Схема за свързване на двигателя към 220-волтовата мрежа

Принцип на действие

Принципът на електрическия мотор демонстрира най-простото изживяване, което ни беше показано на всички ни в училище - въртенето на рамката с ток в областта на постоянен магнит.

Рамката с ток е аналог на ротор, фиксиран магнит е статор. Ако се приложи ток към рамката, тя ще се обърне перпендикулярно на посоката на магнитното поле и ще се втвърди в това положение. Ако направите въртенето на магнита, Рамката ще се върти със същата скорост, т.е. синхронно с магнита. Имаме синхронен електродвигател. Но имаме един магнит - той е статор и по дефиниция е неподвижен. Как да направите магнитното поле на стационарен статор да се завърти?

Започнете смяната на постоянния магнит с токова бобина. Това е ликвидацията на нашия статор. Както е известно от същата физика на училището, намотка с ток създава магнитно поле. Последното е пропорционално на големината на тока, а полярността зависи от посоката на тока в намотката. Ако приложим променлив ток към намотката, получаваме променливо поле.

Магнитното поле е векторно количество. Променлив ток в захранващата мрежа има синусоидална форма.

Ще ни помогнем с много ясна аналогия с часовника. Кои вектори се въртят постоянно пред очите ни? Това са часовите ръце. Представете си, че в ъгъла на стаята има часове. Втората ръка се завърта, правейки един пълен ход на минута. Стрелката е вектор с дължина на единицата.

Сянката, която стрелката хвърля върху стената, се променя като задължително с период от 1 минута, а сянката, хвърлена на пода, е като косинус. Или синусите, изместени във фаза с 90 градуса. Но векторът е равен на сумата от неговите проекции. С други думи, стрелката е равна на векторната сума на нейните сенки.

Двуфазен синхронен двигател

Поставяме две намотки на статора под ъгъл от 90 градуса, т.е. взаимно перпендикулярни. Ние им даваме синусоидален променлив ток. Ще преместим фазата на течения с 90 градуса. Имаме два вектора взаимно перпендикулярни, вариращи в синусоидалното право с фазово отместване от 90 градуса. Общият вектор ще се върти по посока на часовниковата стрелка и ще извърши едно пълно завъртане за периода на честотата на променлив ток.

Имаме двуфазен синхронен електродвигател. Къде мога да накарам токовете да се преместят във фаза, за да доставят намотките? Вероятно не всички знаят, че в началото AC разпределителните мрежи са били двуфазни. И едва по-късно, а не без борба, се отказа от трите фази. Ако не се загуби, тогава нашият двуфазен електродвигател може да бъде свързан директно към двете фази.

Но трифазните мрежи, за които бяха разработени трифазни електрически двигатели, бяха победени. А двуфазните електродвигатели са намерили приложение в еднофазни мрежи под формата на кондензаторни двигатели.

Трифазен синхронен двигател

Съвременните AC разпределителни мрежи се изграждат в трифазна схема.

• В мрежата се прехвърлят незабавно три синусоида с фазово отместване една трета от периода или 120 градуса една спрямо друга.
• Трифазният мотор се различава от двуфазния мотор, тъй като няма две, но три намотки на статора, завъртяни на 120 градуса.
• Три бобини, свързани към трите фази, създават общо въртящо се магнитно поле, което завърта ротора.

Трифазен асинхронен двигател

Токът към ротора на синхронен мотор се захранва от източника на захранване. Но ние знаем от същата физика на училището, че токът в намотката може да бъде създаден от променливо магнитно поле. Можете просто да затворите краищата на серпентината върху ротора. Можете дори да оставите само един ход, както е в рамката. И нека токът да предизвика въртящо се магнитно поле на статора.

1. В момента на стартиране роторът е неподвижен и статорното поле се върти.
2. Полето в контура на ротора се променя, предизвиквайки електрически ток.
3. Роторът ще започне да се изравнява със статорното поле. Но той никога няма да навакса, защото в този случай токът в него ще престане да бъде предизвикан.
4. При асинхронен двигател роторът винаги се върти по-бавно от магнитното поле.
5. Разликата в скоростта се нарича подхлъзване. Свързването на асинхронен двигател не изисква подаване на ток към намотката на ротора.

В синхронни и асинхронни двигатели имат своите предимства и недостатъци, но факт е, че повечето от двигателите, използвани в индустрията днес - трифазни асинхронни двигатели.

Еднофазен асинхронен мотор

Ако останем с късо съединение на ротора и една бобина на статора, ще получим невероятен дизайн - асинхронен монофазен мотор.

На пръв поглед изглежда, че такъв двигател не трябва да работи. В края на краищата в ротора няма ток, и магнитното поле на статора не се върти. Но ако роторът е натиснат ръчно във всяка посока, двигателят ще работи! И ще се върти в тази посока, в която е бил натиснат при стартиране.

Възможно е да се обясни работата на този двигател чрез въвеждане на неподвижно редуващо се магнитно поле на статора като сума от две полета, въртящи се един към друг. Докато роторът е неподвижен, тези полета се балансират, така че еднофазовият асинхронен двигател не може да стартира самостоятелно. Ако роторът се задейства от външна сила, той ще се върти паралелно с един вектор и ще се срещне с другия.

Преходният вектор ще издърпа ротора зад него, векторът на брояча ще спира.

Може да се покаже, че поради разликата в брояча и скоростите на преминаване, влиянието на свързания вектор ще бъде по-силно и двигателят ще работи в асинхронен режим.

Диаграма на свързване

Възможно е да свържете товари към трифазна мрежа в две схеми - звезда и триъгълник. Когато звездата е свързана, намотките са свързани един към друг, а краищата са свързани към фазите. Когато триъгълникът е включен, краят на една намотка е свързан с началото на другия.

В схемата звънецът се оказва под фазовото напрежение 220 V. с включване на триъгълник под линейна 380 V.

Когато триъгълникът е включен, двигателят развива не само повече мощност, но и големи изходни токове. Ето защо понякога се използва комбинирана схема - започнете със звезда, след което преминете към триъгълник.

Посоката на въртене се определя от реда на фазово свързване. За да промените посоката, просто сменяйте двете фази.

Свързване към еднофазна мрежа

Трифазен мотор може да бъде свързан към еднофазна мрежа, макар и със загуба на мощност, ако свържете една от намотките чрез кондензатор с фазово преместване. Въпреки това, с този включване, двигателят губи много в своите параметри, така че този режим не се препоръчва.

Свързване за 220 волта

За разлика от трифазния двуфазен двигател първоначално е проектиран за включване в еднофазна мрежа. За да се получи фазово отместване между намотките, се включва работен кондензатор, така че двуфазовите двигатели се наричат ​​и кондензаторни мотори.

Капацитетът на работния кондензатор се изчислява по формулите за номиналния режим на работа. Но ако режимът е различен от номиналния, например, при стартиране балансът на намотките е нарушен. За да се осигури стартов режим за времето за старт и ускорение, паралелно е свързан допълнителен стартов кондензатор с работника, който трябва да бъде изключен, когато достигне номиналната скорост.

Как да включите еднофазен асинхронен двигател

Ако не се изисква автоматично задействане, асинхронният еднофазен двигател има най-проста комутационна схема. Функция от този тип е невъзможността за автоматично стартиране.

За автоматично стартиране се използва втора стартова намотка, както при двуфазен електродвигател. Стартовата намотка е свързана чрез стартовия кондензатор само за начало и след това трябва да бъде изключена ръчно или автоматично.