конденсатор создает фазовый сдвиг именно в 90 градусов. При этом могут быть три схемы, которые отличаются пусковыми и рабочими характеристиками. При пуске движка необходим конденсатор с емкостью побольше. А в рабочем режиме оптимальный вариант – конденсатор небольшой емкости.

Емкость рабочего конденсатора в микрофарадах определяется примерно как 4/5 мощности движка в киловаттах. Емкость пускового конденсатора в микрофарадах определяется примерно как 2 мощности движка в киловаттах. Чтобы сэкономить на конденсаторах, которые должны быть рассчитаны как минимум на напряжение 330 В, путем переключения их получается как пусковая, так и рабочая емкость. Конденсаторные схемы показаны далее на изображениях:   


Схема

  • Чтобы изменить направление вращения ротора в любом из вариантов с пусковым элементом, надо поменять местами концы пусковой обмотки.

Коллекторные движки (КД)

Эти двигатели в принципе только однофазные. Хотя их можно включать и в трехфазную сеть, но только через выпрямительные диоды. КД можно разделить на две группы по способу получения магнитного поля статора:

  • от постоянного магнита; 
  • от электромагнита.


Электромагнитный вариант КД

Прямое присоединение к сети 220 В допустимо лишь для электромагнитных моделей КД. В них ротор является якорем и может соединяться с сетью либо напрямую (параллельное соединение), либо через обмотку статора (последовательное соединение). Изменение полярности происходит в обеих обмотках. Это определяет сохранение направления вращения ротора. А если магнит постоянный, значит, в якоре направление магнитного потока меняется, а в статоре нет. Поэтому ротор такого движка будет колебаться, но не вращаться.

  • Если якорь и статор напрямую присоединены к сети 220 В, КД оказывается под угрозой разноса. Этот эффект появляется при пропадании контакта с сетью в обмотке статора.


Последовательное соединение обмоток в КД

Хотя параллельное соединение более эффективно, поскольку при этом величина тока больше, для надежности предпочтительнее последовательное соединение. Направление вращения при этом зависит от того, какими концами соединены между собой, а соответственно и с сетью, обмотки движка. Если при этом движок недостаточно эффективен, его надо присоединить к сети через выпрямительный мост. Если на его выходе будет применен конденсатор, это еще больше увеличит эффективность КД.

КД используются там, где необходима наиболее простая конструкция электрооборудования. Эти движки создают много шума, коллектор и щетки изнашиваются, загрязняют изделие графитовой пылью, уменьшая надежность и долговечность электрооборудования. Электробезопасность при этом также ухудшается. По мере развития высоковольтных транзисторов появляется все больше электрооборудования с асинхронными управляемыми приводами. Но определенная ниша электрооборудования для КД, безусловно, останется.

Двигатель является железным сердцем огромного количества электрических приборов. Существует большое разнообразие его видов. Однофазные электродвигатели 220В сегодня пользуются большой популярностью. Они встречаются в самых разных бытовых и промышленных видах оборудования.

Двигатель этой разновидности отличается простотой применения. Его достаточно лишь подключить в бытовую розетку, дабы привести технику в рабочее состояние. Представленные моторы имеют ряд особенностей. Схемы их подключения, а также область применения следует рассмотреть подробнее.

Область применения

Практически все однофазные двигатели, используемые сегодня, относятся к классу асинхронных устройств. Их применяют в огромном количестве технических устройств.

Электродвигатели однофазные 220В с регулировкой оборотов нашли свое применение в разных производственных процессах. Они приводят в движение механизмы станков (например, для деревообработки), компрессорные и насосные установки. Также их широко используют в устройствах промышленной вентиляции, транспортерах, подъемниках и прочих видах оборудования.

Для средств малой механизации также применяются однофазные двигатели. Например, это могут быть бетономешалки, экструдеры, кормоизмельчители и т. д. Различные бытовые приборы также могут комплектоваться подобными видами моторов.

Виды моторов

Однофазные электродвигатели 220В в зависимости от своих особенностей конструкции и области применения подразделяются на несколько групп. В первую очередь различают устройства, защищенные от взрывов и общепромышленного назначения. Их устанавливают внутри или снаружи помещений. Допускается их использование в среде, содержащей разного рода примеси. Они могут становиться взрывоопасными при контакте с кислородом.

Также различают оборудование постоянного или переменного тока. Его подключают к аккумуляторам или к источникам постоянного тока. По частоте вращения ротора различают асинхронные и синхронные двигатели. Первая категория устройств применяется гораздо чаще.

Также бывают короткозамкнутые и фазные устройства. Первую категорию применяют, когда нет потребности выполнять большой момент пуска.

Составные элементы

Чтобы понять, как подключить однофазный электродвигатель в сеть (220В), а также использовать его в различных целях, следует понимать его состав. Мотор этого типа имеет корпус, центробежный пускатель, статор двигателя. У него также есть ротор, вал и обмотка. В конструкции предусмотрены подшипниковые щиты, узлы.

Для подсоединения проводов электропитания в системе предусмотрена клеммная коробка. Также есть лапы. Каждый из обязательных конструкционных элементов выполняет определенные функции. Если происходит поломка хотя бы в одном из компонентов мотора, оборудование начинает работать неправильно или останавливается вовсе.

Персонал предприятия должен знать, как быстро устранить неисправности, чтобы цикл не приостановился. Поэтому сотрудникам проводят специальные обучения по технике выполнения ремонта электродвигателей.

Особенности

Однофазные электродвигатели 220В, схемы подключения которых будут рассмотрены далее, имеют ряд отличительных от других разновидностей оборудования особенностей. Они оснащены специальным устройством. На их статоре есть однофазная обмотка. Она занимает две из пяти точек абсолютно каждого полюса двигателя.

Короткозамкнутым путем чаще всего приводится в движение ротор. Есть два встроенных редуктора. Это червячный и цилиндрический тип узлов. Статорная обмотка подключается к источнику электроэнергии. При этом создается магнитное поле. Трансформатор индуцирует ток в роторных проводах. Ось его будет не совпадать со статором.

Чем проще конструкция оборудования, тем долговечнее его срок эксплуатации. Поэтому стоит отдавать предпочтение моторам с представленными конструктивными особенностями.

Конструкционные модификации

Существует множество вариантов конструкционного исполнения, которым наделены электродвигатели однофазные 220В малой мощности. Согласно условиям окружающей среды, они могут иметь стойкость к химическим веществам, высоким или низким температурам, а также применяться в условиях сельского хозяйства (обладать повышенными экологическими характеристиками).

Точность установленного размера также разнится у однофазных двигателей. При необходимости можно найти устройства высокой и повышенной точности. Также оборудование может иметь дополнительные элементы, например, встроенные тормоза или фазный ротор.

Двигатель может работать на нескольких скоростях, которые задает пользователь. В нем может быть усилен пусковой момент. Конструкция также бывает устойчивой к скольжению. Для узкой специализации разрабатываются особые конструкции моторов.

Преимущества и недостатки

Электродвигатели однофазные 220В с редуктором имеют массу преимуществ перед другими разновидностями моторов. В первую очередь это относится к энергопотреблению представленного оборудования. Однофазные двигатели расходуют малое количество энергоресурсов. Это становится возможно благодаря высокому уровню КПД.

Эти устройства универсальны. Их можно применять в различных производственных линиях и бытовых приборах. Технология их изготовления оговорена ГОСТом и ТУ. Поэтому качество подобных изделий достаточно высокое.

Представленные устройства имеют продолжительный срок эксплуатации, а также высокий уровень устойчивости к большим нагрузкам. Они обладают низким уровнем шума и вибрации.

Из недостатков следует выделить большие габариты подобных двигателей. Однако это не мешает применять их в различных отраслях народного хозяйства и в бытовых целях.

Типы подключения

Существует несколько способов подключения представленного оборудования к сети. Например, электродвигатели однофазные 220В малой мощности с редуктором можно включить непосредственно в розетку при помощи шнура с вилкой. Однако для мощных устройств с высоким уровнем КПД этот вариант не подходит.

Асинхронные двигатели не работают напрямую от сети 220В. Поэтому нужно дорабатывать конструкцию. В этом случае существует два общепринятых способа. В первом случае на статор добавляется дополнительная обмотка под углом 90º относительно той, к которой подходит фаза. Схема представлена далее:

  • I — Статор мотора.
  • II — Два типа обмотки.
  • III — Конденсатор.

Во втором варианте для сдвига фазы в цепь дополнительной обмотки подключается особый элемент. Чаще всего для этих целей применяется конденсатор. С конструкционной точки зрения такой двигатель относится к классу двухфазных. Однако рабочей в этом случае будет только одна обмотка. Поэтому практически это однофазный двигатель.

Схема с пусковым конденсатором

Для смещения фазы в схему подключения добавляются различные электромеханические детали. К ним относятся активный резистор, катушка индуктивности и т. д. Однако их применяют достаточно редко. Гораздо чаще создаются схемы подключения, в которых применяются однофазные электродвигатели 220В с конденсатором. Этот элемент способен обеспечить лучший пусковой эффект. Различают рабочий, пусковой и комбинированный конденсатор. Схема второго варианта представлена далее:

  • I — Ротор.
  • II — Пусковой конденсатор.
  • III — Обмотка.

Чаще всего применяется схема со вторым типом электромеханических деталей. В этом случае она выступает в качестве пускателя, позволяя двигателю работать лишь во время включения. Последующее движение ротора обеспечивает пульсирующее магнитное поле. В такой схеме применяется реле или кнопка.

Обмотка пусковой фазы не рассчитана на длительные и большие нагрузки. Она задействована только в пусковой фазе. Поэтому для нее применяется тонкая проволока. Чтобы конструкция не вышла из строя, в нее включается такой элемент, как термореле или центробежный выключатель.

Схема с рабочим конденсатором

Электродвигатели однофазные 220В, схема подключения которых была представлена выше, могут обладать рабочим типом конденсатора. В этом случае снижаются потери при преобразовании электрической энергии в механическую. КПД подобных устройств выше, чем у предыдущей схемы.

Однако подобная конструкция не предусматривает выключение дополнительной обмотки при разгоне мотора. Рабочий конденсатор в этой схеме компенсирует энергопотери. Это обеспечивает высокий уровень КПД. Пусковые характеристики же будут лучше в предыдущей схеме (с пусковым конденсатором).

Дополнительные элементы схемы необходимо подбирать в соответствии с показателями тока нагрузки. Если конденсатор будет неподходящим по своим емкостным характеристикам, вращающееся магнитное поле примет эллиптическую форму, КПД снизится.

Схема с рабочим и пусковым конденсатором

Подключая однофазные электродвигатели 220В в сеть, можно использовать оба типа конденсаторов одновременно. Представленные выше схемы не лишены своих недостатков. При использовании пускового и рабочего дополнительного электромагнитного элемента одновременно, можно создать новый тип подключения.

В этом случае схема будет иметь среднее между двумя приведенными выше системами значение. Для оборудования, нуждающегося в создании сильного пускового момента, нужно применять пусковой конденсатор. Если же этого не требуется, можно применять вторую схему подключения.

Конденсатор

Чтобы правильно подключить однофазные электродвигатели 220В, нужно правильно подобрать емкость конденсатора. В этом случае можно воспользоваться разработанной технологами методикой.

Если принято решение об использовании рабочего конденсатора, то на 1 кВт мощности оборудования нужно приобретать электромагнитный элемент с емкостью около 0,7-0,8 мкФ. Для пускового же конденсатора этот показатель составляет приблизительно 1,7-2 мкФ. Причем напряжение в нем должно находиться в пределах не ниже 400 В. При пуске возникает всплеск этого показателя 300-600 В. Этим объясняется подобное требование.

Существуют также другие схемы подключения представленного оборудования. Например, это может быть подсоединение в сеть с расщепленной фазой и экранированными полюсами, а также с ассиметричным статорным магнитопроводом. Но их применяют гораздо реже.

Рассмотрев, что собой представляет однофазный электрический двигатель, можно понять принцип его работы, а также особенности подключения. Это позволяет применять подобное оборудование в самых разных бытовых и производственных целях.

Современный технический прогресс не стоит на месте. Появляются всё более сложные и совершенные устройства, применяемые в быту и на производстве.

Появлению однофазных двигателей способствовала необходимость адаптации электрооборудования к часто используемой, наиболее доступной сети в 220 Вольт, обладающей значительно меньшей мощностью.

Бытовая техника, вентиляторы и насосы оснащены такого вида электромоторами. По техническим характеристикам, КПД они значительно уступают трехфазным. Тем не менее способность их к перегрузке значительно ниже, что обуславливает большую надежность в эксплуатации.

Как устроен однофазный электродвигатель

Конструктивно электромотор, рассчитанный на применение в бытовых, не промышленных масштабах, мало чем отличается от своих “собратьев” (разве что размером), имеет те же элементы:

  • Корпус;
  • Статор (обмотки + сердечник);
  • Ротор;
  • Вал со шпоночными канавками спереди и под вентилятор сзади;
  • Герметичные крышки с подшипниками;
  • Клеммная коробка.
  • Индукционное устройство для запуска.

Ротор имеет короткозамкнутые витки. Как и сердечник статора, его корпус сделан из электротехнической стали высокого качества.

Рассматривая фото, можно заметить, что коллекторный однофазный электродвигатель отличается от асинхронного прямоугольной формой корпуса, наличием графитно-медных щеток.

Токоприемник, расположенный на валу скрыт кожухом. Поэтому идентифицировать, что это электромотор иного типа можно по щеткам, которые видны и прижаты к кольцам коллектора пружинами.

Строение его немного отличается от обычного асинхронного однофазного двигателя. Принцип работы – также. Напряжение подается на щетки, а через них – на якорь, который вращает вал в подшипниках. В асинхронных – наоборот: магнитное поле статора вращает ротор!

Скорость вращения можно регулировать при помощи специального устройства – реостата. В то время как асинхронный двигатель работает в пределах максимальных оборотов, которые трудно, порою невозможно, плавно, без рывков, контролировать – уменьшать, увеличивать после разгонки.

Классификация

Первоначально все электродвигатели, независимо от их типа, подразделяют по:

  • Особенностям конструкции (исполнению): асинхронные и коллекторные;
  • Способу установки;
  • Классу защиты.

Однофазные электродвигатели, подключаемые в сеть переменного тока с напряжением 220В разделяют на следующие основные типы:

  • CSIR, для пуска задействуется конденсатор. Работает через обмотку индуктивности;
  • CSCR. Запускается и работает через конденсатор;
  • RSIR. Для запуска используется реостат;
  • PSC. Присутствует постоянное разделение емкости.

Такие электромоторы также называют индукционными. Их существенный недостаток – недостаточное число оборотов (скорость), обусловленное малой мощностью.

Изобретение однофазных коллекторных двигателей, способных выдерживать существенную нагрузку, давать высокий крутящийся момент при запуске, регулировать скорость вращения и количество оборотов, нашло широкое применение и использование в качестве электропривода к стиральной машине, пылесосу и различному электроинструменту, которым необходима хорошая мощность для нормальной работы.

Высокий шум, искрение при соприкосновении графитных щеток с кольцами коллектора, постоянная чистка токосъемника – существенные их недостатки.

Ко всему прочему, необходимо периодически проверять степень прилегаемости контактов для нормальной работы двигателя, чистить и заменять неисправные.

Запуск

Однофазный ток неспособен создать вихревое магнитное поле. Для этого нужны две обмотки, одна из которых смещена относительно другой. Поэтому запустить электромотор просто подключением его к сети 220 В не получится.

Нужен первоначальный толчок. Можно, конечно, механически раскрутить вал и включить. Но не нужно. Всё происходит автоматически с помощью специальных конструктивных особенностей, позволяющих включить в цепь фазосдвигающие устройства емкостного или индуктивного типа.

Двигатель по-факту имеет две фазы, одна из которых – пусковая, другая – рабочая.

Обмотка, дающая первоначальный толчок, расположена на неподвижной части агрегата и смещена относительно другой на девяносто градусов, что позволяет запустить рабочую обмотку и создать полноценное вихревое электромагнитное поле в статоре, вращающее вал с насаженным на него ротором.

Существует определенная схема подключения и запуска однофазного электродвигателя:

  • Магнитное поле, вращающее ротор (якорь), создается главной и дополнительной обмотками;
  • Чтобы двигатель начал работать, нужно удерживать кнопку пуска до тех пор, пока не разгонится ротор;
  • В это время электромотор работает в двухфазном режиме.
  • Важно не удерживать долго пусковой механизм (сразу отжать, как запустился ротор), чтобы обмотка возбуждения не перегрелась от долгого пребывания под нагрузкой.

Для защиты двигателя от перегрева и несвоевременного отключения напряжения на пусковую обмотку, используется теплореле и центробежный выключатель. Они обесточивают всю электроустановку, когда она перегревается или одну из фаз, когда ротор – разогнался, и необходимость в подаче напряжения – отсутствует.


Как подключить

Подключить однофазный электродвигатель можно в розетку с помощью специальных разъемов – штепсельной вилки. Нужно чтобы было напряжение 220 – 240 В и частота тока 50 Гц. Независимо от того какое это устройство – соковыжималка, миксер, электромясорубка или пылесос, разъемы подключаемого электроприбора и розетки – всегда совпадают!

Электродвигатель можно запустить с помощью правильно подобранного по емкости конденсатора, подсоединенного к пусковой обмотке, либо с помощью резистора.

Обычно все это уже предусмотрено в конструкции. Достаточно «всунуть вилку в розетку» и нажать кнопку «старт».

При этом, пусковой механизм может работать как кратковременно, так и быть постоянно включенным в цепь.

Таким образом, выбирая целенаправленно “моторчик” для однофазной сети важно правильно его запустить. Бытовые приборы уже имеют необходимые параметры настройки, достаточно просто нажать кнопку. В остальных случаях – нужно правильно подобрать пусковое устройство, чтобы запустился двигатель и выполнял свои поставленные задачи.

Фото однофазных электродвигателей

В наше время трудно найти человека, который бы не знал что такое однофазный электродвигатель. Однофазные электродвигатели 220 в выпускаются серийно уже довольно много лет. Они востребованы в сельском хозяйстве, быту человека, на производстве, в частных и государственных мастерских. Однофазные двигатели 220 В пользуются высокой популярностью.

Общие понятия

Асинхронный двигатель 220 вольт, однофазный, требует питания переменным электрическим током, сеть для подключения такого агрегата должна быть однофазной. Однофазные двигатели 220 в работают при напряжении в сети 220 вольт, частоте 50 герц. Эти электрические величины поддерживаются во всех бытовых электрических сетях, в домах, квартирах, дачах, коттеджах, по всей территории России, а в США напряжение в бытовой электрической сети составляет 110 вольт. На производстве же в нашей стране сетевое напряжение имеется однофазное, трёхфазное, и другие виды электрических сетей.

Применение однофазных моторов

Такой тип моторов применяют для работы устройств с малой мощностью.

  1. Бытовая техника.
  2. Вентиляторы небольшого размера.
  3. Электронасосы.
  4. Станки, предназначенные для обработки сырья.

Заводы производят электродвигатели однофазные 220 В малой мощности различных моделей, с разным числом оборотов и мощностью. Стоит отметить, что однофазные моторы уступают трёхфазным в нескольких параметрах.

  1. Эти моторы имеют меньшие значения КПД.
  2. Пускового момента.
  3. Мощности.
  4. Способность выдерживать перегрузку у трёхфазных электромоторов выше, чем у однофазных.

Эти параметры меньше при условии, когда трёхфазные моторы имеют такой же размер.

Устройство электродвигателя

Однофазные двигатели 220 В имеют две фазы, но основная работа выполняется одной, и такие моторы стали называть однофазными. В состав мотора входят следующие детали.

  1. Статор, или неподвижная часть мотора.
  2. Ротор, или подвижная (вращающаяся) часть мотора.

Однофазный электромотор можно охарактеризовать как асинхронный электрический мотор, в котором имеется рабочая обмотка на его неподвижной части, она подключается к сети переменного однофазного тока.

Пусковая катушка

Для того чтобы однофазный мотор мог самостоятельно запускаться и начинать вращение, на них устанавливается ещё одна катушка. Она разработана для запуска двигателя. Пусковая катушка устанавливается по отношению к рабочей со смещением на 90 градусов. Для того чтобы получить сдвиг токов, следует установить в цепь звено, которое будет сдвигать фазы. В качестве фазосдвигающего звена могут выступать несколько средств.

  1. Активный резистор.
  2. Конденсатор.
  3. Катушка индуктивности.

Ротор и статор мотора металлические. Для того чтобы изготовить ротор или статор, нужна специальная электротехническая сталь марки 2212.

Двух и трёхфазные моторы

Существует возможность 2 или 3-фазный мотор подключить к однофазному источнику питания. Иногда по ошибке такие моторы называют однофазными. Это заблуждение, правильно будет называть это «двух (или трёх) фазный электромотор, подключённый в однофазную сеть питания переменного тока». Просто подключить двух или трёхфазный мотор в однофазную сеть не получится. Нужна схема согласования.

Таких схем есть несколько, согласование можно реализовать при помощи конденсаторов. После подключения к мотору конденсаторов согласно схеме, мотор будет работать, причём все фазы мотора будут работать, они всё время будут находиться под напряжением и выполнять работу по вращению ротора.

Принцип действия

Переменный электроток создаёт магнитное поле в статоре, которое имеет два поля, они одинаковы по амплитуде, частоте, но разнонаправленны. Эти поля воздействуют на неподвижный ротор, и, вследствие того, что поля разнонаправленны, ротор начинает вращение. При отсутствии в моторе пускового механизма, то ротор будет стоять на месте. Ротор, начав вращение в одну сторону, будет вращаться далее в этом же направлении.

Запуск мотора

Посредством магнитного поля производится запуск мотора, магнитное поле, воздействуя на ротор, принуждает его вращаться. Создают магнитное поле главная и дополнительная катушки, пусковая имеет меньший размер, подключается она к дополнительной через конденсатор, катушку индуктивности или активный резистор.

Если мотор низкой мощности, пусковая фаза замкнута. Чтобы запустить такой двигатель, подключать электричество к пусковой катушке можно лишь временно, не более чем на три секунды. Для этого существует пусковая кнопка. Кнопка вставлена в пусковое устройство.

Когда происходит нажатие пусковой кнопки, происходит подача электроэнергии на рабочую и на пусковую катушку одновременно, двигатель в эти первые секунды запуска работает как двухфазный, но через три секунды ротор уже набрал обороты, мотор запустился, и кнопка отпускается. Прекращается подача электроэнергии на пусковую катушку, но подача электричества на рабочую обмотку не прекращается, так устроено пусковое устройство, затем устройство работает уже как однофазное.

Важно помнить, что не следует долго держать пусковую кнопку, так как пусковая катушка может перегреться и выйти со строя, она рассчитана на работу несколько секунд. Для обеспечения безопасности в корпусе однофазного силового агрегата может быть встроено тепловое реле, центробежный выключатель. Центробежный выключатель устроен таким образом, что когда ротор набрал обороты, центробежный выключатель выключается сам, без вмешательства человека. Пусковой ток однофазного двигателя выше рабочего, после запуска ток снижается до уровня рабочего. Схему подключения однофазного двигателя смотрите здесь.

Тепловое реле

Тепловое реле действует следующим образом: при нагревании обмоток до установленного на реле предела, реле производит прекращение подачи электроэнергии на обе фазы, таким образом, исключается выход из строя при перегрузке или другой причине, это не даст возникнуть пожару.

Достоинства

К положительным качествам такого мотора можно отнести простоту его устройства, ротор в этой конструкции короткозамкнутый, обмотка статора не представляет собой большой сложности.

Недостатки

Кроме достоинств, в этом моторе имеются и некоторые недостатки.

  1. Невысокий пусковой момент мотора.
  2. Низкий КПД электродвигателя.
  3. Электродвигатель не способен генерировать магнитное поле, которое выполняет вращение.

По этой причине такой двигатель сам не может начать вращение. Дело в том что для того, чтобы мотор начал вращение, он должен иметь не менее двух обмоток, а следовательно, и двух фаз, но мотор имеет одну фазу изначально, таково его устройство. Кроме наличия двух фаз, требуется чтобы одна обмотка была смещена по отношению к другой на определённый угол.

Подключение двигателя

Подключать двигатель нужно в однофазную сеть переменного напряжения 220 вольт, частотой 50 герц. Эти номиналы электроэнергии имеются во всех жилых помещениях нашей страны, и вследствие этого однофазные моторы имеют огромную популярность. Они установлены во всей бытовой технике, такой как.

  1. Холодильник.
  2. Пылесос.
  3. Соковыжималка.
  4. Триммер.
  5. Кусторез электрический.
  6. Швейная машинка.
  7. Электродрель.
  8. Миксер кухонный.
  9. Вентилятор.
  10. Насос водяной.

Разновидности подключения

  1. Подключение с пусковой катушкой.
  2. Подключение с рабочим конденсатором.

Электродвигатели однофазные 220 В малой мощности с пусковой катушкой имеют включённый в цепь конденсатор во время старта. После разгона ротора катушка отключается. Если мотор сделан с рабочим конденсатором, цепь пуска не размыкается, идёт постоянная работа пусковой обмотки через конденсатор.

Существует возможность использовать один электромотор для разных целей. Один и тот же мотор можно снять с одной техники и установить на другую. Включать однофазный двигатель можно тремя схемами.

  1. Происходит временное включение электричества на пусковую обмотку через конденсатор.
  2. Происходит кратковременная подача напряжения на пусковое устройство через резистор, без конденсатора.
  3. Электричество подаётся через конденсатор на пусковую обмотку постоянно, одновременно с работой рабочей обмотки.

При использовании в цепи пуска резистора, обмотка будет иметь активное сопротивление выше. Произойдёт сдвиг фаз, достаточный для начала вращения. Можно использовать пусковую обмотку, в которой большее сопротивление и меньшая индуктивность. Чтобы обмотка соответствовала своим параметрам, она должна иметь меньше витков, тоньше провод.

Конденсаторный пуск представляет собой подключение конденсатора к пусковой обмотке и временную подачу электроэнергии. Чтобы достичь максимального значения момента пуска, нужно круговое магнитное поле, оно должно выполнить вращение. Для этого нужно расположение обмоток под углом 90 градусов. Такого сдвига резистором добиться невозможно. Если ёмкость конденсатора рассчитать правильно, то удастся сдвинуть обмотки под угол 90 градусов.

Вычисление принадлежности проводов

Чтобы вычислить провода, подключающие пусковую обмотку и рабочую, нужно иметь прибор, измеряющий омы или тестер. Нужно замерять сопротивления обмоток. Сопротивление рабочей обмотки должно быть меньше, чем пусковой. Например, если замеры показали у одной обмотки 12 Ом, а у другой 30 Ом, то первая из них рабочая, а вторая пусковая. Рабочая обмотка будет иметь большее сечение чем пусковая.

Подборка ёмкости конденсатора

Чтобы подобрать ёмкость конденсатора, нужно знать, какой ток потребляет электромотор. Если он потребляет ток 1,4 ампера, то нужен конденсатор, ёмкость которого составляет 6 микрофарад.

Проверка работоспособности

Начать проверку следует с визуального осмотра.

  1. Если у агрегата была отломана опора, то вследствие этого он тоже мог работать плохо.
  2. В случае если потемнел корпус посередине, это говорит о том что он чрезмерно перегревался.
  3. Возможно, что в разрез корпуса попали разные посторонние вещи, это будет замедлять его и способствовать перегреву.
  4. Если подшипники загрязнены, будет происходить перегревание.
  5. Износ подшипников будет причиной перегревания.
  6. Если к пусковой обмотке 220v подключён конденсатор завышенной ёмкости, то он будет перегреваться. При подозрении на конденсатор нужно отключить его от пусковой обмотки, включить двигатель в сеть, вручную прокрутить вал, произойдёт запуск и начнётся вращение. Нужно дать мотору поработать около пятнадцати минут, затем проверить, не нагрелся ли он. Если мотор не нагрелся, то причина была в повышенной ёмкости конденсатора. Нужно установить конденсатор меньшей ёмкости.

Электродвигатели однофазные 220 в малой мощности выпускаются совершенно разных моделей и для разных целей, и, прежде чем купить изделие, нужно чётко понимать, какова нужна мощность, тип крепления, количество оборотов в минуту, и прочие характеристики.